KR101486994B1 - Portable partial discharge measurement device for ultra high voltage transformer - Google Patents

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이진락
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한국전력공사
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    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/1227Testing 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 of components, parts or materials

Abstract

The present invention relates to a portable partial discharge measurement device for an ultrahigh voltage transformer capable of fusion measurement of an ultrahigh frequency and sound waves comprising; an ultra high frequency (UHF) sensor which detects an ultrahigh frequency partial discharge signal of the ultrahigh voltage transformer; an acoustic emission sensor (AE) which detects an ultrasonic signal generated by ultrahigh frequency partial discharge of the ultrahigh voltage transformer; and a signal analyzing device which obtains a signal of the UHF sensor and the AE sensor and analyzes it. According to the present invention, a partial discharge state of the ultrahigh voltage transformer can be measured complexly by using the UHF sensor and the AE sensor and an internal insulation abnormal state of the ultrahigh voltage transformer of a power system can be measured accurately. Therefore, the reliability of transformer operation can be secured. As a result, a subsequent damage can be minimized by taking a measure in advance if an action which is estimated as an abnormal state in the ultrahigh voltage transformer is generated.

Description

초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치{Portable partial discharge measurement device for ultra high voltage transformer}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a portable partial discharge measurement device for an ultra-high voltage transformer capable of measuring a fusion of a very high frequency and a sound wave,
본 발명은 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 운전 중인 전력용 초고압 변압기 내부의 절연이상 시 발생하는 부분방전 신호를 효용성이 검증된 두 가지 측정방식인 AE 및 UHF방식을 복합 적용하여 초고압 변압기 내부의 이상을 좀더 정밀하게 분석할 수 있는 휴대용 부분 방전 복합 측정 분석장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra high voltage transformer capable of measuring a fusion of an ultra high frequency and a sound wave and more particularly to a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra high voltage transformer, The present invention relates to a portable partial discharge multimeter and analyzer capable of more precisely analyzing an abnormality in an ultra high voltage transformer by applying the AE and UHF methods of measurement.
일반적으로 초고압 변압기는 초고압 전력계통 즉, 발전소 또는 변전소 등 발전과 송전 및 변전 구간의 전력시스템에 설치되어 전압을 강압하는 전력용 기기이다.Generally, an ultra-high voltage transformer is a power device installed in an electric power system of an ultra high voltage power system, that is, a power station or a substation, for power generation, transmission, and a power system.
상기 초고압 변압기 중에 초고전압 유압 변압기는 전기적 절연을 위한 절연 매질로서 절연유(Oil)를 사용하는 초고압 변압기이다.The ultra-high voltage hydraulic transformer in the super high voltage transformer is an ultra high voltage transformer using insulating oil as an insulating medium for electrical insulation.
이러한 초고압 변압기는 전력계통에 전기적으로 접속되게 설치되어 장기간 운전을 하게 되면 여러 가지 원인에 의해 다양한 유형의 고장이 발생할 수 있으며, 이러한 고장사고에 따른 피해규모도 증가하는 추세이다. 따라서 고장사고가 발생하기 전에 초고압 변압기 내부에서 절연 상태 이상에 의해 발생하는 신호를 검출하기 위한 각종 진단 및 감시 기법과 첨단 장비들이 적용되고 있으며, 이들 중 부분 방전(Partial Discharging) 측정이 초고압 변압기의 이상 여부를 진단하는 데 있어 현재 가장 우수한 방법으로 평가되고 있다.Such an ultra high voltage transformer is installed to be electrically connected to a power system, and if it is operated for a long time, various types of failures may occur due to various causes, and the scale of damage due to such a fault is also increasing. Therefore, various diagnostic and monitoring techniques and advanced equipments have been applied to detect the signal generated by the insulation state abnormality in the super high voltage transformer before the occurrence of the failure, and partial discharge (partial discharge) measurement of the high voltage transformer It is currently being evaluated as the best method for diagnosing whether or not
이와 같은 부분 방전의 측정을 위한 센서로는 다양한 검출방식의 센서들이 개발되어 적용되고 있으며, 이들의 일 예로 특허등록 제10-0595462호인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서와, 공개특허 제10-2013-0011176호인 유입 변압기용 초고주파 부분방전 센서 등이 제시된 바 있다. As a sensor for measuring the partial discharge, various types of sensors have been developed and applied. For example, a built-in spiral type sensor for partial discharge detection, which is disclosed in Patent Registration No. 10-0595462, -0011176, a very high frequency partial discharge sensor for an input transformer, and the like have been proposed.
이상의 종래의 초고주파 대역(500MHz~1500MHz)의 부분방전 신호를 검출하는 기술은 초고압 GIS(Gas Insulated Switchgear:가스절연개폐장치)에 대하여 적용하여 운용하고 있지만, 초고압 변압기에 적용하고 있지 않다. The conventional technology for detecting the partial discharge signal of the very high frequency band (500 MHz to 1500 MHz) is applied to an ultra high-pressure GIS (Gas Insulated Switchgear), and is not applied to the ultra-high voltage transformer.
