KR101887857B1 - 신호 변환기, 이를 이용한 부분방전 진단 장치 및 부분방전 진단 시뮬레이션 장치 - Google Patents

신호 변환기, 이를 이용한 부분방전 진단 장치 및 부분방전 진단 시뮬레이션 장치 Download PDF

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Abstract

신호 변환기, 이를 이용한 부분방전 진단 장치 및 부분방전 진단 시뮬레이션 장치가 개시된다. 본 발명의 신호 변환기는 부분방전(PD, partial discharge) 신호를 신호 처리하여 생성된 64 샘플링 데이터에서 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는 보간부; 및 상기 보간부에 의해 생성된 선형 보간값을 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이의 표준 샘플링 데이터를 검출하는 데이터 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

신호 변환기, 이를 이용한 부분방전 진단 장치 및 부분방전 진단 시뮬레이션 장치{SIGNAL CONVERSION APPARATUS, APPARATUS FOR DIAGNOSING PARTIAL DISCHARGE AND SIMULATION APPARATUS FOR DIAGNOSING PARTIAL DISCHARGE USING IT}
본 발명은 신호 변환기, 이를 이용한 부분방전 진단 장치 및 부분방전 진단 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 64 샘플링(Sampling) 기반의 규격 데이터를 표준 규격 데이터로 변환하는 장치에 관한 것이다.
국제 전기기술 위원회(IEC)는 1995년에 변전소 내 통신 표준화를 제안하였는데, 이는 변전소 자동화와 관련된 내용으로써, 표준번호는 IEC61850로 지정되었다. 이에 따라, 변전소 통신 시스템은 IEC61850 표준이 적용되어 운영 중에 있으며, 부분방전 진단 시스템도 2015년 이후에 통신 프로토콜과 데이터 규격을 표준화하여 IEC61850 표준을 적용 중에 있다.
부분방전 진단 시스템은 2015년 이전 비표준화 방식을 적용하고 있는 경우와 2015년 이후 IEC61850 표준을 적용하는 경우로 구분될 수 있다. 특히, 표준화 이전의 구형 부분방전 진단 시스템은 국가 중요 변전소로 분류되는 765kV 변전소나 발전소 연계 변전소에 주로 설치되어 있다.
구형 부분방전 진단 시스템의 64 샘플링 규격 데이터는 제작사별 자체 데이터세트(Dataset)을 사용하고 64 샘플링으로 데이터를 디지털화하기 때문에 신규격 시스템에서는 사용이 불가능하며, 샘플링 횟수가 신규격의 50% 수준이어서 원본 대비 데이터 유실율이 높고, 발생 패턴의 누적을 통한 방전 진단면에서 분석 정확도와 데이터 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 구규격 기반의 온라인 시스템의 경우 345kV 이상 변전소 및 154kV 중요 변전소에서 실시간 발생하는 부분방전 파형은 전혀 취득을 못하고 있는 실정이다.
이를 해소하기 위해서는 구형 부분방전 진단 시스템을 IEC61850 표준을 적용하는 신형 부분방전 진단 시스템으로 교체하는 것이 유일한 대안이지만, 이미 운전중인 구형 부분방전 진단 시스템을 일괄 교체하는 것이 현실적으로 불가능한 상황이다.
