KR101100672B1 - Insulation diagnostic apparatus for metropolitan rapid transit electric power facilities including shf frequency band - Google Patents

Insulation diagnostic apparatus for metropolitan rapid transit electric power facilities including shf frequency band Download PDF

Info

Publication number
KR101100672B1
KR101100672B1 KR1020100020110A KR20100020110A KR101100672B1 KR 101100672 B1 KR101100672 B1 KR 101100672B1 KR 1020100020110 A KR1020100020110 A KR 1020100020110A KR 20100020110 A KR20100020110 A KR 20100020110A KR 101100672 B1 KR101100672 B1 KR 101100672B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
electromagnetic wave
log
partial discharge
shf
Prior art date
Application number
KR1020100020110A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20110100991A (en
Inventor
박영
정호성
김형철
김진호
정종덕
임채열
고성범
이기승
유기선
임형길
Original Assignee
한국철도기술연구원
서울메트로
주식회사 한비세트론
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국철도기술연구원, 서울메트로, 주식회사 한비세트론 filed Critical 한국철도기술연구원
Priority to KR1020100020110A priority Critical patent/KR101100672B1/en
Publication of KR20110100991A publication Critical patent/KR20110100991A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101100672B1 publication Critical patent/KR101100672B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0807—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by the application
    • G01R29/0814—Field measurements related to measuring influence on or from apparatus, components or humans, e.g. in ESD, EMI, EMC, EMP testing, measuring radiation leakage; detecting presence of micro- or radiowave emitters; dosimetry; testing shielding; measurements related to lightning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H17/00—Networks using digital techniques
    • H03H17/02—Frequency selective networks
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12—Analogue/digital converters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

본 발명은 도시철도에 사용되는 전력설비의 절연 진단 장치를 개시한다. 개시된 본 발명의 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치는, 전력기기의 부분방전 시 방사되는 전자파를 SHF 대역까지 검출하기 위한 RF 센서부;와, 상기 RF 센서부로부터 전자파 감지 신호를 입력받아 로그 스케일링 변환한 전자파 로그 신호를 출력하는 RF 신호 처리부;와, 상기 전자파 로그 신호와 외부 전원으로부터 검출된 위상 동기 신호를 중첩하여 부분방전 분석을 위한 위상 중첩 신호를 출력하는 디지털 신호 처리부;를 포함하여, SHF 전자파 대역까지 포함하는 부분방전 신호를 검출하는 것에 의해 도시철도 전력설비의 부분방전 검출 측정 신뢰성을 향상시키고 도시철도 전력 설비의 안정성을 증대시킨다.The present invention discloses an insulation diagnosis apparatus for a power facility used in an urban railway. The metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus including the SHF electromagnetic wave band detection of the present invention includes: an RF sensor unit for detecting electromagnetic waves radiated during partial discharge of a power device to the SHF band; and an electromagnetic wave detection signal from the RF sensor unit An RF signal processor for receiving the logarithmic scale-converted electromagnetic log signal and receiving a signal; and a digital signal processor for outputting a phase superimposed signal for partial discharge analysis by overlapping the electromagnetic wave log signal with a phase synchronization signal detected from an external power source; Including, by detecting the partial discharge signal including the SHF electromagnetic wave band to improve the partial discharge detection measurement reliability of the metropolitan railway power equipment and to increase the stability of the metro power equipment.

Description

에스에이치에프 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치 {INSULATION DIAGNOSTIC APPARATUS FOR METROPOLITAN RAPID TRANSIT ELECTRIC POWER FACILITIES INCLUDING SHF FREQUENCY BAND}INSULATION DIAGNOSTIC APPARATUS FOR METROPOLITAN RAPID TRANSIT ELECTRIC POWER FACILITIES INCLUDING SHF FREQUENCY BAND}

본 발명은 도시철도에 사용되는 전력설비의 절연 진단 기법에 관한 것이다.The present invention relates to an insulation diagnosis technique of power equipment used in urban railways.

일반적으로 도시철도 수요의 증가와 더불어 도시철도에 전력을 공급하는 도시철도 전력설비의 중요성 또한 크게 증가하고 있다. 이와 더불어 도시철도 전력설비의 중요성뿐만 아니라 도시철도 전력설비의 안정성 역시 주요 중요 대상 중 하나이다.In general, with the increase in the demand for urban railways, the importance of urban railway power facilities that supply urban railways is also increasing. In addition, the stability of urban railway power facilities as well as the importance of urban railway power facilities is one of the major targets.

상기 도시철도 전력설비의 안정성에 신뢰성을 확보하기 위하여, 도시철도 전력설비의 사고를 미연에 방지하고자 도시철도 전력설비의 주 사고 요인이 되는 내부 결함의 징후를 감지하고 판단하는 상시 감시장치의 개발이 활발하게 진행되고 있다.In order to secure reliability in the stability of the urban railway power equipment, in order to prevent accidents of the urban railway power equipment, the development of a constant monitoring device that detects and judges the signs of internal defects that are the main accident factors of the urban railway power equipment is required. It is actively underway.

이러한 전력설비의 안정성에 신뢰성을 확보하기 위한 종래기술의 예로는 전력기기의 열화정도를 원격지에서 항시 감시할 수 있도록 지원하기 위한 전자파를 이용하여 부분방전을 검출하는 대한민국 공개특허 특2001-0084956호의 "전력기기의 부분방전 검출장치"(종래기술)를 들 수 있다.An example of the related art for securing reliability in the stability of such power facilities is that of the Korean Patent Application Publication No. 2001-0084956, which detects partial discharges using electromagnetic waves to support the monitoring of deterioration of power equipment at a remote location at all times. And partial discharge detection device of power equipment ”(prior art).

