KR101972325B1 - Apparatus and method for diagnosing breakdown of switchgear - Google Patents
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Abstract
본 발명은 개폐기의 고장 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 장치는, 개폐기의 부분방전 및 누설전류를 감지하기 위한 센서부; 상기 감지된 부분방전의 크기를 측정하기 위한 부분방전 측정부; 상기 감지된 누설전류의 크기를 측정하기 위한 누설전류 측정부; 및 상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기를 이용하여 상기 개폐기의 고장정도를 판단하기 위한 고장판단부;를 포함한다.The present invention relates to an apparatus and a method for diagnosing a breakdown of a breaker, and a fault diagnosis apparatus for a breaker according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit for detecting a partial discharge and a leakage current of the breaker; A partial discharge measuring unit for measuring a magnitude of the sensed partial discharge; A leakage current measuring unit for measuring a magnitude of the sensed leakage current; And a failure determination unit for determining a failure level of the switch using the measured magnitude of the partial discharge and the leakage current.
Description
본 발명은 개폐기의 고장 진단 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 개폐기의 부분방전 크기와 누설전류 크기를 이용하여 개폐기의 고장정도(고장 상태 등급, 예상 교체 시기)를 판단함으로써, 개폐기 고장을 사전에 예상하고 관제센터로 통보하기 위한, 개폐기의 고장 진단 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing faults of switches, and more particularly, to an apparatus and method for fault diagnosis of switches using a partial discharge magnitude and a leakage current magnitude of a switch, The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing a breakdown of a switch for predicting a breakdown and notifying the breakdown center.
개폐기는 가공배전선로에 설치하여 배전선로 고장복구, 휴전작업, 부하전환 등 필요시에 배전선로 개폐용으로 사용한다.The switchgear is installed in the processing power distribution line, and it is used for opening and closing the power distribution line when the power failure recovery, the cease work, and the load switching are necessary.
이러한 개폐기는 전력수요의 증가에 따라 사용이 급증하고 있으며, 이와 더불어 노후화된 기자재의 안전성능 및 품질확보가 요구되고 있다.The use of such switches has been rapidly increasing due to the increase in electric power demand. In addition, the safety performance and quality of the aged equipment are required to be secured.
개폐기는 기기내부에 금속이물이 혼입되거나 절연물의 결함 등의 원인으로 절연이상이 발생하게 되면 이상 부위에서 부분방전(Partial Discharge)이 진행됨과 아울러 기계적 열화를 초래하여 최종적으로 절연 파괴가 된다. If a metal breaks into the inside of the machine or an insulation fault occurs due to a defect in the insulation, partial discharge occurs at the abnormal part, and mechanical deterioration is caused, resulting in dielectric breakdown.
개폐기가 주택가 지역에 설치되어 있는 경우에는, 개폐기 고장으로 인한 폭발사고가 발생될 우려가 있을 뿐만 아니라, 개폐기 고장으로 인한 수요가의 정전상태에 따라 불편함을 초래할 수 있다. 이러한 개폐기는 외부 부싱 균열, 몸체 소손, 몰드콘 접속 불량 등과 같은 결함에 의해 자체적인 요인으로 정전고장을 유발한다.In the case where the switch is installed in the residential area, there is a fear that an explosion accident may occur due to the breakdown of the switch, and it may cause inconvenience according to the power failure state due to the breakdown of the switch. These switches cause a power failure due to internal faults such as external bushing cracks, body burnout, malfunction of mold connec- tion, etc.
이러한 이유로, 개폐기는 고장 상태를 정확히 파악하여 조속하게 보수할 필요가 있다.For this reason, it is necessary to grasp the fault condition accurately and repair it promptly.
하지만, 전주 당 하나의 개폐기가 설치되어 있다고 가정할 경우에는 불특정 개폐기를 무차별적으로 진단할 때 효율적이지 않을 뿐만 아니라, 전체 개폐기들을 관리하는데 한계가 있다.However, in the case of assuming that one switch is installed per pole, it is not efficient in diagnosing an unspecified switch indiscriminately, and there is a limit in managing all switches.
따라서, 개폐기는 결함에 의한 고장예방과 설비진단을 효율적으로 관리하기 위해, 기기의 이상상태를 사전에 검출하고 고장 예측이 가능한 기술이 개발될 필요가 있다.Therefore, in order to efficiently manage failures caused by failures and facility diagnoses, it is necessary to develop a technology capable of predicting an abnormal state of a device and predicting a failure.
