KR101991075B1 - 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법 및 부분방전 원격진단시스템 - Google Patents

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Abstract

직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법 및 그 방법을 사용하여 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 부분방전 원격진단시스템에 관한 것으로, 전력기기에 설치되어 부분방전을 검출하기 위한 복수 개의 센서의 위치를 전력기기의 이미지 상에 복수 개의 도트로 표시하고, 각 센서의 출력신호의 크기의 증감 속도에 비례하는 속도로 각 도트를 중심으로 점차적으로 확대되거나 축소되는 애니메이션을 표시함으로써 사용자는 애니메이션의 확대 속도 또는 축소 속도를 관찰함으로써 전력기기에서 발생된 부분방전의 유형을 직관적으로 알아낼 수 있어 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 전력기기에서 발생된 부분방전의 유형을 직관적으로 용이하고 정확하게 진단할 수 있다.

Description

직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법 및 부분방전 원격진단시스템 {Method for providing graphic user interface capable of intuitive partial discharge diagnosis and partial discharge remote diagnosis system}
부분방전 진단용 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법과 전력기기의 원격지에서 전력기기에 발생된 부분방전을 진단할 수 있는 부분방전 원격진단시스템에 관한 것이다.
발전소나 변전소 등의 전력설비는 가스절연개폐장치(GIS, Gas Insulated Switchgear), 주변압기(MTR, Main Transformer), 발전기(generator) 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.
부분방전 신호는 매우 불규칙적이고 복잡한 펄스들의 군집 형태로 나타나기 때문에 전력기기의 관리자가 그 전력기기에 어떻게 부분방전이 발생하였는가를 정확하게 진단하기 위해서는 오랜 기간 축적된 경험을 필요로 하나, 전력기기에 부분방전이 아주 드물게 발생하기 때문에 전력기기에 실제로 부분방전이 발생하는 사례를 접하기는 쉽지 않다. 게다가, 전력기기의 관리자의 잦은 업무 변경으로 인해 부분방전 진단 경험을 축적하기가 거의 불가능하였다. 부분방전을 정확하게 진단할 수 있는 전문인력의 부족으로 인해 전문인력의 진단에 의해 충분히 예방 가능한 전력기기 고장이 빈번하게 발생하고 있음이 현실이다.
일반적으로, 부분방전 진단은 각 센서별 출력신호의 펄스 위상, 펄스 크기, 및 펄스 빈도를 전력기기에 흐르는 계통 교류의 각 사이클 별로 계통 교류의 한 사이클에 해당하는 윈도우에 축적시키고, 그에 따라 나타내는 각 센서별 출력신호의 패턴을 관찰하는 방식으로 수행되고 있다. 이러한 패턴은 매우 다양한 양상으로 나타남에 따라 오랜 기간 부분방전 진단 경험을 갖고 있는 전문가가 아니고는 정확한 진단이 내려질 수 없다. 대한민국공개특허 제10-2005-0092269호 "고압 회전기의 부분방전 감시 시스템"은 에폭시-마이카 센서의 출력 신호를 이용하여 최대 부분방전 전하량의 크기와 정규화된 부분방전 전하량을 연산하고 이에 대한 2차원 및 3차원 그래프를 생성하여 표시한다. 그러나, 이 종래기술에 의해 표시되는 그래프로부터는 최대 부분방전 전하량의 크기와 부분방전 전하량만을 알아낼 수 있기 때문에 부분방전의 발생 여부 정도는 진단될 수 있지만 부분방전의 유형 진단이 불가능하다.
일본공개특허 특개2012-189452호 "가스절연기기의 절연성능 시험 방법 및 장치"는 방전 전류에 포함되는 전류 펄스에 의해 부분방전 발생을 검출하고, 시험 전압의 위상에 대응시켜 전류 펄스 발생 위상을 계측하고 시험 전압의 위상에 대한 전류 펄스 발생 위상의 대응 관계에 기초하여 방전 전류의 발생 원인을 특정한다. 그러나, 이 종래기술도 시험 전압의 위상에 대한 전류 펄스의 발생 위상의 대응 관계로부터 방전 전류의 발생 원인을 알아내기 때문에 상술한 바와 같은 일반적인 진단 방식과 마찬가지로 전압 위상, 펄스 위상 등에 익숙하지 않은 부분방전 진단분야의 초심자는 방전 전류의 발생 원인을 알아내기가 불가능하거나 어렵다.
대한민국등록특허 제10-1574613호 "원격 설정 기능이 있는 초고주파 전기신호 검출에 의한 부분방전 감시진단 시스템", 대한민국공개특허 제10-1553005호 "전력설비의 부분방전 감시진단 시스템"은 부분방전을 자동으로 진단할 수 있는 시스템을 제시하고 있다. 그러나, 이러한 종래기술에 의한 부분방전 자동진단은 부정확한 경우가 많아 숙련자에 의한 부분방전 진단을 보조하는 정도의 역할을 할 뿐, 부분방전 진단시스템에 의한 부분방전 진단 결과만을 신뢰하여 부분방전의 발생에 대비한 조치를 취하는 것이 거의 불가능하다는 문제점이 있었다. 이에 따라, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 부분방전의 발생 여부 및 부분방전의 유형을 직관적으로 용이하고 정확하게 진단할 수 있는 대책이 절실하게 요청되고 있다.
부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 전력기기의 어느 지점에서 어떤 유형의 부분방전이 발생하였는가를 직관적으로 용이하고 정확하게 진단하는 것이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법을 제공하는 데에 있다. 또한, 그 방법을 사용하여 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 부분방전 원격진단시스템을 제공하는 데에 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.
본 발명의 일 측면에 따라 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법은 전력기기의 이미지를 표시하는 단계; 상기 전력기기에 설치되어 상기 전력기기에서 발생된 부분방전을 검출하기 위한 복수 개의 센서의 위치를 상기 전력기기의 이미지 상에 복수 개의 도트로 표시하는 단계; 상기 복수 개의 센서 중 적어도 하나의 출력신호의 크기가 증가하면, 상기 출력신호의 크기가 증가하는 각 센서에 대응하는 각 도트를 중심으로 상기 출력신호의 크기가 증가하는 각 센서의 출력신호의 크기의 증가 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 확대되는 애니메이션을 표시하는 단계; 및 상기 복수 개의 센서 중 적어도 하나의 출력신호의 크기가 감소하면, 상기 출력신호의 크기가 감소하는 각 센서에 대응하는 각 도트를 중심으로 상기 출력신호의 크기가 감소하는 각 센서의 출력신호의 크기의 감소 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 축소되는 애니메이션을 표시하는 단계를 포함하고, 상기 애니메이션의 확대 속도 또는 감소 속도로부터 상기 전력기기에서 발생된 부분방전의 유형이 진단된다.