상기 종래기술은 상기 전력설비의 부분방전에 의한 전자파 신호를 검출하고, 검출된 전자파 신호의 노이즈를 제거하며, 노이즈가 제거된 상기 전자파 신호의 파형을 정형하고, 정형된 파형을 통해 부분방전량을 산출하여 외부 감시 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 한다.The prior art detects an electromagnetic wave signal by partial discharge of the power equipment, removes noise of the detected electromagnetic wave signal, shapes a waveform of the electromagnetic signal from which the noise is removed, and calculates a partial discharge amount through the shaped waveform. It calculates and transmits to an external monitoring system.

그러나 상기 종래기술은 A/D 컨버터 또는 메모리 등의 소자들이 광대역 전자파 신호의 처리에 적합하지 않으므로 전력설비가 부분방전을 일으킬 시 3GHz를 초과하는 광대역에서 나타나는 전자파 부분방전 신호를 검출하지 못하는 문제점이 있었다.However, the prior art has a problem in that the A / D converter or the memory, such as the device is not suitable for the processing of the broadband electromagnetic signal, the power equipment does not detect the electromagnetic partial discharge signal appearing in the broadband exceeding 3GHz when the partial discharge occurs .

또한 상기 종래기술의 경우 광대역에서 나타나는 부분방전 신호까지 검출하고자 하는 경우 고가의 고사양 A/D 컨버터 또는 메모리를 적용해야 하므로 그 제작비용이 급격히 상승하게 되는 문제점이 있었다.In addition, the conventional technology has a problem in that the manufacturing cost is rapidly increased because expensive high-end A / D converters or memories need to be applied to detect partial discharge signals appearing in a wide band.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 부분방전에 의해 방사되는 전자파를 SHF 대역(3GHz~30GHz)까지 측정할 수 있는 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, the metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus including the SHF electromagnetic wave band detection capable of measuring the electromagnetic waves emitted by the partial discharge to the SHF band (3GHz ~ 30GHz) It aims to provide.

또한 본 발명은, 적은 비용으로 SHF 광대역 영역까지의 부분 방전 신호를 검출할 수 있는 절연 진단 장치의 제작 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a subway railway power equipment insulation diagnostic apparatus including SHF electromagnetic wave band detection to reduce the manufacturing cost of the insulation diagnostic apparatus that can detect the partial discharge signal to the SHF broadband region at a low cost For other purposes.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치는, 전력기기의 부분방전 시 방사되는 전자파를 SHF 대역까지 검출하기 위한 RF 센서부;와, 상기 RF 센서부로부터 전자파 감지 신호를 입력받아 로그 스케일링 변환한 전자파 로그 신호를 출력하는 RF 신호 처리부;와, 상기 전자파 로그 신호와 외부 전원으로부터 검출된 위상 동기 신호를 중첩하여 부분방전 분석을 위한 위상 중첩 신호를 출력하는 디지털 신호 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus including the SHF electromagnetic wave band detection of the present invention for solving the above object, RF sensor unit for detecting the electromagnetic wave radiated during partial discharge of the power equipment to the SHF band; and, the RF sensor An RF signal processor configured to receive an electromagnetic wave detection signal from a negative signal and output an logarithmic scale log signal; and output a phase superimposition signal for partial discharge analysis by superimposing the electromagnetic wave log signal and a phase synchronization signal detected from an external power source; It characterized in that it comprises a digital signal processing unit.

또한 상기 도시철도 전력설비 절연 진단 장치는, 상기 디지털 신호 처리부로부터 상기 위상 중첩 신호를 입력받아 부분방전을 분석하는 외부 감시부를 더 포함하여 구성될 수 있다.The metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus may further include an external monitoring unit configured to receive the phase superposition signal from the digital signal processing unit and analyze a partial discharge.

상기 RF 신호 처리부는, 상기 전자파 감지 신호를 입력받아 로그 스케일링 변환한 전자파 로그 신호를 출력하는 로그 디텍터부;를 포함하여 구성될 수 있다.The RF signal processor may include a log detector configured to receive the electromagnetic wave detection signal and output an electromagnetic log signal obtained by log scaling conversion.

상기 로그 디텍터부는, SHF 대역까지의 상기 전자파 필터 신호를 로그값으로 스케일링한 후 스케일링 된 로그값을 적분하여 로그 인벨로프 형태로 변환하도록 구성될 수 있다.The log detector unit may be configured to scale the electromagnetic wave filter signal up to the SHF band to a log value and then integrate the scaled log value into a log envelope form.

상기 디지털 신호 처리부는, 상기 전자파 로그 신호를 입력받아 디지털 신호를 출력하는 A/D 변환부;와, 외부 전원으로부터 교류 전원을 공급받아 디지털 신호인 위상 동기 신호를 출력하는 동기화부;와, 상기 A/D 변환부로부터 디지털 신호로 변환된 상기 전자파 로그 신호와 상기 동기화부로부터 수신된 상기 위상 동기 신호를 입력받은 후 중첩하여 상기 위상 중첩 신호를 출력하는 제어부;를 포함하여 구성될 수 있다.The digital signal processor may include an A / D converter configured to receive the electromagnetic log signal and output a digital signal; and a synchronizer configured to receive AC power from an external power source and output a phase synchronization signal as a digital signal. And a controller which receives the electromagnetic wave log signal converted into a digital signal from a / D converter and the phase synchronization signal received from the synchronizer, and outputs the phase superimposed signal.