따라서, 구형 부분방전 진단 시스템은 성능 보강과 진단 신뢰도를 강화하기 위해 IEC61850 표준을 적용하는 신형 부분방전 진단 시스템과의 데이터 호환이 필수적으로 요구되는 실정이며, 이를 위해 64 샘플링 기반의 구규격 데이터를 128 샘플링 기반의 신규격 데이터로 변환하는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 10-1608964(2016.03.29.)의 '초음파 및 과도접지전압 기반의 상태 감시진단 시스템이 탑재된 고압반, 저압반, 분전반, 모터 제어반'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 센서부에 의해 측정된 부분방전 신호로부터 획득한 저해상도의 64 샘플링 데이터를 128 샘플링 기반으로 리샘플링하여 고해상도의 128 샘플링 데이터로 변환하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 신호 변환기는 부분방전(PD, partial discharge) 신호를 신호 처리하여 생성된 64 샘플링 데이터에서, 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는 보간부; 및 상기 보간부에 의해 생성된 선형 보간값을 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이의 표준 샘플링 데이터를 검출하는 데이터 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보간부는 64 샘플링 데이터 중 인접하는 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하는 제1 선형 보간부; 및 인접한 2개의 64 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득하는 제2 선형 보간부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 검출부는 상기 제1 선형 보간부에 의해 획득된 제1 선형 보간값과 상기 제2 선형 보간부에 의해 획득된 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정하는 범위 지정부; 및 상기 범위 지정부에 의해 지정된 범위안에서 표준 샘플링 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 생성부는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값의 평균값을 이용하여 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 생성부는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이에서 난수를 발생시켜 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 부분방전 진단 장치는 부분방전(PD, partial discharge)에 의해 발생되는 전자파를 감지하는 센서부로부터 입력된 부분방전 신호를 신호처리하여 64 샘플링 데이터를 생성하는 신호 처리부; 및 상기 신호 처리부로부터 입력된 64 샘플링 데이터를 리샘플링하여 기 설정된 규격의 표준 샘플링 데이터로 변환하는 신호 변환기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 처리부는 상기 센서부로부터 입력된 부분방전 신호를 필터링하여 기 설정된 신호검출대역의 부분방전 신호만을 획득하는 필터부; 상기 필터부에 의해 필터링된 부분방전 신호를 증폭시키는 증폭부; 상기 증폭부에 의해 증폭된 부분방전 신호의 크기를 감쇄시키는 신호 감쇄부; 상기 신호 감쇄부에 의해 감쇄된 부분방전 신호를 dbm to voltage 처리하여 전압으로 변환시키는 로그 디텍터; 상기 로그 디텍터에 변환된 전압에서 피크 전압을 검출하여 홀딩하는 피크 디텍터; 및 상기 피크 디텍터에 의해 검출된 피크 전압을 64 샘플링하여 64 샘플링 데이터의 디지털 신호로 변환하는 AD(Analog to Digitial) 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 변환기는 상기 신호 처리부에 의해 생성된 64 샘플링 데이터에서 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는 보간부; 및 상기 보간부에 의해 생성된 선형 보간값을 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이에 표준 샘플링 데이터를 검출하는 데이터 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보간부는 64 샘플링 데이터 중 인접하는 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하는 제1 선형 보간부; 및 인접한 2개의 64 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득하는 제2 선형 보간부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 검출부는 상기 제1 선형 보간부에 의해 획득된 제1 선형 보간값과 상기 제2 선형 보간부에 의해 획득된 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정하는 범위 지정부; 및 상기 범위 지정부에 의해 지정된 범위안에서 표준 샘플링 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 생성부는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값의 평균값을 이용하여 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 생성부는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이에서 난수를 발생시켜 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 부분방전 진단 시뮬레이션 장치는 신호 발생 상황을 모의하기 위한 64 샘플링 데이터를 선택하는 신호 선택부; 상기 신호 선택부에 의해 선택된 송출 신호를 리샘플링하여 표준 샘플링 데이터로 변환하는 신호 변환기; 및 상기 신호 변환기에 의해 변환된 표준 샘플링 데이터를 신호 처리하여 신호 발생부에 입력하는 데이터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 선택부는 사용자 단말에 의해 64 샘플링 데이터가 선택되면, 상기 사용자 단말에 의해 선택된 64 샘플링 데이터를 3차원 형태의 그래프 또는 2차원 형태의 누적 그래프로 상기 사용자 단말을 통해 표출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 선택부는 64 샘플링 데이터를 복호하되, 64 샘플링 데이터가 파일 형태로 저장되어 있으면 파일 헤더 부분을 획득하고, 데이터베이스부에 저장된 64 샘플링 데이터에 대해서는 해당 64 샘플링 데이터의 압축을 풀어 신호 데이터 스트림을 획득하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 신호 변환기는 64 샘플링 데이터를 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는 보간부; 및 상기 보간부에 의해 생성된 선형 보간값을 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이에 표준 샘플링 데이터를 검출하는 데이터 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 보간부는 64 샘플링 데이터 중 인접하는 2개의 샘플링 데이터를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하는 제1 선형 보간부; 및 인접한 2개의 64 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득하는 제2 선형 보간부를 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 검출부는 상기 제1 선형 보간부에 의해 획득된 제1 선형 보간값과 상기 제2 선형 보간부에 의해 획득된 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정하는 범위 지정부; 및 상기 범위 지정부에 의해 지정된 범위안에서 표준 샘플링 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 생성부는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값의 평균값을 이용하여 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 데이터 생성부는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이에서 난수를 발생시켜 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 저해상도의 64 샘플링 데이터를 고해상도의 128 샘플링 데이터로 변환하여 활용가치가 높은 양질의 데이터를 확보할 수 있도록 한다.