한편, 현재 초고압 변압기에 대한 절연이상 측정방식은 유중가스 분석법과 AE측정 방법의 2가지가 대표적으로 사용되고 있지만, 유중가스는 채취/운반/분석의 정밀성으로 인하여 그 방식이 사용자 입장에서 불편한 측면이 있고, AE측정 방법의 경우 초음파를 이용하므로 방전 개소까지의 거리측정이 가능하지만 부분방전의 정량적인 측정이 어려운 문제점을 안고 있다.
Meanwhile, two types of insulation fault measurement methods for ultra-high voltage transformer are used, one is gas gas analysis method and the other is AE measurement method. However, due to the precision of sampling / transportation / analysis, , The AE measurement method can measure the distance to the discharge point by using ultrasonic waves, but it is difficult to quantitatively measure the partial discharge.
참고문헌 1 : 특허등록 제10-0595462호Reference 1: Patent Registration No. 10-0595462 참고문헌 2 : 공개특허 제10-2013-0011176호Reference 2: Published Patent No. 10-2013-0011176
따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 초고압 변압기의 초고주파 부분방전 신호를 검출하기 위해 UHF 센서와 AE 센서를 복합 적용하여 초고압 변압기 내부의 내부 절연 이상 상태를 정밀하게 측정할 수 있는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve these problems, and it is an object of the present invention to provide a UHF sensor and an AE sensor capable of precisely measuring an internal insulation abnormality in an ultra high voltage transformer Voltage transformer for an ultra-high voltage transformer capable of measuring a fusion of an ultra high frequency and a sound wave.
특히, 본 발명은 초고압 변압기 내부의 내부 절연 이상 시 방전 개소까지의 거리 및 위치도 판정할 수 있어 초고압 변압기의 진단에 유용하며 휴대가 가능한 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 제공하는데에도 그 목적이 있다.
Particularly, the present invention can be used for diagnosis of an ultra-high voltage transformer, which can determine the distance and position from the inside of an ultra-high voltage transformer to a discharge point in an internal insulation abnormality. Portable partial discharge measurement for ultra high voltage transformer The object is also to provide a device.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은; In order to solve such a technical problem,
초고압 변압기의 초고주파 부분방전 신호를 검출하는 UHF(Ultra High Frequency) 센서와, 상기 초고압 변압기의 초고주파 부분방전으로 인해 발생하는 초음파 신호를 검출하는 AE(Acoustic Emission) 센서와, 상기 UHF센서와 AE센서의 신호를 취득하여 분석하는 신호분석장치로 구성된 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 제공한다.A UHF (Ultra High Frequency) sensor for detecting a very high frequency partial discharge signal of the ultra high voltage transformer, an AE (Acoustic Emission) sensor for detecting an ultrasonic signal generated due to a very high frequency partial discharge of the ultra high voltage transformer, And a signal analyzer for acquiring and analyzing a signal of the ultrasonic transducer. The portable partial discharge measuring apparatus for an ultrasonic transducer capable of measuring the fusion of an ultrasonic wave and a sound wave is provided.
이때, 상기 UHF센서는 초고압 변압기의 드레인밸브에 취부되며, 상기 UHF센서에서 검출된 부분방전 신호는 RF신호 형태로 동축케이블을 통해 상기 신호분석장치로 입력되는 것을 특징으로 한다.In this case, the UHF sensor is attached to the drain valve of the UHF transformer, and the partial discharge signal detected by the UHF sensor is input to the signal analyzer through a coaxial cable in the form of an RF signal.
그리고, 상기 AE센서는 초고압 변압기의 외함에 근접시키면 고정 가능하도록 자석식 홀더가 일체로 구비된 것을 특징으로 한다.Further, the AE sensor is characterized in that a magnet holder is integrally provided so as to be fixed when the AE sensor is brought close to an enclosure of the superhigh-voltage transformer.
또한, 상기 신호분석장치는, 상기 UHF센서에서 검출된 부분방전 신호를 이산신호 형태로 변환하는 UHF 신호처리부와, AE센서에서 검출된 초음파신호를 이산신호 형태로 변환하는 AE 신호처리부와, 상기 UHF 신호처리부와 AE 신호처리부를 통해 이산신호 형태로 변환된 부분방전 데이터와 초음파 데이터를 분석하는 UHF 신호인식부 및 AE 신호인식부와, 상기 UHF 신호인식부 및 AE 신호인식부에서 분석된 데이터를 디스플레이하는 표시부로 구성된 것을 특징으로 한다.The signal analyzing apparatus includes a UHF signal processor for converting the partial discharge signal detected by the UHF sensor into a discrete signal, an AE signal processor for converting the ultrasonic signal detected by the AE sensor into a discrete signal, A UHF signal recognition unit and an AE signal recognition unit for analyzing the partial discharge data and the ultrasonic wave data converted into the discrete signal form through the signal processing unit and the AE signal processing unit; And a display unit for displaying the image.
