KR101908376B1 - 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템은 부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보인 이벤트 데이터를 생성하는 서버; 전력기기에서 발생하는 전자파를 감지하는 적어도 하나의 센서; 전력기기에 배치되고, 모의 신호에 따라 전자파를 방사하는 적어도 하나의 방사기; 및 상기 이벤트 데이터를 제공받아 상기 모의 신호를 생성하고, 상기 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성하는 로컬디바이스를 포함한다.

Description

시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템 및 방법{Partial discharge diagnosis system and method base on simulation}
본 발명은 다양한 유형의 부분방전을 모의 실험할 수 있는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
발전소나 변전소 등의 전력설비는 발전기(generator), 가스절연개폐장치(gas insulated switchgear), 가스절연변압기(gas insulated transformer), 유입변압기(oil immersed transformer) 등 다양한 전력기기를 포함하고 있다. 이러한 전력기기에는 고전압의 전류가 흐르기 때문에 전력기기 고장의 전조로서 부분방전(partial discharge)이 발생하게 된다. 이와 같이, 전력기기에 부분방전이 발생하게 되면 절연 파괴에 도달할 가능성이 있으며 최종적으로 전력설비 전체의 동작이 정지될 수 있다. 따라서, 부분방전의 발생을 조기에 진단하여 적절한 조치를 취함으로써 전력기기의 고장을 예방하기 위한 부분방전 진단이 필수적으로 요구된다.
대한민국등록특허 제10-1574613호, 및 대한민국등록특허 제10-1553005호는 부분방전의 발생을 감시 및 진단할 수 있는 부분방전 진단 시스템을 제시하고 있다. 그러나, 이러한 종래기술에 의한 부분방전 진단은 부정확한 경우가 많으므로, 전력기기 관리자에 의한 부분방전 진단을 보조하는 정도의 역할을 할 뿐, 부분방전 진단 시스템에 의한 부분방전 진단 결과만을 신뢰하기는 어렵다는 문제점이 있었다.
부분방전 신호는 불규칙적이고 복잡한 파형을 갖기 때문에 전력기기의 관리자가 그 전력기기에 부분방전이 발생하였는가를 정확하게 진단하기 위해서는 오랜 기간 축적된 경험을 필요로 한다. 그러나, 부분방전은 전력기기에 드물게 발생하기 때문에 실제로 발생되는 부분방전을 접하기는 쉽지 않다. 게다가, 전력기기 관리자의 잦은 업무 변경으로 인해 부분방전 진단 경험이 축적된 전문인력이 부족하여 진단에 의해 충분히 예방 가능한 전력기기 고장이 빈번하게 발생하고 있다. 이에 따라, 부분방전을 정확하게 진단하기 위한 대책이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-1574613호 대한민국 등록특허공보 제10-1553005호
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 다양한 유형의 부분방전을 모의 실험할 수 있는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템 및 방법이 제공될 수 있다.
또한, 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템 및 방법을 이용하여 부분방전을 정확하게 진단할 수 있는 전문인력이 양성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템은, 서버로 웹페이지를 요청하는 클라이언트; 상기 클라이언트의 요청에 따른 웹페이지를 생성하여 상기 클라이언트로 제공하고, 부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보인 이벤트 데이터를 생성하는 서버; 전력기기에서 발생하는 전자파를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서; 상기 전력기기에 배치되고, 모의 신호에 따라 전자파를 방사하는 적어도 하나 이상의 방사기; 및 상기 이벤트 데이터를 제공받아 상기 모의 신호를 생성하고, 상기 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성하는 로컬디바이스; 를 포함하고, 상기 클라이언트는 상기 서버로부터 제공받은 웹페이지를 실행하여 상기 이벤트 데이터에 따라 발생된 모의 부분방전에 대한 진단 답안을 입력 받고 상기 진단 답안을 상기 서버에 제공하고, 상기 서버는 상기 진단 답안을 평가하고 평가 결과를 상기 클라이언트에 제공한다.
일 예에서, 상기 이벤트 데이터는 상기 방사기 중 어느 하나를 지정하는 데이터, 및 상기 부분방전을 정의하는 특성인자들을 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 서버는, 상기 전력기기에서 감지한 부분방전의 특성인자들을 기록한 데이터 파일들이 상기 부분방전의 유형별로 저장된 데이터베이스; 및 상기 데이터 파일들 중 하나의 데이터 파일로부터 상기 특성인자들을 추출하는 이벤트 처리부를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 서버는, 상기 특성인자들의 범위가 상기 부분방전의 유형별로 저장된 라이브러리; 및 부분방전의 유형을 입력 받고, 입력 받은 부분방전의 유형에 따라 상기 라이브러리를 참조하여 상기 특성인자들을 결정하는 이벤트 처리부를 포함할 수 있다.
일 예에서, 상기 로컬디바이스는 상기 이벤트 데이터에 기초하여, 계통 교류 신호의 위상 구간에 군집된 임펄스들이 배열된 형태의 파동을 가지는 펄스 신호인 모의 신호를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 방법은, 웹페이지를 요청하는 단계; 상기 요청에 따라 웹페이지를 생성하는 단계;부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보인 이벤트 데이터를 생성하는 단계; 상기 이벤트 데이터를 제공받아 모의 신호를 생성하는 단계; 상기 모의 신호에 따라 방사기에 의해 전력기기에 전자파를 방사하는 단계; 센서에 의해 상기 전자파를 감지하는 단계; 상기 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성하는 단계; 생성된 웹페이지를 실행하여 상기 이벤트 데이터에 따라 발생된 모의 부분방전에 대한 진단 답안을 입력 받는 단계; 및 상기 진단 답안을 평가하고 평가 결과를 출력하는 단계; 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 이벤트 데이터에 따라 전력기기의 다양한 위치에 다양한 유형의 부분방전에 대응하는 전자파를 방사하고, 또한, 상기 전자파를 감지한 검출 데이터를 생성하여 부분방전을 모의 실험할 수 있다.
