KR101555233B1 - Broadband sensor for detecting partial discharge of pole transformer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 주상 변압기의 부분방전에 의한 방사 전자파를 검출하기 위한 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
기존에 방사 전자파를 이용한 절연 진단으로는 가스 절연 개폐기(GIS)에서 UHF(Ultra High Frequency) 센서를 이용한 기법이 있다. 이러한 UHF 기법은 가스 절연 개폐기 내부의 이물질, 보수 및 조립에서 유입된 도전성 파티클에 의해 발생되는 미소 방전에 의한 전자파, 초음파를 사전에 검출하여 GIS 내부의 절연 진단을 예측할 수 있다. 하지만 UHF 센서를 GIS 내부에 장착 시에 약 -4dB 정도의 반사 손실이 발생하기 때문에, 부분 방전의 위치 검출 및 고장 원인을 세부적으로 파악하는 데에는 한계가 있다.Conventionally, there is a technique using an ultra high frequency (UHF) sensor in a gas insulated switchgear (GIS) as an insulation diagnosis using radiation electromagnetic waves. This UHF technique can predict the insulation diagnosis inside the GIS by detecting electromagnetic waves and ultrasonic waves due to the micro discharge generated by the conductive particles introduced in the foreign matter, repair and assembly inside the gas insulated switchgear. However, when the UHF sensor is mounted inside the GIS, a reflection loss of about -4 dB occurs. Therefore, there is a limit in locating the partial discharge and grasping the cause of the failure in detail.
일반적으로 고전압이 적용되는 전력설비의 고장은 절연과 깊은 관련이 된다. 일반적으로 주상 변압기는 22.9 kV의 고전압 환경에서 동작하고 있어 그 장치의 절연 진단이 필수적이다. In general, the failure of a power plant to which a high voltage is applied is closely related to insulation. In general, the pillar transformer operates in a high voltage environment of 22.9 kV, and the insulation diagnosis of the device is essential.
절연 실패와 절연 파괴는 부분방전을 경유하기 때문에 절연 진단을 위한 효과적인 방법 중 하나는 부분방전을 검출하는 것이다. 절연 열화로 인한 부분방전은 그 발생과 함께 열, 빛, 소리, 화학반응, 전자파의 방사를 동반한다. 그래서, 현재 주상 변압기의 절연 열화와 절연 진단을 위한 기법은 열, 소리, 화학반응을 이용하고 있다. Since insulation failure and dielectric breakdown go through partial discharge, one of the effective methods for insulation diagnosis is to detect partial discharge. Partial discharge due to insulation degradation is accompanied by the generation of heat, light, sound, chemical reaction, and electromagnetic wave as well as its generation. Therefore, the current insulation transformer insulator deterioration and insulation diagnosis techniques use heat, sound, and chemical reaction.
그런데 이러한 열화상 카메라, 초음파, 유중가스 분석 방법은 방사 전자파를 이용한 진단 기법에 비하여 고장 진단의 신뢰성이 저하되고 고장 진단의 판단에 장시간이 소요된다. However, the reliability of fault diagnosis is lowered and it takes a long time to judge the fault diagnosis as compared with the diagnosis technique using radiating electromagnetic wave, such as infrared camera, ultrasonic wave, and gas analysis method.
현재까지 방사 전자파를 이용하여 주상 변압기의 부분 방전을 검출하는 방법은 사용되지 않고 있다. 이는 주상 변압기의 외부 구조가 밀폐형 도체로 구성되므로 전자파가 외부로 방사되지 않는 것으로 알려져 있다는 점과 설치 위치(약 10m)가 비교적 높다는 점 등에 기인하는 것으로 판단된다.Up to now, a method of detecting a partial discharge of a pillar transformer using a radiated electromagnetic wave has not been used. This is because the external structure of the pillar transformer is composed of a closed conductor, so that the electromagnetic wave is not emitted to the outside and the installation position (about 10 m) is relatively high.
하지만 주상 변압기는 원통형의 외함 도체에 연결된 일부 부품을 통하여 전자파가 방사될 수 있기 때문에, 이 주상 변압기의 외부에서 방사 전자파를 측정할 수 있는 고감도의 광대역 센서인 안테나의 개발이 요구되며 이를 통하여 고장 진단의 신뢰성을 높일 필요성이 있다.However, since the pillar transformer can radiate electromagnetic waves through some parts connected to a cylindrical type outer conductor, it is necessary to develop an antenna which is a high-sensitivity broadband sensor capable of measuring radiated electromagnetic waves from the outside of the pillar transformer, There is a need to increase the reliability of the apparatus.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제2013-0052832호(2013.05.23 공개)에 개시되어 있다.The technology that becomes the background of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0052832 (published on May 23, 2013).