이때, 상기 신호분석장치는 UHF 신호인식부와 AE 신호인식부에서 산출된 측정데이터 저장하는 데이터 저장부가 더 구비된 것을 특징으로 한다.In this case, the signal analyzing apparatus may further include a data storage unit for storing measurement data calculated by the UHF signal recognition unit and the AE signal recognition unit.
그리고, 상기 UHF 신호인식부는 상기 UHF 신호처리부에서 출력되는 부분방전 데이터를 이산신호 처리 후 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 이용한 인식 알고리즘을 적용하여 결함의 종류를 분석하는 것을 특징으로 한다.The UHF signal recognition unit analyzes the partial discharge data output from the UHF signal processing unit and applies a recognition algorithm using PRPD (Phase Resolved Partial Discharge) after discrete signal processing to analyze the types of defects.
아울러, 상기 AE 신호인식부는 AE 신호처리부에서 출력되는 초음파 데이터를 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 이용한 인식 알고리즘을 적용하여 분석하는 것을 특징으로 한다.In addition, the AE signal recognition unit analyzes the ultrasound data output from the AE signal processing unit by applying a recognition algorithm using PRPD (Phase Resolved Partial Discharge).
또한, 상기 표시부는 터치스크린(Touch Screen)으로 구성된 것을 특징으로 한다.The display unit may be a touch screen.
그리고 상기 AE센서는 3개가 사용되되, 부분방전이 발생한 지점의 위치를 산출이 가능하도록 초고압 변압기 외함의 3면에 부착되는 것을 특징으로 한다.
Three of the AE sensors are used, and are attached to three surfaces of the ultrahigh-voltage transformer enclosure so that the position of the point where the partial discharge occurs can be calculated.
본 발명에 따르면, 초고압 변압기의 부분 방전 상태를 UHF센서와 AE센서를 이용해 복합적으로 측정할 수 있어 전력계통의 초고압 변압기의 내부 절연 이상 상태를 좀더 정밀하게 측정하여 변압기 운영에 신뢰성을 확보할 수 있고, 이로 인해 초고압 변압기 내부에서 이상으로 유추되는 증상이 발생하는 경우 선수 조치를 하여 후속 피해를 최소화할 수 있다.According to the present invention, since the partial discharge state of the ultra-high voltage transformer can be measured in combination using the UHF sensor and the AE sensor, it is possible to secure reliability in the operation of the transformer by measuring the internal insulation abnormality of the power system high voltage transformer more precisely , It is possible to minimize follow-up damage by performing an athlete's action when an abnormality is found in the super-high voltage transformer.
아울러, 본 발명은 휴대가 가능할 뿐만 아니라 초고압 변압기의 초고주파 부분방전 신호가 검출되는 위치를 파악할 수 있어 신속한 조치를 취할 수 있는 장점이 있다.
In addition, the present invention is not only portable but also has an advantage of being able to take a quick action because it can grasp the position where the very high frequency partial discharge signal of the ultra high voltage transformer is detected.
도 1은 본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치의 전체 제어 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 구성하는 UHF 센서와 AE 센서의 설치 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 구성하는 UHF 센서의 신호처리부 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 구성하는 UHF 센서의 설치 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 구성하는 AE 센서를 도시한 도면이다.
1 is an overall control configuration diagram of a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra-high voltage transformer capable of measuring fusion of an ultra high frequency and a sound wave according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the installation structure of a UHF sensor and an AE sensor constituting a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra-high voltage transformer capable of measuring fusion of an ultra-high frequency and a sound wave according to the present invention.
3 is a detailed block diagram of a signal processing unit of a UHF sensor constituting a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra high voltage transformer capable of measuring the fusion of an ultra high frequency and a sound wave according to the present invention.
4 is a view showing an example of the installation of a UHF sensor constituting a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra-high voltage transformer capable of measuring fusion of an ultra-high frequency and a sound wave according to the present invention.
5 is a view showing an AE sensor constituting a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra-high voltage transformer capable of measuring fusion of an ultra-high frequency and a sound wave according to the present invention.
본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징을 이해할 수 있을 것이다.The portable partial discharge measuring apparatus for an ultra-high voltage transformer capable of measuring the fusion of an ultra-high frequency and a sound wave according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
도 1 내지 도 5를 참고하면, 본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치는 현장에서 운전중인 초고압 변압기(1)의 절연상태를 감시할 수 있도록 하기 위한 것으로, 특히 UHF(Ultra High Frequency) 센서(100)와 AE(Acoustic Emission) 센서(200)를 복합 적용하여 초고압 변압기 내부의 내부 절연 이상 상태를 측정한다.1 to 5, a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra-high voltage transformer capable of measuring the fusion of an ultra high frequency and a sound wave according to the present invention is provided for monitoring the insulation state of an ultra high voltage transformer 1 in operation in the field , Particularly an UHF (Ultra High Frequency) sensor 100 and an AE (Acoustic Emission) sensor 200 to measure the internal insulation abnormality inside the superhigh-voltage transformer.