상기 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법은 상기 각 센서의 출력신호의 크기의 증가 속도에 따라 상기 전력기기에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형에 대응하는 복수의 컬러 중 어느 하나의 컬러를 선정하는 단계를 더 포함하고, 상기 확대되는 애니메이션을 표시하는 단계는 상기 선정된 컬러로 상기 점차적으로 확대되는 애니메이션을 표시할 수 있다.
상기 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법은 상기 각 센서의 출력신호의 크기의 감소 속도에 따라 상기 전력기기에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형에 대응하는 복수의 컬러 중 어느 하나의 컬러를 선정하는 단계를 더 포함하고, 상기 축소되는 애니메이션을 표시하는 단계는 상기 선정된 컬러로 상기 점차적으로 축소되는 애니메이션을 표시할 수 있다.
상기 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법은 상기 복수 개의 센서 중 적어도 하나의 출력신호가 존재하는가를 모니터링하는 단계; 및 상기 전력기기의 각 센서의 설치 지점에서 발생된 부분방전의 심각도에 따라 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지하거나 상기 현재 컬러가 아닌 다른 컬러로 변경하여 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 각 도트의 복수의 컬러 중 제 1 컬러는 상기 제 1 컬러의 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기의 지점 부위가 부분방전이 발생하지 않은 정상 상태에 있음을 나타내고, 제 2 컬러는 상기 제 2 컬러의 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기의 지점 부위가 부분방전이 발생한 경고 상태에 있음을 나타내고, 제 3 컬러는 상기 3 컬러의 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기의 지점 부위가 부분방전 지속으로 인한 전력기기 결함이 발생한 위험 상태에 있음을 나타낼 수 있다.
상기 각 도트의 현재 컬러를 유지하거나 변경하는 단계는 상기 각 센서별 부분방전 심각도가 높아지면, 상기 각 센서별 부분방전의 심각도에 따라 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 제 1 컬러를 상기 제 2 컬러 또는 상기 제 3 컬러로 변경하거나 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 제 2 컬러를 상기 제 3 컬러로 변경하고, 상기 각 센서별 부분방전 심각도가 낮아지면, 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라 상기 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법을 사용하여 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 부분방전 원격진단시스템은 전력기기의 복수 개의 지점에 설치되어 상기 전력기기의 복수 개의 지점에 발생된 전자파를 감지하는 복수 개의 센서; 상기 복수 개의 센서의 출력신호를 검출함으로써 상기 각 센서별 출력신호를 나타내는 검출 데이터를 생성하는 로컬디바이스; 및 상기 검출 데이터가 나타내는 각 센서별 출력신호에 기초하여 제 1 항의 방법에 따라 표시되는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 서버를 포함한다.
전력기기에 설치되어 부분방전을 검출하기 위한 복수 개의 센서의 위치를 전력기기의 이미지 상에 복수 개의 도트로 표시하고, 각 센서의 출력신호의 크기의 증감 속도에 비례하는 속도로 각 도트를 중심으로 점차적으로 확대되거나 축소되는 애니메이션을 표시함으로써 사용자는 전력기기의 각 센서별 출력신호의 크기의 변화 추이와 지속성을 직관적으로 알 수 있어 전력기기의 어느 지점에서 부분방전이 발생하였는가를 직관적으로 파악할 수 있다. 그 결과, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 전력기기의 어느 지점에서 부분방전이 발생하였는가를 직관적으로 용이하고 정확하게 진단할 수 있다. 특히, 사용자는 애니메이션의 확대 속도 또는 축소 속도를 관찰함으로써 전력기기에서 발생된 부분방전의 유형을 직관적으로 알아낼 수 있다. 그 결과, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 전력기기에서 발생된 부분방전의 유형을 직관적으로 용이하고 정확하게 진단할 수 있다.
또한, 각 센서의 출력신호의 크기의 증감 속도에 따라 선정된 컬러로 점차적으로 확대되거나 축소되는 애니메이션을 표시함으로써 사용자는 직관적으로 전력기기에서 어떤 유형의 부분방전이 발생했다가 사라졌음을 알아낼 수 있다. 그 결과, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 전력기기에서 점차적으로 확대되거나 축소되는 애니메이션의 컬러를 관찰하는 것만으로 전력기기에서 어떤 유형의 부분방전이 발생했다가 사라졌는지를 직관적으로 용이하고 정확하게 진단할 수 있다.
또한, 전력기기의 각 센서별 부분방전 심각도에 따라 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지하거나 다른 컬러로 변경함으로써 사용자는 각 도트의 컬러를 관찰하는 것만으로 전력기기의 어떤 지점이 정상 상태인지, 부분방전이 발생한 상태인지, 또는 부분방전 지속으로 인해 전력기기 결함이 발생한 상태인지를 직관적으로 파악할 수 있다. 나아가, 전력기기의 각 센서별 부분방전 심각도가 낮아지더라도 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지함으로써 과거의 부분방전 발생 사실을 알 수 있어 이러한 간헐적 부분방전에 의한 전력기기의 고장을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 원격진단시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 전력기기(100)의 내부 구조도이다.
도 3은 도 1에 도시된 서버(10)의 구성도이다.
도 4는 도 1에 도시된 로컬디바이스(20)의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스 제공 방법의 흐름도이다.
도 6-9는 도 5에 도시된 실시예의 방법에 따라 순차적으로 표시되는 그래픽 사용자 인터페이스를 도시한 도면이다.
도 10은 도 2, 4에 도시된 센서(30)의 출력신호의 유형별 그래프를 도시한 도면이다.
도 11은 도 5에 도시된 실시예의 방법이 가스절연개폐장치에 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 12는 도 5에 도시된 실시예의 방법이 주변압기에 적용된 예를 도시한 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 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 원인이 되기 때문에 전력기기의 고장을 예방하기 위한 지표로 사용되며, 부분방전의 발생을 조기에 진단하여 적절한 조치를 취함으로써 전력기기의 고장을 예방하기 위한 부분방전 진단이 필수적으로 요구된다.