본 발명의 목적은 개폐기의 부분방전 크기와 누설전류 크기를 이용하여 개폐기의 고장정도(고장 상태 등급, 예상 교체 시기)를 판단함으로써, 개폐기 고장을 사전에 예상하고 관제센터로 통보하기 위한, 개폐기의 고장 진단 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide an apparatus and method for estimating a breakdown of a switchgear by determining the degree of failure of the switchgear A fault diagnosis apparatus and a method thereof.
본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 장치는, 개폐기의 부분방전 신호 및 누설전류 신호를 감지하기 위한 센서부; 상기 감지된 부분방전 신호의 크기를 측정하기 위한 부분방전 측정부; 상기 감지된 누설전류 신호의 크기를 측정하기 위한 누설전류 측정부; 및 상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기를 이용하여 상기 개폐기의 고장정도를 판단하기 위한 고장판단부;를 포함하고, 상기 고장판단부는, 부분방전과 누설전류의 상관 관계를 고려하여 미리 설정된 매트릭스에서 상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기의 교차점을 확인하여 상기 개폐기의 고장 상태 등급과 예상 교체 시점을 판단하며, 상기 부분방전 신호의 주파수 대역은 고주파 대역이고, 상기 누설전류 신호의 주파수 대역은 상용 주파수 대역인 것일 수 있다.A fault diagnosis apparatus for a switch according to an embodiment of the present invention includes: a sensor unit for detecting a partial discharge signal and a leakage current signal of the switch; A partial discharge measuring unit for measuring a magnitude of the sensed partial discharge signal; A leakage current measuring unit for measuring a magnitude of the sensed leakage current signal; And a failure determination unit for determining a failure level of the switch using the measured magnitude of the partial discharge and the leakage current, wherein the failure determination unit determines Wherein the frequency of the partial discharge signal is a high frequency band and the frequency of the leakage current signal is a frequency of the leakage current signal, The band may be a commercial frequency band.
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상기 매트릭스는, 정상 상태의 개폐기, 결함이 적출된 개폐기, 인위적으로 결합을 발생시킨 개폐기로부터 수집된 다량의 실험데이터에 대한 데이터처리 및 판단기술을 통해 설정될 수 있다.The matrix may be set through data processing and judgment techniques for a large amount of experimental data collected from a switch in a steady state, a switch disconnected from a defect, or an artificially generated switch.
상기 고장판단부는, 상기 부분방전 신호의 방향성을 고려하여 내부방전 및 외부방전을 구별할 수 있다.The failure determination unit may distinguish between an internal discharge and an external discharge in consideration of the directionality of the partial discharge signal.
상기 센서부는, 상기 개폐기의 부분방전을 감지하기 위한 HFCT 센서와 상기 개폐기의 누설전류를 감지하기 위한 누설전류 센서를 포함할 수 있다.The sensor unit may include an HFCT sensor for detecting a partial discharge of the switch and a leakage current sensor for sensing a leakage current of the switch.
상기 부분방전 측정부는, 상기 부분방전 신호의 주파수 대역에서 주변 노이즈원의 신호를 필터링하기 위한 제1 필터부; 상기 제1 필터부를 통해 상기 필터링된 부분방전 크기를 증폭하기 위한 제1 증폭부; 상기 증폭된 부분방전의 최대값을 검출하기 위한 피크검출부; 상기 검출된 부분방전의 최대값을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부;를 포함할 수 있다.Wherein the partial discharge measuring unit comprises: a first filter unit for filtering a signal of an ambient noise source in a frequency band of the partial discharge signal; A first amplifying unit for amplifying the filtered partial discharge magnitude through the first filter unit; A peak detector for detecting a maximum value of the amplified partial discharge; And an A / D converter for converting the maximum value of the detected partial discharge from an analog signal to a digital signal.
상기 누설전류 측정부는, 상기 누설전류 신호의 주파수 대역에서 주변 노이즈원의 신호를 필터링하기 위한 제2 필터부; 상기 제2 필터부를 통해 상기 필터링된 누설전류 크기를 증폭하기 위한 제2 증폭부; 상기 증폭된 누설전류의 실효값을 측정하기 위한 전류측정부;를 포함할 수 있다.Wherein the leakage current measuring unit comprises: a second filter unit for filtering a signal of an ambient noise source in a frequency band of the leakage current signal; A second amplifying unit for amplifying the filtered leakage current magnitude through the second filter unit; And a current measuring unit for measuring an effective value of the amplified leakage current.