본 발명은, 주상 변압기 내부의 부분 방전으로 인하여 주상 변압기의 외부로 방사되는 방사 전자파를 고감도의 광대역 특성으로 검출할 수 있는 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서를 제공하는데 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a broadband sensor for detecting a partial discharge of a pillar transformer capable of detecting radiated electromagnetic waves radiated to the outside of a pillar transformer due to partial discharge inside a pillar transformer with high sensitivity and a wide band characteristic.
본 발명은, 주상 변압기의 부분방전에 의한 방사 전자파를 검출하기 위한 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서에 있어서, 상부로 갈수록 단면이 좁아지는 상부 원추와, 상면부가 상기 상부 원추의 하면부와 접하여 있고 하부로 갈수록 단면이 좁아지는 하부 원추와, 상기 하부 원추의 하부에 배치되며 관통홀이 형성된 접지판과, 상기 하부 원추의 외측면 일부와 상기 접지판의 상면 사이에 상하 방향으로 접속되며 상기 하부 원추의 원주 방향에 대해 다수 개로 배치되는 도체판, 및 상기 접지판의 하부에서 동축 선로를 형성하며 내부 도체가 상기 관통홀을 통해 상기 하부 원추의 꼭지점과 접속되고 외부 도체가 상기 접지판에 접속되는 동축 케이블을 포함하는 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서를 제공한다.The present invention relates to a broadband sensor for detecting partial discharge of a pneumatic transformer for detecting radiated electromagnetic waves caused by partial discharge of a pillar transformer, comprising: an upper cone having a section narrowed toward the upper part; And a grounding plate disposed at a lower portion of the lower cone and having a through hole, wherein the grounding plate is vertically connected between a part of an outer surface of the lower cone and an upper surface of the grounding plate, And a coaxial line is formed at a lower portion of the ground plate and an inner conductor is connected to a vertex of the lower cone through the through hole and an outer conductor is connected to the ground plate A broadband sensor for partial discharge detection of a pillar transformer including a coaxial cable is provided.
여기서, 상기 도체판은, 삼각형의 형상을 가지며, 상기 삼각형의 제1 변에 해당하는 부위가 상기 하부 원추의 외측면 일부에서 모선의 방향을 따라 접하여 있되 상기 제1 변이 상기 모선의 길이보다 짧으며, 상기 제1 변과 마주보는 제1 꼭지점 부위가 상기 접지판의 상면에 접하여 있을 수 있다.Here, the conductive plate has a triangular shape, and a portion corresponding to the first side of the triangle is in contact with a part of the outer surface of the lower cone along the direction of the busbars, wherein the first side is shorter than the length of the busbars , The first vertex portion facing the first side may be in contact with the upper surface of the ground plate.
또한, 상기 도체판은, 상기 제1 변이 상기 하부 원추의 상단 가장자리를 기점으로 상기 모선의 방향을 따라 설정 길이로 형성되고, 상기 상단 가장자리에 대응하는 제2 꼭지점과 상기 제1 꼭지점 간을 연결하는 제2 변이 상기 접지판과 수직을 이룰 수 있다.The conductor plate may be formed such that the first side is formed to have a predetermined length along the direction of the busbars starting from the upper edge of the lower cone and connects the second vertex corresponding to the upper edge to the first vertex And the second side may be perpendicular to the ground plate.
또한, 상기 도체판은, 상기 하부 원추의 원주 방향에 대해 서로 마주보는 한 쌍으로 배치될 수 있다.In addition, the conductive plates may be arranged in a pair facing each other with respect to the circumferential direction of the lower cone.
또한, 상기 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서는, 상기 동축 케이블의 외부를 둘러싸도록 배치되는 원통형의 페라이트와, 상기 동축 케이블 및 상기 페라이트를 내장하고, 유전체로 구성되며, 일단부가 상기 접지판의 하면에 결합되는 하우징과, 상기 하우징의 타단부를 커버하며 중앙부가 개구된 캡부, 및 상기 캡부의 중앙부를 통해 상기 동축케이블의 타단부와 접속되며 외부 측정 장비가 연결 가능한 커넥터를 더 포함할 수 있다.The wide-band sensor for detecting the partial discharge of the pillar-shaped transformer may further include: a cylindrical ferrite disposed to surround the outside of the coaxial cable; and a ferrite including the coaxial cable and the ferrite, And a connector which is connected to the other end of the coaxial cable through a central portion of the cap portion and is connectable to an external measuring instrument, may further comprise a housing coupled to the lower surface of the housing, a cap portion covering the other end of the housing, .