본 발명은 원본에 가까운 샘플링 데이터 처리로 예방진단 데이터의 유실율을 줄이고, 발생 패턴 누적을 통한 설비고장의 재현 및 레퍼런스 데이터 활용으로 변전설비 고장개소 진단율을 제고하며, 광역 정전 예방에 기여할 수 있도록 한다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 변환기의 블럭 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 변환기의 리샘플링 과정을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 변환기에 의해 생성된 고해상도 파형을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부분방전 진단 장치의 블럭 구성도이다.
도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호 처리부의 블럭 구성도이다.
도 6 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 부분방전 진단 시뮬레이션 장치의 블럭 구성도이다.
도 7 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 데이터 제어부의 블럭 구성도이다.
도 8 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 신호 발생부의 블럭 구성도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 신호 변환기, 이를 이용한 부분방전 진단 장치 및 부분방전 진단 시뮬레이션 장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 변환기의 블럭 구성도이고, 도 2 는 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 변환기의 리샘플링 과정을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 변환기에 의해 생성된 고해상도 파형을 나타낸 도면이다.
일반적으로, 초고압 전력설비인 GIS(Gas-Insulated Switch gear), 변압기(Transformer), 배전반(Panel) 등의 전력설비에서 발생한 여러 가지 형태(부유전극, 절연체결함, 자유도체, 돌출전극)의 부분방전(PD, partial discharge) 신호는 UHF(Ultra High Frequency) 대역의 전자파 신호 형태로 수신된다.
기존의 부분방전 진단 장치는 부분방전 신호를 64 샘플링(Sampling)을 통해서 디지털화하여 PRPS(Phase Resolved Pulse Sequence)의 형태로 나타내며, 설비 운전자 및 예방진단 담당자 등은 해당 파형을 통해서 부분방전의 유무를 확인 및 진단하고 있다.
그러나, 기존의 부분방전 진단 장치는 부분방전 신호를 64 샘플링하는 바, IEC61850 표준에 적용되지 못한다.
이에 신호 변환기(200)는 기존의 부분방전 진단 장치 등에 의해 생성된 64 샘플링 데이터를 128 샘플링 데이터로 변환한다.
여기서, 신호 변환기(200)는 상기한 바와 같이 기존의 부분방전 진단 장치에서 생성된 64 샘플링 데이터를 128 샘플링 데이터로 변환할 수도 있으나, 이외에도 기존의 부분방전 진단 장치에 의해 이미 생성되어 파일 형태로 저장되어 있거나, 데이터베이스부 등에 저장되어 있는 64 샘플링 데이터를 128 샘플링 데이터로 변환할 수도 있다. 이는 제2 실시예 및 제3 실시예를 통해 설명한다.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 신호 변환기(200)는 64 샘플링 데이터를 128 샘플링 데이터로 변환하는 것으로써, 보간부(210) 및 데이터 검출부(220)를 포함한다.
보간부(210)는 64 샘플링 데이터를 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성한다.
보간부(210)는 제1 선형 보간부(211) 및 제2 선형 보간부(212)를 포함한다. 보간부(210)는 상기한 바와 같이 기존에 설치되어 있는 부분방전 진단 장치에 의해 생성되었거나, 기존의 부분방전 진단 장치에 의해 이미 생성되어 파일 형태로 저장되어 있거나, 또는 데이터베이스부 등에 저장된 64 샘플링 1분 데이터(230,400byte)를 전달받는다.
제1 선형 보간부(211)는 상기한 바와 같이 전달받은 64 샘플링 데이터 중 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득한다. 여기서, 2개의 샘플링 데이터는 64 샘플링 데이터 중 인접한 2개의 샘플링 데이터이다.
또한, 제2 선형 보간부(212)는 64 샘플링 데이터 각각과 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득한다.
이는 아래의 수학식과 같다.
Figure 112017086431116-pat00001
여기서, f(x1)은 첫 번째 샘플링 데이터의 y좌표값이고, x1은 첫 번째 데이터의 x좌표값이다. f(x2)는 두 번째 샘플링 데이터 y좌표값이며, x2는 두 번째 데이터의 x좌표값이다. f(max)는 최대값, 즉 y좌표값이 가장 큰 샘플링 데이터의 y좌표값이며, xmax는 y좌표값이 가장 큰 샘플링 데이터의 x좌표값이다.