일실시예에 의하면, 상기 개폐기의 고장정도에 대한 판단 결과를 관제센터로 전달하기 위한 통신부;를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the communication unit may further include a communication unit for transmitting a determination result of the degree of failure of the switch to a control center.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 방법은, 개폐기의 부분방전 신호 및 누설전류 신호를 감지하는 단계; 상기 감지 결과에 따라 상기 개폐기의 부분방전 및 누설전류의 크기를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기를 이용하여 상기 개폐기의 고장정도를 판단하는 단계;를 포함하고, 상기 판단 단계는, 부분방전과 누설전류의 상관 관계를 고려하여 미리 설정된 매트릭스에서 상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기의 교차점을 확인하여 상기 개폐기의 고장 상태 등급과 예상 교체 시점을 판단하며, 상기 부분방전 신호의 주파수 대역은 고주파 대역이고, 상기 누설전류 신호의 주파수 대역은 상용 주파수 대역인 것일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of diagnosing faults in a switch, the method comprising: detecting a partial discharge signal and a leakage current signal of the switch; Measuring a magnitude of the partial discharge and the leakage current of the switch according to the detection result; And determining the degree of failure of the switch using the measured magnitude of the partial discharge and the leakage current, wherein the step of determining includes the step of determining, based on a correlation between the partial discharge and the leakage current, Wherein the frequency of the partial discharge signal is a high frequency band and the frequency band of the leakage current signal is a commercial frequency Frequency band.
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상기 판단 단계는, 상기 부분방전 신호의 방향성을 고려하여 내부방전 및 외부방전을 구별하는 단계;를 포함할 수 있다.The determining step may include discriminating an internal discharge and an external discharge in consideration of the directionality of the partial discharge signal.
일실시예에 의하면, 상기 개폐기의 고장정도에 대한 판단 결과를 관제센터로 전달하는 단계;를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include transmitting a determination result of the degree of failure of the switch to the control center.
본 발명은 개폐기의 부분방전 크기와 누설전류 크기를 이용하여 개폐기의 고장정도(고장 상태 등급, 예상 교체 시기)를 판단함으로써, 개폐기 고장을 사전에 예상하고 관제센터로 통보할 수 있다.According to the present invention, by determining the degree of failure (failure status grade, estimated replacement period) of the switch by using the magnitude of the partial discharge of the switch and the magnitude of the leakage current, the breaker can be predicted in advance and informed to the control center.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 장치에 대한 도면,
도 2는 상기 도 1의 고장 진단 장치에 대한 세부 구성을 나타낸 도면,
도 3은 고장정도 판단용 매트릭스를 설명하는 도면,
도 4는 부분방전 발생 유형을 설명하는 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 방법에 대한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a fault diagnosis apparatus for a switch according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a detailed configuration of the fault diagnosis apparatus of FIG. 1; FIG.
3 is a diagram for explaining a failure degree determination matrix,
4 is a view for explaining a type of partial discharge generation,
5 is a diagram illustrating a method for diagnosing a failure of an actuator according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, detailed description of well-known functions or constructions that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. It should be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals as possible throughout the drawings.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed in an ordinary or dictionary sense, and the inventor shall properly define the terms of his invention in the best way possible It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.In the accompanying drawings, some of the elements are exaggerated, omitted or schematically shown, and the size of each element does not entirely reflect the actual size. The invention is not limited by the relative size or spacing depicted in the accompanying drawings.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.When an element is referred to as " including " an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements as well, without departing from the spirit or scope of the present invention. Also, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another part in between.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "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 singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. It will be understood that terms such as " comprise " or " comprise ", when used in this specification, specify the presence of stated features, integers, , But do not preclude the presence or addition of one or more other features, elements, components, components, or combinations thereof.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "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, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.Also, as used herein, the term " part " refers to a hardware component such as software, FPGA or ASIC, and " part " However, " part " is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; Part " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play back one or more processors. Thus, by way of example, and not limitation, " part (s) " refers to components such as software components, object oriented software components, class components and task components, and processes, Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays and variables. The functions provided in the components and " parts " may be combined into a smaller number of components and " parts " or further separated into additional components and " parts ".