또한, 상기 검출 데이터를 사용자가 진단할 수 있도록 표시할 수 있으므로 사용자가 부분방전 진단 경험을 축적하도록 할 수 있다.
또한, 이벤트 데이터에 기초하여 생성한 진단 결과를 기준으로 사용자가 입력한 진단 답안을 평가할 수 있으므로 사용자의 부분방전 진단 역량을 극대화할 수 있다.
본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 센서 및 방사기가 배치된 전력기기를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 서버의 구성도이다.
도 5는 도 1에 도시된 클라이언트의 구성도이다.
도 6은 도 1에 도시된 로컬디바이스의 구성도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 방법의 흐름도이다.
도 9는 제1 클라이언트에 표시되는 웹페이지의 일례를 도시한 도면이다.
도 10은 서버의 데이터베이스의 구조도이다.
도 11은 서버의 라이브러리의 구조도이다.
도 12는 제2 클라이언트에 표시되는 웹페이지의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
또한, 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
부분방전(partial discharge)이란 전극들 사이가 아닌 다른 국부적인 부분에서 발생되는 방전을 의미하며 그 종류로는 코로나 방전(corona discharge), 플로팅 방전(floating discharge), 파티클 방전(particle discharge), 보이드 방전(void discharge) 등을 들 수 있다. 이러한 부분방전은 전력기기의 절연 파괴의 전조이므로, 전력기기의 고장을 예방하기 위한 지표로 사용되며, 부분방전의 발생을 조기에 진단하여 적절한 조치를 취함으로써 전력기기의 고장을 예방하기 위한 부분방전 진단이 필수적으로 요구된다.
이하에서는 전력기기의 일례로 가스절연개폐장치(gas insulated switchgear)를 예로 들어 설명하기로 한다. 다만, 발전기(generator), 가스절연변압기(gas insulated transformer), 유입변압기(oil immersed transformer) 등과 같은 전력기기에서도 본 발명의 실시예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템이 동작되거나 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 방법이 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템은 서버(10), 로컬디바이스(30), 전력기기(100)에 배치된 센서 및 방사기를 포함한다. 상기 센서 및 상기 방사기는 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 또한, 상기 부분방전 진단 시스템은 복수의 클라이언트(20)를 더 포함할 수 있다.
또한, 서버(10), 클라이언트(20), 및 로컬디바이스(30)는 인터넷과 같은 네트워크를 통하여 서버(10)와 클라이언트(20)가 서로 통신할 수 있다.
서버(10)는 부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보인 이벤트 데이터를 생성하고, 상기 이벤트 데이터를 로컬디바이스(30)에 제공할 수 있다. 여기서, 상기 이벤트 데이터는 방사기 중 어느 하나를 지정하는 데이터, 및 부분방전을 정의하는 특성인자들을 포함할 수 있다.
구체적으로, 부분방전을 감지한 부분방전 신호는 전력기기에 흐르는 계통 교류의 변화에 동기되어 발생되는 특성을 갖고 있다. 상기 부분방전 신호는 부분방전의 유형에 따라, 전력기기의 특정 위치에서 전력기기에 흐르는 계통 교류의 각 주기의 일정한 위상 구간마다 일정한 범위의 개수로 군집된 임펄스들이 특정 패턴으로 발생된다. 따라서, 전력기기의 특정 위치에서 감지한 임펄스의 개수, 위상의 변화 패턴, 크기 레벨의 변화 패턴을 분석함으로써 전력기기의 특정 위치에서 발생되는 부분방전의 유형을 진단할 수 있다.
또한, 부분방전을 정의하기 위한 기본적인 특성인자들로는 부분방전 신호의 임펄스 개수, 크기 레벨, 중심 위상, 위상폭 등이 있다. 기본적인 부분방전 특성인자들 외에 부가적인 특성인자들로는 부분방전 신호의 감쇠 레벨, 위상 이동량, 신호 분포도, 발생 순서 등이 있다. 기본적인 부분방전 특성인자들은 특정 부분방전을 정의하기 위해 반드시 요구되는 값들을 의미하고, 부가적인 부분방전 특성인자들은 실제 부분방전에 보다 근사한 모의 부분방전을 생성하게 위해 요구되는 값들이다.
또한, 서버(10)는 이벤트 데이터를 생성하기 위해 사용자가 입력한 이벤트 정보를 클라이언트(20)로부터 제공 받을 수 있고, 상기 이벤트 데이터에 따라 발생된 모의 부분방전에 대한 진단 답안을 클라이언트(20)로부터 입력 받을 수 있다.
상기 복수의 클라이언트(20)는 사용자의 의도에 따라 다양한 용도로 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템 및 방법의 사용자는 부분방전을 모의 실험하는 자, 교육 및 학습의 목적으로 상기 시스템 및 방법을 사용하는 자, 상기 로컬 디바이스 또는 상기 센서를 검사하는 자 등을 모두 포함한다.