본 발명에 따른 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서에 따르면, 주상 변압기 내부의 부분 방전으로 인하여 주상 변압기의 외부로 방사되는 방사 전자파를 고감도의 광대역 특성으로 검출할 수 있어서 고장 진단의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 기존의 UHF 센서에 비하여 반사손실 특성이 크게 개선되어 주상 변압기의 부분 방전 검출 용도뿐만 아니라 배전급 전력 설비의 고장 진단을 위한 센서로도 활용될 수 있다.According to the broadband sensor for detecting the partial discharge of the pillar transformer according to the present invention, the radiated electromagnetic wave radiated to the outside of the pillar transformer due to the partial discharge inside the pillar transformer can be detected with high sensitivity and wide band characteristics, have. In addition, the reflection loss characteristic is greatly improved compared to the conventional UHF sensor, so that it can be utilized not only for the partial discharge detection of the pillar transformer, but also as a sensor for fault diagnosis of power distribution and power facilities.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서의 단면도이다.
도 2는 도 1에서 a=0인 경우의 광대역 센서의 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 도체판의 구성 예를 나타낸다.
도 4는 도 2에서 삼각형 도체판이 존재하지 않을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다.
도 5는 도 2에서 삼각형 도체판의 개수를 파라미터로 했을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다.
도 6은 도 2에서 삼각형 도체판의 위치와 관계하는 a를 파라미터로 했을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다.
도 7은 도 2에서 삼각형 도체판의 폭과 관계하는 w를 파라미터로 했을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다. 1 is a sectional view of a broadband sensor for detecting partial discharge of a pillar transformer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a wide band sensor when a = 0 in FIG.
Fig. 3 shows an example of the configuration of the conductive plate shown in Fig.
FIG. 4 shows the frequency characteristics of the reflection loss when the triangular conductor plate does not exist in FIG.
FIG. 5 shows the frequency characteristics of the return loss when the number of triangular conductor plates is taken as a parameter in FIG.
Fig. 6 shows the frequency characteristics of the return loss when a, which is related to the position of the triangular conductor plate in Fig. 2, is used as a parameter.
Fig. 7 shows the frequency characteristics of the reflection loss when w, which is related to the width of the triangular conductor plate in Fig. 2, is used as a parameter.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
본 발명은 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서에 관한 것으로서 주상 변압기 내부에서 부분 방전이 발생할 때 주상 변압기의 외부로 방사되는 전자파를 검출 및 측정할 수 있는 고감도 및 광대역 특성의 안테나 센서를 제공한다.The present invention relates to a broadband sensor for detecting a partial discharge of a pillar transformer, and provides an antenna sensor of high sensitivity and wide band characteristics capable of detecting and measuring electromagnetic waves radiated to the outside of a pillar transformer when a partial discharge occurs in a pillar transformer.