이와 같은 본 발명은 초고압 변압기(1)의 초고주파 부분방전 신호를 검출하는 UHF(Ultra High Frequency) 센서(100)와, 상기 초고압 변압기(1)의 초고주파 부분방전으로 인해 발생하는 초음파 신호를 검출하는 AE(Acoustic Emission) 센서(200)와, 상기 UHF센서(100)와 AE센서(200)의 신호를 취득하여 분석하는 신호분석장치(300)로 구성된다.The present invention relates to a UHF (Ultra High Frequency) sensor 100 for detecting a very high frequency partial discharge signal of an ultrahigh voltage transformer 1, an AE (Ultra High Frequency) sensor 100 for detecting an ultrasound signal generated by a very high frequency (Acoustic Emission) sensor 200 and a signal analyzer 300 for acquiring and analyzing the signals of the UHF sensor 100 and the AE sensor 200.
이때, UHF센서(100)를 이용한 부분방전 측정방식은, 현장에 가압 설치 운전 중인 초고압 변압기(1)의 드레인 밸브(10)에 UHF센서(100)를 주입하여 부분방전을 검출하며, 이에 더해 다중 측정방식 적용에 따른 측정 정확도 향상을 위해 AE센서(200)를 이용한 측정방식을 이용하여 에너지가 큰 부분방전 측정 신호를 분석하여 부분방전 발생 여부를 판단할 수 있다.At this time, the partial discharge measuring method using the UHF sensor 100 detects partial discharge by injecting the UHF sensor 100 into the drain valve 10 of the ultra-high voltage transformer 1 under pressure in the field, It is possible to determine whether a partial discharge is generated by analyzing a partial discharge measurement signal having a large energy using a measurement method using the AE sensor 200 in order to improve the measurement accuracy according to the application of the measurement method.
이와 같은 UHF 측정방식을 AE측정방식과 함께 병행하여 사용하여 초고압 변압기(1)의 부분 방전에 대한 측정 정밀도를 높이고 상호 보완할 수 있으며, 그 결함의 위치판정이 가능하다.
By using the UHF measurement method together with the AE measurement method, the measurement accuracy of the partial discharge of the ultra-high voltage transformer 1 can be enhanced and complemented, and the position of the defect can be determined.
이하, 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the constitution of each part of the present invention will be described in detail.
먼저, 상기 UHF센서(100)는 초고압 변압기(1) 내부에서 발생하는 부분 방전의 측정시 감도를 충분히 유지하도록 하기 위해 도 2에 도시된 바와 같이 초고압 변압기(1)의 드레인밸브(10)에 취부할 수 있다.2, the UHF sensor 100 is mounted on the drain valve 10 of the ultra-high voltage transformer 1 in order to sufficiently maintain the sensitivity in the measurement of the partial discharge occurring in the ultra high voltage transformer 1, can do.
이와 같은 UHF센서(100)는 등록특허 제10-0595462호인 부분방전 검출용 내장형 스파이럴 타입 센서와, 공개특허 제10-2013-0011176호인 유입 변압기용 초고주파 부분방전 센서와 같은 공지의 센서를 사용할 수 있는 것으로, 드레인밸브(10)의 마개를 제거한 후 UHF센서(100)를 설치하고 드레인밸브(10)를 개방하여 센서를 주입한다. Such a UHF sensor 100 can use a known sensor such as a built-in spiral type sensor for partial discharge detection, which is a registered patent No. 10-0595462, and a very high frequency partial discharge sensor for an inflow transformer, which is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2013-0011176 After the cap of the drain valve 10 is removed, the UHF sensor 100 is installed and the drain valve 10 is opened to inject the sensor.
이때, 드레인밸브(10)와 센서 플랜지(120) 사이에 존재하는 기포를 제거하기 위하여 공기가 유압에 의하여 자연적으로 빠져나올 수 있도록 하는 경로를 만들고 이 경로를 개방 및 차단 할 수 있도록 상부 및 하부에 드레인밸브(10)를 취부하고, 유압에 의하여 초고압 변압기(1) 내의 오일이 밖으로 유출되지 않도록 제작하여 취부하여 장기간 이상이 없도록 함이 바람직하다.At this time, in order to remove the air bubbles existing between the drain valve 10 and the sensor flange 120, a path for allowing the air to escape naturally by the hydraulic pressure is formed. In order to open and close the path, It is preferable that the drain valve 10 is mounted so that the oil in the ultra-high voltage transformer 1 does not flow out to the outside by the oil pressure,
한편, 상기 AE센서(200)는 등록특허 제10-0919785의 AE센서를 이용한 유입 변압기의 부분방전 검출장치 및 방법에서 제시된 바와 같은 공지의 센서를 사용할 수 있는 것으로, 초고압 변압기(1) 내부에서 부분방전시 발생하는 초음파 신호를 검출한다.Meanwhile, the AE sensor 200 can use a known sensor as disclosed in the apparatus and method for detecting partial discharge of an input transformer using the AE sensor of Japanese Patent No. 10-0919785. In the ultra-high voltage transformer 1, And detects an ultrasonic signal generated during discharge.