예를 들어, 제1 클라이언트(210)는 사용자가 입력한 이벤트 정보를 입력 받아 서버(10)에 제공할 수 있고, 제2 클라이언트(220)는 사용자가 입력한 진단 답안을 입력 받아 서버(10)에 제공할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 실시 예는 서버(10)와 제1 클라이언트(210) 및 제2 클라이언트(220)는 그 각각이 별개의 컴퓨터로 구현되고 네트워크를 통해 연결되어 있으나, 하나의 컴퓨터 내에 통합되어 구현될 수도 있다. 또한, 서버(10)와 클라이언트(20)는 HTTP(hypertext transfer protocol)에 따른 웹 기반의 서버와 클라이언트의 모델로 구현될 수 있고, 통신용 응용프로그램 기반의 서버와 클라이언트의 모델로 구현될 수도 있다.
로컬디바이스(30)는 상기 이벤트 데이터를 제공받고, 상기 이벤트 데이터에 기초하여 모의 신호를 생성할 수 있고, 상기 모의 신호를 전력기기에 배치된 방사기에 제공할 수 있다. 여기서, 상기 모의 신호는 계통 교류 신호의 위상 구간에 군집된 임펄스들이 배열된 형태의 파동을 가지는 펄스 신호일 수 있다.
또한, 로컬디바이스(30)는 전력기기에 배치된 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성할 수 있다. 도 1에는 설명의 편의를 위해 하나의 로컬디바이스(30)와 하나의 전력기기(100)를 도시하였으나, 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템은 여러 지역에 분산되어 설치되는 복수의 전력기기에 연결되는 복수의 로컬디바이스를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3은 센서 및 방사기가 배치된 전력기기를 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 적어도 하나의 방사기(40) 및 적어도 하나의 센서(50)가 전력기기(100)에 배치될 수 있다. 도 2에는 로컬디바이스(30)와 복수의 방사기(40)의 연결 형태가 도시되어 있고, 도 3에는 로컬디바이스(30)와 복수의 센서(50)의 연결 형태가 도시되어 있다.
방사기(40)는 전력기기(100)의 복수의 위치에 배치될 수 있다. 또한, 방사기(40)는 로컬디바이스(30)로부터 모의 신호를 제공 받고, 상기 모의 신호에 따라 전자파를 방사할 수 있다. 구체적으로, 방사기(40)는 전력기기(100)의 복수의 위치에 배치될 수 있고, 부분방전에 의한 전자파와 동일하거나 유사한 전자파를 방사할 수 있다.
센서(50)는 전력기기(100)의 복수의 위치에 배치될 수 있다. 또한, 센서(50)는 전력기기(100)에서 발생하는 부분방전에 의한 전자파를 감지할 수 있고, 부분방전을 모의 실험하기 위해 방사기(40)가 방사한 전자파를 감지할 수 있다. 예를 들어, 센서(50)는 UHF 대역(300~3000 ㎒)의 주파수 검출대역을 가지는 복수의 극초단파(UHF)센서로 구성될 수 있고, 전력기기(100)에서 발생되는 전자파를 감지하고 로컬디바이스(30)로 감지 신호를 출력할 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 서버의 구성도이고, 도 5는 도 1에 도시된 클라이언트의 구성도이며, 도 6은 도 1에 도시된 로컬디바이스의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 서버(10)는 웹페이지 생성부(11), 이벤트 처리부(12), 신호 분석부(13), 진단부(14), 데이터베이스(15), 라이브러리(16), 및 통신부(17)를 포함할 수 있다.
데이터베이스(15)는 전력기기에서 감지한 부분방전의 특성인자들을 기록한 데이터 파일들을 상기 부분방전의 유형별로 저장할 수 있다. 또한, 라이브러리(16)는 특성인자들의 범위가 부분방전의 유형별로 저장할 수 있다. 데이터베이스(15) 및 라이브러리(16)는 도 10 및 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
이벤트 처리부(12)는 데이터베이스(15)에 포함된 데이터 파일들 중 하나의 데이터 파일로부터 부분방전을 정의하는 특성인자들을 추출할 수 있다. 또는, 이벤트 처리부(12)는 부분방전의 유형을 입력 받고, 입력 받은 부분방전의 유형에 따라 상기 라이브러리(16)를 참조하여 부분방전을 정의하는 특성인자들을 결정할 수 있다.
도 5를 참조하면, 클라이언트(20)는 이벤트 생성부(21), 웹페이지 처리부(22), 사용자 인터페이스(23), 및 통신부(24)를 포함할 수 있다. 한편, 클라이언트(20)가 제1 클라이언트(201)인지, 또는 제2 클라이언트인지에 따라 이벤트 생성부(21), 웹페이지 처리부(22), 사용자 인터페이스(23) 각각의 기능이 달라질 수 있다.
도 6을 참조하면, 로컬디바이스(30)는 신호 생성부(31), 신호 검출부(32), 및 통신부(33)를 포함할 수 있다.
신호 생성부(31)는 이벤트 데이터에 포함된 특성인자들에 기초하여 모의 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 특성인자들 중 임펄스 개수에 따라 모의 신호의 주파수를 결정하고, 특성인자들 중 크기 레벨에 따라 임펄스들의 크기를 결정하고, 특성인자들 중 중심 위상 및 위상폭에 따라 계통 교류 신호의 각 주기의 전체 위상에서 상기 중심 위상을 중심으로 하여 상기 위상폭을 가지는 임펄스들의 출력 시점을 결정할 수 있다.
