KR101280763B1 - Measuring instrument of rf signal delay in partial discharge monitoring - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An electromagnetic wave time delay measuring apparatus of a partial discharge monitoring device is provided to accurately measure time delay of four channels without using an expensive four-channel digital oscilloscope and a digital filter. CONSTITUTION: An electromagnetic wave time delay measuring apparatus of a partial discharge monitoring device includes an electromagnetic wave and voltage converting means (302), a voltage comparing means (303), a sequential input converting means (304), a time and digital converting means (305) and a microprocessor (306). The electromagnetic wave and voltage converting means converts an electromagnetic wave signal of an input channel into a direct current having a log dBm level. The voltage comparing means compares a voltage outputted from the electromagnetic wave and voltage converting means and a reference voltage and outputs a digital value of a complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) level. The sequential input converting means receives the output of a three-channel voltage comparing means which is different from the output of the voltage comparing means and generates a sequential input arranged by a command of the microprocessor. The time and digital converting means outputs time difference of four channels which are sequentially inputted by inputting the output of the sequential input converting means. The microprocessor controlling a control signal is included in the time and digital converting means and the sequential input converting means. [Reference numerals] (301) Four-channel electromagnetic wave input; (302) Log amp; (303) Voltage comparing means; (304) Sequential input converting means; (305) Time and digital converting means; (306) Microprocessor

Description

부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기 {Measuring Instrument of RF Signal delay in Partial Discharge Monitoring} Measuring Instrument of RF Signal delay in Partial Discharge Monitoring

본 발명은 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 4채널 센서로부터의 전자파 신호를 입력으로 받아 각각 신호의 시간 지연을 측정하여 부분방전 위치를 확인하기 위한 방법으로 TOA(Time of Arrival) 기법에 기반한 부분방전 위치를 찾기 위한 각 전자파들의 시간 지연 차이 측정에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic time delay measuring device of a partial discharge monitoring device. More particularly, the present invention relates to a method of determining a partial discharge position by measuring a time delay of each signal as an input of an electromagnetic signal from a four-channel sensor. The present invention relates to the measurement of the time delay difference of each electromagnetic wave to find the location of partial discharge based on the Arrival technique.

본 발명은 변압기 및 가스절연 개폐장치 및 다양한 전력 기기의 부분 방전을 측정하고 관리하는 모니터링 시스템 중에서 부분방전 위치를 진단하고 측정하는 장치에 관한 것으로 고성능의 계측기를 사용하지 않고도 4 개의 각각 다른 신호의 시간차를 측정하고 시간 지연을 측정한다.
The present invention relates to a device for diagnosing and measuring a partial discharge position among a transformer and a gas insulated switchgear and a monitoring system for measuring and managing partial discharges of various power devices. The time difference between four different signals without using a high-performance instrument is disclosed. Measure and measure the time delay.

변압기, 가스절연 개폐장치 등의 부분방전 분석, 위치표정 진단에 있어서 4곳의 센서에서 나오는 전자파의 시간 지연의 차이를 이용하여 부분방전 위치를 분석 할 수 있다. 그러나 전자파의 시간 지연 차이를 분석하기 위하여는 10 기가 헤르츠 샘플링의 고성능 4 채널 디지털 오실로스코프와 디지털 로우패스 필터의 후처리 작업이 필요하며 실시간 처리에 어려움이 있다.In partial discharge analysis and position marker diagnosis of transformer and gas insulated switchgear, the partial discharge position can be analyzed by using the difference of time delay of electromagnetic waves from four sensors. However, analyzing the time delay difference of electromagnetic waves requires post-processing of a high-performance four-channel digital oscilloscope with 10 gigahertz sampling and a digital lowpass filter, and it is difficult to process in real time.

