KR101820426B1 - Apparatus for detecting the location of partial discharge - Google Patents

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KR101820426B1
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이지훈
서덕기
명영재
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한전케이디엔주식회사
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Abstract

According to an embodiment of the present invention, a device for detecting a position of partial discharge comprises: a partial discharge detecting sensor; a local unit; and a main unit. The partial discharge detecting sensor is positioned in each cable connecting box, and detects a partial discharge signal. The local unit is positioned in each cable connecting box, and delivers a partial discharge signal detected in the partial discharge detecting sensor. The main unit receives the partial discharge signal from the local unit, and detects a generation position of the partial discharge. The local unit includes one master local unit and a plurality of slave local units. The master local unit outputs a time synchronization signal, and delivers the same to the slave local units. The slave local units synchronize a time of the partial discharge signal by using the time synchronization signal received from the master local unit. The present invention precisely detects the position of the partial discharge within a predetermined error range.

Description

부분방전 위치 추정 장치{APPARATUS FOR DETECTING THE LOCATION OF PARTIAL DISCHARGE}[0001] APPARATUS FOR DETECTING THE LOCATION OF PARTIAL DISCHARGE [0002]

본 발명의 일실시예는 부분방전 위치 추정 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지중 송배전 케이블에서 발생되는 부분방전의 위치를 추정할 수 있는 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a partial discharge position estimating apparatus, and more particularly, to an apparatus capable of estimating a position of a partial discharge generated in an underground transmission / distribution cable.

전력케이블 및 부속재로 이루어진 전력설비에서 결함이 발생할 경우 그 결함부분에서 부분방전이 발생하며, 이러한 부분방전이 지속되면 전력케이블 및 부속재의 열화를 촉진시키며 이는 케이블의 절연파괴 현상으로 발전하게 된다.If a fault occurs in a power system consisting of a power cable and an accessory, a partial discharge occurs in the faulty part. If such a partial discharge is sustained, the deterioration of the power cable and the accessory material is promoted.

따라서, 최근에는 전력케이블을 통해 전력을 전송할 시에 발생하는 부분 방전의 발생 위치를 신속하고 오차 없이 찾아 절연파괴 현상이 악화되는 것을 방지할 수 있는 부분 방전 발생 위치 추정 장치의 연구가 지속적으로 행해져 오고 있다.Therefore, in recent years, there has been a continuous research on a partial discharge generation position estimating apparatus which can prevent the deterioration of the insulation breakdown phenomenon by rapidly and unambiguously detecting the generation position of the partial discharge occurring when power is transmitted through the power cable have.

전력케이블의 부분 방전 발생 위치 추정 시스템은 전력케이블에서 발생된 부분방전 신호는 일반적으로 전력케이블의 양쪽 단말을 향해 전파된다.Partial discharge generation of a power cable In a position estimation system, a partial discharge signal generated in a power cable is generally propagated toward both terminals of the power cable.

양쪽으로 전파된 부분방전 신호를 전력케이블의 양쪽 단말에서 HFCT 등의 센서를 이용하여 전기적으로 검출하고, 신호의 도착 시간차를 이용하여 부분방전 발생 위치를 추정하게 된다.The partial discharge signals propagated to both sides are electrically detected at both terminals of the power cable by using a sensor such as HFCT and the partial discharge occurrence position is estimated by using the arrival time difference of the signal.

전력케이블의 양단의 도착 시간차를 측정하기 위해서 전력케이블의 양단 신호를 받는 장치의 동기화가 필요하게 되는 데, 채널 간 동기화를 이용할 경우 하나의 측정기기로 동기화하여 측정이 가능하지만 거리의 제약이 있어 문제가 되며, 50m 이상의 구간에서 부분방전 발생 위치를 추정하기 위해서는 측정기기가 두 대 이상 필요하고 각 측정기기간의 동기화는 필수적이다.In order to measure the arrival time difference of both ends of power cable, it is necessary to synchronize the devices receiving both ends of the power cable. In case of using interchannel synchronization, it is possible to measure by synchronizing with one measuring device. However, In order to estimate the location of the partial discharge at more than 50m intervals, two or more measuring instruments are required and synchronization of each measuring instrument period is essential.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 송배전 케이블에서 발생되는 부분장전의 위치를 소정의 오차 범위 이내에서 정밀하게 검출할 수 있는 부분방전 위치 추정 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a partial discharge position estimating apparatus capable of precisely detecting a position of a partial load generated in a transmission / distribution cable within a predetermined error range.