또한, 신호 생성부(31)는 상기 이벤트 데이터에 포함된 특성인자들을 계통 교류 신호와 동기화하여 모의 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 상기 신호 생성부는 계통 교류 신호의 일정한 위상 구간마다 군집된 임펄스들이 배열된 형태의 파동을 가지는 모의 신호를 생성하여 특성인자들을 계통 교류 신호와 동기화할 수 있다.
서버(10), 클라이언트(20), 및 로컬디바이스(30) 각각의 통신부(17, 24, 33)는 인터넷과 같은 네트워크를 통하여 서로 통신할 수 있다. 예를 들어, 서버(10)의 통신부(17)와 로컬디바이스(30)의 통신부(33)는 서로 통신할 수 있도록 네트워크의 계층별 프로토콜 중 인터넷 프로토콜에 따른 데이터 변환을 수행한다. 이하에서는 상기 통신부(17, 24, 33)가 수행하는 네트워크를 통한 데이터의 송수신을 요청, 제공 등으로 표현하기로 한다.
서버(10), 클라이언트(20), 및 로컬디바이스(30)가 포함하는 구성을 나타내는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 다만, '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다.
서버(10), 클라이언트(20), 및 로컬디바이스(30)가 포함하는 구성들은 후술하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 방법의 설명을 통해 자세히 이해될 수 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 방법의 흐름도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 방법은 도 1 내지 도 3에 도시된 서버(10), 제1 클라이언트(210), 제2 클라이언트(220), 로컬디바이스(30), 적어도 하나의 방사기(40), 및 적어도 하나의 센서(50)에서 수행되는 단계들로 구성된다.
74 단계에서 서버(10)는 부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보인 이벤트 데이터를 생성할 수 있다. 일 예로, 이벤트 데이터를 생성하기 위해 다음의 71 내지 73 단계가 수행될 수 있다.
71 단계에서 제1 클라이언트(210)는 부분방전 이벤트를 요청하기 위해 서버(10)에 네트워크를 통하여 웹페이지를 요청할 수 있다. 여기서, 부분방전 이벤트는 모의 부분방전을 발생시키는 서버(10), 로컬디바이스(30), 및 방사기(40)가 수행하는 일련의 단계를 의미한다.
구체적으로, 사용자가 웹브라우저에 이벤트 데이터의 생성에 필요한 이벤트 정보를 입력하기 위해 웹페이지의 URL(Uniform Resource Locator)를 입력함으로써 부분방전 이벤트가 요청될 수 있다. 또한, 제1 클라이언트(210)의 사용자 인터페이스(23, 도 5)는 부분방전 이벤트의 요청을 이벤트 생성부(21, 도 5)에 전달하고, 상기 이벤트 생성부는 이벤트 데이터의 생성에 필요한 이벤트 정보를 사용자로부터 입력받기 위한 웹페이지를 서버(10)에 요청할 수 있다.
72 단계에서 서버(10)는 제1 클라이언트(210)에 의해 요청된 웹페이지를 생성하고, 상기 웹페이지를 제1 클라이언트(210)에 네트워크를 통하여 제공할 수 있다. 서버(10)가 제1 클라이언트(210)로부터 웹페이지의 요청을 네트워크를 통하여 수신하면, 서버(10)의 웹페이지 생성부(11, 도 4)는 웹페이지를 생성하고, 생성된 웹페이지를 네트워크를 통하여 제1 클라이언트(210)에 제공할 수 있다. 이러한 웹페이지의 일 예는 도 9를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
73 단계에서 제1 클라이언트(210)는 서버(10)로부터 제공된 웹페이지를 실행함으로써 사용자로부터 이벤트 정보를 입력 받고, 상기 이벤트 정보를 서버(10)에 제공한다. 구체적으로, 제1 클라이언트(210)의 웹페이지 처리부(22, 도 5)가 네트워크를 통하여 서버(10)로부터 웹페이지를 수신하면, 서버(10)로부터 제공된 웹페이지를 실행하고, 제1 클라이언트(210)의 사용자 인터페이스(23, 도 5)는 이와 같이 실행된 웹페이지를 사용자에게 표시하고, 사용자로부터 이벤트 정보를 입력 받는다. 제1 클라이언트(210)의 웹페이지 처리부(22, 도 5)는 이벤트 정보를 네트워크를 통하여 서버(10)에 제공한다.
74 단계에서 서버(10)는 이벤트 정보에 기초하여 이벤트 데이터를 생성할 수 있다. 상기 이벤트 데이터는 여러 지역에 설치되어 있는 복수의 전력기기 중 어느 하나를 지정하는 데이터, 어느 하나의 전력기기의 복수의 위치에 배치된 복수의 방사기(40) 중 어느 하나를 지정하는 데이터, 어느 하나의 방사기의 복수의 안테나 중 어느 하나를 지정하는 데이터, 및 모의신호를 생성하기 위한 데이터로서 부분방전의 정의하는 특성인자들을 포함할 수 있다.
구체적으로, 서버(10)의 이벤트 처리부(12, 도 4)가 이벤트 정보를 수신하면, 상기 이벤트 정보에 기초하여 이벤트 데이터를 생성하고, 네트워크를 통하여 상기 이벤트 데이터를 로컬디바이스(30)에 제공할 수 있다.
