KR101803559B1 - 가스절연기기의 부분방전 검출방법 및 검출시스템 - Google Patents

가스절연기기의 부분방전 검출방법 및 검출시스템 Download PDF

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Abstract

가스절연기기의 부분방전 검출방법 및 검출시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출방법은, 가스절연기기에 구비된 복수의 부분방전 검출센서를 사용하여 상기 가스절연기기의 동일한 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하는 단계; 상기 각 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하는 단계; 상기 노이즈가 제거된 상기 각 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하는 단계; 상기 누적 에너지 곡선에 기초하여 상기 각 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 단계; 및 상기 각 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계를 포함한다.

Description

가스절연기기의 부분방전 검출방법 및 검출시스템{Partial discharge detecting method and system for gas insulated apparatus}
본 발명은, 부분방전 검출방법 및 검출시스템에 관한 것으로, 본 발명은 부분방전 검출 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스절연변압기(GITr, Gas Insulated Transformer), 가스절연개폐장치(GIS, Gas Insulated Switchgear)와 같은 가스절연기기의 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하여 절연결함부위의 위치를 검출할 수 있는 가스절연기기의 부분방전 검출방법 및 검출시스템에 관한 것이다.
산업이 발달하고 경제력이 향상됨에 따라 전력수요가 증가하면서 최근 초고압, 대용량 변전설비의 설치가 꾸준히 증가하고 있으며 향후에도 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있다.
일반적으로 초고압 변전설비에는 절연의 안정성을 담보하기 위해 절연성이 매우 뛰어난 가스절연변압기(GITr, Gas Insulated Transformer) 또는 가스절연개폐장치(GIS, Gas Insulated Switchgear)와 같은 가스절연기기가 사용된다. 여기서, '가스절연변압기'란 절연 및 냉각매체를 불연성 SF6 가스를 사용하는 변압기로서, 장기 신뢰성이 높고 유압 변압기의 화재나 폭발위험과 환경오염 등의 문제를 근원적으로 없앤 변압기를 말한다. 또한, '가스절연개폐장치'란 옥내외 변전소용으로 사용조건하에서 정상상태의 개폐뿐만 아니라 사고, 단락 등의 이상상태에 있어서도 선로를 안전하게 개폐하여 계통을 적절히 보호하는 SF6가스로 절연된 복합 개폐장치를 말한다. 이러한 가스절연기기는 일반적으로 내부 점검을 위해 구비되는 감시창 및 가스절연의 구획을 설정하거나 선로의 연장 또는 내부의 고압도체를 지지하기 위한 스페이서를 포함할 수 있다.
한편, 위와 같은 가스절연기기의 내부는 고체절연체와 가스의 복합절연 구조로 이루어지므로 유전체에서 복합적인 부분방전(PD, Partial Discharge)이 발생하게 되는데 이는 절연사고로 직결되므로, 부분방전의 발생 유무 또는 부분방전의 발생 위치를 검출하는 것은 대단히 중요하다. 이러한 부분방전은 일반적으로 절연결함에 의해 발생하고, 절연결함은 크게 기체방전이나 고체절연체의 내부방전으로 구분되는데 그 원인으로는 거친표면(Surface roughness), 돌출전극(Electrode protrusion), 도전성 하전입자(Free conducing particle), 부유전극(Floating), 절연체 표면 하전입자(Particle on insulator surface), 삼중점(Tripple point), 보이드(void), 공동(cavity), 전리트리(Electrical tree) 등이 있다.
본 발명의 목적은, 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호의 크기가 작은 경우에도 부분방전신호의 검출시간을 용이하게 산출할 수 있고 노이즈에 의해 발생할 수 있는 부분방전신호의 검출시간에 대한 오류를 최소화하여 결과적으로 절연결함부위의 위치를 더욱 정확하게 검출할 수 있는 가스절연기기의 부분방전 검출방법 및 검출시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 가스절연기기에 구비된 복수의 부분방전 검출센서를 사용하여 상기 가스절연기기의 동일한 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하는 단계; 상기 각 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하는 단계; 상기 노이즈가 제거된 상기 각 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하는 단계; 상기 누적 에너지 곡선에 기초하여 상기 각 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 단계; 및 상기 각 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연기기의 부분방전 검출방법에 의해 달성된다.