또한, 송배전 케이블의 접속함간의 거리가 수백미터 단위로 떨어져 있는 경우에도 수미터 이내의 오차 범위이내에서 부분방전의 위치를 추정할 수 있는 부분방전 위치 추정 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a partial discharge position estimating apparatus capable of estimating the position of a partial discharge within an error range of a few meters even when the distance between the connection boxes of the transmission and distribution cables is several hundreds of meters.

또한, 지중에 마련되어 GPS신호를 이용한 시각 동기화가 불가능한 경우에 있어서 부분방전 신호를 나노초(nanosecond)단위로 시각 동기화를 수행할 수 있는 부분 방전 위치 추정 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a partial discharge position estimating apparatus capable of performing time synchronization in units of nanoseconds of a partial discharge signal when time synchronization using a GPS signal is impossible.

실시예에 따르면, 케이블 접속함별로 각각 마련되어 부분방전 신호를 감지하는 부분방전 감지 센서; 상기 케이블 접속함별로 각각 마련되며 상기 부분방전 감지 센서에서 감지한 부분방전 신호를 전달하는 로컬 유닛; 및 상기 로컬 유닛으로부터 부분방전 신호를 전달받아 부분방전 발생 위치를 추정하는 메인유닛을 포함하며, 상기 로컬 유닛은 하나의 마스터 로컬 유닛과 복수개의 슬레이브 로컬 유닛을 포함하며, 상기 마스터 로컬 유닛은 시각 동기화 신호를 출력하여 상기 슬레이브 로컬 유닛에 전달하고, 상기 슬레이브 로컬 유닛은 상기 마스터 로컬 유닛으로부터 수신한 상기 시각 동기화 신호를 이용하여 상기 부분방전 신호를 시각 동기화 하는 부분방전 위치 추정 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a partial discharge detection sensor is provided for each cable connection box and detects a partial discharge signal. A local unit provided for each of the cable connection boxes and transmitting a partial discharge signal detected by the partial discharge detection sensor; And a main unit for receiving a partial discharge signal from the local unit and estimating a partial discharge generation position, wherein the local unit includes one master local unit and a plurality of slave local units, Signal to the slave local unit, and the slave local unit time-synchronizes the partial discharge signal using the time synchronization signal received from the master local unit.

상기 마스터 로컬 유닛은 100MHz 내지 200MHz의 시각 동기화 신호를 출력할 수 있다.The master local unit may output a time synchronization signal of 100 MHz to 200 MHz.

상기 마스터 로컬 유닛에서 출력된 상기 시각 동기화 신호를 복수개의 슬레이브 로컬 유닛으로 분배하는 광 분배기를 더 포함하여 구성될 수 있다.And an optical distributor for distributing the time synchronization signal output from the master local unit to a plurality of slave local units.

상기 슬레이브 로컬 유닛은 상기 시각 동기화 신호를 수신하지 못한 경우 내장되어 있는 발진기를 이용하여 상기 부분방전 신호를 시각 동기화할 수 있다.When the slave local unit fails to receive the time synchronization signal, the slave local unit can synchronize the partial discharge signal with the built-in oscillator.

상기 마스터 로컬 유닛 및 상기 슬레이브 로컬 유닛은 시각 동기화 한 부분방전 신호에 타임태그를 포함하여 상기 메인유닛으로 전달할 수 있다.The master local unit and the slave local unit may transmit the time-synchronized partial discharge signal including the time tag to the main unit.

본 발명인 부분 방전 위치 추정 장치는 송배전 케이블에서 발생되는 부분장전의 위치를 소정의 오차 범위 이내에서 정밀하게 검출할 수 있다.The partial discharge position estimating apparatus of the present invention can precisely detect the position of the partial load generated in the transmission / distribution cable within a predetermined error range.

또한, 송배전 케이블의 접속함간의 거리가 수백미터 단위로 떨어져 있는 경우에도 수미터 이내의 오차 범위이내에서 부분방전의 위치를 추정할 수 있다.Further, even when the distance between the connection boxes of the transmission / distribution cable is several hundreds of meters, the position of the partial discharge can be estimated within an error range of a few meters.