4곳의 센서에서 나오는 전자파의 시간 지연을 측정하기 위하여 전자파 신호를 직류 레벨로 변환하여 주는 로그 디텍터, 변환된 레벨과 기준 전압과의 차이를 비교하여 펄스를 발생하는 비교기, 비교기의 출력을 버퍼링하는 버퍼, 각 4곳의 변환된 펄스를 시간 디지털 변환기로 입력하기 위한 순차입력 변환기, 순차입력 변환기로부터의 시간차이를 측정하는 시간 디지털 변환기, 시간 디지털 변환기를 조절하는 마이크로프로세서를 이용하여 저비용 고성능으로 4곳의 시간지연을 실시간 획득한다.To measure the time delay of electromagnetic waves from four sensors, a log detector converts the electromagnetic signal to a DC level, and compares the difference between the converted level and the reference voltage to generate a pulse comparator, and buffers the output of the comparator. Low cost and high performance using a buffer, a sequential input converter for inputting each of the four converted pulses into the time digital converter, a time digital converter for measuring the time difference from the sequential input converter, and a microprocessor controlling the time digital converter. Acquire real time delay of places.

본 발명에 따른 부분방전 감시장치의 전자파 시간 지연 측정기는 고가의 4 채널 디지털 오실로스코프 및 디지털 필터를 사용하지 않고도 4채널의 시간지연을 정확히 측정하여 시스템을 간단하고 저가격으로 구성할 수 있다. 또한 자동 실시간 측정이 가능하여 실시간 모니터링 시스템을 구축할 수 있다. The electromagnetic time delay measuring device of the partial discharge monitoring device according to the present invention can measure the time delay of four channels accurately without using an expensive four-channel digital oscilloscope and a digital filter, thereby making the system simple and inexpensive. In addition, automatic real-time measurement is possible to build a real-time monitoring system.

도 1은 종래의 디지털 오실로스코프 사용으로 구성을 나타낸 블록도
도 2는 종래의 고속 아나로그 디지털 컨버터 및 디지털 신호처리기 사용으로 구성을 나타낸 블록도
도 3은 본 발명에 따른 저가격 고성능 실시간 처리 방식의 전자파 시간 지연 측정기의 구성을 나타낸 블록도1 is a block diagram showing the configuration by using a conventional digital oscilloscope
Figure 2 is a block diagram showing the configuration using a conventional high-speed analog digital converter and digital signal processor
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of a low-frequency, high-performance real-time processing electromagnetic wave delay measuring apparatus according to the present invention

본 발명은 부분방전 위치를 진단하기 위한 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기에 관한 것으로 각각의 센서에서 도착한 전자파 신호의 지연을 측정하면 TOA(Time of Arrival)기법으로 위치를 추정할 수 있음을 기반으로 한다.
The present invention relates to an electromagnetic time delay measuring device of a partial discharge monitoring device for diagnosing a partial discharge position. Based on a time of arrival (TOA) technique, a position can be estimated by measuring a delay of an electromagnetic signal arriving from each sensor. It is done.

그러나 각각의 센서에서 전자파의 시간지연을 측정하는 방법은 매우 힘들고, 측정하기 위하여는 고가 장비를 활용하여 많은 비용이 요구된다. 도 1은 종래의 디지털 오실로스코프 사용으로 구성을 개략적으로 나타낸 블록도 이다.
However, the method of measuring the time delay of electromagnetic waves in each sensor is very difficult, and it requires a high cost by using expensive equipment. 1 is a block diagram schematically showing a configuration by using a conventional digital oscilloscope.

도 1에 도시된 바와 같이 각각의 센서로부터의 4개 입력 채널을 10 GHz Sampling의 초고속 디지털오실로스코프를 이용하여 측정하고 측정된 데이터를 저장한다. 여기서 전자파의 최대 주파수는 1.5 GHz 까지 출력될 수 있으므로 10 GHz Sampling의 디지털오실로스코프를 사용하여야 한다. 측정된 데이터는 퍼스널 컴퓨터로 옮겨져 저역통과 필터링이 된 후 펄스 형태로 만들어지며 4개 채널의 시간차이를 얻게 된다. As shown in Figure 1, four input channels from each sensor are measured using a 10 GHz Sampling ultrafast digital oscilloscope and the measured data is stored. Here, the maximum frequency of electromagnetic waves can be output up to 1.5 GHz, so a 10 GHz Sampling digital oscilloscope should be used. The measured data is transferred to a personal computer, lowpass filtered and then pulsed to obtain four channel time differences.