상기 동기화부에서 출력되는 위상 동기 신호는 주기 특성을 갖는 교류 전압을 상기 외부 전원부로부터 입력받아 x축(주기)과 y축(크기)의 교차점을 기준으로 영전위 점의 상단은 디지털 신호로 '1', 영전위점을 포함한 영전위 점의 하단은 디지털 신호로 '0'으로 변환된 값을 가지도록 구성될 수 있다.The phase synchronizing signal output from the synchronization unit receives an AC voltage having a periodic characteristic from the external power supply unit and the upper end of the zero potential point is a digital signal based on the intersection of the x-axis (period) and the y-axis (size) as a digital signal. ', The lower end of the zero potential point including the zero potential point may be configured to have a value converted to' 0 'as a digital signal.

본 발명의 도시철도 전력설비 절연진단 장치는 SHF 전자파 대역까지 포함하는 부분방전 신호를 검출하는 것에 의해 도시철도 전력설비의 부분방전 검출 측정 신뢰성을 향상시키는 효과를 제공한다.The metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus of the present invention provides an effect of improving the partial discharge detection measurement reliability of the metropolitan railway power equipment by detecting a partial discharge signal including the SHF electromagnetic wave band.

상기 본 발명의 도시철도 전력설비 절연진단 장치는 SHF 전자파 대역의 부분방전 신호를 검출할 수 있도록 하여 도시철도 전력 설비의 안정성을 증대시키는 효과를 제공한다.The metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus of the present invention enables the partial discharge signal of the SHF electromagnetic wave band to be detected, thereby providing an effect of increasing the stability of the urban railway power equipment.

또한, 본 발명은 SHF 전자파 대역을 포함하는 부분방전 신호를 검출할 수 있는 도시철도 전력설비 절연진단 장치의 제작비용을 현저히 절감시키는 또 다른 효과를 제공한다.In addition, the present invention provides another effect that significantly reduces the manufacturing cost of the metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus capable of detecting a partial discharge signal including the SHF electromagnetic wave band.

도1은 본 발명의 블록 구성도이고,
도2는 도1의 RF 신호 처리부의 내부 블록 구성도이며,
도3은 도1의 디지털 신호 처리부의 내부 블록 구성도이고,
도4는 코로나 방전에 의한 부분 방전 패턴 그래프이며,
도5는 플로팅 방전에 의한 부분 방전 패턴 그래프이고,
도6은 보이드 방전에 의한 부분 방전 패턴 그래프이며,
도7과 도9는 종래기술에 따른 부분방전 검출 그래프이며,
도8과 도10은 본 발명에 따른 부분방전 검출 그래프이다.1 is a block diagram of the present invention,
2 is a block diagram illustrating an internal configuration of the RF signal processor of FIG. 1;
3 is a block diagram illustrating an internal block of the digital signal processor of FIG. 1;
4 is a graph of partial discharge patterns by corona discharge;
5 is a partial discharge pattern graph by floating discharge;
6 is a graph of partial discharge patterns by void discharge;
7 and 9 is a partial discharge detection graph according to the prior art,
8 and 10 are partial discharge detection graphs according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치를 설명하기로 한다.Hereinafter, a metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus including SHF electromagnetic wave band detection according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 실시예에 따른 SHF 전자파 대역의 부분방전 신호를 검출하는 도시철도 전력설비 절연진단 장치(1, 이하 '절연진단장치(1)'라 함)의 블록 구성도이고, 도2는 도1의 RF 신호 처리부(200)의 내부 블록 구성도이며, 도3은 도1의 디지털 신호 처리부(300)의 내부 블록 구성도이다.FIG. 1 is a block diagram of an insulation test apparatus for electric power facilities (1, hereinafter referred to as an “insulation diagnosis apparatus 1”) for detecting a partial discharge signal in an SHF electromagnetic wave band according to an embodiment of the present invention. 1 is an internal block diagram of the RF signal processor 200 of FIG. 1, and FIG. 3 is an internal block diagram of the digital signal processor 300 of FIG. 1.

도1과 같이 상기 절연진단장치(1)는 RF 센서부(100), RF 신호처리부(200), 디지털 신호 처리부(300), 외부 전원부(110) 및 외부 감시부(120)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the insulation diagnosis apparatus 1 includes an RF sensor unit 100, an RF signal processing unit 200, a digital signal processing unit 300, an external power supply unit 110, and an external monitoring unit 120. .

상기 RF 센서부(100)는 부분방전 시 발생하는 전자파를 SHF 대역까지 측정하여 증폭부(210)로 전자파 감지 신호를 출력하는 전자파 감지 센서(미도시)로 구성된다. 상기 전자파 감지 센서(미도시)는 주파수 대역에 따라 서로 다른 주파수 대역의 부분방전에 의한 전자파 신호를 검출하는 적어도 하나 이상의 전자파 감지 센서들로 구성된다.The RF sensor unit 100 is composed of an electromagnetic wave sensor (not shown) for measuring the electromagnetic wave generated during partial discharge to the SHF band to output the electromagnetic wave detection signal to the amplifier 210. The electromagnetic wave sensor (not shown) is composed of at least one electromagnetic wave sensor for detecting the electromagnetic wave signal by partial discharge of different frequency bands according to the frequency band.

