KR101772273B1 - 부분방전 특성 분석 시스템 - Google Patents

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KR101772273B1
KR101772273B1 KR1020150114228A KR20150114228A KR101772273B1 KR 101772273 B1 KR101772273 B1 KR 101772273B1 KR 1020150114228 A KR1020150114228 A KR 1020150114228A KR 20150114228 A KR20150114228 A KR 20150114228A KR 101772273 B1 KR101772273 B1 KR 101772273B1
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한국수력원자력 주식회사
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Abstract

본 발명은 케이블과 같은 대상물의 부분방전 특성을 분석하기 위한 시스템에 관한 것으로, 상기 시스템은 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 생성하는 고전압 인가부; 하나의 결함을 가지며, 상기 고전압 인가부로부터 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 인가받고, 제1, 2부분방전 신호를 생성하는 시험 대상물; 상기 고전압 인가부에서 생성된 전압과 상기 부분방전 신호를 입력받는 측정부; 및 상기 측정부로부터 상기 고전압 인가부에서 생성된 전압과 상기 부분방전 신호를 입력받아, 상기 결함에 대한 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수를 계산하여 실제 케이블의 결함을 자동으로 진단하는 분석부를 포함한다.

Description

부분방전 특성 분석 시스템{Partial Discharge Defects Diagnostic System}
본 발명은 예컨대, 케이블에서의 부분방전 발생원인에 대한 진단을 위한 부분방전 특성 분석 시스템에 관한 것이다.
부분방전 발생원인에 대한 정확한 진단을 위해서는 부분방전 유발 원인에 따른 부분방전 패턴 분석이 선행되어야 한다. 기존 기술에서는 상용 주파수(50Hz, 60Hz)에 대한 부분방전 패턴 분석이 이루어져있다.
현장에서의 상용 주파수 부분방전 측정은 노이즈 문제로 인해 진단의 정확성이 낮기 때문에, 최근에는 초저주파수(0.1Hz) 전원을 이용한 부분방전 측정이 도입되었으며, 0.1Hz에 대한 부분방전 패턴 분석이 수행된 바 있다.
본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위한 것으로, 케이블의 결함에 따른 부분방전 원인을 종합적으로 진단하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부분방전 신호에 따라 케이블의 결함을 자동으로 진단하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 특성 분석 시스템은 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 생성하는 고전압 인가부; 하나의 결함을 가지며, 상기 고전압 인가부로부터 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 인가받아, 상기 제1 주파수 전압에 따른 제1 부분방전 신호와 상기 제2 주파수에 따른 제2 부분방전 신호를 생성하는 시험 대상물; 상기 고전압 인가부로부터 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 입력받고, 상기 시험 대상물로부터 상기 제1 부분방전 신호와 상기 제2 부분방전신호를 입력받는 측정부; 및 상기 측정부로부터 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 입력받고 상기 제1 부분방전 신호와 제2 부분방전 신호를 입력받아, 케이블에 포함된 결함을 자동으로 진단하는 분석부를 포함하되,상기 분석부는 상기 제1 주파수 전압 또는 상기 제2 주파수 전압을 기준 신호로 하고, 상기 제1 부분방전 신호 또는 상기 제2 부분방전 신호 패턴에 따른 상기 시험 대상물의 결함을 분석하여, 케이블에 포함된 결함을 자동으로 진단하는 분석부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고전압 인가부는 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 생성하는 파형 발생기와 상기 파형 발생기로부터 상기 제1 주파수 전압, 제2 주파수 전압을 입력받고 상기 시험 대상물로부터 부분방전 신호를 입력받는 커플링 캐패시터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 고전압 인가부는 상기 커플링 캐패시터로부터 출력된 상기 제1 주파수 전압과 상기 제2 주파수 전압을 입력받아 분압하여 각각 제1 분압전압과 제2 분압전압을 생성한 뒤 상기 측정부로 전달하고, 상기 커플링 캐패시터로부터 출력된 부분방전 신호를 입력받아 상기 측정부로 전달하는 분압기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 