또한, 지중에 마련되어 GPS신호를 이용한 시각 동기화가 불가능한 경우에 있어서 부분방전 신호를 나노초(nanosecond)단위로 시각 동기화를 수행할 수 있다.Also, in the case where time synchronization using GPS signals is impossible in the ground, time synchronization can be performed in nanosecond units of the partial discharge signal.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 부분방전 위치 추정 장치의 구성 블록도이고,
도2는 본 발명의 일실시예예 따른 부분방전 위치 추정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 부분방전 위치 추정 장치의 개념도이다.1 is a block diagram of a partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention,
2 is a view for explaining the operation of the partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention,
3 is a conceptual diagram of a partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 부분방전 위치 추정 장치의 구성 블록도이다.1 is a block diagram of a partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 부분방전 위치 추정 장치는 케이블 접속함별로 각각 마련되어 부분방전 신호를 감지하는 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44), 케이블 접속함별로 각각 마련되며 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44)에서 감지한 부분방전 신호를 전달하는 로컬 유닛(101~104), 로컬 유닛에서 출력된 상기 시각 동기화 신호를 복수개의 슬레이브 로컬 유닛으로 분배하는 광 분배기(200), 로컬 유닛으로부터 부분방전 신호를 전달받아 부분방전 발생 위치를 추정하는 메인유닛(300)을 포함하여 구성될 수 있다.1, the partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention includes partial discharge detecting sensors 11 to 12, 21 to 23, 31 to 33, and 41 Local units 101 to 104 which are respectively provided for the cable connection boxes and which transmit the partial discharge signals detected by the partial discharge detection sensors 11 to 12, 21 to 23, 31 to 33 and 41 to 44, An optical distributor 200 for distributing the time synchronization signal output from the unit to a plurality of slave local units, and a main unit 300 for receiving the partial discharge signal from the local unit and estimating the partial discharge generation position have.

본 발명의 일실시예에 따른 부분방전 위치 추정 장치는 지중 송배전 케이블에 설치되어 케이블 상에 발생하는 부분방전을 감지하고 위치를 추정할 수 있다.The partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention may be installed in an underground transmission / distribution cable to detect a partial discharge occurring on a cable and estimate a position.

먼저, 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44)는 케이블 접속함별로 마련될 수 있다. 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44)는 케이블 접속함에 각 전력상별로 마련될 수 있으며 따라서, 하나의 접속함에는 3개의 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44)가 마련된다. 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44)는 절연통 보호장치 부근에 마련되어 부분방전 발생 신호를 감지하여 광 케이블을 통하여 연결된 로컬 유닛(101~104)에 전달한다. 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44)는 금속 박센서 또는 HFCT(High Frequency Current Transformer)로 구성될 수 있다.First, the partial discharge detection sensors 11 to 12, 21 to 23, 31 to 33, and 41 to 44 may be provided for each cable connection box. Each of the partial discharge sensors 11 to 12, 21 to 23, 31 to 33 and 41 to 44 can be provided for each power phase in the cable connection box. Thus, one connection box includes three partial discharge detection sensors 11 to 12 , 21 to 23, 31 to 33, 41 to 44) are provided. The partial discharge detection sensors 11 to 12, 21 to 23, 31 to 33 and 41 to 44 are provided in the vicinity of the insulating barriers to sense the partial discharge generation signals and transmit them to the local units 101 to 104 connected through the optical cables do. The partial discharge detection sensors 11 to 12, 21 to 23, 31 to 33 and 41 to 44 may be constituted by a metal foil sensor or a HFCT (High Frequency Current Transformer).

로컬 유닛(101~104)은 케이블 접속함별로 마련되어 부분방전 감지 센서(11~12, 21~23, 31~33, 41~44)로부터 부분방전 신호를 전달받는다. 로컬 유닛(101~104)은 동일한 접속함에 마련된 3개의 부분방전 센서와 광케이블로 연결되어 부분방전 신호를 수신한다.The local units 101 to 104 are provided for each cable connection box and receive partial discharge signals from the partial discharge detection sensors 11 to 12, 21 to 23, 31 to 33, and 41 to 44. The local units 101 to 104 are connected to the three partial discharge sensors provided in the same connection box by an optical cable to receive the partial discharge signal.