한편, 이와 같은 UHF센서(100)에서 검출된 부분방전 신호는 RF신호 형태로 동축케이블을 통하여 신호분석장치(300)로 입력된다.Meanwhile, the partial discharge signal detected by the UHF sensor 100 is input to the signal analyzer 300 through the coaxial cable in the form of an RF signal.
이때, 상기 신호분석장치(300)는 UHF센서(100)에서 검출된 부분방전 신호를 이산신호 형태로 변환하는 UHF 신호처리부(310)와, AE센서(200)에서 검출된 초음파신호를 이산신호 형태로 변환하는 AE 신호처리부(320)와, 상기 UHF 신호처리부(310)와 AE 신호처리부(320)를 통해 이산신호 형태로 변환된 부분방전 데이터와 초음파 데이터를 분석하는 UHF 신호인식부(330) 및 AE 신호인식부(340)와, 상기 UHF 신호인식부(330) 및 AE 신호인식부(340)에서 분석된 데이터를 디스플레이하는 표시부(350)로 구성된다. The signal analysis apparatus 300 includes a UHF signal processing unit 310 for converting the partial discharge signal detected by the UHF sensor 100 into a discrete signal form and a UHF signal processing unit 310 for converting the ultrasound signals detected by the AE sensor 200 into a discrete signal A UHF signal recognition unit 330 for analyzing the partial discharge data and the ultrasound data converted into the discrete signal form through the UHF signal processing unit 310 and the AE signal processing unit 320, An AE signal recognition unit 340 and a display unit 350 for displaying data analyzed by the UHF signal recognition unit 330 and the AE signal recognition unit 340.
상기 UHF 신호처리부(310)는 UHF센서(100)에서 검출되어 전달되는 RF 신호 형태의 부분방전 신호를 20dB(최소 18dB)이상 증폭하도록 설계하였으며, 이를 고속 샘플링이 가능하도록 변환하는 장치로서, RF대역의 이상신호에 대한 소자의 소손을 막기 위하여 SPD(Surge Protective Device)(311)를 보호소자로 사용한다.The UHF signal processing unit 310 is designed to amplify a partial discharge signal in the form of an RF signal detected by the UHF sensor 100 by 20 dB (at least 18 dB) The SPD (Surge Protective Device) 311 is used as a protection element in order to prevent the device from being damaged by an abnormal signal of the SPD.
좀 더 상세하게는 UHF센서(100)에서 검출된 RF 신호 형태의 부분방전 신호는 상기 초고압 변압기(1) 내부에서 부분방전이 발생하게 되면 드레인 밸브(10)에 설치된 UHF센서(100)를 통하여 RF신호 형태로 부분방전 신호가 검출되며 이 RF신호는 신호 감쇄가 적은 N-type 컨넥터를 통하여 동축케이블을 거쳐 신호분석장치(300)로 입력된다. 이와 같은 부분방전 신호는 SPD(Surge Protective Device)(311)를 거쳐 주파수 대역인 500MHz~1500MHz대역의 필터(Filter)(312)를 통과하여 노이즈가 제거되어 프리앰프(Pre-Amp)(313)를 통과하며 20dB증폭을 수행한 후, 신호감쇄기(Signal Attenuator)(314)를 거치며 진폭이 감소되고, 로그앰프(Log-Amp)(315)를 통하여 저역 주파수 대역으로 신호가 변환된다. 이와 같은 부분방전 신호는 피크홀더(Peak Holder)(316)를 통과하며 피크값을 감시하여 이를 AD컨버터(317)를 거쳐 디지털신호 형태로 변환하고 고속의 DSP(318)를 거쳐 이산신호 형태의 부분방전 데이터로 가공 변환되어 UHF 신호분석부(330)로 입력된다. More specifically, the partial discharge signal of the RF signal type detected by the UHF sensor 100 is supplied to the UHF sensor 100 through the UHF sensor 100 installed in the drain valve 10 when a partial discharge is generated in the UHV A partial discharge signal is detected in the form of a signal, and the RF signal is input to the signal analyzer 300 through the coaxial cable through an N-type connector having a low signal attenuation. The partial discharge signal passes through the SPD (Surge Protective Device) 311 and passes through the filter 312 in the frequency band of 500 MHz to 1500 MHz to remove the noise and to output the preamplifier 313 The signal is attenuated by a signal attenuator 314 and the signal is converted to a low frequency band through a log amp 315. The partial discharge signal passes through a peak holder 316, monitors a peak value, converts it to a digital signal form via an AD converter 317, and outputs the partial signal in the form of a discrete signal through a high- Converted into discharge data, and input to the UHF signal analyzer 330.