측정부는 A/D 보드로 구성될 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 측정부로부터 상기 제1 부분방전 신호, 제2 부분방전 신호, 제1 주파수 전압, 제2 주파수 전압을 입력받아, 상기 제1 주파수 전압을 기준신호로 하고, 가로축을 시간으로, 세로축을 진폭으로 하는 제1 부분방전 신호 패턴을 형성하거나, 상기 제1 주파수 전압을 기준신호로 하고, 가로축을 시간으로, 세로축을 진폭으로 하는 제2 부분방전 신호 패턴을 형성될 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 제1 부분방전 신호의 반주기 패턴 또는 상기 제2 부분방전 신호의 반주기 패턴에 따른 비대칭도를 기반으로 상기 결함을 진단하되, 상기 비대칭도는 하기의 식
Figure 112017010345241-pat00023
(여기서,
Figure 112017010345241-pat00024
는 각 부분방전 신호의 방전량이고,
Figure 112017010345241-pat00025
는 반주기
Figure 112017010345241-pat00026
의 평균값이고,
Figure 112017010345241-pat00027
는
Figure 112017010345241-pat00028
개수의 역수,
Figure 112017010345241-pat00029
는
Figure 112017010345241-pat00030
의 편차임)
에 의할 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 제1 부분방전 신호의 반주기 패턴 또는 상기 제2 부분방전 신호의 반주기 패턴 에 따른 첨도(kurtosis)를 기반으로 상기 결함을 진단하되, 상기 첨도는 하기의 식
Figure 112017010345241-pat00031

(여기서,
Figure 112017010345241-pat00032
는 각 부분방전 신호의 방전량이고,
Figure 112017010345241-pat00033
는 반주기
Figure 112017010345241-pat00034
의 평균값이고,
Figure 112017010345241-pat00035
는
Figure 112017010345241-pat00036
개수의 역수,
Figure 112017010345241-pat00037
는
Figure 112017010345241-pat00038
의 편차임)
삭제
에 의할 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상기 제1 부분방전 신호 또는 제2 부분방전 신호의 피감수 반주기의 최대 방전량과 감수 반주기의 최대 방전량을 기반으로 상기 결함을 진단할 수 있다.
또한, 상기 분석부는 상호 상관계수를 기반으로 상기 결함을 진단하되, 상기 상호 상관계수는 상기 제1 부분방전 신호의 정극성과 부극성 상의 부분방전 패턴의 비교, 상기 제2 부분방전 신호의 정극성과 부극성 상의 부분방전 패턴의 비교, 제1 부분방전 신호와 제2 부분방전 신호에서 동일 극성 상의 부분방전 패턴의 비교 중 적어도 하나에 기반할 수 있다.
또한, 상기 상호상관계수는 하기의 식에 의하되,
Figure 112015078407837-pat00003
여기서, 상기 상호상관계수는 제1 주파수 전압의 정극성과 부극 성에 관한 상관계수이며, X는 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이고, Y는 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이거나, X는 정극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, Y는 부극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수일 수 있다.
또한, 상기 상호상관계수는 하기의 식에 의하되,
Figure 112015078407837-pat00004
여기서, 상기 상호상관계수는 제1 주파수 전압의 정극성과 제2 주파수 전압의 정극성에 대한 상호상관계수이며, X는 제1 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이 고, Y는 제2 주파수 전압의 정극성 시간축에 대한 최대 부분방전량이거나, X는 제1 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, Y는 제2 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수일 수 있다.
또한, 상기 상호 상관계수는 하기의 식에 의하되,
Figure 112015078407837-pat00005
여기서, 상기 상호상관계수는 제1 주파수 전압의 부극성과 제2 주파수 전압의 부극성에 대한 상호상관계수에 대한 상호상관계수이며, X는 제1 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이고, Y는 제2 주파 수 전압의 부극성 시간축에 대한 최대 부분방전량이거나, X는 제1 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, Y는 제2 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수일 수 있다.