본 발명의 실시예들은 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법 및 그 방법을 사용하여 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 부분방전 원격진단시스템에 관한 것으로, 이하에서는 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법을 간략하게 "그래픽 사용자 인터페이스의 제공 방법"으로 호칭할 수도 있고, 그 방법을 사용하여 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 부분방전 원격진단시스템을 간략하게 "부분방전 원격진단시스템"으로 호칭할 수도 있다. 이하에서는 전력기기의 일례로 가스절연개폐장치(GIS, Gas Insulated Switchgear), 주변압기(MTR, Main Transformer)를 예로 들어 설명하기로 하나, 발전기(generator) 등과 같은 다른 전력기기에도 본 발명의 실시예들이 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 원격진단시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력기기(100)의 내부 구조도이다. 도 1-2를 참조하면, 본 실시예에 따른 부분방전 원격진단시스템은 복수 개의 전력기기(100)의 원격지에 설치되는 서버(10), 복수 개의 전력기기(100) 각각의 현장에 설치되는 복수 개의 로컬디바이스(20), 및 복수 개의 전력기기(100) 각각의 복수 개의 지점에 설치되는 복수 개의 센서(30)로 구성된다. 도 2에는 전력기기(100)의 일례로서 가스절연개폐장치가 도시되어 있으며, 가스절연개폐장치의 현장에 설치된 로컬디바이스(20)와 가스절연개폐장치에 설치된 복수 개의 센서(30)의 연결 모습이 도시되어 있다. 본 실시예에 따른 부분방전 원격진단시스템이 적용되는 전력기기(100)는 도 2에 도시된 가스절연개폐장치 외에 다른 전력기기, 예를 들어 주변압기가 될 수도 있고, 센서(30)의 개수와 배치는 전력기기(100)의 종류, 구조, 사이즈 등에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
서버(10)는 각 로컬디바이스(20)의 검출 데이터가 나타내는 각 센서별 출력신호에 기초하여 각 로컬디바이스(20)에 의해 관리되는 전력기기(100)에서의 부분방전을 진단하고, 아래에 설명될 도 5에 도시된 방법에 따라 표시되는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 역할을 한다. 복수 개의 로컬디바이스(20)는 여러 지역에 분산되어 설치되는 복수 개의 전력기기(100)의 현장에 설치되어 그 각각이 각 전력기기(100)에 설치된 복수 개의 센서(30)의 출력신호를 검출함으로써 각 센서별 출력신호를 나타내는 검출 데이터를 생성하고, 이러한 검출 데이터를 서버(10)에게 제공하는 역할을 한다. 복수 개의 센서(30)는 각 전력기기(100)의 복수 개의 지점에 설치되어 각 전력기기(100)의 복수 개의 지점에서 발생된 전자파를 감지하는 역할을 한다. 이하에서는 본 실시예의 설명이 장황해짐에 따라 본 실시예의 특징이 흐려짐을 방지하기 위해, 복수 개의 전력기기(100) 중 어느 하나와 그 현장에 설치된 어느 하나의 로컬디바이스(20)를 중심으로 본 실시예를 설명하기로 한다.
복수 개의 센서(30)는 전력기기(100)의 복수 개의 지점에 설치되어 전력기기(100) 내부의 복수 개의 지점에 발생된 전자파를 감지하여 동축케이블을 통하여 로컬디바이스(20)에 출력한다. 부분방전에 해당하는 전자파는 1ns 이하의 급격한 상승시간(rise time)을 갖는 펄스들이 군집된 형태로 거의 모든 주파수 대역에 걸쳐 나타나는 특성을 갖고 있다. 500MHz 이하의 전자파는 노이즈와 구별하기가 어렵고, 2GHz 이상의 전자파는 고가의 측정장비에 의해서만 측정이 가능하기 때문에 일반적으로 UHF(Ultra High Frequency) 센서를 이용하여 500MHz ~ 1.5GHz 대역의 UHF 대역의 전자파 신호를 측정하고, 그 측정결과에 기초하여 부분방전 진단을 한다. 따라서, 본 실시예의 각 센서(30)는 UHF 센서임이 바람직하다. UHF 센서는 전력기기(100)의 외면에 설치되는 외장형과 전력기기(100)의 내부에 설치되는 내장형으로 구분된다.
도 3은 도 1에 도시된 서버(10)의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 도 1에 도시된 서버(10)는 신호 분석부(11), 진단부(12), 영상 생성부(13), 사용자 인터페이스(14), 데이터베이스(15), 및 통신부(16)로 구성된다. 도 4는 도 1에 도시된 로컬디바이스(20)의 구성도이다. 도 4를 참조하면, 도 1에 도시된 로컬디바이스(20)는 신호 검출부(21), 및 통신부(22)로 구성된다. 서버(10) 및 로컬디바이스(20) 각각의 통신부(15, 22)는 인터넷과 같은 네트워크를 통하여 서버(10)와 로컬디바이스(20)가 서로 통신할 수 있도록 네트워크의 계층별 프로토콜, 예를 들어 인터넷 프로토콜에 따른 데이터 변환을 수행한다. 이하에서는 본 실시예들의 설명이 장황해지는 것을 방지하기 위하여 통신부(15, 22)에서의 네트워크를 통한 수신과 전송의 관점에서만 설명하기로 한다.
로컬디바이스(20)의 신호 검출부(21)는 전력기기(100)에 설치된 복수 개의 센서(30) 중 적어도 하나에 의해 감지된 전자파를 검출함으로써 전력기기(100)의 각 센서별 출력신호로서 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 생성한다. 예를 들어, 로컬디바이스(20)는 전력기기(100)에서 발생된 전자파를 감지한 센서에 대해서는 그 센서의 출력신호를 그것에 의해 감지된 전자파의 바이너리 값으로 나타내고, 전자파를 감지하지 못한 센서에 대해서는 그 센서의 출력신호를 "0"으로 나타낸 검출 데이터를 생성할 수 있다. 각 센서(30)로부터 서버(10) 등과 같은 컴퓨터에서 인식할 수 없는 아날로그 형태의 미약한 신호가 출력되기 때문에 신호 검출부(21)는 복수 개의 센서(30)로부터 출력된 아날로그 형태의 신호를 증폭하여 컴퓨터에서 인식 가능한 디지털 형태의 데이터로 변환하는 역할을 한다.