도 2 를 참조하면, 제1 선형 보간부(211)가 인접한 2개의 64 샘플링 데이터사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하고, 제2 선형 보간부(212)가 64 샘플링 데이터 각각과 최대값의 64 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득한다.
예를 들어, 제1 선형 보간부(211)가 첫 번째 샘플링 데이터와 두 번째 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하면, 제2 선형 보간부(212)는 첫 번째 샘플링 데이터, 즉 인접한 2개의 샘플링 데이터 중 좌측에 위치한 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간한다.
제1 선형 보간부(211)와 제2 선형 보간부(212)는 상기한 과정을 64번째 샘플링 데이터까지 반복적으로 수행한다.
한편, 상기한 바와 같이 제1 선형 보간부(211)와 제2 선형 보간부(212)에 의해 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값이 획득되면, 데이터 검출부(220)는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값을 이용하여 이들 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이에 존재하는 샘플링 데이터(128 샘플링 데이터)를 획득한다.
데이터 검출부(220)는 범위 지정부(221) 및 데이터 생성부(222)를 포함한다.
범위 지정부(221)는 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정한다.
즉, 범위 지정부(221)는 도 2 에 도시된 바와 같이 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이에 존재하는 범위를 지정한다.
데이터 생성부(222)는 범위 지정부(221)에 의해 지정된 범위 내에서 평균값 또는 난수 발생을 통해 이들 64 샘플링 데이터 사이의 128 샘플링 데이터를 생성함으로써, 128 샘플링 1분 데이터(460,800byte)를 생성한다.
여기서, 상기한 과정은 첫 번째 64 샘플링 데이터에서부터 마지막 64 샘플링 데이터까지 반복적으로 수행되는 바, 인접한 각 64 샘플링 데이터 사이의 128 샘플링 데이터에 의해 도 3 에 도시된 바와 같은 실제 부분방전 파형에 가까운 고해상도의 파형이 획득될 수 있다.
한편, 상기한 신호 변환기(200)는 부분방전 신호를 64 샘플링하여 64 샘플링 데이터를 생성하는 기존의 부분방전 진단 장치에 설치될 수 있다. 이를 도 4 내지 도 5 를 참조하여 설명한다.
도 4 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 부분방전 진단 장치의 블럭 구성도이고, 도 5 는 본 발명의 제2 실시예에 따른 신호 처리부의 블럭 구성도이다.
도 4 를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 부분방전 진단 장치는 센서부(300), 신호 처리부(100) 및 신호 변환기(200)를 포함한다.
센서부(300)는 전력설비의 부분방전에 의해 발생되는 전자파를 감지한다. 센서부(300)로는 UHF(Ultra High Frequency) 센서가 채용될 수 있다.
UHF 센서는 일종의 UHF 안테나로서 전력설비의 내부 또는 외부에 설치되며, 부분방전 발생시 나타나는 전자파를 검출한다.
신호 처리부(100)는 센서부(300)로부터 입력된 부분방전 신호를 신호처리하여 64 샘플링 데이터를 생성한다.
도 5 를 참조하면, 신호 처리부(100)는 필터부(110), 증폭부(120), 신호 감쇄부(130), 로그 디텍터(140), 피크 디텍터(150) 및 AD(Analog to Digital) 컨버터(160)를 포함한다.
필터부(110)는 센서부(300)를 통해 각 채널에서 검출된 신호에서 기 설정된 신호검출대역의 부분방전 신호만을 획득한다.
증폭부(120)는 저잡음 특성이 우수한 소자를 사용하여 필터부(110)에 의해 필터링된 부분방전 신호를 증폭한다.
신호 감쇄부(130)는 증폭부(120)에 의해 증폭된 부분방전 신호의 크기를 감쇄시킨다.
로그 디텍터(140)는 신호 감쇄부(130)에 의해 그 크기가 감쇄된 부분방전 신호를 dBm to Voltage 처리하여 부분방전 신호를 전압으로 변환시킨다.
피크 디텍터(150)는 로그 디텍터(140)에 의해 변환된 전압에서 피크 전압을 검출하여 홀딩한다.
AD 컨버터(160)는 피크 디텍터(150)가 피크 전압을 홀딩하는 동안 해당 피크 전압을 Analog to Digital 변환하여 디지털 신호로 변환한다. 이 경우, AD 컨버터(160)는 피크 전압을 64 샘플링함으로써 64 샘플링 데이터로 변환하고, 변환된 64 샘플링 데이터를 신호 변환기(200)에 입력한다.