로컬 유닛(101~104)은 전력 케이블을 따라 케이블 접속함의 숫자만큼 마련되어 있으며, 복수개의 로컬 유닛은 하나의 마스터 로컬 유닛(101)과 복수개의 슬레이브 로컬 유닛(102~104)을 포함할 수 있다. 마스터 로컬 유닛(101)은 예를 들면, 전력 케이블의 종단과 가장 가까운 거리에 위치한 케이블 접속함에 마련된 로컬 유닛이 선정될 수 있다.The local units 101 to 104 are provided by the number of cable connection boxes along the power cable and the plurality of local units may include one master local unit 101 and a plurality of slave local units 102 to 104. [ The master local unit 101 can be selected, for example, by a local unit provided in a cable connection box located closest to the end of the power cable.

마스터 로컬 유닛(101)과 각각의 슬레이브 로컬 유닛(102~104)은 자체적인 발진기(oscillator)을 가지고 있으며 동일한 주파수의 발진 신호를 발생시킬 수 있다.The master local unit 101 and each of the slave local units 102-104 have their own oscillators and can generate oscillation signals of the same frequency.

마스터 로컬 유닛(101)은 시각 동기화 신호를 출력하여 슬레이브 로컬 유닛(102~104)으로 전달하고, 슬레이브 로컬 유닛(102~104)은 마스터 로컬 유닛(101)으로부터 수신한 시각 동기화 신호를 이용하여 부분방전 신호를 시각 동기화 할 수 있다. 이 때 마스터 로컬 유닛(101)은 시각 동기화 신호를 광 분배기(200)에 전달하게 되고, 광 분배기(200)는 종속되어 있는 복수개의 슬레이브 유닛(102~104)으로 해당 시각 동기화 신호를 분배하게 된다.The master local unit 101 outputs a time synchronization signal and transfers it to the slave local units 102 to 104. The slave local units 102 to 104 use the time synchronization signal received from the master local unit 101, The discharge signal can be synchronized in time. At this time, the master local unit 101 transmits the time synchronization signal to the optical splitter 200, and the optical splitter 200 distributes the time synchronization signal to the slave units 102 to 104 .

마스터 로컬 유닛(101)은 예를 들면 100MHz 내지 200MHz의 시각 동기화 신호를 출력할 수 있다. 송배전 케이블상에서 케이블 접속함은 수백미터 단위로 이격 설치되어 있다. 따라서, 각 케이블 접속함에 설치된 로컬 유닛에서 출력되는 부분방전 신호는 광 전송 지연에 따른 따른 오차를 가지게 된다. 이 때, 이격 거리가 수백미터 단위인 부분방전 신호의 경우 나노초 단위의 오차가 발생하게 되는데, 나노초 단위의 오차가 발생한 부분방전 신호를 이용하여 TOA방식을 이용한 부분방전 위치 추정을 수행하면 수십미터 이상의 추정 위치의 오차가 발생할 수 있다. The master local unit 101 can output a time synchronization signal of, for example, 100 MHz to 200 MHz. The cable connection box on the transmission and distribution cable is separated by several hundred meters. Therefore, the partial discharge signal output from the local unit installed in each cable connection box has an error in accordance with the light transmission delay. In this case, in the case of a partial discharge signal having a separation distance of several hundreds of meters, an error of nanoseconds is generated. When a partial discharge position estimation using the TOA method is performed using a partial discharge signal having an error of nanoseconds, An error of the estimated position may occur.

따라서 본 발명의 일실시예에서는 나노초 단위로 발생하는 시각적인 오차를 보정하기 위하여 100MHz 내지 200MHz의 시각 동기화 신호를 발생시키고 이를 이용하여 모든 로컬 유닛(101~104)이 시각 동기화를 수행함으로써 부분방전 위치 추정 오차를 5미터 이내로 줄일 수 있다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, a time synchronization signal of 100 MHz to 200 MHz is generated to correct a visual error occurring in units of nanoseconds, and all the local units 101 to 104 perform time synchronization, Estimation error can be reduced to within 5 meters.