상기 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 단계는, 상기 누적 에너지 곡선에서 피크 값에 대해 미리 정해진 비율의 값을 갖는 에너지가 발생하는 시간을 상기 부분방전신호의 검출시간으로 산출할 수 있다.
상기 피크 값에 대해 미리 정해진 비율의 값은, 상기 피크 값에 대해 0.1% 내지 0.5% 범위의 값으로 설정될 수 있다.
상기 복수의 부분방전 검출센서는, 상기 가스절연기기의 서로 다른 위치에 마련되는 제1 부분방전 검출센서 및 제2 부분방전 검출센서를 포함하고, 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계는, 상기 제1 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간과 상기 제2 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출할 수 있다.
상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계는, 하기 [수학식]에 의해 산출된 상기 제1 부분방전 검출센서와 상기 절연결함부위 사이의 거리(X1)에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출할 수 있다.
[수학식]
Figure 112010079059724-pat00001
여기서,
X1 : 상기 제1 부분방전 검출센서와 상기 절연결함부위 사이의 거리
X : 상기 제1 부분방전 검출센서와 상기 제2 부분방전 검출센서 사이의 거리
υ : 부분방전신호의 전파속도
Δt : 상기 부분방전 검출센서들에 의해 검출되는 부분방전신호의 검출시간 사이의 차이
상기 노이즈를 제거하는 단계는, 이산 웨이블릿 변환을 사용하여 상기 각 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 가스절연기기의 서로 다른 위치에 마련되어 동일한 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하는 복수의 부분방전 검출센서; 및 상기 각 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호를 수신한 후, 상기 각 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 상기 각 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하며, 상기 누적 에너지 곡선에 기초하여 상기 각 부분방전신호의 검출시간을 산출하고, 상기 각 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 제어시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연기기의 부분방전 검출시스템에 의해 달성된다.
상기 제어시스템은, 상기 누적 에너지 곡선에서 피크 값에 대해 0.1% 내지 0.5% 범위의 값을 갖는 에너지가 발생하는 시간을 상기 부분방전신호의 검출시간으로 산출할 수 있다.
본 발명은, 복수의 부분방전 검출센서를 사용하여 가스절연기기의 동일한 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하고 검출된 각 부분방전신호의 검출시간 사이의 차이에 기초하여 절연결함부위의 위치를 산출함에 있어서, 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거한 후 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하고 누적 에너지 곡선에 기초하여 각 부분방전신호의 검출시간을 산출함으로써, 실제로는 부분방전신호가 아닌 노이즈신호를 부분방전신호로 인식해버리는 오류를 사전에 방지할 수 있음은 물론, 노이즈에 의해 발생할 수 있는 부분방전신호의 검출시간에 대한 오류를 최소화할 수 있고, 최초 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호의 크기가 작은 경우에도 부분방전신호의 검출시간을 용이하게 찾아낼 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 절연결함부위의 위치를 산출하기 위한 중요한 기초가 되는 부분방전신호의 검출시간에 대한 정확성이 향상되므로, 절연결함부위의 위치를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 부분방전 검출시스템에서 절연결함부위의 위치를 검출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 4는 도 3의 부분방전 검출방법에서 이산 웨이블릿 변환을 통해 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 부분방전 검출방법에서 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출시스템의 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 부분방전 검출시스템에서 절연결함부위의 위치를 검출하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출시스템(100, 이하 '부분방전 검출시스템'이라 함)은 가스절연기기에 설치된 복수의 부분방전 검출센서(110,120) 및 부분방전 검출센서(110,120)에 의해 검출되는 부분방전신호를 분석 처리하기 위한 제어시스템(130)을 포함한다.
한편, 본 실시예에 있어서 부분방전 검출시스템(100)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 가스절연기기 중 하나인 가스절연개폐장치(10, 이하 설명의 편의상 '가스절연기기'라 함)에 적용되고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 가스절연개폐장치 이외의 다른 가스절연기기(예컨대, 가스절연변압기)에도 적용될 수 있음은 물론이다.