주상 변압기의 내부에서 발생하는 전자파를 주상 변압기의 외부에서 측정하기 위해서는 고감도 및 광대역의 조건이 필수적이다. 본 발명의 실시예에 따른 광대역 센서는 -10dB 이하의 반사 손실 특성을 가지는 고감도의 성능을 나타내며 1~7GHz 범위의 광대역 특성을 가진다.In order to measure the electromagnetic wave generated inside the pillar transformer from the outside of the pillar transformer, a condition of high sensitivity and wide band is essential. The wide band sensor according to the embodiment of the present invention exhibits a high sensitivity with a reflection loss characteristic of less than -10 dB and has a wide band characteristic in the range of 1 to 7 GHz.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 광대역 센서에 관하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서의 단면도이다. Hereinafter, a wideband sensor according to an embodiment of the present invention will be described in detail. 1 is a sectional view of a broadband sensor for detecting partial discharge of a pillar transformer according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서(100)는 상부 원추(110), 하부 원추(120), 도체판(130), 접지판(140), 동축 케이블(150), 페라이트(160), 하우징(170), 캡부(180), 커넥터(190)를 포함한다.1, a
여기서, 센서(100)의 상단에 위치하는 상부 원추(110), 하부 원추(120), 도체판(130) 및 접지판(140)은 광대역 센서(100)에서 방사체 역할을 수행한다. 접지판(140)의 상부에 하부 원추(120) 및 상부 원추(110)가 접속되어 있고 접지판(140)과 하부 원추(120) 사이에 다수의 도체판(130)이 연결되어 있다. The
상부 원추(110)는 상부로 갈수록 단면이 좁아지는 형태를 가지며, 하부 원추(120)는 하부로 갈수록 단면이 좁아지는 형태를 가진다. 하부 원추(120)의 상면부는 상부 원추(110)의 하면부와 접하여 있다. The
이와 같이 상부 원추(110)와 하부 원추(120)는 광대역 특성을 충족하기 위하여 서로 마주보는 형태로 접속되며 이중 원추형의 구성을 가진다. 상부 원추(110)와 하부 원추(120)는 방사체 역할을 수행하는 부분이므로 전도성의 금속 재질로 형성됨은 자명하다. 상부 원추(110)와 하부 원추(120)는 서로 개별 제작 후 결합될 수도 있고 제작 단계에서 하나의 몸체로 제조될 수 있다.In this way, the
접지판(140)은 상기 하부 원추(120)의 하부에 배치되어 있으며 중앙에 관통홀(141)이 형성되어 있다. 이러한 접지판(140)은 광대역 센서(100)에서 접지 역할을 수행하는 동시에 상부에 있는 도체판(130)을 통하여 원추 방사체의 구조를 안정적으로 지지한다.The
도체판(130)은 하부 원추(120)의 외측면 일부와 접지판(140)의 상면 사이에서 상하 방향으로 접속되어 있다. 상단부는 하부 원추(120)의 외측면에 연결되어 있고 하단부는 접지판(140)의 상면에 연결되어 있다.The
도체판(130)은 하부 원추(120)의 원주 방향에 대해 다수 개로 배치될 수 있다. 도 1의 경우 도체판(130)이 상기 원주 방향에 대해 서로 마주보는 한 쌍으로 배치된 것을 예시한 것이다. 물론 본 발명이 반드시 이에 한정되지 않는다. The
본 발명의 실시예에서 도체판(130)은 하부 원추(120)와 접지판(140) 사이에서 센서의 강건한 구조를 유지함과 동시에, 센서의 반사 손실 특성을 개선하는 역할을 한다. 특히 도체판(130)의 설치 위치와 관련된 a 값과, 도체판(130)의 폭과 관련한 w 값은 반사 손실의 특성을 개선 및 조절하는데 사용된다.In the embodiment of the present invention, the
도 2는 도 1의 a=0인 경우 광대역 센서의 사시도이다. 본 실시예의 경우, 도 2와 같이 도체판(130)이 하부 원추(120)의 가장자리에 위치할수록 반사 손실 특성이 개선된다. 2 is a perspective view of a wideband sensor when a = 0 in FIG. In this embodiment, as the
또한, 본 발명의 실시예는 삼각형 도체판(130)의 설치 위치에 해당하는 변수 a와, 삼각형 도체판(130)의 폭에 해당하는 변수 w의 조절을 통하여 안테나의 반사 손실 특성을 조절할 수 있다. 이에 관해서는 추후 모의 실험 결과를 통하여 설명할 것이다.The embodiment of the present invention can adjust the reflection loss characteristic of the antenna by adjusting the variable a corresponding to the mounting position of the
도 3은 도 1에 도시된 도체판의 구성 예를 나타낸다. 도 3의 (a)는 도 1의 경우와 동일한 예로서 도체판(130)이 하부 원추(120)의 상단 가장자리로부터 a 만큼 안쪽 지점에서 연결된 경우이며, (b)는 a=0인 경우 즉, 도 2와 같이 도체판(130)이 하부 원추(120)의 상단 가장자리에 연결된 경우를 나타낸다.Fig. 3 shows an example of the configuration of the conductive plate shown in Fig. 3 (a) is an example in which the
이러한 도체판(130)의 구성에 관하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 도체판(130)은 삼각형의 형상을 가지며, 삼각형의 제1 변에 해당하는 부위(w 길이에 대응하는 부위)는 하부 원추(120)의 외측면 일부에서 모선의 방향을 따라 접하여 있는 것을 알 수 있다. The construction of the
여기서 제1 변의 길이(w)는 모선의 길이(L)보다 짧으며(w<L), 제1 변과 마주보는 하단의 제1 꼭지점(p1) 부위는 접지판(140)의 상면에 접하는 형태를 가진다. 또한 제1 꼭지점(p1)과 제2 꼭지점(p2) 간을 연결하는 제2 변은 접지판(140)과 수직을 이루고 있다. 나머지 제3 변은 접지판(140)의 표면으로부터 기울기를 갖도록 형성되어 하부 원추(120)와 삼각형의 도체판(130) 사이에는 수평 방향에 대하여 이격된 공간이 존재한다.Here, the length w of the first side is shorter than the length L of the bus bar (w <L), and the portion of the first vertex p1 at the lower end opposite to the first side is in contact with the upper surface of the