75 단계에서 로컬디바이스(30)는 네트워크를 통하여 서버(10)로부터 제공된 이벤트 데이터에 따라 모의 신호를 생성한다. 구체적으로, 로컬디바이스(30)의 신호 생성부(31, 도 6)는 네트워크를 통하여 서버(10)로부터 이벤트 데이터를 수신하고, 상기 이벤트 데이터에 기초하여 모의 신호를 생성하고, 이벤트 데이터가 지정하는 어느 하나의 방사기(40)의 어느 하나의 안테나로 모의 신호를 출력할 수 있다.
76 단계에서 복수의 방사기(40)는 로컬디바이스(30)에서 생성된 모의 신호를 입력 받고, 상기 모의 신호에 따라 전자파를 전력기기(100)에 방사할 수 있다.
81 단계에서 제2 클라이언트(220)는 진단 이벤트를 요청하기 위해 서버(10)에 네트워크를 통하여 웹페이지를 요청할 수 있다. 여기서, 진단 이벤트는 진단 결과를 기준으로 진단 답안을 평가하기 위해 서버(10)가 수행하는 일련의 단계를 의미한다.
구체적으로, 사용자가 웹브라우저에 진단 평가를 위한 진단 답안을 입력하기 위해 웹페이지의 URL(Uniform Resource Locator)를 입력함으로써 진단 이벤트가 요청될 수 있다. 또한, 제2 클라이언트(220)의 사용자 인터페이스(23, 도 5)는 진단 이벤트의 요청을 이벤트 생성부(21, 도 5)에 전달하고, 상기 이벤트 생성부는 진단 답안을 사용자로부터 입력받기 위한 웹페이지를 서버(10)에 요청할 수 있다.
82 단계에서 센서(50)는 전력기기(100)에서 발생된 전자파를 감지하여 감지 신호를 로컬디바이스(30)에 출력할 수 있다. 여기서, 상기 센서(50) 및 로컬디바이스(30)는 동축케이블로 연결될 수 있다.
83 단계에서 로컬디바이스(30)는 입력 받은 감지 신호를 검출 데이터로 변환할 수 있다. 즉, 상기 검출 데이터는 센서(50)에 의해 감지된 전자파를 나타낸다. 구체적으로, 신호 검출부(32, 도6)는 센서(50)에 의해 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성한다. 센서(50)가 출력하는 감지 신호는 아날로그 형태의 신호이므로, 상기 신호 검출부는 상기 감지 신호를 디지털 형태의 검출 데이터로 변환할 수 있다.
84 단계에서 서버(10)는 제2 클라이언트(220)에 의해 요청된 웹페이지를 생성하고, 상기 웹페이지를 제2 클라이언트(220)에 네트워크를 통하여 제공할 수 있다. 서버(10)가 제2 클라이언트(220)로부터 웹페이지의 요청을 네트워크를 통하여 수신하면, 서버(10)의 웹페이지 생성부(11, 도 4)는 웹페이지를 생성하고, 생성된 웹페이지를 네트워크를 통하여 제2 클라이언트(220)에 제공할 수 있다.
구체적으로, 서버(10)의 신호 분석부(13, 도 4)는 로컬디바이스(30)로부터 제공된 검출 데이터를 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 분석법 또는 PRPS(Phase Resolved Pulse Sequence) 분석법에 따라 분석하여 그래프를 생성한다.
검출 데이터가 임펄스들, 크기 레벨, 위상이 복수의 주기에 걸쳐 축적되면 부분방전의 유형 별로 서로 다른 일정한 패턴을 나타내며, 상기 패턴으로부터 전력기기(100)에 발생한 어떤 유형의 부분방전의 유형을 진단할 수 있다. 상기 PRPD 분석법은 상술한 일정한 패턴을 그래프로 제공할 수 있는 파형 패턴 분석법이다. 또한, 상기 PRPS 분석법은 상기 PRPD(Phase resolved partial discharge)에 시간적 요소를 고려하는 파형 패턴 분석법이다.
제2 클라이언트(220)에 제공되는 웹페이지에는 상기 신호 분석부가 생성한 그래프가 표시될 수 있다. 이러한 웹페이지의 일 예는 도 12를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
85 단계에서 제2 클라이언트(220)는 서버(10)로부터 제공된 웹페이지를 실행함으로써 사용자로부터 진단 답안을 입력 받으며, 상기 진단 답안을 서버(10)에 제공한다. 구체적으로, 제2 클라이언트(220)의 웹페이지 처리부(22, 도 5)가 네트워크를 통하여 서버(10)로부터 웹페이지를 수신하면, 서버(10)로부터 제공된 웹페이지를 실행하고, 제2 클라이언트(220)의 사용자 인터페이스(23, 도 5)는 이와 같이 실행된 웹페이지를 사용자에게 표시하고, 사용자로부터 진단 답안을 입력 받는다. 또한, 상기 진단 답안은 사용자에 의해 웹페이지에 입력된 정보에 따라 제2 클라이언트(220)의 웹페이지 처리부(22, 도 5)가 생성할 수 있다.
한편, 진단 답안은 부분방전의 발생 여부, 부분방전의 위치, 및 부분방전의 유형 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분방전의 유형이 노이즈에 해당하는 경우, 진단 답안은 부분방전의 발생 여부에 대한 정보만을 포함할 수 있다. 또한, 부분방전의 유형이 노이즈 이외의 유형에 해당하는 경우, 진단 답안은 부분방전의 발생 여부, 부분방전의 위치, 및 부분방전의 유형에 대한 정보를 모두 포함할 수 있다.