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 장치에 대한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram of a fault diagnosis apparatus for a switch according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 장치(이하 '고장 진단 장치'라 함, 100)는, 가공배전선로에 설치되어 있는 개폐기(10)의 고장정도를 진단하여 원격으로 관리자에게 통보한다. 1, a fault diagnosis apparatus (hereinafter, referred to as a "fault diagnosis apparatus") 100 according to an embodiment of the present invention includes a
여기서, 개폐기(10)는 22.9㎸-y 가공배전선로에 설치하는 배전선로 개폐용으로 사용하는 부하 개폐기일 수 있다.Here, the
개폐기(10)는 내부 또는 외부 요인에 의해 주회로부(도체부)와 접지부의 전계가 국부적으로 집중되는 현상이 발생되면 부분방전이 발생하게 된다. 여기서, 대표적인 방전원은 기공방전(void), 계면방전(옆면), 기중방전(corona)이다. 이처럼 개폐기(10)는 부분방전이 발생하면, 부분방전의 발생부위에 절연물이 탄화된다. 이후, 개폐기(10)는 탄화부분의 면적이 증가하여 부분방전량이 증가하면, 절연파괴(고장)로 이어진다.When the electric field of the main circuit part (conductor part) and the ground part is locally concentrated due to internal or external factors, the
개폐기(10)는 충격파 내전압 시험, 상용주파 내전압 시험, 부분방전 시험, 절연저항 측정 시험 등을 통해 절연상태를 확인 가능하다. 그런데, 운전상태의 개폐기(10)의 절연상태를 확인하려는 경우에는 부분방전 시험만 가능하다.The
이에 따라, 고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)의 부분방전 크기를 측정하여 개폐기(10)의 절연상태를 확인한다. 즉, 고장 진단 장치(100)는 부분방전 전하량의 추이를 측정하면 절연파괴 가능성을 예측할 수 있다.Accordingly, the
그런데, 개폐기(10)는 부분방전(Partial Discharge)의 크기가 증가하면 방전부분이 탄화되는 현상이 발생한다. 이때, 개폐기(10)의 방전부분에서 나타나는 탄화정도가 심해질수록, 누설전류의 크기도 증가한다. 다시 말해, 개폐기(10)의 절연상태 저하는 개폐기(10)의 도체부와 접지부의 절연상태가 저하된 것으로서, 동일한 대지전압(13.2㎸)에서 누설전류의 증가를 수반한다.However, when the size of the partial discharge increases, the
이에 따라, 고장 진단 장치(100)는 단지 부분방전의 크기뿐만 아니라, 개폐기(10)의 방전부분에서 나타나는 탄화정도와 관련된 누설전류의 크기도 함께 측정하여 개폐기(10)의 고장정도를 진단한다. 이 경우, 고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)에 고장이 발생하는지를 확인하는 수준이 아니라, 개폐기(10)의 고장 상태를 정상, 주의, 위험과 같은 등급별로 구별하거나, 개폐기(10)의 예상 교체 시점을 예상할 수 있다.Accordingly, the
아울러, 부분방전의 주파수 대역은 고주파 대역이고, 누설전류의 주파수 대역은 상용주파수(60㎐) 대역이다.In addition, the frequency band of the partial discharge is a high frequency band, and the frequency band of the leakage current is a commercial frequency (60 Hz) band.
고장 진단 장치(100)는 고주파 및 저주파 대역의 병행 측정을 통해 부분방전과 누설전류의 크기가 동시에 증가하는 것을 감지하면, 외부 노이즈나 개폐기(10)의 주변 기자재(20)로부터 발생되는 부분방전과 구별하여 개폐기(10)의 고장을 예측할 수 있다. 여기서, 주변 기자재(20)는 애자, 전선, LA, COS 등일 수 있다.When the
이러한 고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)의 고장정도를 진단하기 위해, 부분방전 크기와 누설전류 크기의 상관 관계와 관련된 기준정보를 관제센터(도면에 미도시)로부터 제공받을 수 있다.In order to diagnose the degree of failure of the