도 3의 (b)는 a=0인 경우로서, 제1 변이 하부 원추(120)의 상단 가장자리를 기점으로 상기 모선의 방향을 따라 설정 길이(w)로 형성된 경우이다. 여기서, 상단 가장자리에 대응하는 제2 꼭지점(p2)과 상기 제1 꼭지점(p1) 간을 연결하는 제2 변이 상기 접지판(140)과 수직을 이루고 있다. FIG. 3B shows a case where a = 0, where the first side is formed with a predetermined length w along the direction of the busbars starting from the upper edge of the
여기서, 하부 원추(120)의 상단 가장자리로부터 제2 꼭지점(p2)이 떨어진 거리(a), 그리고 제1 변의 길이(w)를 조절하면 센서의 대역을 결정할 수 있다. 상기 삼각형의 도체판(130)의 설치 여부, 설치 개수, 그리고 파라미터 a와 w의 변화에 따른 성능은 추후 실험 데이터를 통하여 상세히 설명할 것이다.The bandwidth of the sensor can be determined by adjusting the distance a between the upper edge of the
한편, 접지판(140)의 하부에는 동축 선로를 형성하는 동축 케이블(150)이 존재한다. 동축 케이블(150)은 내부 도체와 외부 도체, 그리고 두 도체 간의 간격을 유지하는 유전체를 가진다.Meanwhile, a
동축 케이블(150)의 내부 도체는 접지판(140)의 관통홀(141)을 통해 하부 원추(120)의 꼭지점 부위와 전기적으로 접속되며, 접지판(140)과는 접속되지 않는다. 이때, 연결의 용이성을 위하여 별도의 접속 라인이 사용될 수도 있다. 동축 케이블(150)의 외부 도체는 접지판(140)에 직접 접속되는 부위로서, 예를 들어 접지판(140)의 하면 또는 접지판(140)의 관통홀(141) 내벽과 연결될 수 있다. The inner conductor of the
이러한 구성에 따르면, 전류 경로는 동축 케이블(150)의 내부 도체, 이중 원추(120,110), 도체판(130), 접지판(140), 외부 도체의 순으로 이루어진다.According to this configuration, the current path is formed in the order of the internal conductor of the
페라이트(160)는 중앙이 빈 원통형을 가지며 동축 케이블(150)의 외부를 둘러싸도록 배치된다. 이러한 페라이트(160)는 외부 전자파로 인하여 동축 케이블(150)의 외부 도체 상에 전류가 유기되는 문제를 방지하는 것으로서, 동축 케이블(150)에 유기되는 유도 전계가 발생되지 않도록 한다.The
하우징(170)은 상기 동축 케이블(150) 및 상기 페라이트(160)를 내장하고, 유전율 값이 작은 유전체로 구성되며, 일단부가 상기 접지판(140)의 하면에 결합되어 있다. 캡부(180)는 이 하우징(170)의 타단부를 커버하며 중앙부가 개구되어 있다. The
커넥터(190)는 캡부(180)의 중앙부를 통해 상기 동축 케이블(150)의 타단부와 접속되며 외부 측정 장비가 연결 가능하다. 이러한 커넥터는 주상 변압기의 방사 전자파의 주파수 대역을 고려하여 SMA 커넥터에 해당될 수 있다.The
이와 같이, 도 1에서 방사체는 동축 케이블을 통하여 측정 장비(스펙트럼 분석기 또는 수신기)와 접속되며 주상 변압기의 내부에서 외부로 방사되는 전자파를 측정할 수 있다. 이는 주상 변압기의 부분 방전의 발생 여부, 고장 유형 및 고장 결함을 조기에 검출 및 진단하여 배전 계통의 전력 공급 신뢰성을 확보할 수 있도록 한다.1, the radiator is connected to a measuring instrument (spectrum analyzer or receiver) through a coaxial cable and can measure electromagnetic waves radiated from the inside of the pillar-shaped transformer to the outside. This enables early detection and diagnosis of the occurrence of partial discharge of the pillar transformer, the failure type and faulty fault, thereby securing the power supply reliability of the power distribution system.
이하에서는 도체판의 사용에 따른 반사 손실의 개선 효과에 대한 모의 실험 데이터 및 그 유효성에 관하여 설명한다. Hereinafter, simulation data on the effect of improving the reflection loss due to use of the conductive plate and its effectiveness will be described.
도 4는 도 2에서 삼각형 도체판이 존재하지 않을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다. 안테나의 광대역화에 있어서 고주파 대역의 광대역화는 용이하게 실현 가능하지만 저주파 대역의 광대역화는 어려운 문제로 남겨져 있다. 도 4와 같이 도체판이 없는 경우 1.6 GHz 이하의 저주파 대역에서는 반사 손실이 -10dB 이하를 만족시키지 못하고 반사가 크므로 반사 손실의 특성 개선이 요구된다. FIG. 4 shows the frequency characteristics of the reflection loss when the triangular conductor plate does not exist in FIG. In the broadening of the antenna, although the broadening of the high frequency band can be easily realized, the broadening of the low frequency band is left as a difficult problem. As shown in FIG. 4, in the low frequency band of 1.6 GHz or less without the conductive plate, the reflection loss is less than -10 dB and the reflection is large. Therefore, it is required to improve the reflection loss characteristic.