신호 변환기(200)는 AD 컨버터(160)에 의해 변환된 64 샘플링 데이터를 리샘플링하여 128 샘플링 데이터를 생성한다. 신호 변환기(200)는 상기한 제1 실시예와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
즉, 보간부(210)가 64 샘플링 데이터를 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는데, 이 경우 제1 선형 보간부(211)가 신호 처리부(100)로부터 전달받은 64 샘플링 데이터 중 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하고, 제2 선형 보간부(212)가 인접한 2개의 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득한다.
한편, 상기한 바와 같이 제1 선형 보간부(211)와 제2 선형 보간부(212)에 의해 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값이 획득되면, 데이터 검출부(220)가 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값을 이용하여 이들 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이에 존재하는 샘플링 데이터를 획득하는데, 범위 지정부(221)가 제1 선형 보간부(211)와 제2 선형 보간부(212)에 의해 각각 획득된 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정한다.
이어 데이터 생성부(222)가 범위 지정부(221)에 의해 지정된 범위 내에서 평균값 또는 난수 발생을 통해 이들 64 샘플링 데이터 사이의 128 샘플링 데이터를 생성함으로써, 128 샘플링 1분 데이터(460,800byte)를 생성한다.
여기서, 신호 변환기(200)는 상기한 과정을 첫 번째 64 샘플링 데이터에서부터 마지막 64 샘플링 데이터까지 반복적으로 수행하여 64 샘플링 데이터로부터 고해상도의 128 샘플링 데이터를 획득할 수 있다.
한편, 신호 변환기(200)는 파일 형태 또는 데이터베이스부에 저장되어 있는 기존의 64 샘플링 데이터를 128 샘플링 데이터로 변환함으로써, 신호 발생 상황을 모의하기 위한 부분방전 진단 시뮬레이션에도 이용될 수 있다. 이를 도 6 내지 도 8 을 참조하여 설명한다.
도 6 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 부분방전 진단 시뮬레이션 장치의 블럭 구성도이고, 도 7 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 데이터 제어부의 블럭 구성도이며, 도 8 은 본 발명의 제3 실시예에 따른 신호 발생부의 블럭 구성도이다.
도 6 을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 부분방전 진단 시뮬레이션 장치는 신호 변환기(200), 센서부(300), 신호 선택부(400), 데이터 제어부(500), 신호 발생부(700), 방사기(600), 제어부(800) 및 사용자 단말(900)을 포함한다.
신호 선택부(400)는 신호 발생 상황을 모의하기 위한 64 샘플링 데이터를 선택한다. 64 샘플링 데이터는 상기한 바와 같이 파일 형태로 저장되거나, 또는 데이터베이스부에 저장될 수 있다.
이에, 신호 선택부(400)는 사용자 단말(900)로부터 입력된 제어 명령에 따라, 파일 형태로 저장된 64 샘플링 데이터와 데이터베이스부에 저장된 64 샘플링 데이터 중 어느 하나를 선택한다.
또한, 신호 선택부(400)는 사용자 단말(900)의 제어 명령에 의해 어느 하나의 64 샘플링 데이터가 선택되면, 선택된 64 샘플링 데이터를 3차원 형태의 그래프 또는 2차원 형태의 누적 그래프로 표출하여 사용자 단말(900)에 전달함으로써, 사용자가 자신이 선택한 64 샘플링 데이터의 특성 인자를 인지할 수 있도록 한다.
또한, 신호 선택부(400)는 상기한 바와 같이 64 샘플링 데이터가 선택되면, 해당 64 샘플링 데이터를 복호한다. 이 경우 신호 선택부(400)는 파일 형태로 저장된 64 샘플링 데이터에 대해서는 해당 64 샘플링 데이터를 복호하여 파일 헤더 부분을 획득하고, 데이터베이스부에 저장된 64 샘플링 데이터에 대해서는 해당 64 샘플링 데이터의 압축을 풀어 신호 데이터 스트립을 획득한다.
신호 변환기(200)는 신호 선택부(400)에 의해 복호된 64 샘플링 데이터를 리샘플링하여 128 샘플링 데이터로 변환한다. 이는 상기한 제1 실시예와 동일하므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다.
즉, 보간부(210)가 64 샘플링 데이터를 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는데, 이 경우 제1 선형 보간부(211)가 신호 처리부(100)로부터 전달받은 64 샘플링 데이터 중 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하고, 제2 선형 보간부(212)가 인접한 2개의 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득한다.