부분방전 검출센서(110,120)는 가스절연기기(10)의 동일한 절연결함부위(16a)에서 발생하는 부분방전신호를 검출하도록 가스절연기기(10)의 미리 정해진 위치에 설치된다. 본 실시예에서 부분방전 검출센서(110,120)는 가스절연기기(10)의 서로 다른 위치에 설치되는 제1 부분방전 검출센서(110) 및 제2 부분방전 검출센서(120)로 마련되어 동일한 절연결함부위(16a)에서 발생하는 부분방전신호를 각각 검출한다. 다만, 동일한 절연결함부위(16a)에서 발생하는 부분방전신호를 검출하기 위한 부분방전 검출센서의 개수는 본 실시예와 다르게 2개를 초과할 수 있다. 이러한 부분방전 검출센서(110,120)에는 다양한 공지의 센서들을 사용할 수 있으나, 노이즈(noise) 영향을 적게 받는 극초단파 센서(UHF sensor, Ultra-High Frequency sensor)를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 부분방전 검출센서(110,120)는 가스절연기기(10)의 외함(15) 내부를 모니터링하기 위해 마련된 시창(13,14) 및/또는 가스절연의 구획을 설정하거나 외함(15) 내부의 고압도체(16)를 지지하기 위한 스페이서(11,12) 등에 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 제1 부분방전 검출센서(110) 및 제2 부분방전 검출센서(120)가 각각 제1 시창(13) 및 제2 시창(14)에 설치되는데, 더 구체적으로 부분방전 검출센서(110,120)는 시창(13,14)의 고체절연체(13a,14a)에 매설된다.
제어시스템(130)은 부분방전 검출센서(110,120)와 전기적으로 연결되어 부분방전 검출센서(110,120)로부터 부분방전신호를 수신한다. 제어시스템(130)은 수신된 부분방전신호를 미리 정해진 프로세스를 통해 분석 처리하여 궁극적으로 해당 부분방전신호가 발생한 절연결함부위(16a)의 위치를 산출하고 이를 출력한다. 본 실시예에서 절연결함부위(16a)는 도 2에 도시된 바와 같이 가스절연기기(10)의 외함(15) 내부의 고압도체(16) 상에 발생한 것으로 상정한다. 이러한 제어시스템(130)은 부분방전 검출센서(110,120)에 의해 검출되는 부분방전신호를 분석하고 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 신호분석기(131)와, 신호분석기(131)로부터 디지털신호를 입력받아 부분방전 검출센서(110,120)에 의해 검출된 부분방전신호의 검출시간을 계산하고 이에 기초하여 가스절연기기(10)의 절연결함부위(16a)의 위치를 산출하는 컴퓨팅장치(132)를 포함할 수 있다. 다만, 본 실시에서 개시하고 있는 제어시스템(130)의 세부 구성들은 하나의 예에 불과한 것이고, 본 발명에서 제어시스템(130)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 필요한 다양한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 물리적 혹은 논리적 결합으로 구현될 수 있다.
구체적으로, 제어시스템(130)은 각 부분방전 검출센서(110,120)에 의해 검출되는 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 노이즈가 제거된 각 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하며, 생성된 누적 에너지 곡선에 기초하여 각 부분방전신호의 검출시간을 산출하고, 각 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 절연결함부위의 위치를 산출하는 과정들을 수행하는데, 이에 대한 더 자세한 사항은 이하 설명할 본 발명에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출방법과 병행하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 4는 도 3의 부분방전 검출방법에서 이산 웨이블릿 변환을 통해 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하는 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 도 3의 부분방전 검출방법에서 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 가스절연기기의 부분방전 검출방법은 가스절연기기(10)의 절연결함부위(16a)에서 발생하는 부분방전신호를 복수의 부분방전 검출센서(110,120)를 사용하여 검출하고, 검출된 부분방전신호를 미리 정해진 프로세서를 통해 분석 처리하여 궁극적으로 해당 부분방전신호가 발생한 절연결함부위(16a)의 위치를 산출하고 이를 출력하는 방법으로, 복수의 부분방전 검출센서(110,120)와 제어시스템(130)에 의해 수행되는 아래의 단계들을 포함할 수 있다. 참고로, S110 단계를 제외한 S120 단계 내지 S150 단계는 제어시스템(130)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 복수의 부분방전 검출센서(110,120)를 사용하여 가스절연기기(10)의 동일한 절연결함부위(16a)에서 발생하는 부분방전신호를 검출하는 단계가 수행된다(S110). 본 실시예에서 부분방전 검출센서(110.120)는 앞서 설명한 바와 같이 가스절연기기(10)의 서로 다른 위치에 설치되는 제1 부분방전 검출센서(110) 및 제2 부분방전 검출센서(120)를 포함하여 동일한 절연결함부위(16a)에서 발생하는 부분방전신호를 각각 검출한다. 이때, 부분방전 검출센서(110,120)는 노이즈에 의한 영향이 적은 극초단파 센서로 마련된다. 이하, 설명의 편의를 위해 제1 부분방전 검출센서(110)에 의해 검출되는 부분방전신호를 '제1 부분방전신호'라 하고, 제2 부분방전 검출센서(120)에 의해 검출되는 부분방전신호를 '제2 부분방전신호'라 한다.