이때, UHF 센서(100)의 출력은 RF신호를 직접 전송하도록 설계하며, 현장에서 사용하기 용이한 케이블을 선정하며, 그 케이블은 해당 신호 주파수에서의 손실이 최소화 되도록 설계함이 바람직하다.At this time, the output of the UHF sensor 100 is designed to directly transmit the RF signal, and it is preferable to design a cable that is easy to use in the field, and the cable is designed so as to minimize the loss at the corresponding signal frequency.
그리고, 상기 AE 신호처리부(320)는 AE센서(200)에서 검출된 초음파신호를 이산신호 형태의 초음파 데이터로 변환하는 것으로, AE센서(200)는 전원 인가형 케이블을 사용하며, AE센서(200)의 초음파신호는 바이패스필터(BPF)를 거쳐 필터링되어 Active Amp에서 신호가 증폭되어 AC/DC컨버터를 통해 디지털 신호 형태로 변환되어 피크값을 감시하게 된다.The AE signal processing unit 320 converts ultrasonic signals detected by the AE sensor 200 into discrete signal type ultrasonic waves. The AE sensor 200 uses a power supply type cable, and the AE sensor 200 ) Is filtered through a bypass filter (BPF), amplified by Active Amp, and converted into digital signal form through an AC / DC converter to monitor the peak value.
또한, AE센서(200)는 옥외 사용이 가능하도록 먼지, 빗물 등의 유입을 방지하도록 방수 설계됨이 바람직하며, AE센서(200)는 초고압 변압기(1)의 외함에 근접시키면 고정 가능하도록 자석식 홀더(202)가 일체로 구비된다. 이때, 상기 AE센서(200)의 형태가 Active 구동방식이므로 전원 공급이 가능하도록 구성하며, 1개의 케이블을 사용하여 전원 공급과 신호 전송을 동시에 수행할 수 있도록 구성함이 바람직하다.
The AE sensor 200 is preferably waterproof designed to prevent dust, rainwater, and the like from flowing into the AE sensor 200 so that the AE sensor 200 can be used outdoors. The AE sensor 200 can be fixed to the magnet holder 202 are integrally provided. At this time, since the AE sensor 200 is of the active driving type, it is configured to be able to supply power, and it is preferable that the AE sensor 200 is configured to simultaneously perform power supply and signal transmission using one cable.
한편, 상기 UHF 신호인식부(330)는 UHF 신호처리부(310)에서 출력되는 부분방전 데이터를 필터링 등의 이산신호 처리 후, PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 이용한 인식 알고리즘을 적용하여 결함의 종류를 분석한다. 상기 AE 신호인식부(340)는 AE 신호처리부(320)에서 출력되는 초음파 데이터를 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 이용한 인식 알고리즘을 적용하여 분석한다. The UHF signal recognition unit 330 applies discrete signal processing such as filtering to the partial discharge data output from the UHF signal processing unit 310 and applies a recognition algorithm using PRPD (Phase Resolved Partial Discharge) Analyze. The AE signal recognition unit 340 analyzes the ultrasound data output from the AE signal processing unit 320 by applying a recognition algorithm using PRPD (Phase Resolved Partial Discharge).
이 경우 상기 UHF 신호인식부(330)는 부분방전 데이터를 분석하여 결함의 종류를 판별하고, 상기 AE 신호인식부(340)는 입력된 신호의 펄스성 신호에서 검출된 피크점 신호를 이용하여 신호 크기, 지속시간 등을 분석한다. In this case, the UHF signal recognition unit 330 analyzes the partial discharge data to determine the type of defect, and the AE signal recognition unit 340 uses the peak point signal detected in the pulse signal of the input signal, Size, duration and so on.
특히, 1차적으로 부분방전의 형태를 띄고 있는지 분석하여 육안상으로 향후 결함의 종류를 판별이 가능하도록 PRPD 분석 방식을 이용하여 분석함으로서 경향성을 관찰할 수 있다. Particularly, it is possible to observe the tendency by analyzing whether or not it has a partial discharge shape in the first place, and analyzing it by using the PRPD analysis method so that the kinds of defects can be identified visually in the future.
아울러, AE센서(200)의 초음파 데이터를 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 산출한다. 이 경우 음파의 유중 전달속도를 감안하여 부분 방전이 발생한 지점과의 거리를 산출할 수 있고, 복수의 AE센서(200)를 이용하는 경우 부분방전이 발생한 지점의 위치를 산출할 수 있다. 이 경우 최소한 3개의 AE센서(200)를 이용하는 경우 부분방전이 발생한 지점의 위치를 산출이 가능하며 초고압 변압기 외함의 3면에부착한다. The position of the partial discharge is calculated by using the ultrasonic data of the AE sensor 200. In this case, the distance from the point where the partial discharge occurs can be calculated in consideration of the fluid transmission speed of the sound wave, and the position of the point where the partial discharge occurs can be calculated when a plurality of AE sensors 200 are used. In this case, when at least three AE sensors 200 are used, the position of the point where the partial discharge occurs can be calculated and attached to three surfaces of the superhigh-voltage transformer enclosure.