상기 RF 센서부(100)는 증폭부(210)와 전기적 도통이 가능한 유선 신호 또는 블루투스 등과 같은 무선 신호를 송수신할 수 있도록 구성된다.The RF sensor unit 100 is configured to transmit and receive a wireless signal such as a wired signal or Bluetooth that is electrically conductive with the amplifier 210.

또한, 상기 RF 센서부(100)는 부분방전 시 방사되는 전자파를 측정하기 위하여 휴대가 가능한 휴대용으로 제작되거나, 상기 전력설비에 탈부착이 가능하도록 제작될 수도 있다.In addition, the RF sensor unit 100 may be manufactured to be portable and portable to measure the electromagnetic wave emitted during partial discharge, or may be manufactured to be detachable to the power equipment.

도2와 같이 상기 RF 신호 처리부(200)는 상기 증폭부(210)와 필터부(220) 및 로그 디텍터부(230)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, the RF signal processor 200 includes the amplifier 210, the filter 220, and the log detector 230.

상기 증폭부(210)는 상기 RF 센서부(100)로부터 상기 전자파 감지 신호를 입력받고 상기 전자파 감지 신호를 증폭할 수 있도록 트랜지스터 타입의 단방향 증폭기 또는 IC 타입의 양방향 증폭기 등을 사용하여 구성되어 상기 전자파 감지 신호를 증폭한 후 상기 필터부(220)로 전자파 증폭 신호를 출력하도록 구성된다.The amplifier 210 is configured using a transistor type unidirectional amplifier or IC type bi-directional amplifier to receive the electromagnetic wave detection signal from the RF sensor unit 100 and amplify the electromagnetic wave detection signal, the electromagnetic wave After amplifying the detection signal is configured to output the electromagnetic wave amplification signal to the filter unit 220.

상기 증폭부(210)는 상기 전자파 감지 신호를 입력받아 신호의 세기가 미약한 신호만 부분 검출하여 증폭하도록 구성될 수 있다.The amplifier 210 may be configured to receive the electromagnetic wave detection signal and detect and amplify only a signal having a weak signal strength.

상기 증폭부(210)는 상기 RF 센서부(100)와 전기적 도통이 가능한 유선 신호 또는 블루투스 등과 같은 무선 신호를 송수신할 수 있도록 구성될 수도 있다.The amplifying unit 210 may be configured to transmit and receive a wireless signal such as a wired signal or Bluetooth that is electrically conductive with the RF sensor unit 100.

상기 필터부(220)는 상기 증폭부(210)와 전기적으로 도통되어 있고, 하이패스 필터나 로우패스 필터 또는 상기 하이패스 필터와 상기 로우패스 필터를 조합 사용한 밴드패스 필터를 구비한다.The filter unit 220 is electrically connected to the amplifying unit 210 and includes a high pass filter, a low pass filter, or a band pass filter using a combination of the high pass filter and the low pass filter.

상기 구성의 필터부(220)는 상기 전자파 증폭 신호를 입력받아 타 통신채널에서 사용중인 주파수 대역을 제외한 주파수대의 신호를 검출한 후 타 통신채널의 주파수를 필터링하여 제거하는 전자파 필터 신호를 상기 로그 디텍터부(230)로 출력한다.The filter unit 220 of the above configuration receives the electromagnetic wave amplification signal, detects a signal in a frequency band excluding a frequency band being used in another communication channel, and then filters the frequency filter of another communication channel to remove the log filter signal. Output to the unit 230.

상기 타 통신채널 주파수라 함은 TV나 RADIO, 핸드폰 등과 같은 상용화 되어 있는 통신채널의 사용 주파수를 말한다.The other communication channel frequency refers to a frequency used for a commercial communication channel such as a TV, a RADIO, a mobile phone, and the like.

상기 로그 디텍터부(230)는 상기 필터부(220)로부터 입력받은 상기 전자파 필터 신호를 로그값으로 스케일링 할 수 있도록 로그 디텍터 IC를 구비하여 상기 필터부(220)와 전기적으로 도통되며, 상기 필터부(220)로부터 상기 전자파 필터 신호를 입력받도록 구성된다.The log detector 230 includes a log detector IC to scale the electromagnetic wave filter signal input from the filter unit 220 to a log value, and is electrically connected to the filter unit 220. It is configured to receive the electromagnetic wave filter signal from the 220.

상기 로그 디텍터부(230)는 로그값으로 스케일링된 전자파 로그 신호를 상기 A/D 변환부(310)로 출력하도록 구성된다.The log detector 230 is configured to output the electromagnetic log signal scaled by a log value to the A / D converter 310.

상기 로그 디텍터부(230)에서 출력되는 상기 전자파 로그 신호는 상기 로그 디텍터부(230)에 의해 로그값으로 스케일링된 후 적분되어 로그 인벨로프(envelope)의 형태로 변환하여 출력된다.The electromagnetic log signal output from the log detector unit 230 is scaled to a log value by the log detector unit 230 and then integrated and converted into a log envelope.