다음으로, 각 부분방전 검출센서(110,120)에 의해 검출되는 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하는 단계가 수행된다(S120). 이 단계(S120)는 제1 부분방전신호 및 제2 부분방전신호에 대해 각각 수행된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 부분방전 검출센서(110,120)에서 검출되는 최초의 부분방전신호(110a)는 노이즈(110b)를 포함하고 있는데, 이러한 노이즈(110b)는 가스절연기기(10)의 절연결함부위(16a)에서 부분방전신호(110a)가 발생하는 정확한 시간을 산출하는데 어려움을 야기한다. 이러한 측면에서 본 발명은 부분방전신호(110a)에 포함된 노이즈(110b)를 제거하는 단계(S120)를 포함하는데, 본 실시예에서는 이산 웨이블릿 변환(DWT, Discreate Wavelet Transform)을 사용하여 각 부분방전 검출센서(110,120)에 의해 검출되는 부분방전신호(110a)에 포함된 노이즈(110b)를 제거한다. 여기서 '이산 웨이블릿 변환'은 2개 이상의 필터를 이용하여 한 신호를 여러 개의 다른 레벨의 웨이블릿 계수로 분해하고, 임계 계수(threshold coefficient)를 이용하여 노이즈가 포함되지 않은 웨이블릿 계수들을 선택하고, 선택된 웨이블릿 계수를 신호로 재구성하는 과정을 포함하는 신호처리기법을 말한다. 이러한 이산 웨이블릿 변환을 통한 노이즈 제거하는 방법은 신호처리분야에서 잘 알려져 있는바, 이에 대한 자세한 설명은 본 명세서에서 생략하기로 한다. 다만, 본 발명에서 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하기 위한 단계(S120)는 전술한 이산 웨이블릿 변환을 이용하는 신호처리기법 이외의 다른 신호처리기법들이 적용될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 노이즈가 제거된 각 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선(cumulative energy curve)을 생성하는 단계가 수행된다(S130). 이 단계(S130)는 노이즈가 제거된 제1 부분방전신호 및 제2 부분방전신호에 대해 각각 수행된다. 도 5에 도시된 바와 같이 누적 에너지 곡선(110c)은 전 단계(S120)에서 이산 웨이블릿 변환을 통해 노이즈가 제거된 부분방전신호를 누적 에너지 형태로 변환한 것으로, 아래의 [수학식 1]에 의해 도출될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112010079059724-pat00002
여기서,
U : 부분방전신호의 시간에 따른 누적 에너지
Vi : 부분방전신호의 크기
R : 제어시스템(130)의 입력 임피던스
N : 이산 웨이블릿 변환에서 선택된 웨이블릿 계수의 수인 샘플링 넘버
다음으로, 누적 에너지 곡선에 기초하여 각 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 단계가 수행된다(S140). 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 누적 에너지 곡선(110c)에서 피크 값(P)에 대해 미리 정해진 비율의 값을 갖는 에너지가 발생하는 시간(T)을 부분방전신호의 검출시간으로 산출할 수 있다. 여기서, '피크 값(P)에 대해 미리 정해진 비율의 값'은 피크 값(P)에 대해 0.1% 내지 0.5% 범위의 값으로 설정되는 것이 바람직한데, 이는 수많은 테스트를 통해 얻어진 결과의 수치로, 누적 에너지 곡선(110c)에서 피크 값(P)에 대해 0.1% 내지 0.5% 범위의 값을 갖는 에너지가 발생하는 시간(T)을 부분방전신호의 검출시간으로 산출했을 때, 실제 부분방전신호가 발생한 시간과의 오차가 가장 작다는 사실을 수많은 테스트를 통해 확인할 수 있었기 때문이다. 다시 말해서, 누적 에너지 곡선(110c)에서 피크 값(P)에 대해 0.1% 내지 0.5% 사이의 일정한 에너지값을 임계 에너지값으로 선택하여 임계 에너지값이 발생하는 시간(T)을 부분방전신호의 검출시간으로 산출했을 때, 실제 부분방전신호의 검출시간과의 오차를 최소화할 수 있다. 이 단계(S140)는 제1 부분방전신호 및 제2 부분방전신호에 대해 각각 수행되어 제1 부분방전신호에 대한 검출시간 및 제2 부분방전신호에 대한 검출시간을 산출한다.