관제센터는 여러 지역에 설치되어 있는 개폐기(10)에 의해 측정된 부분방전 및 누설전류 크기에 대한 수집 데이터를 이용하여 빅데이터 분석을 진행할 수 있다. 그에 따라, 관제센터는 개폐기(10)에 의해 측정된 부분방전 및 누설전류의 크기를 통해 개폐기(10)의 고장정도를 진단하기 위한 기준정보를 도출 가능할 수 있다.The control center can conduct a big data analysis using collected data on the partial discharge and leakage current magnitudes measured by the
한편, 고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)의 내부에서 부분방전이 발생하는지 또는 개폐기(10)의 외부 즉, 주변 기자재(20)에서 부분방전이 발생하는지를 확인할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술할 도 3을 참조하기로 한다.On the other hand, the
이하, 도 2를 참조하여 고장 진단 장치(100)의 세부 구성에 대해 설명하기로 한다. 도 2는 상기 도 1의 고장 진단 장치에 대한 세부 구성을 나타낸 도면이다.Hereinafter, the detailed configuration of the
도 2를 참조하면, 고장 진단 장치(100)는 센서부(110), 부분방전 측정부(120), 누설전류 측정부(130), 고장판단부(140), 통신부(150)를 포함한다.2, the
센서부(110)는 부분방전을 감지(센싱)하기 위한 HFCT 센서(111), 누설전류를 감지(센싱)하기 위한 누설전류 센서(112)를 포함한다. 즉, HFCT 센서(111)는 고주파 전류 트랜스포머(High Frequency Current Transformer) 센서로서, 전자유도방식으로 고주파 전류를 감지한다. 누설전류 센서(112)는 개폐기(10)의 외함에서 접지전류 진단기법으로 누설전류를 감지한다.The
부분방전 측정부(120)는 센서부(110)의 HFCT 센서(111)에 의해 감지된 부분방전의 크기를 측정한다. 이를 위해, 부분방전 측정부(120)는 제1 필터부(121), 제1 증폭부(122), 피크검출부(123), A/D 변환부(124)를 포함한다.The partial
제1 필터부(121)는 부분방전의 주파수 대역(고주파대역)에서 공중파 또는 핸드폰 등의 주변 노이즈원의 신호를 필터링한다. 제1 필터부(121)는 1∼50㎒ 부분의 주파수 대역을 필터링한다.The
제1 증폭부(122)는 제1 필터부(121)를 통과한 부분방전 크기를 측정 가능한 상태로 증폭한다. The
피크검출부(Peak Detector)(124)는 제1 증폭부(122)에 의해 증폭되고 순간적으로 나타나는 부분방전의 최대값(peak)을 검출한다.The
여기서는 부분방전을 측정할 때 개폐기(10)의 면적을 측정하는 방식이 정확하지만, 면적 측정 방식의 경우 고가인 점을 감안하여 피크검출부(123)를 이용하여 부분방전의 최대값을 검출한다.Here, the method of measuring the area of the
A/D 변환부(124)는 피크검출부(123)에 의해 검출된 부분방전의 최대값을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 고장판단부(140)로 전달한다.The A /
한편, 누설전류 측정부(130)는 센서부(110)의 누설전류 센서(112)에 의해 감지된 누설전류의 크기(즉, 누설전류의 실효값)를 측정한다. Meanwhile, the leakage
이를 위해, 누설전류 측정부(130)는 제2 필터부(131), 제2 증폭부(132), 전류측정부(133)를 포함한다.The leakage
제2 필터부(131)는 누설전류의 주파수 대역(저주파대역)에서 주변 노이즈원의 신호를 필터링한다. 제2 필터부(131)는 1㎑ 이하의 주파수 대역을 필터링한다.The
제2 증폭부(132)는 제2 필터부(131)를 통과한 누설전류 크기를 측정 가능한 상태로 증폭한다. The
전류측정부(133)는 제2 증폭부(132)에 의해 증폭된 누설전류의 실효값(Root Mean Square, RMS)을 측정한다. 이때, 전류측정부(133)는 누설전류의 실효값을 고장판단부(140)로 전달한다.The
고장판단부(140)는 부분방전 측정부(120)로부터 전달된 부분방전 크기와 누설전류 측정부(130)로부터 전달된 누설전류 크기를 이용하여 개폐기(10)의 고장정도(즉, 고장 상태 등급, 예상 교체 시점)를 판단한다. The
이 경우, 고장판단부(140)는 부분방전과 누설전류 크기의 상관 관계를 고려한 고장정도 판단용 매트릭스(matrix)를 도 3과 같이 미리 설정한다. 이러한 매트릭스는 정상 상태의 개폐기(10), 결함이 적출된 개폐기(10), 인위적으로 결합을 발생시킨 개폐기(10)로부터 수집된 다량의 실험데이터(측정값)에 대한 데이터처리 및 판단기술(예를 들어, 인공지능을 이용한 분석방식)을 통해 마련된다. 도 3은 고장정도 판단용 매트릭스를 설명하는 도면이다. In this case, the