상기 전자파 로그 신호는 로그값으로 스케일링한 후 인벨로프(envelope) 형태로 출력함으로써 상기 전자파 필터 신호의 파라미터 값이 dBm의 값으로 변환되어 부분방전 신호 측정을 위한 전자파 주파수 대역을 낮추는 것과 같은 효과를 제공한다.The electromagnetic log signal is scaled to a log value and then output in an envelope form, thereby converting a parameter value of the electromagnetic filter signal into a value of dBm, thereby lowering an electromagnetic frequency band for measuring a partial discharge signal. to provide.

이에 따라 SHF 대역의 부분 방전 신호의 검출을 위해 고가의 고사양 A/D 컨버터 또는 메모리를 사용하지 않게 하여 SHF 대역의 부분 방전 신호를 검출하는 절연 진단 장치(1)의 제작 비용을 현저히 감소시킨다.Accordingly, the manufacturing cost of the insulation diagnostic apparatus 1 for detecting the partial discharge signal in the SHF band is significantly reduced by eliminating the use of an expensive high-end A / D converter or a memory for the detection of the partial discharge signal in the SHF band.

도3과 같이 상기 디지털 신호 처리부(300)는 A/D 변환부(310)와 제어부(320), 동기화부(330) 및 통신부(340)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 3, the digital signal processor 300 includes an A / D converter 310, a controller 320, a synchronizer 330, and a communicator 340.

상기 A/D 변환부(310)는 상기 전자파 로그 신호를 입력받아 상기 전자파 로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터를 포함하여 상기 제어부(320)로 디지털 변환 신호를 출력하도록 구성된다.The A / D converter 310 includes an A / D converter for receiving the electromagnetic log signal and converting the electromagnetic log signal into a digital signal and outputting the digital converted signal to the controller 320.

이 경우 디지털 신호로 변환된 상기 디지털 변환 신호는 상기 전자파 로그 신호의 아날로그 값을 상기 A/D 변환부(310)가 가지고 있는 분해능에 해당하는 디지털 값으로 변환하여 생성된다.In this case, the digital conversion signal converted into a digital signal is generated by converting an analog value of the electromagnetic wave log signal into a digital value corresponding to the resolution of the A / D converter 310.

상기 동기화부(330)는 상기 외부 전원부(110)와 접속되어 상기 외부 전원부(110)로부터 공급되는 입력 전원(예, 220V/60Hz)이 영전위 점보다 큰 전압 값을 가지는 경우와 영전위 점보다 작은 전압 값을 가지는 것에 따라 서로 다른 값을 가지도록 디지털 신호로 변환된 상기 위상 동기 신호를 상기 제어부(320)로 출력하는 동기화 장치를 포함하여 구성된다.The synchronization unit 330 is connected to the external power supply unit 110 and the input power (eg, 220V / 60Hz) supplied from the external power supply unit 110 has a voltage value greater than the zero potential point and the zero potential point. It includes a synchronization device for outputting the phase synchronization signal converted into a digital signal to have a different value according to having a small voltage value to the control unit 320.

상기 위상 동기 신호는 상기 전자파 로그 신호의 디지털 변환과 동일하게 입력 전원 전압이 영전위값(예, 0V) 보다 큰 경우 '1'로, 영전위 값보다 작은 경우 '0'을 가지도록 생성되어 입력 전원의 위상 정보를 디지털 신호로 표현될 수 있다.The phase synchronizing signal is generated to have '1' when the input power supply voltage is greater than the zero potential value (eg, 0V) and '0' when the power supply voltage is smaller than the zero potential value, similar to the digital conversion of the electromagnetic log signal. The phase information of may be expressed as a digital signal.

상기 제어부(320)는 상기 디지털 변환 신호와 상기 위상 동기 신호를 비교할 수 있는 비교기나 레귤레이터를 포함하여 구성된다.The controller 320 includes a comparator or a regulator capable of comparing the digital conversion signal and the phase synchronization signal.

상기 구성의 제어부(320)는 상기 디지털 변환 신호와 상기 동기화부(330)에서 출력되는 상기 위상 동기 신호를 중첩하여 부분 방전 신호 분석을 위한 위상 중첩 신호를 생성하여 출력한다.The controller 320 of the above configuration generates and outputs a phase overlap signal for partial discharge signal analysis by overlapping the digital conversion signal and the phase synchronization signal output from the synchronization unit 330.

상기 위상 중첩 신호는 상기 디지털 변환 신호를 상기 위상 동기 신호의 디지털 값의 위치에 대응하는 위상 위치에서 서로 더하여 부분 방전 패턴을 분석할 수 있도록 하는 값을 의미한다.The phase superimposition signal means a value for adding the digital conversion signal to each other at a phase position corresponding to the position of the digital value of the phase synchronization signal to analyze the partial discharge pattern.

부분 방전 패턴에 따른 상기 위상 중첩 신호의 값들은 도4 내지 도6과 같이 부분 방전 패턴별로 미리 분류되어 저장되어 있다.The values of the phase overlap signals according to the partial discharge patterns are previously classified and stored according to partial discharge patterns as shown in FIGS. 4 to 6.

도4는 코로나 방전에 의해 부분 방전 패턴을 나타낸 그래프이고, 도5는 플로팅 방전에 의해 나타나는 부분 방전 패턴 그래프이며, 도6은 보이드 방전에 의해 나타나는 부분 방전 패턴 그래프이다.4 is a graph showing a partial discharge pattern by corona discharge, FIG. 5 is a partial discharge pattern graph shown by floating discharge, and FIG. 6 is a partial discharge pattern graph shown by void discharge.