한편, 상기한 바와 같이 제1 선형 보간부(211)와 제2 선형 보간부(212)에 의해 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값이 획득되면, 데이터 검출부(220)가 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값을 이용하여 이들 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이에 존재하는 샘플링 데이터를 획득하는데, 범위 지정부(221)가 제1 선형 보간부(211)와 제2 선형 보간부(212)에 의해 각각 획득된 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정한다.
이어 데이터 생성부(222)가 범위 지정부(221)에 의해 지정된 범위 내에서 평균값 또는 난수 발생을 통해 이들 64 샘플링 데이터 사이의 128 샘플링 데이터를 생성함으로써, 128 샘플링 1분 데이터(460,800byte)를 생성한다.
여기서, 신호 변환기(200)는 상기한 과정을 첫 번째 64 샘플링 데이터에서부터 마지막 64 샘플링 데이터까지 반복적으로 수행하여 64 샘플링 데이터로부터 고해상도의 128 샘플링 데이터를 획득할 수 있다.
데이터 제어부(500)는 신호 변환기(200)에 의해 변환된 128 샘플링 데이터를 신호 처리하여 신호 발생부(700)에 입력한다.
도 7 을 참조하면, 데이터 제어부(500)는 신호 가공부(510), 신호 조절부(520), 신호 위상부(530) 및 신호 송출부(540)를 포함한다.
신호 가공부(510)는 신호 변환기(200)로부터 입력된 128 샘플링 데이터 신호에 대한 임펄스 생성을 통해 고주파 신호를 생성하고 신호 발생부(700)의 동작에 적합한 형태의 레벨 데이터로 변환하며, 신호 조절부(520)는 신호 가공부(510)에 의해 변환된 신호를 감쇄시킨다.
또한, 신호 위상부(530)는 신호 조절부(520)에 의해 레벨이 감쇄된 신호의 위상을 조절하며, 신호 송출부(540)는 신호 위상부(530)에 의해 조절된 해당 신호를 기 설정된 프로토콜에 따라 신호 발생부(700)로 전달한다.
신호 발생부(700)는 데이터 제어부(500)로부터 입력된 128 샘플링 데이터의 신호에 따라 방사기(110)를 통해 전자파를 발생시킨다.
도 8 을 참조하면, 신호 발생부(700)는 데이터 제어부(500)로부터 입력된 신호에 따른 전자파 생성을 위한 50MHz의 기본 주파수 신호를 생성하는 국부 발진부(710), 국부 발진부(710)로부터 입력되는 신호를 온 또는 오프시키는 스위치부(720), 스위치부(720)로부터 입력된 고주파 생성을 위한 임펄스를 생성하여 고주파 신호를 생성하는 펄스 생성부(740), 펄스 생성부(740)에 의해 생성된 고주파 신호를 17dBm으로 증폭시키는 증폭부(750), 증폭부(750)에 의해 증폭된 고주파 신호의 크기를 MCU(730)의 제어신호에 따라 기 설정된 크기의 신호로 조절하는 신호 감쇄부(760), 신호 감쇄부(760)에 의해 그 크기가 감쇄된 신호를 필터링하여 500~1500MHz 대역의 신호만을 통과시키는 필터부(770), 필터부(770)에 의해 필터링된 신호를 250dBm으로 증폭시켜 방사기(600)에 입력하는 증폭부(780), 및 상기한 스위치부(720)를 제어하여 국부 발진부(710)로부터 입력된 신호를 단속하고 신호 감쇄부(760)를 제어하여 기 설정된 크기의 신호로 조절하는 MCU(730)를 포함한다.
방사기(600)는 신호 발생부(700)로부터 전달된 신호에 따라 전자파를 방사한다.
센서부(300)는 방사기(600)로부터 방사된 전자파를 감지한다. 이러한 센서부(300)로는 UHF(Ultra High Frequency) 센서가 포함될 수 있다.
센서부(300)에 의해 감지된 부분방전 신호는 제어부(800)에 전달되거나, 또는 도 4 에 도시된 신호 처리부(400)에 전달되게 된다. 여기서, 센서부(300)로부터 출력되는 부분방전 신호가 도 4 에 도시된 신호 처리부(100)에서 처리가능한 이유는 센서부(300)에 의해 감지된 전자파가 이미 128 샘플링 데이터를 기초로 생성된 신호에 의해 생성된 전자파이므로 신호 변환기(200)에 의해 128 샘플링 데이터로 다시 변환할 필요가 없기 때문이다.