로컬디바이스(20)의 통신부(22)는 네트워크를 통하여 신호 검출부(21)에 의해 생성된 검출 데이터를 서버(10)로 전송한다. 서버(10)의 통신부(16)는 네트워크를 통하여 로컬디바이스(20)로부터 전력기기(100)의 각 센서별 출력신호로서 그 전력기기(100)에 설치된 복수 개의 센서(30) 중 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 전자파를 나타내는 검출 데이터를 수신한다.
서버(10)의 신호 분석부(11)는 통신부(16)에 수신된 로컬디바이스(20)의 검출 데이터가 나타내는 각 센서별 출력신호를 분석함으로써 각 센서별 출력신호로부터 각 센서별 출력신호의 패턴을 도출한다. 보다 상세하게 설명하면, 신호 분석부(11)는 각 센서별 출력신호의 펄스 위상, 펄스 크기, 및 펄스 빈도를 전력기기(100)에 흐르는 계통 교류의 각 사이클 별로 계통 교류의 한 사이클에 해당하는 윈도우에 축적시킴으로써 각 센서별 출력신호의 패턴을 도출할 수 있다. 이와 같은 신호 분석법을 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 분석법이라고 한다. 이와 같은 도출된 각 센서별 출력신호의 패턴은 그래프 형태로 사용자 인터페이스(14)에 표시되어 사용자가 수동으로 부분방전 진단을 하기 위한 자료로 사용될 수도 있다.
전력기기(100)의 어떤 지점에서 부분방전으로 인해 발생되는 전자파는 노이즈와는 달리, 1ns 이하의 급격한 상승시간을 갖는 펄스들이 부분방전의 유형에 따라 전력기기(100)에 흐르는 계통 교류의 각 사이클의 특정한 위상 구간마다 특정 개수의 펄스가 특정 패턴으로 군집되어 반복적으로 발생되는 특성을 갖고 있다. 이에 따라, 계통 교류의 여러 사이클에 걸쳐 각 센서(30)로부터 출력되는 신호의 펄스 위상, 펄스 크기, 및 펄스 빈도를 한 사이클에 해당하는 윈도우에 축적시키면 부분방전의 유형 별로 서로 다른 일정한 패턴을 나타내며, 이러한 패턴으로부터 전력기기(100)의 어느 지점에서 부분방전이 발생하였는가를 진단할 수 있고, 어떤 유형의 부분방전이 발생하였는가를 진단할 수 있다.
서버(10)의 신호 분석부(11)는 통신부(16)에 수신된 로컬디바이스(20)의 검출 데이터가 나타내는 각 센서별 출력신호를 분석함으로써 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호가 존재하는가를 모니터링함과 동시에 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호의 크기가 변화하는가를 모니터링한다. 신호 분석부(11)는 로컬디바이스(20)의 검출 데이터를 분석하여 어떤 센서에 의해서도 감지된 전자파가 없음을 나타내는가를 모니터링함으로써 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호가 존재하는가를 모니터링할 수 있다. 신호 분석부(11)는 로컬디바이스(20)의 검출 데이터를 분석하여 적어도 하나의 센서에 의해 감지된 전자파의 변화를 모니터링함으로써 적어도 하나의 센서로부터 출력된 신호의 크기가 변화하는가를 모니터링할 수 있다.
서버(10)의 신호 분석부(11)는 통신부(16)에 수신된 로컬디바이스(20)의 검출 데이터가 나타내는 각 센서별 출력신호를 분석함으로써 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증감 속도를 산출하고, 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증감 속도를 나타내는 속도 데이터를 생성하여 영상 생성부(13)로 출력한다. 통신부(16)에 수신된 로컬디바이스(20)의 검출 데이터는 복수 개의 센서(30) 중 적어도 하나에 의해 감지된 전자파를 나타내기 때문에 신호 분석부(11)는 이러한 전자파의 파형의 상승 또는 하강 기울기로부터 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증감 속도를 산출할 수 있다. 감지된 전자파가 없는 센서의 경우, 그 센서의 출력신호 자체가 존재하지 않으므로 그 센서의 출력신호의 크기의 증감 속도도 존재하지 않으며 무의미한 값, 예를 들어 "0"으로 설정될 수 있다.
서버(10)의 진단부(12)는 신호 분석부(11)에 의해 도출된 각 센서별 출력신호의 패턴에 기초하여 전력기기(100)에서 발생된 부분방전을 진단함으로써 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전의 발생 여부, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 유형, 및 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도를 나타내는 진단 데이터를 생성한다. 여기에서, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전의 발생 여부는 전력기기(100)의 각 센서의 설치 지점에서의 부분방전의 발생 여부를 의미하고, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전의 유형은 전력기기(100)의 각 센서의 설치 지점에서 발생된 부분방전의 유형을 의미하고, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도는 전력기기(100)의 각 센서의 설치 지점에서 발생된 부분방전의 심각도를 의미한다.
보다 상세하게 설명하면, 서버(10)의 진단부(12)는 신호 분석부(11)에 의해 도출된 각 센서별 출력신호의 패턴과 부분방전의 각 유형별 패턴을 비교함으로써 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전의 발생 여부와 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 유형을 결정하고, 부분방전의 각 유형별 복수의 크기 구간과 전력기기(100)의 각 센서별 출력신호의 크기를 비교함으로써 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도를 결정하고, 이와 같이 결정된 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전의 발생 여부, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 유형, 및 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도를 나타내는 진단 데이터를 생성할 수 있다. 전력기기(100)의 각 센서별 출력신호의 크기는 전력기기(100)에 흐르는 계통 교류의 한 사이클 동안의 각 센서별 출력신호의 평균 크기일 수 있다.
부분방전의 각 유형별 복수의 크기 구간은 부분방전이 발생하지 않은 정상 구간, 및 부분방전이 발생한 경고 구간, 부분방전 지속으로 인한 전력기기 결함이 발생한 위험 구간으로 구성될 수 있다. 부분방전은 그 유형에 따라 다양한 패턴 형태로 나타난다. 예를 들어, 보이드 방전은 높게 솟아 있는 패턴 형태로 나타나고, 파티클 방전은 낮게 퍼져 있는 패턴 형태로 나타난다. 이에 따라, 복수의 크기 구간은 부분방전 유형에 따라 다르게 설정된다. 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도는 전력기기(100)의 각 센서별 출력신호의 크기가 이러한 3 개의 크기 구간 중 어느 구간에 속하는가에 따라 결정될 수 있다.