한편, 상기 표시부(350)는 터치스크린(Touch Screen)으로 구성하여 HMI 기능을 제공하여 간편하게 각종 조건의 입력이 가능하며, 상기 UHF 신호인식부(330)와 AE 신호인식부(340)에서 산출된 AE 및 UHF 측정결과를 효과적으로 동시에 직관적으로 보여주도록 구현된다. The UHF signal recognition unit 330 and the AE signal recognition unit 340 are connected to the display unit 350. The display unit 350 includes a touch screen and provides an HMI function to easily input various conditions. AE and UHF measurement results simultaneously and intuitively.
한편, 상기 신호분석장치(300)는 장시간 초고압 변압기(1)의 측정이 가능하도록 데이터 저장부(360)를 구비하여, UHF 신호인식부(330)와 AE 신호인식부(340)에서 산출된 AE 및 UHF 측정결과 등의 각 이벤트 및 트랜드 측정데이터를 별도로 저장하여 관리한다. 특히, 상기 신호분석장치(300)는 복수의 초고압 변압기(1)를 간편하게 감시할 수 있도록 휴대용으로 제작한다.The signal analyzer 300 includes a data storage unit 360 for measuring the ultra high voltage transformer 1 for a long time and includes a UHF signal recognition unit 330 and an AE And UHF measurement results are separately stored and managed. Particularly, the signal analysis apparatus 300 is made portable so that a plurality of ultra-high voltage transformers 1 can be easily monitored.
물론 상기 신호분석장치(300)는 원격지의 서버로 검출된 부분방전에 관련된 데이터를 전송하여 복수의 초고압 변압기의 부분 방전에 대한 지속적인 관리를 수행할 수 있도록 데이터통신부를 구비함이 바람직하다.
The signal analyzing apparatus 300 preferably includes a data communication unit for transmitting data related to the partial discharge detected by the server at the remote site to continuously manage partial discharges of the plurality of ultra-high voltage transformers.
이하, 도 1 내지 도 5를 참고로 본 발명에 따른 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치의 작동 예를 설명한다.Hereinafter, an operation example of a portable partial discharge measuring apparatus for an ultra-high voltage transformer capable of measuring the fusion of a microwave and a sound wave according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 to FIG.
초고압 변압기(1)에서 부분방전이 발생하게 되면 UHF센서(100)에서 초고주파 부분방전 신호가 검출되며 AE 센서(200)에서는 초음파 신호가 검출된다. When a partial discharge occurs in the ultra-high voltage transformer 1, a very high frequency partial discharge signal is detected in the UHF sensor 100 and an ultrasonic signal is detected in the AE sensor 200.
이때, RF신호 형태로 동축케이블을 통하여 신호분석장치(300)로 입력되는 UHF센서(100)의 부분방전 신호는 UHF 신호처리부(310)에서 이산신호 형태의 부분방전 데이터로 변환되며, AE센서(200)의 초음파신호는 AE 신호처리부(320)에서 이산신호 형태의 초음파 데이터로 변환된다.At this time, the partial discharge signal of the UHF sensor 100 inputted to the signal analyzer 300 through the coaxial cable in the form of an RF signal is converted into the partial discharge data of the discrete signal form in the UHF signal processor 310, 200 are converted into ultrasonic data in the form of discrete signals in the AE signal processing unit 320.
이와 같이 UHF 신호처리부(310)에서 변환된 부분방전 데이터는 UHF 신호인식부(330)에서 분석하여 결함의 종류를 판별하고, 상기 AE 신호처리부(320)에서 변환된 초음파 데이터는 AE 신호인식부(340)에서 신호 크기, 지속시간 등을 분석하여 부분방전의 형태를 띠고 있는지 분석한다.The UHF signal recognition unit 330 analyzes the partial discharge data converted by the UHF signal processing unit 310 and determines the type of defect. The ultrasound data converted by the AE signal processing unit 320 is input to an AE signal recognition unit 340) to analyze the signal size, duration, and so on to see if they are in the form of partial discharge.
이와 같이 상기 UHF 신호인식부(330)와 AE 신호인식부(340)에 분석된 데이터는 표시부(350)로 디스플레이됨으로서 육안상으로 결함의 종류를 판별이 가능하다.