도 3을 참조하면, 매트릭스는 부분방전과 누설전류 크기의 상관 관계에 따라 개폐기(10)의 고장 상태에 대한 등급(즉, 정상, 주의 위험)으로 구분될 수 있다. 즉, 1사분면은 개폐기(10)의 고장 상태 등급이 '위험'이고, 2사분면 및 4사분면은 개폐기(10)의 고장 상태 등급이 '주의'이고, 3사분면은 개폐기(10)의 고장 상태 등급이 '정상'이다. 또한, 매트릭스는 개폐기(10)의 예상 교체 시점이 확인 가능하다.Referring to FIG. 3, the matrix may be classified into a class (that is, normal, attention risk) of the failure state of the
이처럼, 고장판단부(140)는 매트릭스를 이용하여 부분방전 측정부(120)로부터 전달된 부분방전 크기와 누설전류 측정부(130)로부터 전달된 누설전류 크기의 교차점을 확인하여 개폐기(10)의 고장 상태 등급과 예상 교체 시점을 판단 가능하다.The
즉, 고장판단부(140)는 매트릭스 상의 해당 교차점의 지점을 확인하여 개폐기(10)의 고장 상태의 등급을 확인할 수 있다. 도 3에서는 해당 교차점이 1사분면상에 존재하므로, 개폐기(10)의 고장 상태 등급이 '위험'임을 나타낸다.That is, the
또한, 고장판단부(140)는 해당 교차점의 영역에서 개폐기(10)의 예상 교체 시점을 확인할 수 있다. 도 3에서는 해당 교차점의 영역에서 개폐기(10)의 예상 교체 시점이 '20XX년 00월 예상'임을 나타낸다.Also, the
부가적으로, 고장판단부(140)는 개폐기(10)의 고장 상태를 판단하기 위한 기준값을 기 설정한 후, 부분방전 크기와 누설전류 크기를 각각의 기준값과 비교하여 개폐기(10)의 고장 상태가 위험한지를 판단할 수도 있다.In addition, the
아울러, 고장판단부(140)는 도 4와 같이 내부방전 또는 외부방전인지에 대한 부분방전 발생 유형을 판단할 수 있다. 도 4는 부분방전 발생 유형을 설명하는 도면이다.In addition, the
이 경우, 고장판단부(140)는 HFCT 센서(111)를 이용해 부분방전 신호의 방향성을 고려하여 내부방전과 외부방전을 구별한다. 여기서, 내부방전은 개폐기(10)의 내부 요인에 의해 발생되는 부분방전이고, 외부방전은 개폐기(10)의 주변 기자재(20)에 의해 발생되는 부분방전이다.In this case, the
먼저, 개폐기(10)의 내부방전의 경우에, 부분방전 신호는 개폐기(10)의 접지선(GL)을 통해 외부로 이동하므로, HFCT 센서(111)의 좌측부(111a)와 우측부(111b)로부터 외부로 이동하는 방향성을 나타낸다. 즉, HFCT 센서(111)의 좌측부(111a)와 우측부(111b)는 거의 동시에 외부로 이동하고, 서로 반대 방향의 신호로 나타난다.First, since the partial discharge signal is transmitted to the outside through the ground line GL of the
반면, 개폐기(10)의 외부방전의 경우에, 부분방전 신호는 주변 기자재(20)의 접지선(GL)을 통해 중성선을 따라 이동하므로, HFCT 센서(111)의 좌측부(111a)로부터 우측부(111b), 우측부(111b)로부터 좌측부(111a)로 일방향으로 이동하는 방향성을 나타낸다. 즉, HFCT 센서(111)의 좌측부(111a)와 우측부(111b)는 소정의 시간차이를 가지고 일방향의 신호로 나타난다.In the case of the external discharge of the
여기서는 고장 진단 장치(100) 내에 고장판단부(140)를 통해 개폐기(10)의 고장정도를 판단하거나, 개폐기(10)의 부분방전 발생 유형을 판단하는 경우에 대해 설명하였으나, 고장판단부(140)의 기능을 관제서버에 탑재하여 통합적인 관리도 가능함을 통상의 기술자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.The case where the
통신부(150)는 원격으로 관제서버와 무선통신을 수행한다. 즉, 통신부(150)는 고장판단부(140)로부터 판단된 개폐기(10)의 고장 진단 결과를 관제서버로 전송한다. 여기서, 관제서버는 개폐기(10)의 고장정도에 대한 판단결과를 관리자의 단말기(예, 핸드폰, 스마트폰, 노트북, 컴퓨터 등)로 통지한다.The
부가적으로, 고장 진단 장치(100)는 도면에 도시되지 않았지만, 전원용 LED와 개폐기(10)의 상태표시를 위한 LCD 화면을 구비할 수 있다.In addition, the
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 개폐기의 고장 진단 방법에 대한 도면이다.5 is a diagram illustrating a method for diagnosing a failure of an actuator according to an embodiment of the present invention.