관리자는 상기 위상 중첩 신호를 기 분류된 부분 방전 패턴 별로 분류된 상기 위상 중첩 신호와 비교하는 것에 의해 부분 방전의 유무 및 부분 방전의 종류 등을 분석하여 확인할 수 있다.(도4 내지 도6 참조)The manager may analyze and confirm the presence or absence of partial discharge, the type of partial discharge, and the like by comparing the phase superimposition signal with the phase superimposition signal classified for each classified partial discharge pattern. (See FIGS. 4 to 6).

상기 도4 내지 도6의 0~50축은 시간을 나타내고, 0+pk~0-pk축은 위상을 나타내며, 높이축은 검출된 신호 크기의 축을 나타낸다.4 to 6, the 0 to 50 axis represents time, the 0 + pk ~ 0-pk axis represents the phase, the height axis represents the axis of the detected signal magnitude.

상기 외부 감시부(120)는 입력받은 상기 부분방전 분석 신호의 패턴을 분석하고 연산 가능하도록 구성된다.The external monitoring unit 120 is configured to analyze and compute the pattern of the received partial discharge analysis signal.

상기 부분방전 분석 신호의 패턴과 연산 결과에 따라 상기 외부 감시부(120)는 부분방전의 원인을 분석하도록 구성된다.The external monitoring unit 120 is configured to analyze the cause of the partial discharge according to the pattern and the calculation result of the partial discharge analysis signal.

이 경우 상기 외부 감시부(120)는 부분방전 패턴 분석 알고리즘을 포함한 마이크로 프로세서의 형태로 구성될 수 있다.In this case, the external monitoring unit 120 may be configured in the form of a microprocessor including a partial discharge pattern analysis algorithm.

상기 외부 전원부(110)는 주기 특성을 갖는 상용 교류 전원(예. 220V/60Hz)을 공급하도록 구성된다.The external power supply unit 110 is configured to supply a commercial AC power (eg 220V / 60Hz) having periodic characteristics.

상기 통신부(340)는 상기 위상 중첩 신호를 입력받고 상기 외부 감시부(120)로 부분방전 분석 신호를 출력하도록 구성되며 RS232C, RS422 등의 유선 또는 무선통신, 단방향 통신이나 양방향 통신 등이 가능한 통신 프로토콜이 적용된 통신 하드웨어로 구성될 수 있다.The communication unit 340 is configured to receive the phase superimposition signal and output a partial discharge analysis signal to the external monitoring unit 120, and a communication protocol capable of wired or wireless communication such as RS232C and RS422, unidirectional communication or bidirectional communication, and the like. This can be configured with applied communication hardware.

또한, 상기 통신부(340)는 상기 제어부(320)에 포함될 수도 있다.In addition, the communication unit 340 may be included in the control unit 320.

아날로그 신호는 신호의 형태가 아날로그인 것을 말하며 본 발명에서는 상기 전자파 감지 신호, 상기 전자파 증폭 신호, 상기 전자파 필터 신호, 상기 전자파 로그 신호 및 위상 신호를 말한다.The analog signal refers to an analog signal, and in the present invention, the electromagnetic wave detection signal, the electromagnetic wave amplification signal, the electromagnetic wave filter signal, the electromagnetic wave log signal, and the phase signal.

디지털 신호는 신호의 형태가 디지털인 것을 말하며 본 발명에서는 상기 디지털 변환 신호, 상기 위상 동기 신호, 위상 중첩 신호, 부분방전 분석 신호를 말한다.The digital signal refers to a digital signal, and in the present invention, the digital conversion signal, the phase synchronization signal, the phase superposition signal, and the partial discharge analysis signal.

상기 구성을 가진 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치(1)는 상기 전력설비의 부분방전 시 방사되는 광대역의 전자파를 SHF 대역까지 측정 함으로써 부분방전의 측정 신뢰성을 높인다.(도7 내지 도10참조)The metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus 1 including the SHF electromagnetic wave band detection having the above-described configuration improves the measurement reliability of the partial discharge by measuring the electromagnetic wave of the wide band radiated during the partial discharge of the power equipment up to the SHF band. 7 to 10)

도7과 도9는 종래기술에 따른 방사되는 전자파의 측정을 나타낸 그래프이고 도8과 도10은 본 발명에 따른 방사되는 전자파 측정을 나타낸 그래프이다.7 and 9 are graphs showing measurement of radiated electromagnetic waves according to the prior art, and FIGS. 8 and 10 are graphs showing radiated electromagnetic waves according to the present invention.

상기 도7과 도9를 참조해보면 종래기술에 따른 전자파의 측정 대역은 500MHz~1.5GHz까지로 0Hz~1.3GHz 까지의 주파수 대역에서 노이즈가 많은 것을 볼 수 있다. 이에 따라, 실제 사용 가능한 주파수 대역은 1.3GHz~1.5GHz 까지로 약 200MHz 폭의 대역만 사용 가능한 것을 볼 수 있다.Referring to FIG. 7 and FIG. 9, it can be seen that the measurement band of the electromagnetic wave according to the prior art has a lot of noise in the frequency band from 0 Hz to 1.3 GHz up to 500 MHz to 1.5 GHz. Accordingly, the actual usable frequency band is 1.3GHz ~ 1.5GHz can be seen that only about 200MHz wide band can be used.