본 발명은 하나의 결함을 갖는 시험 대상물에 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 인가하여, 생성된 부분방전 신호를 분석함으로써 종합적으로 부분방전 원인을 진단할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 부분방전 신호에 기반한 비대칭도(Skewness), 첨도(Kurtosis), 최대 방전량, 상호상관계수를 이용하여 자동으로 케이블의 결함을 진단할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 특성 분석 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 신호를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 그래프를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 그래프를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3 그래프를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제4 그래프를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 패턴에 따른 상호상관계수 차이를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭도(Skewness), 첨도(Kurtosis), 최대 방전량, 상호상관계수(Cross Corelation)의 +/- 값에 따른 부분방전 패턴의 개략적 모양을 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 부분방전 분석 시스템에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 분석 시스템은 고전압 인가부(100), 측정부(200), 분석부(300), 시험 대상물(400)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고전압 인가부(100)은 파형 발생기(110), 고압 앰프(120), 커플링 캐패시터(130), 분압기(140)를 포함할 수 있다.
본 발명의 시험 대상물(400)은 절연물로 제작된 시편 또는 케이블로, 단일 결함을 내포하도록 제작될 수 있다.
본 발명의 파형 발생기(110)는 전원의 주파수를 조정하여, 제1 주파수를 가지는 전압(이하, 제1 주파수 전압이라 함)과 제2 주파수를 가지는 전압(이하, 제2 주파수 전압이라 함)을 제공할 수 있다. 예컨대, 제1 주파수는 초저주파수인 0.1Hz이고, 제2 주파수는 상용 주파수인 50 내지 60Hz일 수 있다.
본 발명의 고압 앰프(120)는 상기 파형 발생기(110)로부터 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 입력받아, 입력받아, 증폭할 수 있다. 예컨대, 상기 고압 앰프(120)는 파형 발생기(110)로부터 제공받은 전압의 크기를 수십 kV까지 증폭할 수 있다. 상기 증폭된 전압은 커플링 캐패시터(130)와 시험 대상물(400)에 동시에 인가될 수 있다.
본 발명의 커플링 캐패시터(130)는 고압 앰프(120)로부터 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 입력받아 분압기(140)로 전달할 수 있다. 시험 대상물에는 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압이 인가되어, 각각 제1 부분방전 신호와 제2 부분방전 신호가 생성된다. 이렇게 생성된 제1, 2 부분방전 신호는 커플링 캐패시터(130)와 분압기(140)로 전달될 수 있다.
분압기(140)는 고압 앰프(120)쪽에서 입력받은 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 분압하여 측정부(200)로 전압 신호를 전달하고, 시험 대상물(400) 쪽에서 전달받은 제1 부분방전 신호와 제2 부분방전 신호를 측정부(200)로 전달할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 측정부(200)에서 높은 전압 신호에 따른 보드 손상을 방지하기 위해, 고압 앰프(120)에서 출력된 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 적어도 하나의 임피던스로 구성된 분압기(140)를 통해 증폭된 전압을 분압하여 낮은 전압(제1 분압 전압, 제2 분압 전압)이 되도록 할 수 있다.
본 발명의 측정부(200)는 A/D(Analog to Digital) 보드로 구성될 수 있으며, 고전압 인가부(100) 쪽에서 전달된 제1, 2 주파수 전압(또는 제1,2 분압 전압)과 시험 대상물(400) 쪽에서 전달된 제1, 2 부분방전 신호를 입력받아 디지털화 하여, 분석부(300)로 전달할 수 있다.
본 발명의 분석부(300)는 계산부(310), 데이터베이스(320), 진단부(330)를 포함할 수 있다. 부분방전이 발생하면 인가된 전압은 '+ 반주기'와 '- 반주기'로 나뉠 수 있으며, 여기서 '+ 반주기'와 '- 반주기'는 고전압 인가부(100)에서 출력된 제1, 2 주파수 전압(또는 제1, 2 분압 전압)을 기준으로 하여 결정한다. 부분방전 발생시에는 정극성과 부극성에서 부분방전량과 발생시간에 대해 특정한 패턴이 형성된다. 본 발명에서 '+ 반주기'는 정극성으로, '- 반주기'는 부극성으로 지칭한다.
본 발명의 계산부(310)는 측정부(200)로부터 전달받은 제1, 2 부분방전 신호 패턴을 분석할 수 있다. 이때, 부분방전 신호 패턴 분석시 제1, 2 주파수 전압(또는 제1,2 분압 전압)을 기준신호(정현파)로 하여, 정현파의 정극성과 부극성에 분포되는 부분방전 패턴을 분석할 수 있다.