The analyzed data in the UHF signal recognition unit 330 and the AE signal recognition unit 340 are displayed on the display unit 350 so that the kind of the defect can be visually recognized.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be preferred embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1: 초고압 변압기 100: UHF센서
200: AE센서 300: 신호분석장치
310: UHF 신호처리부 320: AE 신호처리부
330: UHF 신호인식부 340: AE 신호인식부
350: 표시부 360: 데이터 저장부
1: Ultra-high voltage transformer 100: UHF sensor
200: AE sensor 300: Signal analysis device
310: UHF signal processor 320: AE signal processor
330: UHF signal recognition unit 340: AE signal recognition unit
350: display unit 360: data storage unit

Claims (9)

  1. 초고압 변압기의 초고주파 부분방전 신호를 검출하는 UHF(Ultra High Frequency) 센서와, 상기 초고압 변압기의 초고주파 부분방전으로 인해 발생하는 초음파 신호를 검출하는 AE(Acoustic Emission) 센서와, 상기 UHF센서와 AE센서의 신호를 취득하여 분석하는 신호분석장치로 구성되고,
    상기 신호분석장치는,
    상기 UHF센서에서 검출된 부분방전 신호를 이산신호 형태로 변환하는 UHF 신호처리부와, AE센서에서 검출된 초음파신호를 이산신호 형태로 변환하는 AE 신호처리부와, 상기 UHF 신호처리부와 AE 신호처리부를 통해 이산신호 형태로 변환된 부분방전 데이터와 초음파 데이터를 분석하는 UHF 신호인식부 및 AE 신호인식부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    A UHF (Ultra High Frequency) sensor for detecting a very high frequency partial discharge signal of the ultra high voltage transformer, an AE (Acoustic Emission) sensor for detecting an ultrasonic signal generated due to a very high frequency partial discharge of the ultra high voltage transformer, And a signal analyzing device for acquiring and analyzing the signal,
    The signal analysis apparatus includes:
    A UHF signal processing unit for converting the partial discharge signal detected by the UHF sensor into a discrete signal form; an AE signal processing unit for converting the ultrasonic signals detected by the AE sensor into a discrete signal form; A UHF signal recognition unit and an AE signal recognition unit for analyzing the partial discharge data and the ultrasound data converted into the discrete signal form. The portable partial discharge measurement device for an ultra high voltage transformer capable of measuring the fusion of an ultra high frequency and a sound wave.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 UHF센서는 초고압 변압기의 드레인밸브에 취부되며, 상기 UHF센서에서 검출된 부분방전 신호는 RF신호 형태로 동축케이블을 통해 상기 신호분석장치로 입력되는 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the UHF sensor is mounted on a drain valve of an ultrahigh voltage transformer and the partial discharge signal detected by the UHF sensor is input to the signal analyzer through a coaxial cable in the form of an RF signal. Portable partial discharge measuring device for ultra high voltage transformer.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 AE센서는 초고압 변압기의 외함에 근접시키면 고정 가능하도록 자석식 홀더가 일체로 구비된 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the AE sensor is integrally provided with a magnet holder so as to be fixed when the AE sensor is brought close to an enclosure of the superhigh-voltage transformer.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 신호분석장치는,
    상기 UHF 신호인식부 및 AE 신호인식부에서 분석된 데이터를 디스플레이하는 표시부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    2. The signal analysis apparatus according to claim 1,
    And a display unit for displaying the analyzed data in the UHF signal recognition unit and the AE signal recognition unit. The portable partial discharge measurement apparatus for an ultra high voltage transformer capable of measuring the fusion of an ultra high frequency and a sound wave.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 신호분석장치는 UHF 신호인식부와 AE 신호인식부에서 산출된 측정데이터 저장하는 데이터 저장부가 더 구비된 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the signal analysis apparatus further comprises a data storage unit for storing the measurement data calculated by the UHF signal recognition unit and the AE signal recognition unit, and for measuring the fusion of the ultra-high frequency and the sound wave.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 UHF 신호인식부는 상기 UHF 신호처리부에서 출력되는 부분방전 데이터를 이산신호 처리 후 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 이용한 인식 알고리즘을 적용하여 결함의 종류를 분석하는 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the UHF signal recognition unit analyzes the kind of the defect by applying a recognition algorithm using PRPD (Phase Resolved Partial Discharge) after discrete signal processing of the partial discharge data output from the UHF signal processing unit. Portable partial discharge measuring device for ultra-high voltage transformer.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 AE 신호인식부는 AE 신호처리부에서 출력되는 초음파 데이터를 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 이용한 인식 알고리즘을 적용하여 분석하는 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the AE signal recognition unit analyzes the ultrasound data output from the AE signal processing unit by applying a recognition algorithm using PRPD (Phase Resolved Partial Discharge). The portable partial discharge measurement device for ultra-high voltage transformers .
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 표시부는 터치스크린(Touch Screen)으로 구성된 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    5. The method of claim 4,
    Wherein the display unit comprises a touch screen. 2. The portable partial discharge measurement apparatus for an ultra high voltage transformer according to claim 1, wherein the display unit comprises a touch screen.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 AE센서는 3개가 사용되되, 부분방전이 발생한 지점의 위치를 산출이 가능하도록 초고압 변압기 외함의 3면에 부착되는 것을 특징으로 하는 초고주파 및 음파의 융합 측정이 가능한 초고압 변압기용 포터블 부분방전 측정장치.
    The method according to claim 1,
    Wherein the AE sensor is attached to three surfaces of the ultrahigh-voltage transformer enclosure so that the three AE sensors can be used to calculate the position of the point where the partial discharge is generated. The portable partial discharge measurement device for ultra- .
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