고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)의 부분방전 및 누설전류를 감지(센싱)한다(S201).The
이후, 고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)의 부분방전 및 누설전류 크기가 측정되면(S202, S203), 미리 준비된 매트릭스를 이용하여 개폐기(10)의 고장 상태 등급 및 예상 교체 시점을 판단한다(S204). 이때, 고장 진단 장치(100)는 매트릭스 상의 해당 교차점의 지점을 확인하여 개폐기(10)의 고장 상태의 등급을 확인하고, 해당 교차점의 영역에서 개폐기(10)의 예상 교체 시점을 확인한다.Thereafter, when the partial discharge and leakage current magnitudes of the
또한, 고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)의 부분방전이 측정되면(S202), 부분방전 발생 유형으로서, 내부방전 또는 외부방전인지를 판단한다(S206).When the partial discharge of the
이후, 고장 진단 장치(100)는 개폐기(10)의 고장 진단 결과를 관제서버로 전송한다(S205). Thereafter, the
일부 실시 예에 의한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.The method according to some embodiments may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CDROMs, DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and perform program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.Although the foregoing is directed to novel features of the present invention that are applicable to various embodiments, those skilled in the art will appreciate that the apparatus and method described above, without departing from the scope of the present invention, It will be understood that various deletions, substitutions, and alterations can be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the foregoing description. All variations within the scope of the appended claims are embraced within the scope of the present invention.
10 : 개폐기 20 : 주변 기자재
100 : 고장 진단 장치 110 : 센서부
111 : HFCT 센서 111a : 좌측부
111b : 우측부 112 : 누설전류 센서
120 : 부분방전 측정부 121 : 제1 필터부
122 : 제1 증폭부 123 : 피크검출부
124 : A/D 변환부 130 : 누설전류 측정부
131 : 제2 필터부 132 : 제2 증폭부
133 : 전류 측정부 140 : 고장판단부
150 : 통신부10: switchgear 20: peripheral equipment
100: fault diagnosis apparatus 110:
111:
111b: right side portion 112: leakage current sensor
120 partial discharge measuring unit 121: first filter unit
122: first amplification unit 123: peak detection unit
124: A / D converting section 130: Leakage current measuring section
131: second filter unit 132: second amplifier unit
133: current measuring unit 140:
150:
Claims (13)
상기 감지된 부분방전 신호의 크기를 측정하기 위한 부분방전 측정부;
상기 감지된 누설전류 신호의 크기를 측정하기 위한 누설전류 측정부; 및
상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기를 이용하여 상기 개폐기의 고장정도를 판단하기 위한 고장판단부;를 포함하고,
상기 고장판단부는, 부분방전과 누설전류의 상관 관계를 고려하여 미리 설정된 매트릭스에서 상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기의 교차점을 확인하여 상기 개폐기의 고장 상태 등급과 예상 교체 시점을 판단하며,
상기 부분방전 신호의 주파수 대역은 고주파 대역이고, 상기 누설전류 신호의 주파수 대역은 상용 주파수 대역인 것인 개폐기의 고장 진단 장치.
A sensor unit for detecting a partial discharge signal and a leakage current signal of the switch;
A partial discharge measuring unit for measuring a magnitude of the sensed partial discharge signal;
A leakage current measuring unit for measuring a magnitude of the sensed leakage current signal; And
And a failure determination unit for determining a failure level of the switch using the measured magnitude of the partial discharge and the leakage current,
Wherein the failure determination unit determines a failure state class of the switch and a predicted replacement time by checking an intersection of the measured magnitude of the partial discharge and the leakage current in a preset matrix in consideration of the correlation between the partial discharge and the leakage current,
Wherein the frequency band of the partial discharge signal is a high frequency band and the frequency band of the leakage current signal is a commercial frequency band.
상기 매트릭스는,
정상 상태의 개폐기, 결함이 적출된 개폐기, 인위적으로 결합을 발생시킨 개폐기로부터 수집된 다량의 실험데이터에 대한 데이터처리 및 판단기술을 통해 설정되는 개폐기의 고장 진단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the matrix comprises:
A fault diagnosis device of a switch set by a data processing and judgment technique for a large amount of experimental data collected from a steady state switch, a defective switch, and an artificially generated switch.
상기 고장판단부는,
상기 부분방전 신호의 방향성을 고려하여 내부방전 및 외부방전을 구별하는 개폐기의 고장 진단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the failure determination unit
And a distinction between an internal discharge and an external discharge in consideration of the directionality of the partial discharge signal.
상기 센서부는,
상기 개폐기의 부분방전을 감지하기 위한 HFCT 센서와 상기 개폐기의 누설전류를 감지하기 위한 누설전류 센서를 포함하는 개폐기의 고장 진단 장치.