본 발명의 계산부(310)는 제1 주파수 전압에 대해, 도 2와 같은 디지털화된 부분방전 신호를 입력받아, 도 3과 같이, 가로축을 시간 축으로, 세로 축을 진폭으로 갖는 제1 그래프를 형성할 수 있다. 또한, 상기 계산부(310)는 제1 그래프에서 정극성과 부극성을 분리하여, 각각 도 4와 같은 정극성을 갖는 제2 그래프와 도 5와 같은 부극성을 갖는 제3 그래프로 나누고, 제3 그래프의 진폭을 반전시켜 도 6과 같은 제4 그래프를 형성할 수 있다. 상기 제1 내지 제4 그래프는 여러 주기 동안 측정될 수 있다.
또한, 상기 계산부(310)는 측정부(200)로부터 제2 부분방전 신호를 입력받아, 가로축을 시간 축으로, 세로 축을 진폭으로 갖는 제5 그래프를 형성할 수 있다. 또한, 상기 계산부(310)는 제5 그래프에서 정극성와 부극성을 분리하여, 각각 정극성을 갖는 제6 그래프와 부극성을 갖는 제7 그래프로 나누고, 제7 그래프의 진폭을 반전시켜 제8 그래프를 형성한다. 상기 제4 내지 제8 그래프는 여러 주기 동안 측정될 수 있다.
계산부(310)는 제1 주파수를 가지면서, 정극성인 제3 그래프와 부극성인 제4 그래프 또는 제2 주파수를 가지면서, 정극성인 제7 그래프와 부극성인 제8 그래프를 기초로, 부분방전 패턴에 대해 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수를 계산한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수는 제1 주파수 전압의 정극성과 부극성에 대한 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수, 제2주파수 전압의 정극성과 부극성에 대한 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수, 제1 주파수 전압의 정극성과 제2 주파수 전압의 정극성에 대한 최대 방전량, 상호상관계수, 제1 주파수 전압의 부극성과 제2 주파수 전압의 부극성에 대한 최대 방전량, 상호상관계수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상호상관계수는 두 변수 X, Y의 상관관계를 나타내는 통계적 지표로, 아래와 같은 식 (1)을 갖는다.
Figure 112015078407837-pat00006
식 (1)
여기서, 상호상관계수가 제1 주파수 전압의 정극성과 부극성에 대한 상호상관계수 또는 제2주파수 전압의 정극성과 부극성에 대한 상호상관계수인 경우에는 식(1)에서 X는 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량(또는 부분방전량의 평균치)이고, Y는 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량(또는 부분방전량의 평균치)이며, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수를 대입하여 계산될 수 있다.
또는, 상호상관계수가 제1 주파수 전압의 정극성과 제2 주파수 전압의 정극성에 대한 상호상관계수인 경우에는 식(1)에서 X는 제1 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량(또는 부분방전량의 평균치)이고, Y는 제2 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량(또는 부분방전량의 평균치)이며, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수를 대입하여 계산될 수 있다. .
또는, 상호상관계수가 제1 주파수 전압의 부극성과 제2 주파수 전압의 부극성에 대한 상호상관계수인 경우에는 식(1)에서 X는 제1 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량(또는 부분방전량의 평균치)이고, Y는 제2 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량(또는 부분방전량의 평균치)이며, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수를 대입하여 계산될 수 있다. .
X, Y 크기가 일치하거나 증가율이 일치(양의 선형 관계)하면 상호상관계수는 1로 수렴하고, X, Y의 증가율이 서로 반대(음의 선형 관계)이면 상호상관 계수는 -1로 수렴한다. 상호상관수가 0에 수렴하면 X와 Y가 서로 다르다는 것을 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭도과 첨도는 제1 주파수 및 제2 주파수 전압의 정극성 또는 부극성 각 반주기에 대한 값으로 나타나며, 정극성 또는 부극성 상의 반주기에 나타나는 부분방전 패턴 각각에 대한 특성을 나타낸다. 또한, 최대 방전량과 상호상관계수는 정극성과 부극성 상의 부분방전 패턴 또는 제1 주파수와 제2주파수의 동일 극성 상의 부분방전 패턴들의 비교특성을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭도는 반주기 부분방전 패턴의 비대칭 정도를 나타내는 통계적 지표로 아래와 같은 식 (2)를 가진다.