한편, 제어부(800)는 사용자 단말(900)의 제어명령에 따라 신호 선택부(400)를 통해 64 샘플링 데이터를 선택하도록 하고, 이 경우 신호 선택부(400)로부터 전달받은 64 샘플링 데이터의 3차원 형태의 그래프 또는 2차원 형태의 누적 그래프를 전달받아 사용자 단말(900)에 전달함으로써, 사용자가 사용자 단말(900)을 통해 자신이 선택한 64 샘플링 데이터를 인지할 수 있도록 한다.
또한, 제어부(800)는 센서부(300)에 의해 감지된 부분방전 신호를 사용자 단말(900)로 전달하거나, 또는 도 4 에 도시된 신호 처리부(100)로부터 128 샘플링 데이터를 전달받아 사용자 단말(900)에 전달(미도시)함으로써, 사용자가 의도한 부분방전 신호가 정확하게 수신되었는지를 확인할 수 있도록 한다.
사용자 단말(900)은 사용자로부터 64 샘플링 데이터를 선택하기 위한 제어명령을 전달받아 제어부(800)에 입력하고, 제어부(800)로부터 전달되는 각종 정보를 표시한다.
즉, 부분방전 진단 시뮬레이션 장치에서, 신호 선택부(400)가 사용자가 사용자 단말(900)을 통해 입력된 제어명령에 따라 64 샘플링 데이터를 선택하면, 신호 변환기(200)가 해당 64 샘플링 데이터를 리샘플링하여 128 샘플링 데이터로 변환하고, 데이터 제어부(500)가 신호 변환기(200)에 의해 변환된 128 샘플링 데이터의 고주파 신호를 생성한다. 이어, 신호 발생부(700)가 데이터 제어부(500)로부터 입력된 신호를 방사기(600)에 적합한 신호로 변환하여 방사기(600)에 전달하고, 방사기(600)가 신호 발생부(700)로부터 전달받은 신호에 따라 전자파를 방사시킨다. 이후 센서부(300)가 해당 전자파를 감지하고, 제어부(800)는 센서부(300)로부터 출력되는 부분방전 신호를 입력받거나 도 4 에 도시된 신호 처리부(100)를 통해 신호 처리된 데이터(128 샘플링 데이터)를 전달받은 후, 이를 사용자 단말(900)에 전달하여 사용자 단말(900)을 통해 출력하도록 한다.
이에 사용자는 기존에 있던 파일 형태의 64 샘플링 데이터 또는 데이터베이스부에 저장되어 있는 64 샘플링 데이터를 이용해서도 IEC61850 표준 기반의 128 샘플링 데이터를 이용하는 신호 발생 상황을 모의할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 저해상도의 64 샘플링 데이터를 고해상도의 128 샘플링 데이터로 변환하여 활용가치가 높은 양질의 데이터를 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 원본에 가까운 샘플링 데이터 처리로 예방진단 데이터의 유실율을 줄이고, 발생 패턴 누적을 통한 설비고장의 재현 및 레퍼런스 데이터 활용으로 변전설비 고장개소 진단율을 제고하고, 광역정전 예방에 기여할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
100: 신호 처리부 110, 770:필터부
120,750,770:증폭부 130: 신호 감쇄부
140: 로그 디텍터 150: 피크 디텍터
160: AD 컨버터 200: 신호 변환기
210: 보간부 211: 제1 선형 보간부
212: 제2 선형 보간부 220: 데이터 검출부
221: 범위 지정부 222: 데이터 생성부
300: 센서부 400: 신호 선택부
500: 데이터 제어부 510: 신호 가공부
520: 신호 조절부 530: 신호 위상부
540: 신호 송출부 600: 방사기
700: 신호 발생부 710: 국부 발진부
720: 스위치부 730: MCU
740: 펄스 생성부 800: 제어부
900: 사용자 단말

Claims (19)

  1. 부분방전(PD, partial discharge) 신호를 신호 처리하여 생성된 64 샘플링 데이터에서 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는 보간부; 및
    상기 보간부에 의해 생성된 선형 보간값을 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이의 표준 샘플링 데이터를 검출하는 데이터 검출부를 포함하고,
    상기 보간부는
    64 샘플링 데이터 중 인접하는 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하는 제1 선형 보간부; 및
    인접한 2개의 64 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득하는 제2 선형 보간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 변환기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터 검출부는
    상기 제1 선형 보간부에 의해 획득된 제1 선형 보간값과 상기 제2 선형 보간부에 의해 획득된 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정하는 범위 지정부; 및
    상기 범위 지정부에 의해 지정된 범위 안에서 표준 샘플링 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신호 변환기.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 데이터 생성부는
    제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값의 평균값을 이용하여 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 신호 변환기.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 데이터 생성부는
    제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이에서 난수를 발생시켜 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 신호 변환기.