본 실시예에서, 각 센서별 부분방전 심각도는 각 센서(30)가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위에서 부분방전이 발생하지 않은 정상 상태, 각 센서(30)가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위에서 부분방전이 발생한 경고 상태, 각 센서(30)가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위에서 부분방전 지속으로 인한 전력기기 결함이 발생한 위험 상태로 분류된다. 아니면, 진단부(12)는 신호 분석부(11)에 의해 도출된 각 센서별 출력신호의 패턴과 부분방전의 각 유형별 패턴의 유사도에 비례하여 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도를 결정할 수도 있다.
예를 들어, 진단부(12)는 신경회로망(미도시)을 이용하여 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전의 발생 여부, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 유형, 및 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도를 결정할 수 있다. 신경회로망의 입력층에 이미 알고 있는 신호의 각 유형별 패턴을 입력하고, 출력층에 입력된 각 유형별 패턴에 대응하는 신호 유형 및 부분방전 심각도를 입력함으로써 신경회로망은 학습될 수 있다. 진단부(12)는 이와 같이 학습된 신경회로망의 입력층에 신호 분석부(11)에 의해 도출된 각 센서별 출력신호의 패턴을 입력하여 신경회로망의 출력층으로부터 전력기기(100)의 각 센서별 출력신호의 유형과 부분방전 심각도를 추출함으로써 진단 데이터를 생성할 수 있다. 신경회로망이 보다 많은 양의 자료로 학습될수록, 진단부(12)의 진단 정확도는 향상될 수 있다.
서버(10)의 영상 생성부(13)는 본 실시예에 따라 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 나타내는 영상을 생성하여 사용자 인터페이스(14)로 출력한다. 서버(10)의 사용자 인터페이스(14)는 영상 생성부(13)로부터 입력된 영상을 표시함으로써 본 실시예에 따라 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 사용자에게 제공한다. 또한, 사용자 인터페이스(14)는 진단부(12)에 의해 생성된 진단 데이터에 따라 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전의 발생 여부, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 유형, 및 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도를 텍스트 형태로 표시할 수도 있다.
사용자 인터페이스(14)는 터치스크린으로 구현됨으로써 본 실시예에 따라 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다. 아니면, 이러한 사용자 인터페이스(14)는 모니터 등의 출력장치와 마우스 등의 입력장치의 조합으로 구현될 수도 있다. 데이터베이스(15)에는 신경망회로, 전력기기(100)의 외관 형상을 나타내는 외관 데이터, 전력기기(100)의 여러 지점에 설치된 복수 개의 센서(30) 각각의 위치 정보를 나타내는 센서 데이터 등이 저장되어 있다. 영상 생성부(13)와 사용자 인터페이스(14)에 대해서는 아래에서 도 5를 참조하면서 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스 제공 방법의 흐름도이고, 도 6-9는 도 5에 도시된 실시예의 방법에 따라 순차적으로 표시되는 그래픽 사용자 인터페이스를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스의 제공 방법은 도 1, 3에 도시된 서버(10)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성되며, 이러한 방법에 따라 제공된 그래픽 사용자 인터페이스는 서버(10)의 사용자 인터페이스(14)에 표시된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1, 3에 도시된 서버(10)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 이하에서 기술될 그래픽 사용자 인터페이스의 제공 방법에도 적용된다.
51 단계에서 서버(10)의 영상 생성부(13)는 데이터베이스(15)에 저장된 외관 데이터가 나타내는 전력기기(100)의 외관 형상에 따라 전력기기(100)의 외관 이미지를 생성하고, 사용자 인터페이스(14)는 이와 같이 생성된 전력기기(100)의 외관 이미지를 표시한다. 전력기기(100)의 외관 대신에 전력기기(100)의 내부 이미지를 표시할 수도 있으나, 전력기기(100)의 내부는 사용자의 눈에 보이지 않아 전력기기(100)의 내부 이미지 상에 아래에 기술될 바와 같이 직관적으로 부분방전 진단이 가능한 애니메이션을 표시할 경우에 전력기기(100)의 외관보다 직관성이 떨어지므로 전력기기(100)의 외관 이미지를 표시함이 바람직하다.
52 단계에서 서버(10)의 영상 생성부(13)는 데이터베이스(15)에 저장된 센서 데이터가 나타내는 복수 개의 센서(30) 각각의 위치에 따라 도 6에 도시된 바와 같이, 복수 개의 센서(30)의 위치를 전력기기(100)의 외관 이미지 상에 복수 개의 녹색 도트로 나타낸 영상을 생성하고, 사용자 인터페이스(14)는 이와 같이 생성된 영상에 따라 복수 개의 센서(30)의 위치를 51 단계에서 표시된 전력기기(100)의 외관 이미지 상에 복수 개의 녹색 도트로 표시한다. 본 실시예에서 각 도트의 복수의 컬러 중 녹색은 녹색 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위가 부분방전이 발생하지 않은 정상 상태에 있음을 나타내고, 황색은 황색 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위가 부분방전이 발생한 경고 상태에 있음을 나타내고, 적색은 적색 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위가 부분방전 지속으로 인한 전력기기 결함이 발생한 위험 상태에 있음을 나타낸다.
53 단계에서 서버(10)의 신호 분석부(11)는 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호가 존재하는가를 모니터링한다. 그 결과, 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호가 존재하면 54 단계로 진행하고, 복수 개의 센서(30)로부터 출력된 신호가 없으면 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호가 존재하는가를 계속적으로 모니터링한다. 이와 같이, 본 실시예는 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호의 존재를 계속적으로 모니터링함으로써 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호가 본 실시예에 따라 제공된 그래픽 사용자 인터페이스에 실시간으로 반영될 수 있다.
54 단계에서 서버(10)의 영상 생성부(13)는 진단부(12)로부터 입력된 진단 데이터가 나타내는 각 센서별 부분방전 심각도에 따라 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지하거나 현재 컬러가 아닌 다른 컬러로 변경한다. 영상 생성부(13)에 의해 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러가 다른 컬러로 변경된 경우, 서버(10)의 사용자 인터페이스(14)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 영상 생성부(13)에 의해 변경된 컬러로 변경하여 표시한다. 상술한 바와 같이, 각 센서별 부분방전 심각도는 각 센서(30)가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위에서 부분방전이 발생하지 않은 정상 상태, 각 센서(30)가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위에서 부분방전이 발생한 경고 상태, 각 센서(30)가 설치된 전력기기(100)의 지점 부위에서 부분방전 지속으로 인한 전력기기 결함이 발생한 위험 상태로 분류된다.