Figure 112017010345241-pat00039
식 (2)
여기서,
Figure 112017010345241-pat00040
는 각 부분방전 신호의 방전량이고,
Figure 112017010345241-pat00041
는 반주기
Figure 112017010345241-pat00042
의 평균값이고,
Figure 112017010345241-pat00043
는
Figure 112017010345241-pat00044
개수의 역수,
Figure 112017010345241-pat00045
는
Figure 112017010345241-pat00046
의 편차이다.
상기 비대칭도는 부분방전 신호의 반주기 패턴이 좌우 대칭이면 0으로 좌측으로 치우치면 양의 값으로, 우측으로 치우치면 음의 값으로 계산된다. 여기서, 비대칭도가 0이라 함은 반주기 패턴이 완전 좌우 대칭인 경우 뿐만 아니라 소정 범위 오차 범위 내에서 좌우 대칭인 경우까지 포함될 수 있다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 첨도(kurtosis)는 부분방전 신호의 뾰족한 정도를 나타내는 통계적 지표로 아래와 같은 식 (3)을 갖는다.

Figure 112017010345241-pat00047
식 (3)
여기서,
Figure 112017010345241-pat00048
는 각 부분방전 신호의 방전량이고,
Figure 112017010345241-pat00049
는 반주기
Figure 112017010345241-pat00050
의 평균값이고,
Figure 112017010345241-pat00051
는
Figure 112017010345241-pat00052
개수의 역수,
Figure 112017010345241-pat00053
는
Figure 112017010345241-pat00054
의 편차이다.
부분방전 신호의 반주기 패턴이 표준정규분포를 가지는 경우에 0의 값을 가지며, 표준 정규분포보다 더 완만하게 납작한 분포를 가지는 경우(편차가 큰 경우)에는 첨도 값이 음이되며, 표준정규분포보다 더 뾰족한 분포를 가지는 경우에는 첨도 값이 양의 값으로 계산된다. 여기서, 첨도가 0으로 계산되는 경우에는 부분방전 신호의 반주기 패턴이 표준정규분포와 완전히 일치하는 경우 뿐만 아니라, 소정 오차 범위 내에서 일치하는 경우도 포함된다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 방전량은 한 쪽 반주기 상에 존재하는 최대 방전량에서 다른 쪽 반주기 상에 존재하는 최대 방전량을 뺀 값이다. 각 반주기는 제1 주파수의 정극성과 부극성, 제2 주파수의 정극성과 부극성, 제1 주파수의 정극성과 제2 주파수의 정극성, 제1 주파수의 부극성과 제2 주파수의 부극성이 될 수 있으며, 최대 방전량은 1개 일수도 있고 최대 방전량부터 순차적으로 2개 이상일수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 최대 방전량에 따른 결함 특성 분석은 피감수 반주기의 최대 방전량은 감수 반주기의 최대 방전량보다 크면 양의 값으로, 피감수 반주기의 최대 방전량과 감수 반주기의 최대 방전량이 같으면 0으로, 피감수 반주기의 최대 방전량이 감수 반주기의 최대 방전량보다 적으면 음의 값을 갖고, 피감수 반주기의 최대 방전량이 감수 반주기의 최대 방전량 보다 크면 양의 값이 커지고, 피감수 반주기의 최대 방전량이 감수 반주기의 최대 방전량 보다 작으면 음의 값이 커진다.
본 발명의 시험 대상물(400)은 단일 결함을 내포하는 시편이거나 케이블일 수 있다. 여기서 단일 결함을 내포하는 시편이거나 케이블이란 고전압측 보이드 또는 표면결함과 같은 결함을 하나만 가지고 있는 시편 또는 케이블을 의미한다.