종래의 도 1에 도시된 디지털 오실로스코프 사용으로 구성의 단점은 자동 측정이 어렵고 수동 측정만이 가능하며 고가격의 디지털오실로스코프를 사용하여야만 한다. 또한 최종 시간차이를 확인하기 위하여 수동으로 데이터를 처리하여야하는 단점이 있다.
The disadvantages of the configuration of the conventional digital oscilloscope shown in Figure 1 is that the automatic measurement is difficult, only manual measurement and must use a high-cost digital oscilloscope. In addition, there is a disadvantage in that data must be processed manually to confirm the final time difference.

도 2는 종래의 고속 아나로그 디지털 컨버터 및 디지털 신호처리기 사용으로 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
2 is a block diagram schematically showing a configuration using a conventional high speed analog digital converter and a digital signal processor.

도 2에 도시된 바와 같이 각각의 센서로부터의 4개 입력 채널을 각각 10 GHz Sampling의 아나로그/디지털 변환기로 디지털 변환 후 고속 버퍼 메모리에 저장한다. 저장된 데이터는 고속 디지털 신호처리기에서 입력으로 받아서 저역통과 처리후 각각의 지연 시간을 계산한다.
As shown in FIG. 2, four input channels from each sensor are digitally converted to an analog / digital converter of 10 GHz sampling and stored in a high-speed buffer memory. The stored data is input to the high speed digital signal processor and the delay time is calculated after low pass processing.

종래의 도 2에 도시된 고속 아나로그 디지털 컨버터 및 디지털 신호처리기 사용으로 구성의 단점은 자동 측정이 어렵고 수동 측정만이 가능하며 고가격의 고속 아나로그 디지털 컨버터 및 고속 메모리를 사용하여야만 한다. 또한 디지털오실로스코프와는 다르게 트리거링 기능이 존재하지 않기 때문에 디지털 신호처리기에서 트리거링 기능이 추가되어야 하는 단점이 있다.
The disadvantages of the configuration of the conventional high speed analog digital converter and digital signal processor shown in FIG. 2 are that automatic measurement is difficult, only manual measurement is possible, and a high priced high speed analog digital converter and a high speed memory must be used. In addition, unlike a digital oscilloscope, since there is no triggering function, a triggering function must be added in a digital signal processor.

본 발명은 상기 문제점을 해결하고 상기 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로 고가격의 아나로그 디지털 변환기 없이 각 채널간 전자파 시간 차이를 얻을 수 있는 방법으로 마이크로프로세서에 의한 자동 측정이 가능하며 간단하고 저비용의 구성으로 시간차이를 얻을 수 있다.
The present invention has been proposed to solve the above problems and to meet the above requirements, and is capable of automatic measurement by a microprocessor without a high-cost analog digital converter, and enables automatic measurement by a microprocessor. You can get time difference by.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명 하게 알게 될 것이다. 또한 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. It will also be readily appreciated that the objects and advantages of the invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기에 있어서, 각각 입력 채널의 전자파 신호를 로그 디비엠 레벨의 직류로 변환하여 출력하는 전자파/전압 변환수단;상기 전자파/전압 변환수단으로부터 출력되는 전압과 기준 전압과의 전압을 비교하여 씨모스 레벨의 디지털 값을 출력하는 전압 비교수단;상기 전압 비교 수단 출력과 다른 3개 채널의 전압 비교수단 출력을 입력으로 받아 마이크로프로세서의 명령에 의하여 정렬된 순차 입력을 만들어내는 순차입력변환수단;상기 순차입력변환수단의 출력을 입력으로 하여 순차적으로 입력되는 4개 채널의 시간차를 출력하여주는 시간/디지털 변환수단;상기 시간/디지털 변환수단과 순차입력변환수단에 제어 신호를 조절하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
The apparatus of the present invention for achieving the above object is an electromagnetic wave time delay measuring device of the partial discharge monitoring device, each of the electromagnetic wave / voltage conversion means for converting the electromagnetic wave signal of the input channel to a log DC level DC output; A voltage comparison means for comparing the voltage output from the conversion means with a reference voltage and outputting a digital value of the CMOS level; receiving the output of the voltage comparison means and the voltage comparison means of three different channels as inputs of the microprocessor. A sequential input converting means for generating a sequential input arranged by a command; time / digital converting means for outputting time differences of four channels sequentially input by using an output of the sequential input converting means; the time / digital converting Comprising microprocessors for controlling control signals in means and sequential input converting means .