이처럼, 본 실시에에 따른 부분방전 검출방법은, 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거한 후 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하고 누적 에너지 곡선에 기초하여 각 부분방전신호의 검출시간을 산출함으로써, 노이즈에 의해 발생할 수 있는 부분방전신호의 검출시간에 대한 오류를 최소화할 수 있고 부분방전신호의 크기가 작은 경우에도 부분방전신호의 검출시간을 용이하게 찾아낼 수 있는 이점이 있다.
다음으로, 각 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계가 수행된다(S150). 즉, 이 단계(S150)에서 복수의 부분방전 검출센서 중 어느 하나의 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간과 다른 하나의 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간의 차이에 기초하여 가스절연기기의 절연결함부위의 위치를 산출할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 가스절연기기(10)의 동일한 절연결함부위(16a)에서 발생하는 부분방전신호를 제1 부분방전 검출센서(110)와 제2 부분방전 검출센서(120)를 사용하여 검출하는 본 실시예에서는, 제1 부분방전 검출센서(110)에 의해 검출되는 부분방전신호(제1 부분방전신호)에 대해 산출된 검출시간과 제2 부분방전 검출센서(120)에 의해 검출되는 부분방전신호(제2 부분방전신호)에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 절연결함부위(16a)의 위치를 산출할 수 있다.
구체적으로, 부분방전이 발생한 절연결함부위(16a)의 위치는 아래의 [수학식 2]에 의해 제1 부분방전 검출센서(110)와의 상대적인 위치 관계로, 즉 제1 부분방전 검출센서(110)로부터 떨어진 거리로 산출될 수 있다. 다만, 이와 다르게 절연결함부위(16a)의 위치는 제2 부분방전 검출센서(120)와의 상대적인 위치 관계로 산출될 수 있으며 그 과정은 실질적으로 동일하다. 가스절연기기(10) 상에서 제1 부분방전 검출센서(110)와 제2 부분방전 검출센서(120)에 대한 위치 정보는 이미 알고 있기 때문에, 절연결함부위(16a)가 제1 부분방전 검출센서(110) 혹은 제2 부분방전 검출센서(120)로부터 떨어진 거리를 산출할 수 있으면, 가스절연기기(10) 상에서 절연결함부위(16a)의 위치를 찾아낼 수 있는 것이다.
[수학식 2]
Figure 112010079059724-pat00003
여기서,
X1 : 제1 부분방전 검출센서(110)와 절연결함부위(16a) 사이의 거리
X : 제1 부분방전 검출센서(110)와 제2 부분방전 검출센서(120) 사이의 거리
υ : 부분방전신호의 전파속도
Δt : 부분방전 검출센서들(110.120)에 의해 검출되는 부분방전신호의 검출시간 사이의 차이, 즉 제1 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간과 제2 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이
또한, 위의 [수학식 2]는 아래의 [수학식 3]으로부터 도출될 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112010079059724-pat00004
Figure 112010079059724-pat00005
여기서,
t1 : 전술한 S140 단계에서 산출된 제1 부분방전신호의 검출시간
t2 : 전술한 S140 단계에서 산출된 제2 부분방전신호의 검출시간
X1 : 제1 부분방전 검출센서(110)와 절연결함부위(16a) 사이의 거리
X : 제1 부분방전 검출센서(110)와 제2 부분방전 검출센서(120) 사이의 거리
υ : 부분방전신호의 전파속도
참고로, t2 - t1 = Δt
또한, 위의 [수학식 2] 및 [수학식 3]에서 부분방전신호의 전파속도(υ)는 아래의 [수학식 4]에 의해 산출될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112010079059724-pat00006
여기서,
υ : 부분방전신호의 전파속도
μr : 부분방전 검출센서(110,120)가 매설된 고체절연체(13a,14a)의 투자율
μ0 : 진공투자율
εr : 부분방전 검출센서(110,120)가 매설된 고체절연체(13a,14a)의 유전율
ε0 : 진공유전율