이와 같이 단일 결함을 내포하는 시험 대상물(400)에 대해 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수를 계산하면 결함의 종류에 따른 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수를 알 수 있다. 즉, 서로 다른 결함을 가지는 시험 대상물(400)에 대해 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수를 적용한다면, 서로 다른 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수가 계산될 수 있다. 예를 들어, 시험 대상물(400)의 결함이 고전압측 보이드라면 제1 주파수에 대해 비대칭도는 양의 값, 첨도는 0, 최대 방전량은 양의 값, 상호상관계수는 0에 근접한 값으로 계산되고, 시험 대상물(400)의 결함이 표면결함이라면, 제1 주파수에 대해 비대칭도는 0, 첨도는 0, 최대 방전량은 0, 상호상관계수는 0에 근접한 값으로 계산되고, 이렇게 계산된 값들은 분석부에 저장될 수 있다.
본 발명의 데이터베이스는 서로 다른 결함을 가지는 시험 대상물(400)의 부분방전에 대한 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수를 저장할 수 있다.
본 발명의 진단부는 상기 데이터베이스에 저장된 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수를 전달받아, 실제 케이블 또는 시편의 부분방전 결함을 진단할 수 있다. 이때, 실제 케이블에 대한 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수는 위에서 설명한 시험 대상물(400)의 비대칭도, 첨도, 최대 방전량, 상호상관계수 계산과 동일하게 수행된다.
예컨대, 실제 케이블이 고전압 인가부(100)로부터 제1 전원 주파수를 입력받고, 비대칭도가 양의 값으로, 첨도는 0(또는 소정 오차 범위 이내), 최대 방전량은 양의 값으로, 상호상관계수는 0(또는 소정 오차 범위 이내)인 값으로 계산되는 경우에, 실제 케이블에, 고전압측 보이드 결함이 있는 것으로 진단부에서 진단 결과를 자동으로 도출할 수 있다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 생성하는 고전압 인가부;
    하나의 결함을 가지며, 상기 고전압 인가부로부터 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 인가받아, 상기 제1 주파수 전압에 따른 제1 부분방전 신호와 상기 제2 주파수에 따른 제2 부분방전 신호를 생성하는 시험 대상물;
    상기 고전압 인가부로부터 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 입력받고, 상기 시험 대상물로부터 상기 제1 부분방전 신호와 상기 제2 부분방전신호를 입력받는 측정부; 및
    상기 측정부로부터 상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 입력받고 상기 제1 부분방전 신호와 제2 부분방전 신호를 입력받아, 케이블에 포함된 결함을 자동으로 진단하는 분석부를 포함하되,
    상기 분석부는, 상기 제1 주파수 전압 또는 상기 제2 주파수 전압을 기준 신호로 하고, 상기 제1 부분방전 신호 또는 상기 제2 부분방전 신호 패턴에 따른 상기 시험 대상물의 결함을 분석하여, 케이블에 포함된 결함을 자동으로 진단하고, 상기 측정부로부터 상기 제1 부분방전 신호, 제2 부분방전 신호, 제1 주파수 전압, 제2 주파수 전압을 입력받아, 상기 제1 주파수 전압을 기준신호로 하고, 가로축을 시간으로, 세로축을 진폭으로 하는 제1 부분방전 신호 패턴을 형성하거나, 상기 제1 주파수 전압을 기준신호로 하고, 가로축을 시간으로, 세로축을 진폭으로 하는 제2 부분방전 신호 패턴을 형성하고, 상기 제1 부분방전 신호 또는 제2 부분방전 신호의 피감수 반주기의 최대 방전량과 감수 반주기의 최대 방전량을 기반으로 상기 결함을 진단하는 부분방전 특성 분석 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고전압 인가부는
    상기 제1 주파수 전압과 제2 주파수 전압을 생성하는 파형 발생기와
    상기 파형 발생기로부터 상기 제1 주파수 전압, 제2 주파수 전압을 입력받고 상기 시험 대상물로부터 부분방전 신호를 입력받는 커플링 캐패시터를 포함하는 부분방전 특성 분석 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고전압 인가부는
    상기 커플링 캐패시터로부터 출력된 상기 제1 주파수 전압과 상기 제2 주파수 전압을 입력받아 분압하여 각각 제1 분압전압과 제2 분압전압을 생성한 뒤 상기 측정부로 전달하고, 상기 커플링 캐패시터로부터 출력된 부분방전 신호를 입력받아 상기 측정부로 전달하는 분압기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 특성 분석 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정부는 A/D 보드로 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 특성 분석 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 분석부는
    상기 제1 부분방전 신호의 반주기 패턴 또는 상기 제2 부분방전 신호의 반주기 패턴에 따른 비대칭도를 기반으로 상기 결함을 진단하되, 상기 비대칭도는 하기의 식
    Figure 112017010345241-pat00055

    (여기서,
    Figure 112017010345241-pat00056