본 발명의 실시예에서는 저주파 대역에서의 반사손실 특성 개선을 위해 이하에서와 같이 삼각형 도체판(130)을 부가하는 구조를 제시하고 있다. 본 실시예에서 삼각형 도체판(130)은 급전 시에 센서 내에서 전류 크기를 분산시키며 전류 경로를 다양하게 만들어 하부 원추(120)에 흐르는 전류의 비율을 조정하는 역할을 한다.In the embodiment of the present invention, a
도 5는 도 2에서 삼각형 도체판의 개수를 파라미터로 했을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다. 이러한 도 5는 a=0mm, w=34.94mm로 고정하고 도체판의 개수를 변경한 것이다. 도 2처럼 한 쌍의 삼각형 도체판을 상호 대칭되는 위치에 연결한 경우, 즉 도체판을 2개 사용한 경우(2-plate)는 저주파 대역(1.6 GHz 이하)에서 반사손실 특성이 개선됨을 알 수 있다. FIG. 5 shows the frequency characteristics of the return loss when the number of triangular conductor plates is taken as a parameter in FIG. FIG. 5 shows a change in the number of conductive plates with a fixed at a = 0 mm and w = 34.94 mm. As shown in FIG. 2, when the pair of triangular conductor plates are connected to each other at symmetrical positions, that is, when two conductor plates are used (2-plate), the return loss characteristic is improved in the low frequency band (1.6 GHz or less) .
여기서, 도체판의 개수가 2개인 경우 반사 손실 특성 또한 가장 우수한 것을 알 수 있다. 만일 삼각형 도체판(130)의 설치 개수가 무한으로 증가되면 이들이 서로 연결되면서 원통형의 구조를 가지게 되므로 광대역 특성이 없어진다. 하지만 도 2와 같이 삼각형 도체판(130)을 2개 사용하게 되면, 하부 원추(120)의 전류와 삼각형 도체판(130)의 전류 비가 조정되면서 저주파 대역에서의 반사 손실 특성이 개선된다.Here, when the number of the conductive plates is two, the reflection loss characteristic is also the best. If the number of the
도 6은 도 2에서 삼각형 도체판의 위치와 관계하는 a를 파라미터로 했을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다. 이러한 도 6은 2개의 삼각형 도체판(130)을 사용하고 w=34.94mm로 고정한 구조에서, 2개의 삼각형 도체판(130)을 사용한 구조에서, 삼각형 도체판(130)의 위치 a를 변경한 경우이다.Fig. 6 shows the frequency characteristics of the return loss when a, which is related to the position of the triangular conductor plate in Fig. 2, is used as a parameter. 6 shows a case where the position a of the
도 6을 바탕으로, 삼각형 도체판(130)은 상, 하부 원추의 가장자리에 위치할수록(a=0에 가까울수록) 저주파 대역의 반사손실 특성이 개선되는 것을 알 수 있다. 그 이유는 도체판(130)이 상, 하부 원추의 가장자리에 위치할수록 전류의 경로가 길어지기 때문이다. Based on FIG. 6, it can be seen that the reflection loss characteristics of the low frequency band are improved as the
도 7은 도 2에서 삼각형 도체판의 폭과 관계하는 w를 파라미터로 했을 경우 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸다. 도 7은 2개의 삼각형 도체판(130)을 사용하고 a=0mm로 고정한 구조에서, 삼각형 도체판(130)의 폭 w를 변경한 경우이다. Fig. 7 shows the frequency characteristics of the reflection loss when w, which is related to the width of the triangular conductor plate in Fig. 2, is used as a parameter. Fig. 7 shows a case in which the width w of the
삼각형 도체판의 폭이 발생하게 되면 전류 분포가 확산 및 분산되어 저주파 대역에서의 반사손실 특성이 개선된다. 다만 삼각형 도체판이 부재된 경우와 비교했을 때, w=6.82, 17.93, 26.98, 34.94mm인 경우 모두 1~7GHz 대역 조건에서 -10dB 이하의 반사 손실 특성을 만족하는 것을 확인할 수 있다. When the width of the triangular conductor plate is generated, the current distribution is diffused and dispersed, and the reflection loss characteristic in the low frequency band is improved. However, it can be seen that the reflection loss characteristics of -10 dB or less in the band of 1 to 7 GHz are satisfied when w = 6.82, 17.93, 26.98, and 34.94 mm, respectively, as compared with the case where the triangular conductor plate is absent.