상기 도8과 도10을 참조해보면 본 발명에 따른 전자파의 측정 대역은 0Hz~4GHz까지로 종래기술과 마찬가지로 0Hz~1.3GHz 까지의 주파수 대역에서 노이즈가 심하지만, 실제 사용 가능한 주파수 대역이 1.3GHz~4GHz 까지로 약 2.7GHz 폭의 대역이 측정 가능하게 되어 전자파 측정 범위가 넓어지는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 8 and 10, the measurement band of the electromagnetic wave according to the present invention is 0 Hz to 4 GHz and noise is severe in the frequency band from 0 Hz to 1.3 GHz as in the prior art, but the actual usable frequency band is 1.3 GHz to It can be seen that the band of about 2.7 GHz can be measured up to 4 GHz, thereby increasing the electromagnetic measuring range.

또한, 상기 구성의 도시철도 전력설비 절연 진단 장치(1)는 상기 로그 디텍터부(230)가 SHF 대역까지의 측정을 위해 필요한 고사양의 A/D 변환기와 메모리를 대체함으로써 제작 비용을 저감시킬 수 있다.In addition, the metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus 1 of the above configuration can reduce the manufacturing cost by replacing the high-end A / D converter and memory required for the log detector unit 230 to measure up to the SHF band. .

또한, 상기 구성의 도시철도 전력설비 절연 진단 장치(1)는 상기 도시철도 전력설비 뿐만 아니라 상용중인 전력설비에서도 사용가능하다.In addition, the metropolitan electric power equipment insulation diagnosis device 1 having the above configuration can be used not only in the metropolitan electric power facility but also in a commercial electric power facility.

100 : RF 센서부 110 : 외부 전원부
120 : 외부 감시부
200 : RF 신호 처리부 210 : 증폭부
220 : 필터부 230 : 로그 디텍터부
300 : 디지털 신호 처리부 310 : A/D 변환부
320 : 제어부 330 : 동기화부
340 : 통신부100: RF sensor unit 110: external power supply unit
120: external monitoring unit
200: RF signal processing unit 210: amplification unit
220: filter unit 230: log detector unit
300: digital signal processing unit 310: A / D conversion unit
320: control unit 330: synchronization unit
340: communication unit

Claims (6)

전력기기의 부분방전 시 방사되는 전자파를 SHF 대역까지 검출하기 위한 RF 센서부;와,
상기 RF 센서부로부터 전자파 감지 신호를 입력받아 로그 스케일링 변환한 전자파 로그 신호를 출력하는 RF 신호 처리부;와,
상기 전자파 로그 신호와 외부 전원으로부터 검출된 위상 동기 신호를 중첩하여 부분방전 분석을 위한 위상 중첩 신호를 출력하는 디지털 신호 처리부를 포함하되,
상기 RF 신호 처리부는,
상기 전자파 감지 신호를 입력받아 로그 스케일링 변환한 전자파 로그 신호를 출력하는 로그 디텍터부를 포함하는 것을 특징으로 하는 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치.RF sensor unit for detecting the electromagnetic wave radiated during the partial discharge of the power equipment to the SHF band; And,
An RF signal processor for receiving an electromagnetic wave detection signal from the RF sensor unit and outputting an logarithmic scale log-converted microwave signal;
A digital signal processing unit for outputting a phase superimposition signal for partial discharge analysis by superimposing the electromagnetic wave log signal and the phase synchronization signal detected from an external power source,
The RF signal processing unit,
And an SHF electromagnetic wave band detection, comprising: a log detector configured to receive the electromagnetic wave detection signal and output an logarithmic scale log signal. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 로그 디텍터부는,
SHF 대역까지의 상기 전자파 필터 신호를 로그값으로 스케일링 한 후 스케일링 된 로그값을 적분하여 로그 인벨로프 형태로 변환하는 것을 특징으로 하는 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치.The method of claim 1,
The log detector unit,
An electric railway insulation equipment diagnostic apparatus including an SHF electromagnetic wave band detection characterized by scaling the electromagnetic wave filter signal up to the SHF band to a log value and integrating the scaled log value into a log envelope form. 제1항에 있어서, 상기 디지털 신호 처리부는,
상기 전자파 로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환부;와,
외부 전원으로부터 교류 전원을 공급받아 디지털 신호인 위상 동기 신호를 출력하는 동기화부;와,
상기 A/D 변환부로부터 디지털 신호로 변환된 상기 전자파 로그 신호와 상기 동기화부로부터 수신된 상기 위상 동기 신호를 입력받은 후 중첩하여 상기 위상 중첩 신호를 출력하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치.The method of claim 1, wherein the digital signal processing unit,
An A / D converter which receives the electromagnetic log signal and converts it into a digital signal and outputs the digital signal;
A synchronization unit which receives AC power from an external power source and outputs a phase synchronization signal that is a digital signal;
And a controller which receives the electromagnetic wave log signal converted into the digital signal from the A / D converter and the phase synchronization signal received from the synchronization unit, and then superimposes the output signal. Metropolitan railway power equipment insulation diagnostic apparatus including electromagnetic wave band detection. 제4항에 있어서,
상기 위상 동기 신호는 x축(주기)과 y축(크기)의 교차점을 기준으로 영전위 점의 상단은 디지털 신호로 '1', 영전위를 포함한 영전위 점의 하단은 디지털 신호로 '0' 으로 변환된 값을 가지는 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치.The method of claim 4, wherein
The phase synchronization signal is based on the intersection of the x-axis (period) and the y-axis (size) with the top of the zero potential point being a digital signal '1' and the bottom of the zero potential point including the zero potential being a digital signal '0'. Urban railway power equipment insulation diagnostic apparatus including SHF electromagnetic wave band detection having a value converted into. 제1항에 있어서,
상기 디지털 신호 처리부로부터 상기 위상 중첩 신호를 입력받아 부분방전을 분석하는 외부 감시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SHF 전자파 대역 검출을 포함하는 도시철도 전력설비 절연 진단 장치.The method of claim 1,
And an external monitoring unit for receiving the phase superimposition signal from the digital signal processing unit and analyzing partial discharge.
KR1020100020110A 2010-03-05 2010-03-05 Insulation diagnostic apparatus for metropolitan rapid transit electric power facilities including shf frequency band KR101100672B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100020110A KR101100672B1 (en) 2010-03-05 2010-03-05 Insulation diagnostic apparatus for metropolitan rapid transit electric power facilities including shf frequency band