이 때 마스터 로컬 유닛(101)에서 출력되는 시각 동기화 신호의 주파수는 100MHz 내지 200MHz의 범위에서 전력 케이블의 종단간 거리, 케이블 접속함 간의 이격 거리, 케이블 접속함의 설치 개수, 전파 속도 등을 고려하여 부분방전 위치 5미터 이내의 오차 범위로 추정될 수 있도록 결정될 수 있다.At this time, the frequency of the time synchronization signal output from the master local unit 101 is set in consideration of the end-to-end distance of the power cable, the distance between the cable connection boxes, the number of cable connection boxes, Can be estimated to be within an error range within 5 meters of the discharge position.

슬레이브 로컬 유닛(102~104)은 시각 동기화 신호를 수신하지 못한 경우 내장되어 있는 발진기를 이용하여 부분방전 신호를 시각 동기화 할 수 있다. 이 때 슬레이브 로컬 유닛(102~104)은 가장 최근에 수신한 시각 동기화 신호의 주파수로 부분방전 신호를 시각 동기화 할 수 있다. 또는 슬레이브 로컬 유닛(102~104)은 이전 수신한 시각 동기화 신호의 주파수를 평균화하여 해당 주파수로 부분방전 신호를 시각 동기화 할 수 있다.When the slave local units 102 to 104 fail to receive the time synchronization signal, the slave local units 102 to 104 can synchronize the partial discharge signal with the built-in oscillator. At this time, the slave local units 102 to 104 can synchronize the partial discharge signal with the frequency of the most recently received time synchronization signal. Or the slave local units 102 to 104 can time synchronize the partial discharge signal at the corresponding frequency by averaging the frequency of the previously received time synchronization signal.

시각 동기화 신호는 32비트의 길이를 가지고 있으며, 마스터 로컬 유닛(101)에서 인코딩 된 후 광 분배기(200)로 출력된다. 광 분배기(200)는 종속된 슬레이브 유닛(102~104)의 개수만큼 시각 동기화 신호를 분배시켜 출력하고 각 슬레이브 로컬 유닛(102~104)은 수신한 시각 동기화 신호를 디코딩한 후 내부 시각을 동기화 시킴으로써 부분방전 신호의 동기화가 이루어진다.The time synchronization signal has a length of 32 bits and is encoded in the master local unit 101 and then output to the optical splitter 200. The optical distributor 200 distributes a time synchronization signal by the number of the slave units 102 to 104 and outputs the time synchronization signal to the slave local units 102 to 104. The slave local units 102 to 104 decode the received time synchronization signal and then synchronize the internal time Synchronization of the partial discharge signal is achieved.

마스터 로컬 유닛(101) 및 슬레이브 로컬 유닛(102~104)은 시각 동기화 한 부분방전 신호에 타임태그를 포함하여 메인유닛으로 전달할 수 있다.The master local unit 101 and the slave local units 102 to 104 may transmit the time-synchronized partial discharge signal including the time tag to the main unit.

메인유닛(300)은 로컬 유닛(101~104)으로부터 부분방전 신호를 전달받아 부분방전 발생 위치를 추정할 수 있다. 로컬 유닛(101~104)으로부터 전달받은 부분방전 신호는 나노초 단위로 시각 동기화 된 신호이므로, 메인유닛(300)은 수백 미터 단위로 이격되어 있는 접속함 사이에서 발생되는 부분방전의 위치를 5미터 이내의 오차로 추정할 수 있다.The main unit 300 may receive the partial discharge signal from the local units 101 to 104 and estimate the partial discharge generation position. Since the partial discharge signal received from the local units 101 to 104 is a time-synchronized signal in nanosecond units, the main unit 300 measures the position of the partial discharge generated between the connection boxes spaced apart by several hundreds of meters, Can be estimated.

메인유닛(300)은 예를 들면 TOA(Time Of Arrival)방식을 이용하여 전력 케이블 접속함 사이에서 발생한 부분방전의 발생 위치를 추정할 수 있다.The main unit 300 can estimate the occurrence position of the partial discharge generated between the power cable connection boxes using, for example, a TOA (Time Of Arrival) scheme.

도2는 본 발명의 일실시예예 따른 부분방전 위치 추정 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 부분방전 위치 추정 장치의 개념도이다.FIG. 2 is a view for explaining the operation of the partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a conceptual diagram of a partial discharge position estimating apparatus according to an embodiment of the present invention.