52 단계에서 초기 상태로서 모든 도트는 녹색으로 표시되어 있기 때문에, 출력 신호가 존재하는 각 센서별 부분방전 심각도가 정상 상태이면 영상 생성부(13)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 녹색을 유지한다. 만약, 출력 신호가 존재하는 각 센서별 부분방전 심각도가 경고 상태이면 영상 생성부(13)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 녹색을 황색으로 변경한다. 만약, 출력 신호가 존재하는 각 센서별 부분방전 심각도가 위험 상태이면 영상 생성부(13)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 녹색을 적색으로 변경한다. 이와 같이, 전력기기(100)의 각 센서별 부분방전 심각도에 따라 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지하거나 다른 컬러로 변경함으로써 사용자는 각 도트의 컬러를 관찰하는 것만으로 전력기기의 어떤 지점이 정상 상태인지, 부분방전이 발생한 상태인지, 또는 부분방전 지속으로 인해 전력기기 결함이 발생한 상태인지를 직관적으로 파악할 수 있다.
도 5에 도시된 흐름도에 따라 다시 52 단계로 돌아온 경우에 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 컬러는 황색일 수 있다. 이 때, 출력 신호가 존재하는 각 센서별 부분방전 심각도가 위험 상태이면 영상 생성부(13)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 황색을 적색으로 변경한다. 이 때, 출력 신호가 존재하는 각 센서별 부분방전 심각도가 정상 상태이면 영상 생성부(13)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 황색을 녹색으로 변경하지 않고 황색을 유지한다.
도 5에 도시된 흐름도에 따라 다시 52 단계로 돌아온 경우에 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 컬러는 적색일 수도 있다. 이 때, 출력 신호가 존재하는 각 센서별 부분방전 심각도가 경고 상태이면 영상 생성부(13)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 적색을 황색으로 변경하지 않고 적색을 유지한다. 마찬가지로, 출력 신호가 존재하는 각 센서별 부분방전 심각도가 정상 상태이면 영상 생성부(13)는 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 적색을 녹색으로 변경하지 않고 적색을 유지한다.
즉, 영상 생성부(13)는 각 센서별 부분방전 심각도가 높아지면, 각 센서별 부분방전의 심각도에 따라 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 녹색을 황색 또는 적색으로 변경하거나 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 황색을 적색으로 변경한다. 영상 생성부(13)는 각 센서별 부분방전 심각도가 낮아지면, 출력 신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지한다. 부분방전은 일정한 시간 동안 지속적으로 발생하는 경향이 있다. 그러나, 부분방전이 지속되다가 한동안 사라지는 경우도 있으며 이러한 간헐적 부분방전에 의해서도 전력기기에 절연파괴 등과 같은 결함이 발생할 수 있다. 본 실시예는 부분방전 심각도가 낮아지더라도 도트의 현재 컬러를 유지함으로써 과거의 부분방전 발생 사실을 알 수 있어 이러한 간헐적 부분방전에 의한 전력기기의 고장을 예방할 수 있다.
55 단계에서 서버(10)의 신호 분석부(11)는 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호의 크기가 변화하는가를 모니터링한다. 그 결과, 복수 개의 센서(30)로부터 출력된 신호의 크기가 증가하면 56 단계로 진행하고, 복수 개의 센서(30)로부터 출력된 신호의 크기가 감소하면 58 단계로 진행하고, 복수 개의 센서(30)로부터 출력된 신호의 크기의 변화가 없으면 510 단계로 진행한다. 이와 같이, 본 실시예는 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호의 크기의 변화를 계속적으로 모니터링함으로써 복수 개의 센서(30) 중에서 적어도 하나로부터 출력된 신호의 크기의 변화가 본 실시예에 따라 제공된 그래픽 사용자 인터페이스에 실시간으로 반영될 수 있다.
56 단계에서 서버(10)의 영상 생성부(13)는 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도에 따라 전력기기(100)에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형 및 노이즈에 대응하는 복수의 컬러 중 어느 하나의 컬러를 선정한다. 예를 들어, 플로팅과 파티클 방전에 대응하는 컬러는 적색일 수 있고, 코로나와 보이드 방전에 대응하는 컬러는 황색일 수 있고, 노이즈에 대응하는 컬러는 녹색일 수 있다. 이 경우, 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도의 상한과 하한 사이의 범위는 세 개의 구간으로 분할될 수 있고, 세 개의 구간에 적색, 황색, 녹색이 할당될 수 있다. 56 단계에서 영상 생성부(13)는 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도가 이러한 세 개의 구간 중 어느 구간에 속하는가에 따라 전력기기(100)에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형 및 노이즈에 대응하는 적색, 황색, 녹색 중 어느 하나의 컬러를 선정할 수 있다.
아래에 설명한 바와 같이, 전력기기(100)에서 어떤 유형의 부분방전이 발생하였는지, 아니면 노이즈가 발생하였는지에 따라 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도가 달라지게 된다. 또 다른 예로서, 플로팅 방전과 파티클 방전에 대해서 서로 다른 컬러가 할당될 수 있고, 코로나 방전과 보이드 방전에 대해서도 서로 다른 컬러가 할당될 수도 있다. 이 경우, 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도의 상한과 하한 사이의 범위는 다섯 개의 구간으로 분할된다.
57 단계에서 서버(10)의 영상 생성부(13)는 출력 신호의 크기가 증가하는 각 센서(30)에 대응하는 각 도트를 중심으로 신호 분석부(11)로부터 입력된 속도 데이터가 나타내는 각 센서(30)의 출력 신호의 크기의 증가 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 확대되는 애니메이션을 생성하고, 사용자 인터페이스(14)는 이와 같이 영상 생성부(13)에 의해 생성된 애니메이션, 즉 출력 신호의 크기가 증가하는 각 센서(30)에 대응하는 각 도트를 중심으로 각 센서(30)의 출력 신호의 크기의 증가 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 확대되는 애니메이션을 표시한다. 특히, 57 단계에서 영상 생성부(13)는 56 단계에서 선정된 컬러로 점차적으로 확대되는 애니메이션을 표시한다. 사용자는 점차적으로 확대되는 애니메이션의 컬러를 관찰하는 것만으로 직관적으로 전력기기(100)에서 부분방전이 발생했는지, 아니면 노이즈가 발생했는지를 알아낼 수 있을 뿐만 아니라 어떤 유형의 부분방전이 발생했는지도 알아낼 수 있다.