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
The above objects, features, and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기의 일실시 예 구성도이다.
3 is a configuration diagram of an electromagnetic wave time delay measuring device of the partial discharge monitoring apparatus according to the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기는 각각 4개의 채널의 전자파를 받아들이는 전자파 입력부(301), 전자파의 에너지를 직류 전압으로 변경하는 로그 앰프(302), 로그 앰프의 전압과 기준 전압을 비교하여 씨모스 레벨을 출력하는 비교기(303), 4채널의 씨모스 레벨을 받아 1개의 시작 신호와 4개의 종료 신호를 출력하는 순차입력 변환기(304), 1개의 시작 신호와 4개의 종료 신호를 받아 4 채널의 시간지연을 측정하는 시간/디지털 변환기(305), 순차입력 변환기와 시간/디지털 변환기를 제어하고 지연 시간 데이터의 누적 평균을 수행하여 정확한 데이터를 얻는 마이크로프로세서(306)을 포함한다.
As shown in FIG. 3, the electromagnetic time delay measuring device of the partial discharge monitoring apparatus according to the present invention includes an electromagnetic wave input unit 301 for receiving electromagnetic waves of four channels, and a log amplifier 302 for changing the energy of electromagnetic waves into a DC voltage. A comparator 303 for comparing the voltage of the log amplifier with a reference voltage and outputting CMOS levels, a sequential input converter 304 for receiving four CMOS levels and outputting one start signal and four end signals; Time / digital converter 305 that receives 4 start signals and 4 end signals to measure time delay of 4 channels, controls sequential input converter and time / digital converter, and performs accurate averaging of delay time data to obtain accurate data. Microprocessor 306.

비교기(303)의 출력을 안정적으로 유지하기 위하여 로그 앰프의 출력과 비교되는 기준 전압은 조절이 가능하다. 순차입력 변환기(304)의 동작은 마이크로프로세서(306)에서 제어한다. 마이크로프로세서는 초기화 신호를 순차입력 변환기에 주면 순차 입력 변환기는 초기화 후 4 채널 중 가장 먼저 입력된 채널의 씨모스 신호를 시작 신호에 할당한다. 그리고 4 채널 전체의 신호에 동일한 5 nsec의 지연을 주어 4개의 종료 신호로 할당한다. 시간/디지털 변환기(305)는 순차입력 변환기(304)로부터 1개의 시작 신호와 4개의 종료 신호를 받아 4개의 종료 신호 간의 시간차를 출력한다. 마이크로프로세서(306)는 시간/디지털 변환기(305)로부터의 시간차를 획득 후 신뢰성 있는 데이터를 확보하기 위하여 20 여회 데이터를 누적 평균하여 최종 데이터를 얻는다.
In order to stably maintain the output of the comparator 303, the reference voltage compared with the output of the log amplifier is adjustable. The operation of the sequential input converter 304 is controlled by the microprocessor 306. The microprocessor gives an initialization signal to the sequential input converter, and the sequential input converter assigns the CMOS signal of the first input channel among the four channels after the initialization to the start signal. In addition, a delay of 5 nsec is given to the signals of all four channels and assigned to four termination signals. The time / digital converter 305 receives one start signal and four end signals from the sequential input converter 304 and outputs a time difference between the four end signals. After obtaining the time difference from the time / digital converter 305, the microprocessor 306 accumulates an average of about 20 times of data to obtain the final data.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