도2 내지 도3을 참고하면, 전력 케이블의 특정 위치에서 부분방전이 발생한 경우 부분방전 발생 위치에 가장 인접한 두 개의 부분방전 센서(31, 41)는 부분방전 신호를 감지하게 된다. 부분방전 센서(31, 41)에서 감지한 신호는 마스터 로컬 유닛(101)으로부터 수신한 시각 동기화 신호를 이용하여 시각 동기화 된다. 이 때, 시각 동기화 신호의 주파수는 122.88MHz로 설정되어 있다. 2 to 3, when a partial discharge occurs at a specific position of the power cable, the two partial discharge sensors 31 and 41 nearest to the partial discharge occurrence position sense the partial discharge signal. The signals sensed by the partial discharge sensors 31 and 41 are synchronized in time using the time synchronization signal received from the master local unit 101. [ At this time, the frequency of the time synchronization signal is set to 122.88 MHz.

메인유닛(300)은 부분방전 신호를 각 로컬 유닛(103, 104)으로부터 수신하게 되고 TOA방식을 이용하여 부분방전 위치를 추정하게 된다.The main unit 300 receives the partial discharge signal from each of the local units 103 and 104 and estimates the partial discharge position using the TOA method.

메인유닛(300)은 각 접속함사이의 이격거리를 알고 있으므로, 제1슬레이브 로컬 유닛(103)으로부터 d만큼 떨어진 위치에서 부분방전이 발생한 경우 아래 수학식 1 내지 3을 통하여 부분방전의 위치를 추정하게 된다.Since the main unit 300 knows the separation distance between the connection boxes, when the partial discharge occurs at a position distant from the first slave local unit 103, the position of the partial discharge is estimated through the following Equations 1 to 3 .

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112016086545841-pat00001
Figure 112016086545841-pat00001

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112016086545841-pat00002
Figure 112016086545841-pat00002

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112016086545841-pat00003
Figure 112016086545841-pat00003

수학식 1 내지 3에서 L은 부분방전이 발생한 위치에 인접한 두 개의 케이블 접속함간의 이격거리, 즉 제1슬레이브 로컬 유닛(103)과 제2로컬 유닛(104)간의 이겨거리이다. d는 부분방전 발생 위치와 제1슬레이브 로컬 유닛(103)간의 이격거리이고, t1은 부분방전 신호가 제1슬레이브 로컬 유닛(103)과 연결된 부분방전 감지 센서(31)가 감지한 시간이고, t2는 제2슬레이브 로컬 유닛(104)과 연결된 부분방전 감지 센서(41)가 감지한 시간이며, V는 빛의 이동속도이다.In Equations (1) to (3), L is the distance between the two cable connection boxes adjacent to the position where the partial discharge occurred, i.e., the distance between the first slave local unit 103 and the second local unit 104. d is the distance between the partial discharge occurrence position and the first slave local unit 103, t 1 is the time the partial discharge signal is sensed by the partial discharge detection sensor 31 connected to the first slave local unit 103, t 2 is the time sensed by the partial discharge sensor 41 connected to the second slave local unit 104, and V is the traveling speed of light.

이론적으로 주파수가 높을수록 보다 정밀한 시각동기화를 할 수 있지만 본 발명의 일실시예에서 시각 동기화 신호의 주파수를 122.88MHz로 한정한 이유는 하드웨어의 동작 한계와 관련이 있다. 즉, 개발 장비의 사용특성에 맞추어 적절한 소자를 선택하였고 이에 따른 시각 동기화용 주파수를 선택한 것으로, 개발 장비의 ADC 샘플링 주파수가 122.88MHz이며, 광시각동기화용 광 통신 보드의 소자(AFCT-5805) 특성상(155Mb/s) 동작 범위내의 주파수인 5Mhz~124Mhz 사이에서 최적의 주파수인 122.88MHz가 선택된 것이다.Theoretically, the higher the frequency, the finer the time synchronization can be. However, the reason why the frequency of the time synchronization signal is limited to 122.88 MHz in one embodiment of the present invention is related to the operation limit of the hardware. That is, we selected the appropriate device according to the use characteristics of the development equipment and selected the frequency for the time synchronization. The ADC sampling frequency of the development equipment is 122.88 MHz, and the characteristics of the optical communication board for optical time synchronization (AFCT-5805) The optimal frequency of 122.88 MHz is selected between 5 MHz and 124 MHz, which is a frequency within the operating range of (155 Mb / s).