58 단계에서 서버(10)의 영상 생성부(13)는 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도에 따라 전력기기(100)에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형 및 노이즈에 대응하는 복수의 컬러 중 어느 하나의 컬러를 선정한다. 상술한 예와 같이, 플로팅과 파티클 방전에 대응하는 컬러는 적색일 수 있고, 코로나와 보이드 방전에 대응하는 컬러는 황색일 수 있고, 노이즈에 대응하는 컬러는 녹색일 수 있다. 이 경우, 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도의 상한과 하한 사이의 범위는 세 개의 구간으로 분할될 수 있고, 세 개의 구간에 적색, 황색, 녹색이 할당될 수 있다. 58 단계에서 영상 생성부(13)는 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도가 이러한 세 개의 구간 중 어느 구간에 속하는가에 따라 전력기기(100)에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형 및 노이즈에 대응하는 적색, 황색, 녹색 중 어느 하나의 컬러를 선정할 수 있다.
아래에 설명한 바와 같이, 전력기기(100)에서 어떤 유형의 부분방전이 발생하였는지, 아니면 노이즈가 발생하였는지에 따라 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도가 달라지게 된다. 또 다른 예로서, 플로팅 방전과 파티클 방전에 대해서 서로 다른 컬러가 할당될 수 있고, 코로나 방전과 보이드 방전에 대해서도 서로 다른 컬러가 할당될 수도 있다. 이 경우, 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도의 상한과 하한 사이의 범위는 다섯 개의 구간으로 분할된다.
59 단계에서 서버(10)의 영상 생성부(13)는 출력 신호의 크기가 감소하는 각 센서(30)에 대응하는 각 도트를 중심으로 신호 분석부(11)로부터 입력된 속도 데이터가 나타내는 각 센서(30)의 출력 신호의 크기의 감소 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 축소되는 애니메이션을 생성하고, 사용자 인터페이스(14)는 이와 같이 영상 생성부(13)에 의해 생성된 애니메이션, 즉 출력 신호의 크기가 감소하는 각 센서(30)에 대응하는 각 도트를 중심으로 각 센서(30)의 출력 신호의 크기의 감소 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 축소되는 애니메이션을 표시한다. 특히, 59 단계에서 영상 생성부(13)는 58 단계에서 선정된 컬러로 점차적으로 축소되는 애니메이션을 표시한다. 사용자는 점차적으로 축소되는 애니메이션의 컬러를 관찰하는 것만으로 직관적으로 전력기기(100)에서 부분방전이 발생했는지, 아니면 노이즈가 발생했는지를 알아낼 수 있을 뿐만 아니라 어떤 유형의 부분방전이 발생했는지도 알아낼 수 있다.
도 7에는 각 도트를 중심으로 1 단계로 확대된 원형 도형이 표시되어 있다. 도 8에는 각 도트를 중심으로 2 단계로 확대된 원형 도형이 표시되어 있다. 도 9에는 각 도트를 중심으로 3 단계로 확대된 원형 도형이 표시되어 있다. 어떤 센서(30)의 출력 신호의 크기가 증가하면, 그 증가 속도에 비례하여 그 센서(30)에 대응하는 도트를 중심으로 도 7, 8, 9의 순서로 점차적으로 확대되는 애니메이션이 표시된다. 어떤 센서(30)의 출력 신호의 크기가 감소하면, 그 감소 속도에 비례하여 그 센서(30)에 대응하는 도트를 중심으로 도 9, 8, 7의 순서로 점차적으로 축소되는 애니메이션이 표시된다.
이와 같이, 본 실시예의 애니메이션은 확대되거나 축소되는 형태로 동적으로 변화하는 도형을 의미한다. 이러한 도형은 상기된 원형 이외에 삼각형, 사각형 등 다른 형상의 도형일 수도 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 애니메이션의 채도는 애니메이션이 표시되는 도트로부터 멀어질수록 단계적으로 흐려지도록 함으로써 사용자는 그 애니메이션의 중심, 즉 센서(30)의 위치에 표시된 도트를 용이하게 식별할 수 있다. 그 결과, 사용자는 전력기기(100)의 이미지로부터 복수 개의 센서(30)가 설치된 위치를 용이하게 식별해 낼 수 있어 전력기기(100)의 어느 지점에서 부분방전이 발생하고 있는지를 용이하게 식별해 낼 수 있다.
도 10은 도 2, 4에 도시된 센서(30)의 출력신호의 유형별 그래프를 도시한 도면이다. 도 5의 (a)의 그래프에는 노이즈를 나타내는 신호 패턴이 도시되어 있고, (b)의 그래프에는 보이드 방전을 나타내는 신호 패턴이 도시되어 있고, (c)의 그래프에는 코로나 방전을 나타내는 신호 패턴이 도시되어 있고, (d)의 그래프에는 파티클 방전을 나타내는 신호 패턴이 도시되어 있고, (e)의 그래프에는 플로팅 방전을 나타내는 신호 패턴이 도시되어 있다. 도 10에 도시된 유형별 신호 패턴은 상술한 바와 같은 PRPD 분석법에 따라 각 센서별 출력신호의 펄스 위상, 펄스 크기, 및 펄스 빈도를 전력기기(100)에 흐르는 계통 교류의 각 사이클 별로 계통 교류의 한 사이클에 해당하는 윈도우에 축적시킨 예이다. 각 그래프의 x 축은 계통 교류의 한 사이클의 위상(0°~ 360°)을 나타내고, y축은 센서의 출력신호의 크기(0 dBm ~ -55 dBm)를 나타낸다.