86 단계에서 서버(10)는 이벤트 데이터에 기초하여 생성한 진단 결과를 기준으로 제2 클라이언트(220)로부터 제공 받은 진단 답안을 평가할 수 있다. 또한, 서버(10)는 진단 답안을 평가한 결과인 평가 결과를 네트워크를 통하여 제2 클라이언트(220)에 제공할 수 있다.
구체적으로, 서버(10)의 진단부(14, 도 4)가 네트워크를 통하여 제2 클라이언트(220)로부터 진단 답안을 수신하면, 이벤트 데이터에 기초하여 진단 결과를 생성한다. 상기 진단 결과는 사용자에 의해서도 작성될 수 있으나, 사용자에 의해 그 진단 결과가 오작성될 수 있다. 이벤트 데이터는 부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보를 포함하고, 모의 신호를 생성하는데 사용되므로, 상기 진단부는 이벤트 데이터로부터 부분방전의 정보를 정확히 진단하여 진단 결과를 생성할 수 있다.
한편, 상기 진단 결과는 부분방전의 발생 여부, 부분방전의 위치, 및 부분방전의 유형 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 진단 답안과 마찬가지로, 부분방전의 유형이 노이즈에 해당하는 경우, 진단 결과는 부분방전의 발생 여부에 대한 정보만을 포함할 수 있다. 또한, 부분방전의 유형이 노이즈 이외의 유형에 해당하는 경우, 진단 결과는 부분방전의 발생 여부, 부분방전의 위치, 및 부분방전의 유형에 대한 정보를 모두 포함할 수 있다.
이어서, 상기 진단부는 그 진단 결과에 기초하여, 진단 답안을 평가하고 그 평가 결과를 네트워크를 통하여 제2 클라이언트(220)에게 제공한다. 일 예로 상기 평과 결과는 진단 답안과 진단 결과가 일치하는지 여부를 나타내는 기호로서 이루어질 수 있다.
87 단계에서 제2 클라이언트(220)는 서버(10)로부터 제공된 평가 결과를 표시한다. 예를 들어, 서버(10)의 웹페이지 생성부(11)에 의해 진단 결과를 포함하는 웹페이지를 생성하고, 제2 클라이언트(220)의 웹페이지 처리부(22)가 상기 웹페이지를 갱신할 수 있다.
도 9는 제1 클라이언트에 표시되는 웹페이지의 일례를 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 웹페이지는 일례일 뿐이며 사용자로부터 이벤트 정보를 입력 받기 위한 웹페이지는 다른 여러가지 형태로 구현될 수 있다. 제1 클라이언트의 사용자 인터페이스(23, 도 5)는 터치스크린으로 구현됨으로써 도 9에 도시된 바와 같은 GUI(Graphical User Interface)를 제공할 수 있다. 또는, 제1 클라이언트의 사용자 인터페이스(23, 도 5)는 모니터 등의 출력장치와 마우스 등의 입력장치의 조합으로 구현될 수도 있다.
도 9를 참조하면, 제1 클라이언트의 사용자 인터페이스(23, 도 5)에 표시된 웹페이지는 여러 지역에 분산되어 설치되는 복수의 전력기기 중 어느 하나를 선택하기 위한 제1 섹션(S211), 전력기기(100)의 여러 위치에 설치된 복수의 방사기(40) 중 어느 하나를 선택하고 어느 하나의 방사기의 복수의 안테나들 중 어느 하나를 선택하기 위한 제2 섹션(S212), 부분방전의 유형을 선택하기 위한 제3 섹션(S213), 및 제1 섹션(S211)에서 선택된 전력기기의 구조를 나타내는 제4 섹션(S214)을 포함할 수 있다.
제1 섹션(S211)은 A 지역에 설치된 가스절연개폐장치를 나타내는 아이콘 "GIS A", B 지역에 설치된 가스절연개폐장치를 나타내는 아이콘 "GIS B", 및 C 지역에 설치된 가스절연개폐장치를 나타내는 아이콘 "GIS C"을 포함할 수 있다. 사용자는 세 개의 아이콘 중 어느 하나를 클릭함으로써 세 지역에 설치된 세 개의 전력기기 중에서 어느 하나를 선택할 수 있다.
사용자에 의해 "GIS A"가 선택되면 가장 아래쪽의 제 4 섹션(S214)에는 A 지역에 설치된 가스절연개폐장치의 구조가 표시된다. 사용자는 가스절연개폐장치의 구조로부터 가스절연개폐장치의 복수의 방사기(40) 및 복수의 센서들(50)을 확인할 수 있다.
제2 섹션(S212)은 가스절연개폐장치의 좌측 지점에 설치된 방사기(a)를 나타내는 아이콘 "a", 가스절연개폐장치의 중간 지점에 설치된 방사기(b)를 나타내는 아이콘 "b", 및 가스절연개폐장치의 우측 지점에 설치된 방사기(c)를 나타내는 아이콘 "c"을 포함할 수 있다. 사용자는 제4 섹션(S214)에 표시된 가스절연개폐장치의 구조를 참조하면서 세 개의 방사기 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 또한, 제2 섹션(S212)은 복수 개의 안테나의 식별 넘버를 증감시키기 위한 증감버튼을 포함할 수 있다. 사용자는 증감 버튼을 이용하여 어느 하나의 식별 넘버를 선택함으로써 복수 개의 안테나 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이 방사기 "b"가 선택되고 식별 넘버 "3"에 해당하는 안테나가 선택되는 경우, 이벤트 정보는 가스절연개폐장치의 중간 지점에 설치된 방사기의 세 번째 안테나를 의미하는 정보를 포함할 수 있다.