The method according to claim 1,
The sensor unit includes:
An HFCT sensor for detecting a partial discharge of the switch, and a leakage current sensor for detecting a leakage current of the switch.
상기 부분방전 측정부는,
상기 부분방전 신호의 주파수 대역에서 주변 노이즈원의 신호를 필터링하기 위한 제1 필터부;
상기 제1 필터부를 통해 상기 필터링된 부분방전 크기를 증폭하기 위한 제1 증폭부;
상기 증폭된 부분방전의 최대값을 검출하기 위한 피크검출부;
상기 검출된 부분방전의 최대값을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환부;
를 포함하는 개폐기의 고장 진단 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the partial discharge measuring unit comprises:
A first filter unit for filtering a signal of an ambient noise source in a frequency band of the partial discharge signal;
A first amplifying unit for amplifying the filtered partial discharge magnitude through the first filter unit;
A peak detector for detecting a maximum value of the amplified partial discharge;
An A / D converter for converting the maximum value of the detected partial discharge from an analog signal to a digital signal;
The fault diagnosis apparatus comprising:
상기 누설전류 측정부는,
상기 누설전류 신호의 주파수 대역에서 주변 노이즈원의 신호를 필터링하기 위한 제2 필터부;
상기 제2 필터부를 통해 상기 필터링된 누설전류 크기를 증폭하기 위한 제2 증폭부;
상기 증폭된 누설전류의 실효값을 측정하기 위한 전류측정부;
를 포함하는 개폐기의 고장 진단 장치.
The method according to claim 1,
The leakage current measuring unit includes:
A second filter unit for filtering a signal of an ambient noise source in a frequency band of the leakage current signal;
A second amplifying unit for amplifying the filtered leakage current magnitude through the second filter unit;
A current measuring unit for measuring an effective value of the amplified leakage current;
The fault diagnosis apparatus comprising:
상기 개폐기의 고장정도에 대한 판단 결과를 관제센터로 전달하기 위한 통신부;
를 더 포함하는 개폐기의 고장 진단 장치.
The method according to claim 1,
A communication unit for transmitting a determination result of the degree of failure of the switch to a control center;
The fault diagnosis apparatus further comprising:
상기 감지 결과에 따라 상기 개폐기의 부분방전 및 누설전류의 크기를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기를 이용하여 상기 개폐기의 고장정도를 판단하는 단계;를 포함하고,
상기 판단 단계는, 부분방전과 누설전류의 상관 관계를 고려하여 미리 설정된 매트릭스에서 상기 측정된 부분방전 크기와 누설전류의 크기의 교차점을 확인하여 상기 개폐기의 고장 상태 등급과 예상 교체 시점을 판단하며,
상기 부분방전 신호의 주파수 대역은 고주파 대역이고, 상기 누설전류 신호의 주파수 대역은 상용 주파수 대역인 것인 개폐기의 고장 진단 방법.
Sensing a partial discharge signal and a leakage current signal of the switch;
Measuring a magnitude of the partial discharge and the leakage current of the switch according to the detection result; And
And determining a degree of failure of the switch using the measured magnitude of the partial discharge and the leakage current,
The determining step may include determining an intersection between a measured magnitude of the partial discharge and a magnitude of the leakage current in a predetermined matrix in consideration of a correlation between the partial discharge and the leakage current to determine a failure state class of the switch,
Wherein a frequency band of the partial discharge signal is a high frequency band and a frequency band of the leakage current signal is a commercial frequency band.
상기 매트릭스는,
정상 상태의 개폐기, 결함이 적출된 개폐기, 인위적으로 결합을 발생시킨 개폐기로부터 수집된 다량의 실험데이터에 대한 데이터처리 및 판단기술을 통해 설정되는 개폐기의 고장 진단 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the matrix comprises:
A fault diagnosis method of a switch set by a data processing and judgment technique for a large amount of experimental data collected from a steady-state switch, a defective switch, and an artificially generated switch.
상기 판단 단계는,
상기 부분방전 신호의 방향성을 고려하여 내부방전 및 외부방전을 구별하는 단계;
를 포함하는 개폐기의 고장 진단 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein,
Distinguishing between an internal discharge and an external discharge in consideration of the directionality of the partial discharge signal;
The fault diagnosis method comprising the steps of:
상기 개폐기의 고장정도에 대한 판단 결과를 관제센터로 전달하는 단계;
를 더 포함하는 개폐기의 고장 진단 방법.
10. The method of claim 9,
Transmitting a determination result of the degree of failure of the switch to a control center;
Further comprising the steps of:
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