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 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. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

11~13, 21~23, 31~33, 41~43: 부분방전 측정 센서
101, 102, 103, 104: 로컬 유닛
200: 광 분배기
300: 메인 유닛11 to 13, 21 to 23, 31 to 33, 41 to 43: partial discharge measuring sensor
101, 102, 103, 104: local unit
200: optical distributor
300: main unit

Claims (5)

케이블 접속함별로 각각 마련되어 부분방전 신호를 감지하는 부분방전 감지 센서;
상기 케이블 접속함별로 각각 마련되며 상기 부분방전 감지 센서에서 감지한 부분방전 신호를 전달하는 로컬 유닛; 및
상기 로컬 유닛으로부터 부분방전 신호를 전달받아 부분방전 발생 위치를 추정하는 메인유닛을 포함하며,
상기 로컬 유닛은 하나의 마스터 로컬 유닛과 복수개의 슬레이브 로컬 유닛을 포함하며, 상기 마스터 로컬 유닛은 시각 동기화 신호를 출력하여 상기 슬레이브 로컬 유닛에 전달하고, 상기 슬레이브 로컬 유닛은 상기 마스터 로컬 유닛으로부터 수신한 상기 시각 동기화 신호를 이용하여 상기 부분방전 신호를 시각 동기화 하고,
상기 마스터 로컬 유닛은 전력 케이블의 종단과 가장 가까운 거리에 위치한 케이블 접속함에 마련된 로컬 유닛이고,
상기 마스터 로컬 유닛은 부분방전 위치가 5미터 이내의 오차 범위로 추정될 수 있도록 상기 전력 케이블의 종단간 거리, 케이블 접속함 간의 이격 거리, 케이블 접속함의 설치 개수 및 전파 속도에 따라 100MHz 내지 200MHz의 범위에서 시각 동기화 신호의 주파수를 출력하는 부분방전 위치 추정 장치.
A partial discharge detection sensor provided for each of the cable connection boxes and detecting a partial discharge signal;
A local unit provided for each of the cable connection boxes and transmitting a partial discharge signal detected by the partial discharge detection sensor; And
And a main unit for receiving the partial discharge signal from the local unit and estimating the partial discharge generation position,
Wherein the local unit comprises a master local unit and a plurality of slave local units, wherein the master local unit outputs a time synchronization signal to the slave local unit, wherein the slave local unit receives Synchronizing the partial discharge signal with the time synchronization signal,
The master local unit is a local unit provided in a cable connection box located closest to the end of the power cable,
The master local unit has a range of 100 MHz to 200 MHz, depending on the end-to-end distance of the power cable, the distance between the cable connection boxes, the number of cable connection boxes installed and the propagation speed so that the partial discharge position can be estimated within an error range of less than 5 meters And outputs the frequency of the time synchronization signal.
제1항에 있어서,
상기 마스터 로컬 유닛은 122.88MHz의 시각 동기화 신호를 출력하는 부분방전 위치 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the master local unit outputs a time synchronization signal of 122.88 MHz.
제1항에 있어서,
상기 마스터 로컬 유닛에서 출력된 상기 시각 동기화 신호를 복수개의 슬레이브 로컬 유닛으로 분배하는 광 분배기를 더 포함하는 부분방전 위치 추정 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an optical distributor for distributing the time synchronization signal output from the master local unit to a plurality of slave local units.
제1항에 있어서,
상기 슬레이브 로컬 유닛은 상기 시각 동기화 신호를 수신하지 못한 경우 내장되어 있는 발진기를 이용하여 상기 부분방전 신호를 시각 동기화하는 부분방전 위치 추정 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the slave local unit synchronizes the partial discharge signal with the built-in oscillator when the time synchronization signal is not received.
제1항에 있어서,
상기 마스터 로컬 유닛 및 상기 슬레이브 로컬 유닛은 시각 동기화 한 부분방전 신호에 타임태그를 포함하여 상기 메인유닛으로 전달하는 부분방전 위치 추정 장치.The method according to claim 1,
Wherein the master local unit and the slave local unit include a time tag in a time-synchronized partial discharge signal and transmit the partial discharge signal to the main unit.
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