제 3 섹션(S213)은 보이드 방전을 나타내는 아이콘 "VOID", 코로나 방전을 나타내는 아이콘 "CORONA", 파티클 방전을 나타내는 아이콘 "PARTICLE", 플로팅 방전을 나타내는 아이콘 "FLOATING", 및 노이즈를 나타내는 아이콘 "NOISE"을 포함할 수 있다. 사용자는 이러한 다섯 개의 부분 방전의 유형 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 이와 같이 선택된 부분방전의 유형에 의해 전력기기(100, 도 1)에 방사되는 전자파가 결정된다. 예를 들어, 사용자가 보이드 방전을 나타내는 아이콘을 클릭하면 부분방전의 유형 중 보이드 방전이 선택되어 보이드 방전에 의해 발생하는 전자파에 대응하는 모의 신호가 로컬디바이스로부터 방사기로 출력될 수 있다.
또한, 제 3 섹션(S213)은 부분방전의 유형을 나타내는 아이콘 외에 각 유형별 복수의 부분방전에 대한 식별 넘버를 증감시키기 위한 증감버튼과 모의 신호가 새롭게 생성됨을 나타내는 아이콘 "NEW"를 포함할 수 있다.
이벤트 데이터는 방사기 중 어느 하나를 지정하는 데이터, 및 상기 부분방전을 정의하는 특성인자들을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예는 도 9를 참조하여 상술한 바와 같이, 사용자가 상기 이벤트 데이터를 생성하기 위한 이벤트 정보를 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 GUI가 제공될 수 있다.
도 10은 서버의 데이터베이스의 구조도이다.
도 10을 참조하면, 서버의 데이터베이스(15, 도 4)는 전력기기에서 감지한 부분방전의 특성인자들을 기록한 데이터 파일들이 상기 부분방전의 유형별로 저장할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 도 9에서 상술한 유형별 복수의 부분방전에 대한 식별 넘버를 증감시키기 위한 증감버튼을 이용하여 부분방전의 특성인자들 기록한 데이터파일들 중 어느 하나를 선택할 수 있다.
상기 데이터 파일들은 전력기기에서 이전에 발생했던 부분방전의 특성인자들을 포함하므로, 신뢰도가 높은 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단이 이루어질 수 있다.
도 11은 서버의 라이브러리의 구조도이다.
도 11을 참조하면, 서버의 라이브러리(16, 도 4)는 특성인자들의 범위를 상기 부분방전의 유형별로 저장할 수 있다.
예를 들어, 사용자는 도 9에서 상술한 "NEW" 아이콘을 클릭함으로써 선택된 부분방전의 유형에 속하는 이벤트 데이터를 생성할 것을 서버에 요청할 수 있다. 이후, 서버(10)는 상기 라이브러리를 참조하여 이벤트 데이터에 포함되는 특성인자들을 결정할 수 있다.
따라서, 본 발명의 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템은 다양한 양상으로 발생되는 부분방전을 시뮬레이션할 수 있다.
도 12는 제2 클라이언트에 표시되는 웹페이지의 일례를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 웹페이지는 일례일 뿐이며 사용자로부터 진단 답안을 입력 받기 위한 웹페이지는 다른 여러가지 형태로 구현될 수 있다
도 12를 참조하면, 제2 클라이언트의 사용자 인터페이스(23, 도 5)에 표시된 웹페이지는 전력기기의 여러 위치에 배치된 복수의 센서 중 어느 하나를 선택하기 위한 제1 섹션(S221), 어느 하나의 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 그래프를 표시하기 위한 제2 섹션(S222), 특성인자들의 값을 조정하기 위한 제3 섹션(S223), 상기 그래프를 제어하기 위한 제4 섹션(S224), 및 진단 답안을 입력하기 위한 제5 섹션(S225)을 포함할 수 있다.
제1 섹션(S221)은 모의 부분방전이 생성된 전력기기가 A 지역에 설치된 가스절연개폐장치임을 나타내는 "GIS A", 및 전력기기의 복수의 위치에 설치된 복수의 센서(50)의 식별 넘버를 증감시키기 위한 증감버튼을 포함한다. 사용자는 증감 버튼을 이용하여 복수 개의 센서(50) 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 도 12에서 식별 넘버 "1"에 해당하는 센서가 선택되었고, 제 2 섹션(S222)에는 복수의 센서(50) 중에서 식별 넘버 "1"의 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 그래프가 표시되어 있다.
제 3 섹션(s223)은 임펄스 개수을 나타내는 아이콘 "Number", 크기 레벨을 나타내는 아이콘 "Height", 감쇠 레벨을 나타내는 아이콘 "Atten", 중심 위상을 나타내는 아이콘 "Phase, 출력 시간을 나타내는 아이콘 "Time", 및 난수 발생을 나타내는 아이콘 "RANDOM"을 포함한다.