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100020110A KR101100672B1 (en) 2010-03-05 2010-03-05 Insulation diagnostic apparatus for metropolitan rapid transit electric power facilities including shf frequency band

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110100991A KR20110100991A (en) 2011-09-15
KR101100672B1 true KR101100672B1 (en) 2012-01-03

Family

ID=44953235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100020110A KR101100672B1 (en) 2010-03-05 2010-03-05 Insulation diagnostic apparatus for metropolitan rapid transit electric power facilities including shf frequency band

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101100672B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101945543B1 (en) * 2012-09-20 2019-02-07 한국전력공사 Apparatus and method for management partial discharge signal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077312A (en) * 2002-03-26 2003-10-01 삼성에버랜드 주식회사 air cycling system for recycle heat of airconditioner
KR200377312Y1 (en) 2004-12-07 2005-03-11 엘지산전 주식회사 Partial discharge detector with multi-channel
KR100684741B1 (en) * 2006-04-25 2007-02-22 주식회사 세니온 Apparatus and method of detecting partial discharge from a distribution line switchgear
KR100824515B1 (en) 2006-12-27 2008-04-22 주식회사 효성 Apparatus and method for computing digital electricpower system
KR20080076328A (en) * 2007-02-15 2008-08-20 주식회사 효성 Electric power appliance remote part discharge diagnosis system and method to use frequency/status spectra

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030077312A (en) * 2002-03-26 2003-10-01 삼성에버랜드 주식회사 air cycling system for recycle heat of airconditioner
KR200377312Y1 (en) 2004-12-07 2005-03-11 엘지산전 주식회사 Partial discharge detector with multi-channel
KR100684741B1 (en) * 2006-04-25 2007-02-22 주식회사 세니온 Apparatus and method of detecting partial discharge from a distribution line switchgear
KR100824515B1 (en) 2006-12-27 2008-04-22 주식회사 효성 Apparatus and method for computing digital electricpower system
KR20080076328A (en) * 2007-02-15 2008-08-20 주식회사 효성 Electric power appliance remote part discharge diagnosis system and method to use frequency/status spectra

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110100991A (en) 2011-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6514332B2 (en) Partial discharge detection system
KR101303082B1 (en) Apparatus for detecting partial discharge of portable
CN107942206B (en) GIS partial discharge positioning method
JP6253775B2 (en) Partial discharge diagnosis system and partial discharge diagnosis method
US20110227571A1 (en) Magnetic resonance imaging apparatus
US11376965B2 (en) Monitoring device for monitoring catenary-pantograph interaction in railway vehicles
JP2004004003A (en) Device for detecting partial discharge from power apparatus utilizing radiated electronic waves
JP2010085386A (en) Apparatus for measuring superhigh frequency partial discharge and partial discharge position for high-voltage power apparatus
KR101385318B1 (en) Apparatus for diagnosing partial discharge and method therefor
CN108957379A (en) A kind of field calibration method of GIS partial discharge superfrequency detection device
CN103487728A (en) Narrow-band electromagnetic wave signal coupling method and detecting system for measuring GIS partial discharge
KR101100672B1 (en) Insulation diagnostic apparatus for metropolitan rapid transit electric power facilities including shf frequency band
CN103605061A (en) Handheld ultrahigh-frequency partial discharge type inspection instrument and discharge position positioning method
RU136183U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE VALUE OF REAL ATTENUATION OF AN ELECTROMAGNETIC FIELD AND EVALUATION OF SCREENING EFFICIENCY
RU2359280C2 (en) Non-contact and remote inspection method of condition of insulator chains of air high-voltage power lines
JP2010210411A (en) Partial discharge detector and method of detecting partial discharge
Shalaby et al. Electromagnetic field measurement instruments: survey
CN201765301U (en) Online monitor apparatus for partial discharge of transformer
KR102259496B1 (en) Apparatus for diagnosing partial discharge
KR101945543B1 (en) Apparatus and method for management partial discharge signal
JP2000065876A (en) Electromagnetic wave generating position detection device
CN104200622B (en) Mobile kilowatt meter reading-out system
CN203759185U (en) Handheld type partial discharge ultrahigh frequency inspection instrument
JP2006322873A (en) Identifying method and system of propagation direction of conductive interference wave
CN103076542A (en) Partial discharge ultrasonic wave detection device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
N231 Notification of change of applicant
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141224

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151208

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161219

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171226

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190909

Year of fee payment: 9