물론, w의 크기와 반사손실 특성의 개선 정도는 반드시 비례하지는 않는다. 예를 들어, 도 3의 (b)와 같이 a=0인 상태에서 w 값이 모선의 길이 L과 거의 근접하게 되면 접지판(140)과 연결된 삼각형 도체판(130)의 저변에서 P1 꼭지점으로 짧은 전류 경로를 형성하게 되므로 저주파 대역의 특성 개선은 나타나지 않는다. 삼각형 도체판(130)의 폭 w는 하부 원추(120)와 전류비를 유지하면서 긴 전류 경로를 형성할 수 있도록 모선의 길이 이내에서 시뮬레이션을 통하여 조절할 수 있다.Of course, the degree of improvement of the magnitude of w and the reflection loss characteristic is not always proportional. For example, when a value of a is almost equal to the length L of the bus line in a state of a = 0, as shown in FIG. 3 (b), shorting from the base of the
이와 같은 반사 손실 및 대역 특성은 주상 변압기의 설치 높이와 그 방사 전자파의 주파수 대역을 고려하여 결정한 것이다. 방사 전자파의 주파수 대역을 검출하면 주상 변압기 고장 유형을 확인할 수 있기 때문에 광대역 특성을 가지는 본 발명의 센서는 다양한 고장 유형을 진단할 수 있다. The reflection loss and the band characteristics are determined in consideration of the installation height of the pillar transformer and the frequency band of the radiated electromagnetic wave. Since the type of pillar transformer failure can be confirmed by detecting the frequency band of the radiated electromagnetic wave, the sensor of the present invention having the broadband characteristic can diagnose various failure types.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 센서의 구조는 치수 및 설계 변경 등을 통하여 기타 대역의 방사 전자파 검출에도 활용될 수 있으며, 주상 변압기뿐만 아니라 다른 배전기자재(애자, 개폐기, 케이블)에 대한 센서를 통합한 제작품으로 양산될 수도 있다.Also, the structure of the sensor according to the embodiment of the present invention can be utilized for detection of radiated electromagnetic waves of other bands through the modification of dimensions and design, and it is possible to use a sensor for other distribution equipment (insulator, switch, cable) It can also be mass-produced as an integrated product.
이러한 본 실시예의 광대역 센서는 배전 전력 설비 고장진단 시스템을 구축하는 센서로 활용되어, 배전계통의 정전 예방, 전력 공급의 신뢰성 확보에 기여할 수 있다. 더욱이 배전 전력 설비의 신속하고 명확한 고장 진단을 가능하게 하므로 전력설비 진단 용역업의 창출도 기대할 수 있다.The wide-band sensor of this embodiment can be used as a sensor for constructing a power distribution system fault diagnosis system, thereby contributing to prevention of power outage in the power distribution system and securing reliability of electric power supply. Furthermore, it is possible to quickly and clearly diagnose fault diagnosis of power distribution facilities, and it is expected to create a power utility diagnostic service business.
이상과 같은 본 발명에 따른 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서에 따르면, 주상 변압기 내부의 부분 방전으로 인하여 주상 변압기의 외부로 방사되는 방사 전자파를 고감도의 광대역 특성으로 검출할 수 있어서 고장 진단의 신뢰성을 높일 수 있다. According to the above-described broadband sensor for detecting the partial discharge of the pillar transformer according to the present invention, the radiated electromagnetic wave radiated to the outside of the pillar transformer due to the partial discharge inside the pillar transformer can be detected with high sensitivity and wide band characteristics, .