여기에서, 임펄스 개수, 크기 레벨, 감쇠 레벨, 중심 위상은 부분방전의 특성인자들에 해당하고, 출력 시간은 로컬디바이스로부터 모의 신호가 출력되는 시간을 의미한다. 상기 부분방전의 특성인자들은 일례일 뿐, 다른 특성인자로 대체될 수도 있고 다른 특성인자가 추가될 수도 있다
사용자는 제3 섹션(S223)의 아이콘 우측의 증감 버튼을 이용하여 특성인자들 및 출력 시간을 조정할 수 있고, 상기 조정된 특자인자들을 포함하는 이벤트 데이터에 대응하는 전자파를 나타내는 그래프를 상기 출력 시간 동안 제2 섹션(S222)에서 확인할 수 있다. 한편, 난수 발생을 나타내는 아이콘 "RANDOM"은 사용자에게 특성인자들을 임의적으로 선택하도록 할 수 있다.
이에 따라, 사용자는 이벤트 데이터의 특성인자들을 자유롭게 조정함으로써 특성인자들의 변화에 따른 전자파의 변화를 학습할 수 있다.
제4 섹션(S224)은 전자파를 나타내는 그래프의 갱신을 시작하기 위한 아이콘 "START"와 그래프의 갱신을 정지시키기 위한 아이콘 "STOP"를 포함한다. 사용자는 아이콘 "STOP"을 클릭함으로써 특정 시간의 전자파를 면밀하게 관찰할 수 있다.
제 5 섹션(S225)은 사용자가 진단 답안을 입력할 수 있는 메시지 입력창과 진단 답안을 서버(10)에 송신할 것을 요청하는 버튼 "SEND"를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 도 12를 참조하여 상술한 바와 같이, 사용자가 모의 부분방전을 진단하고, 진단 답안을 편리하게 입력할 수 있도록 해주는 GUI가 제공될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
10: 서버
11: 웹페이지 생성부 12: 이벤트 처리부
13: 신호 분석부 14: 진단부
15: 데이터베이스 16: 라이브러리
17: 통신부
20: 클라이언트
21: 이벤트 생성부 22: 웹페이지 처리부
23: 사용자 인터페이스 24: 통신부
30: 로컬디바이스
31: 신호 생성부 32: 신호 검출부
33: 통신부
40: 방사기
50: 센서
100: 전력기기

Claims (10)

  1. 서버로 웹페이지를 요청하는 클라이언트;
    상기 클라이언트의 요청에 따른 웹페이지를 생성하여 상기 클라이언트로 제공하고, 부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보인 이벤트 데이터를 생성하는 서버;
    전력기기에서 발생하는 전자파를 감지하는 적어도 하나 이상의 센서;
    상기 전력기기에 배치되고, 모의 신호에 따라 전자파를 방사하는 적어도 하나 이상의 방사기; 및
    상기 이벤트 데이터를 제공받아 상기 모의 신호를 생성하고, 상기 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성하는 로컬디바이스; 를 포함하고,
    상기 클라이언트는 상기 서버로부터 제공받은 웹페이지를 실행하여 상기 이벤트 데이터에 따라 발생된 모의 부분방전에 대한 진단 답안을 입력 받고 상기 진단 답안을 상기 서버에 제공하고,
    상기 서버는 상기 진단 답안을 평가하고 평가 결과를 상기 클라이언트에 제공하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이벤트 데이터는 상기 방사기 중 어느 하나를 지정하는 데이터, 및 상기 부분방전을 정의하는 특성인자들을 포함하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 서버는,
    상기 전력기기에서 감지한 부분방전의 특성인자들을 기록한 데이터 파일들이 상기 부분방전의 유형별로 저장된 데이터베이스; 및
    상기 데이터 파일들 중 하나의 데이터 파일로부터 상기 특성인자들을 추출하는 이벤트 처리부
    를 포함하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템.
  4. 제2항에 있어서, 상기 서버는,
    상기 특성인자들의 범위가 상기 부분방전의 유형별로 저장된 라이브러리; 및
    부분방전의 유형을 입력 받고, 입력 받은 부분방전의 유형에 따라 상기 라이브러리를 참조하여 상기 특성인자들을 결정하는 이벤트 처리부
    를 포함하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로컬디바이스는 상기 이벤트 데이터에 기초하여, 계통 교류 신호의 위상 구간에 군집된 임펄스들이 배열된 형태의 파동을 가지는 펄스 신호인 모의 신호를 생성하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 클라이언트는 상기 서버로부터 상기 검출 데이터를 변환한 그래프를 제공받아 출력하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 서버는 이벤트 데이터에 기초하여 상기 부분방전의 발생 여부, 상기 부분방전의 위치, 및 상기 부분방전의 유형 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 진단 결과를 생성하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 시스템.
  9. 웹페이지를 요청하는 단계;
    상기 요청에 따라 웹페이지를 생성하는 단계;
    부분방전의 위치 및 유형에 대한 정보인 이벤트 데이터를 생성하는 단계;
    상기 이벤트 데이터를 제공받아 모의 신호를 생성하는 단계;
    상기 모의 신호에 따라 방사기에 의해 전력기기에 전자파를 방사하는 단계;
    센서에 의해 상기 전자파를 감지하는 단계;
    상기 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성하는 단계;
    생성된 웹페이지를 실행하여 상기 이벤트 데이터에 따라 발생된 모의 부분방전에 대한 진단 답안을 입력 받는 단계; 및
    상기 진단 답안을 평가하고 평가 결과를 출력하는 단계;
    를 포함하는 시뮬레이션 기반의 부분방전 진단 방법.
  10. 삭제
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