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 부분방전 검출방법은, 복수의 부분방전 검출센서를 사용하여 가스절연기기의 동일한 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하고 검출된 각 부분방전신호의 검출시간 사이의 차이에 기초하여 절연결함부위의 위치를 산출함에 있어서, 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거한 후 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하고 누적 에너지 곡선에 기초하여 각 부분방전신호의 검출시간을 산출함으로써, 실제로는 부분방전신호가 아닌 노이즈신호를 부분방전신호로 인식해버리는 오류를 사전에 방지할 수 있음은 물론, 노이즈에 의해 발생할 수 있는 부분방전신호의 검출시간에 대한 오류를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 부분방전 검출방법은 절연결함부위의 위치를 산출하기 위한 중요한 기초가 되는 부분방전신호의 검출시간에 대한 정확성이 향상되므로, 절연결함부위의 위치를 더욱 정확하게 검출할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
10 : 가스절연기기
11,12 : 스페이서
13,14 : 시창
15 : 외함
16 : 고압도체
16a : 절연결함부위
100 : 부분방전 검출시스템
110 : 제1 부분방전 검출센서
120 : 제2 부분방전 검출센서
130 : 제어시스템

Claims (8)

  1. 가스절연기기에 구비된 복수의 부분방전 검출센서를 사용하여 상기 가스절연기기의 동일한 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하는 단계;
    각 상기 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하는 단계;
    상기 노이즈가 제거된 각 상기 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하는 단계;
    상기 누적 에너지 곡선에 기초하여 각 상기 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 단계; 및
    각 상기 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계를 포함하며,
    상기 부분방전신호의 검출시간을 산출하는 단계는, 상기 누적 에너지 곡선에서 피크 값에 대해 미리 정해진 비율의 값을 갖는 에너지가 발생하는 시간을 상기 부분방전신호의 검출시간으로 산출하되,
    상기 피크 값에 대해 미리 정해진 비율의 값은, 상기 피크 값에 대해 0.1% 내지 0.5% 범위의 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 가스절연기기의 부분방전 검출방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서
    상기 복수의 부분방전 검출센서는, 상기 가스절연기기의 서로 다른 위치에 마련되는 제1 부분방전 검출센서 및 제2 부분방전 검출센서를 포함하고,
    상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계는, 상기 제1 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간과 상기 제2 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 가스절연기기의 부분방전 검출방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 단계는,
    하기 [수학식]에 의해 산출된 상기 제1 부분방전 검출센서와 상기 절연결함부위 사이의 거리(X1)에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 것을 특징으로 하는 가스절연기기의 부분방전 검출방법.
    [수학식]
    Figure 112010079059724-pat00007

    여기서,
    X1 : 상기 제1 부분방전 검출센서와 상기 절연결함부위 사이의 거리
    X : 상기 제1 부분방전 검출센서와 상기 제2 부분방전 검출센서 사이의 거리
    υ : 부분방전신호의 전파속도
    Δt : 상기 부분방전 검출센서들에 의해 검출되는 부분방전신호의 검출시간 사이의 차이
  6. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈를 제거하는 단계는,
    이산 웨이블릿 변환을 사용하여 각 상기 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 가스절연기기의 부분방전 검출방법.
  7. 가스절연기기의 서로 다른 위치에 마련되어 동일한 절연결함부위에서 발생하는 부분방전신호를 검출하는 복수의 부분방전 검출센서; 및
    각 상기 부분방전 검출센서에 의해 검출되는 부분방전신호를 수신한 후, 각 상기 부분방전신호에 포함된 노이즈를 제거하고, 상기 노이즈가 제거된 각 상기 부분방전신호를 누적하여 시간에 따른 에너지 그래프인 누적 에너지 곡선을 생성하며, 상기 누적 에너지 곡선에 기초하여 각 상기 부분방전신호의 검출시간을 산출하고, 각 상기 부분방전신호에 대해 산출된 검출시간 사이의 차이에 기초하여 상기 절연결함부위의 위치를 산출하는 제어시스템을 포함하며,
    상기 제어시스템은, 상기 누적 에너지 곡선에서 피크 값에 대해 0.1% 내지 0.5% 범위의 값을 갖는 에너지가 발생하는 시간을 상기 부분방전신호의 검출시간으로 산출하는 것을 특징으로 하는 가스절연기기의 부분방전 검출시스템.
  8. 삭제
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