    는 각 부분방전 신호의 방전량이고,
    Figure 112017010345241-pat00057
    는 반주기
    Figure 112017010345241-pat00058
    의 평균값이고,
    Figure 112017010345241-pat00059
    는
    Figure 112017010345241-pat00060
    개수의 역수,
    Figure 112017010345241-pat00061
    는
    Figure 112017010345241-pat00062
    의 편차임)
    에 의하는 것을 특징으로 하는 부분방전 특성 분석 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 분석부는
    상기 제1 부분방전 신호의 반주기 패턴 또는 상기 제2 부분방전 신호의 반주기 패턴에 따른 첨도(kurtosis)를 기반으로 상기 결함을 진단하되,
    상기 첨도는 하기의 식
    Figure 112017010345241-pat00063

    (여기서,
    Figure 112017010345241-pat00064
    는 각 부분방전 신호의 방전량이고,
    Figure 112017010345241-pat00065
    는 반주기
    Figure 112017010345241-pat00066
    의 평균값이고,
    Figure 112017010345241-pat00067
    는
    Figure 112017010345241-pat00068
    개수의 역수,
    Figure 112017010345241-pat00069
    는
    Figure 112017010345241-pat00070
    의 편차임)
    에 의하는 것을 특징으로 하는 부분방전 특성 분석 시스템.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 분석부는 상호상관계수를 기반으로 상기 결함을 진단하되, 상기 상호상관계수는
    상기 제1 부분방전 신호의 정극성과 부극성 상의 부분방전 패턴의 비교, 상기 제2 부분방전 신호의 정극성과 부극성 상의 부분방전 패턴의 비교, 제1 부분방전 신호와 제2 부분방전 신호에서 동일 극성 상의 부분방전 패턴의 비교 중 적어도 하나에 기반하는 것을 특징으로 하는 부분방전 특성 분석 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상호상관계수는 하기의 식에 의하되,
    Figure 112017010345241-pat00011

    여기서, 상기 상호상관계수는 제1 주파수 전압의 정극성과 부극성에 관한 상관계수이며, X는 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이고, Y는 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이거나, X는 정극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, Y는 부극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수인 것을 특징으로 하는, 부분방전 특성 분석 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 상기 상호상관계수는 하기의 식에 의하되,
    Figure 112017010345241-pat00012

    여기서, 상기 상호상관계수는 제2 주파수 전압의 정극성과 부극성에 관한 상관계수이며, X는 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이고, Y는 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이거나, X는 정극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, Y는 부극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수인 것을 특징으로 하는, 부분방전 특성 분석 시스템.
  12. 제9항에 있어서, 상기 상호상관계수는 하기의 식에 의하되,
    Figure 112017010345241-pat00013

    여기서, 상기 상호상관계수는 제1 주파수 전압의 정극성과 제2 주파수 전압의 정극성에 대한 상호상관계수이며, X는 제1 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이고, Y는 제2 주파수 전압의 정극성 시간축에 대한 최대 부분방전량이거나, X는 제1 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, Y는 제2 주파수 전압의 정극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수인 것을 특징으로 하는, 부분방전 특성 분석 시스템.
  13. 제9항에 있어서, 상기 상호상관계수는 하기의 식에 의하되,
    Figure 112017010345241-pat00014

    여기서, 상기 상호상관계수는 제1 주파수 전압의 부극성과 제2 주파수 전압의 부극성에 대한 상호상관계수에 대한 상호상관계수이며, X는 제1 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 최대 부분방전량이고, Y는 제2 주파수 전압의 부극성 시간축에 대한 최대 부분방전량이거나, X는 제1 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, Y는 제2 주파수 전압의 부극성의 시간축에 대한 부분방전량의 평균치이고, n은 시간축에 대한 최대 부분방전량의 샘플링 개수인 것을 특징으로 하는, 부분방전 특성 분석 시스템.
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