301 : 4 채널 전자파 입력부
302 : 로그 앰프(로그 디텍터)
303 : 비교기
304 : 순차입력 변환기
305 : 시간/디지털 변환기
306 : 마이크로프로세서301: 4-channel electromagnetic wave input unit
302: log amplifier (log detector)
303: comparator
304: sequential input converter
305: time / digital converter
306: Microprocessor

Claims (3)

부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기에 있어서
입력 채널의 전자파 신호를 로그 디비엠 레벨의 직류로 변환하여 출력하는 전자파/전압 변환수단;
상기 전자파/전압 변환수단으로부터 출력되는 전압과 기준 전압을 비교하여 씨모스 레벨의 디지털 값을 출력하는 전압 비교수단;
상기 전압 비교수단의 출력과 다른 3개 채널의 전압 비교수단의 출력을 입력으로 받아, 마이크로프로세서의 명령에 의하여 정렬된 순차 입력을 만들어내는 순차입력변환수단;
상기 순차입력변환수단의 출력을 입력으로 하여 순차적으로 입력되는 4개 채널의 시간차를 출력하여 주는 시간/디지털 변환수단; 및
상기 시간/디지털 변환수단과 상기 순차입력변환수단에 제어 신호를 조절하는 마이크로프로세서
를 포함하는 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기.In the electromagnetic time delay measuring device of the partial discharge monitoring device
Electromagnetic wave / voltage converting means for converting an electromagnetic wave signal of an input channel into a DC of a log DC level and outputting the converted signal;
Voltage comparing means for comparing a voltage output from the electromagnetic wave / voltage converting means with a reference voltage and outputting a digital value at a CMOS level;
Sequential input converting means for receiving an output of the voltage comparing means and an output of the voltage comparing means of three different channels as inputs, and generating a sequential input arranged by a command of a microprocessor;
Time / digital conversion means for outputting the time difference of four channels sequentially input by using the output of the sequential input conversion means; And
A microprocessor for adjusting a control signal to said time / digital converting means and said sequential input converting means
Electromagnetic time delay measuring device of the partial discharge monitoring device comprising a. 제1항에 있어서
상기 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기는,
상기 전자파/전압 변환수단의 전압을 이용하여 기준 전압과의 차이로 씨모스 레벨의 디지털 값을 만들기 위한 펄스발생수단;
상기 펄스발생수단의 입력 조합을 1개의 시작과 4개의 종료 신호를 만들기 위한 순차신호출력수단; 및
상기 순차신호출력수단으로부터 1개의 시작과 4개의 종료신호를 받아 시간지연 차이를 발생하는 시간지연분석수단
을 더 포함하는 부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기.The method of claim 1, wherein
The electromagnetic time delay measuring device of the partial discharge monitoring device,
Pulse generating means for generating a digital value of the CMOS level by a difference from a reference voltage using the voltage of the electromagnetic wave / voltage converting means;
Sequential signal output means for generating one start and four end signals from the input combination of the pulse generating means; And
A time delay analyzing means for generating a time delay difference by receiving one start and four end signals from the sequential signal output means;
Electromagnetic time delay measuring device of the partial discharge monitoring device further comprising. 제2항에 있어서,
상기 시간지연분석수단은,
상기 시간/디지털 변환수단으로부터의 획득데이터를 일정기간 동안 평균한 데이터로 시간지연을 분석하는
부분방전 감시 장치의 전자파 시간 지연 측정기.The method of claim 2,
The time delay analysis means,
Analyzing time delay with data obtained by averaging the data obtained from the time / digital conversion means for a certain period of time.
Electromagnetic Time Delay Meter for Partial Discharge Monitoring Devices.
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