또한, 기존의 UHF 센서에 비하여 반사손실 특성이 크게 개선되어 주상 변압기의 부분 방전 검출 용도뿐만 아니라 배전계통의 정전 예방 및 배전급 전력 설비의 고장 진단을 위한 센서로도 활용될 수 있는 이점이 있다.In addition, the reflection loss characteristic is greatly improved compared with the conventional UHF sensor, so that it is advantageous not only for the partial discharge detection of the pillar type transformer but also as a sensor for prevention of power outage of the power distribution system and fault diagnosis of the power distribution facility.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100: 광대역 센서 110: 상부 원추
120: 하부 원추 130: 도체판
140: 접지판 150: 동축 케이블
160: 페라이트 170: 하우징
180: 캡부 190: 커넥터100: broadband sensor 110: upper cone
120: lower cone 130: conductor plate
140: ground plate 150: coaxial cable
160: ferrite 170: housing
180: cap part 190: connector
Claims (5)
상부로 갈수록 단면이 좁아지는 상부 원추;
상면부가 상기 상부 원추의 하면부와 접하여 있고 하부로 갈수록 단면이 좁아지는 하부 원추;
상기 하부 원추의 하부에 배치되며 관통홀이 형성된 접지판;
상기 하부 원추의 외측면 일부와 상기 접지판의 상면 사이에 상하 방향으로 접속되며 상기 하부 원추의 원주 방향에 대해 다수 개로 배치되는 도체판; 및
상기 접지판의 하부에서 동축 선로를 형성하며 내부 도체가 상기 관통홀을 통해 상기 하부 원추의 꼭지점과 접속되고 외부 도체가 상기 접지판에 접속되는 동축 케이블을 포함하며,
상기 도체판은,
삼각형의 형상을 가지며, 상기 삼각형의 제1 변에 해당하는 부위가 상기 하부 원추의 외측면 일부에서 모선의 방향을 따라 접하여 있되 상기 제1 변이 상기 모선의 길이보다 짧으며, 상기 제1 변과 마주보는 제1 꼭지점 부위가 상기 접지판의 상면에 접하여 있는 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서.1. A broadband sensor for detecting partial discharge of a pillar-type transformer for detecting radiated electromagnetic waves due to partial discharge of a pillar-type transformer,
An upper cone having a narrower section toward the upper part;
A lower cone having an upper surface contacting the lower surface of the upper cone and a lower surface tapering downward;
A ground plate disposed at a lower portion of the lower cone and having a through hole;
A conductive plate connected in a vertical direction between a part of the outer surface of the lower cone and the upper surface of the ground plate and disposed in a plurality of positions in the circumferential direction of the lower cone; And
And a coaxial cable forming a coaxial line at a lower portion of the ground plate, wherein an inner conductor is connected to a vertex of the lower cone through the through hole and an outer conductor is connected to the ground plate,
The conductive plate may include:
Wherein a portion corresponding to a first side of the triangle is in contact with a portion of an outer surface of the lower cone along a direction of a busbar, the first side being shorter than the length of the busbar, Wherein a first vertex portion of the ground contact plate is in contact with an upper surface of the ground plate.
상기 도체판은,
상기 제1 변이 상기 하부 원추의 상단 가장자리를 기점으로 상기 모선의 방향을 따라 설정 길이로 형성되고,
상기 상단 가장자리에 대응하는 제2 꼭지점과 상기 제1 꼭지점 간을 연결하는 제2 변이 상기 접지판과 수직을 이루는 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서.The method according to claim 1,
The conductive plate may include:
Wherein the first side is formed to have a predetermined length along the direction of the bus bar from the upper edge of the lower cone,
And a second side connecting the second vertex corresponding to the upper edge and the first vertex is perpendicular to the ground plate.
상기 도체판은,
상기 하부 원추의 원주 방향에 대해 서로 마주보는 한 쌍으로 배치되는 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서.The method according to claim 1 or 3,
The conductive plate may include:
And a pair of opposed upper and lower cones facing each other with respect to a circumferential direction of the lower cone.
상기 동축 케이블의 외부를 둘러싸도록 배치되는 원통형의 페라이트;
상기 동축 케이블 및 상기 페라이트를 내장하고, 유전체로 구성되며, 일단부가 상기 접지판의 하면에 결합되는 하우징;
상기 하우징의 타단부를 커버하며 중앙부가 개구된 캡부; 및
상기 캡부의 중앙부를 통해 상기 동축케이블의 타단부와 접속되며 외부 측정 장비가 연결 가능한 커넥터를 더 포함하는 주상 변압기의 부분방전 검출용 광대역 센서.The method according to claim 1,
A cylindrical ferrite disposed so as to surround the outside of the coaxial cable;
A housing including the coaxial cable and the ferrite, the housing being formed of a dielectric and having one end coupled to a lower surface of the ground plate;
A cap portion covering the other end of the housing and having a central portion opened; And
And a connector connected to the other end of the coaxial cable through a center portion of the cap portion and capable of connecting an external measurement device.
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---|---|---|---|
KR1020140150150A KR101555233B1 (en) | 2014-10-31 | 2014-10-31 | Broadband sensor for detecting partial discharge of pole transformer |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
KR102358958B1 (en) * | 2020-11-18 | 2022-02-07 | 주식회사 우보엔지니어링 | the symmetric conical antenna for the radiation electromagnetic wave detection of the columnar transformer |
KR102370273B1 (en) * | 2020-11-18 | 2022-03-04 | 주식회사 우보엔지니어링 | the square horn type monopole antenna for the radiation electromagnetic wave detection of the columnar transformer |
Citations (1)
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---|---|---|---|---|
KR101285146B1 (en) * | 2012-03-13 | 2013-07-11 | 주식회사 형진 | Gas insulated apparatus partial discharge detecting sensor and detecting apparatus by its sensor |
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2014
- 2014-10-31 KR KR1020140150150A patent/KR101555233B1/en active IP Right Grant
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