  6. 부분방전(PD, partial discharge)에 의해 발생되는 전자파를 감지하는 센서부로부터 입력된 부분방전 신호를 신호처리하여 64 샘플링 데이터를 생성하는 신호 처리부; 및
    상기 신호 처리부로부터 입력된 64 샘플링 데이터를 리샘플링하여 기 설정된 규격의 표준 샘플링 데이터로 변환하는 신호 변환기를 포함하고,
    상기 신호 변환기는
    상기 신호 처리부에 의해 생성된 64 샘플링 데이터에서 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는 보간부; 및
    상기 보간부에 의해 생성된 선형 보간값을 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이에 표준 샘플링 데이터를 검출하는 데이터 검출부를 포함하고,
    상기 보간부는
    64 샘플링 데이터 중 인접하는 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하는 제1 선형 보간부; 및
    인접한 2개의 64 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득하는 제2 선형 보간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 데이터 검출부는
    상기 제1 선형 보간부에 의해 획득된 제1 선형 보간값과 상기 제2 선형 보간부에 의해 획득된 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정하는 범위 지정부; 및
    상기 범위 지정부에 의해 지정된 범위 안에서 표준 샘플링 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 데이터 생성부는
    제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값의 평균값을 이용하여 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 데이터 생성부는
    제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이에서 난수를 발생시켜 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 장치.
  12. 신호 발생 상황을 모의하기 위한 64 샘플링 데이터를 선택하는 신호 선택부;
    상기 신호 선택부에 의해 선택된 송출 신호를 리샘플링하여 표준 샘플링 데이터로 변환하는 신호 변환기; 및
    상기 신호 변환기에 의해 변환된 표준 샘플링 데이터를 신호 처리하여 신호 발생부에 입력하는 데이터 제어부를 포함하고,
    상기 신호 변환기는
    64 샘플링 데이터를 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 선형 보간값을 생성하는 보간부; 및
    상기 보간부에 의해 생성된 선형 보간값을 이용하여 인접한 2개의 샘플링 데이터 사이에 표준 샘플링 데이터를 검출하는 데이터 검출부를 포함하고,
    상기 보간부는
    64 샘플링 데이터 중 인접하는 2개의 샘플링 데이터를 선형 보간하여 제1 선형 보간값을 획득하는 제1 선형 보간부; 및
    인접한 2개의 64 샘플링 데이터 중 좌측의 샘플링 데이터와 최대값의 샘플링 데이터 사이를 선형 보간하여 제2 선형 보간값을 획득하는 제2 선형 보간부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 시뮬레이션 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 신호 선택부는 사용자 단말에 의해 64 샘플링 데이터가 선택되면, 상기 사용자 단말에 의해 선택된 64 샘플링 데이터를 3차원 형태의 그래프 또는 2차원 형태의 누적 그래프로 상기 사용자 단말을 통해 표출하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 시뮬레이션 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 신호 선택부는 64 샘플링 데이터를 복호하되, 64 샘플링 데이터가 파일 형태로 저장되어 있으면 파일 헤더 부분을 획득하고, 데이터베이스부에 저장된 64 샘플링 데이터에 대해서는 해당 64 샘플링 데이터의 압축을 풀어 신호 데이터 스트림을 획득하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 시뮬레이션 장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 데이터 검출부는
    상기 제1 선형 보간부에 의해 획득된 제1 선형 보간값과 상기 제2 선형 보간부에 의해 획득된 제2 선형 보간값을 비교하여 제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이의 범위를 지정하는 범위 지정부; 및
    상기 범위 지정부에 의해 지정된 범위 안에서 표준 샘플링 데이터를 생성하는 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 시뮬레이션 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 데이터 생성부는
    제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값의 평균값을 이용하여 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 시뮬레이션 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 데이터 생성부는
    제1 선형 보간값과 제2 선형 보간값 사이에서 난수를 발생시켜 표준 샘플링 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 시뮬레이션 장치.
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