부분방전 진단은 상술한 바와 같은 신경회로망 등의 진단 알고리즘을 이용하여 자동으로 이루어질 수도 있으나, 이러한 자동 진단 결과의 신뢰도가 낮아 부분방전 진단 전문가가 도 10에 도시된 바와 같은 센서(30)의 출력신호의 패턴을 관찰하여 진단하는 수동 진단이 병행되고 있다. 도 10에 도시된 바와 같은 센서(30)의 출력신호의 패턴 관찰에 따른 부분방전 진단은 숙련자가 아니고는 하기가 힘들다. 본 실시예에 따르면, 전력기기(100)에 설치된 복수 개의 센서 위치마다 각 센서의 출력신호의 크기에 비례하여 확대되거나 축소되는 애니메이션이 표시된다. 이에 따라, 사용자는 전력기기(100)의 각 센서별 출력신호의 크기의 변화 추이와 지속성을 직관적으로 알 수 있어 전력기기(100)의 어느 지점에서 부분방전이 발생하였는가를 직관적으로 파악할 수 있다. 그 결과, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 전력기기(100)의 어느 지점에서 부분방전이 발생하였는가를 직관적으로 용이하고 정확하게 진단할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 각 센서의 출력 신호의 크기의 증감 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 확대되거나 축소되는 애니메이션이 표시된다. 도 10에 도시된 바와 같이, 플로팅과 파티클 방전은 1% 미만의 펄스 밀도를 보이고, 코로나와 보이드 방전은 10~30%의 펄스 밀도를 보이며, 노이즈는 40~100%의 펄스 밀도를 보이는 것으로 알려져 있다. 전력기기(100)에서 부분방전 또는 노이즈가 발생한 경우, 부분방전 또는 노이즈를 감지한 각 센서(30)의 출력신호의 펄스 밀도가 높을수록 각 센서(30)의 출력신호의 크기는 급격하게 증가하는 경향이 있다. 이에 따라, 부분방전 또는 노이즈가 발생한 지점에 설치된 각 센서(30)의 출력신호의 펄스 밀도가 높을수록 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도는 빨라지게 된다.
반면, 전력기기(100)에서 발생했던 부분방전 또는 노이즈가 서서히 사라지는 경우, 부분방전 또는 노이즈를 감지한 각 센서(30)의 출력신호의 펄스 밀도가 높을수록 각 센서(30)의 출력신호의 크기는 급격하게 감소하는 경향이 있다. 이에 따라, 부분방전 또는 노이즈를 감지한 각 센서(30)의 출력신호의 펄스 밀도가 높을수록 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도는 빨라지게 된다. 사용자는 애니메이션의 확대 속도 또는 축소 속도를 관찰함으로써 전력기기(100)에서 발생된 부분방전의 유형을 직관적으로 알아낼 수 있다. 즉, 애니메이션의 확대 속도 또는 감소 속도로부터 전력기기(100)에서 발생된 부분방전의 유형이 진단될 수 있다. 그 결과, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 전력기기(100)에서 부분방전이 발생했는지, 아니면 노이즈가 발생했는지를 직관적으로 알아낼 수 있을 뿐만 아니라 전력기기(100)에서 발생된 부분방전의 유형을 직관적으로 용이하고 정확하게 진단할 수 있다.
예를 들어, 전력기기(100)에서 노이즈가 발생한 경우에 어떤 유형의 부분방전이 발생한 경우보다 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도가 가장 빠르게 나타난다. 상기된 예에 따르면, 각 센서(30)가 노이즈를 감지한 경우에 점차적으로 확대되는 애니메이션의 컬러는 녹색으로 표시된다. 전력기기(100)에서 발생했던 노이즈가 서서히 사라지는 경우에 어떤 유형의 부분방전이 사라지는 경우보다 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도가 가장 빠르게 나타난다. 상기된 예에 따르면, 각 센서(30)가 노이즈를 감지한 경우에 점차적으로 축소되는 애니메이션의 컬러는 녹색으로 표시된다. 사용자는 녹색 애니메이션이 점차적으로 확대되었다가 축소되는 것을 관찰함으로써 전력기기(100)에서 노이즈가 발생했다가 사라졌음을 직관적으로 알아낼 수 있다.
또 다른 예를 들면, 전력기기(100)에서 코로나 또는 보이드 방전이 발생한 경우에 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 증가 속도는 플로팅 또는 파티클 방전의 발생보다는 빠르고 노이즈의 발생보다는 느리게 나타난다. 상기된 예에 따르면, 각 센서(30)가 코로나 또는 보이드 방전을 감지한 경우에 점차적으로 확대되는 애니메이션의 컬러는 황색으로 표시된다. 전력기기(100)에서 발생했던 코로나 또는 보이드 방전이 서서히 사라지는 경우에 각 센서(30)의 출력신호의 크기의 감소 속도는 플로팅 또는 파티클 방전의 소멸보다는 빠르고 노이즈의 소멸보다는 느리게 나타난다. 상기된 예에 따르면, 각 센서(30)가 코로나 또는 보이드 방전을 감지한 경우에 점차적으로 축소되는 애니메이션의 컬러는 황색으로 표시된다. 사용자는 황색 애니메이션이 점차적으로 확대되었다가 축소되는 것을 관찰함으로써 전력기기(100)에서 코로나 또는 보이드 방전이 발생했다가 사라졌음을 직관적으로 알아낼 수 있다.
510 단계에서 사용자에 의해 서버(10)의 사용자 인터페이스(14)에 리셋 명령이 입력되면 52 단계로 돌아가서 모든 도트의 컬러가 녹색으로 초기화되고, 그렇지 않으면 53 단계로 돌아가서 각 도트의 현재 컬러가 유지된다. 사용자 인터페이스(14)는 리셋 아이콘(미도시)이 표시된 터치스크린, 모니터 등으로 구현될 수 있다. 이 경우, 사용자는 리셋 아이콘을 클릭함으로써 사용자 인터페이스(14)에 리셋 명령을 입력할 수 있다. 사용자 인터페이스(14)는 터치스크린, 모니터와는 별도의 리셋 버튼을 구비하도록 구현될 수도 있다. 이 경우, 사용자는 리셋 버튼을 누름으로써 사용자 인터페이스(14)에 리셋 명령을 입력할 수 있다. 이러한 리셋을 통한 모든 도트의 컬러의 녹색 초기화는 부분방전으로 인한 전력기기(100)의 고장의 수리가 완료된 경우, 도트의 컬러가 황색 또는 적색이나 부분방전이 아닌 것으로 확인된 경우 등에 이루어지게 된다.
도 11은 도 5에 도시된 실시예의 방법이 가스절연개폐장치에 적용된 예를 도시한 도면이다. 도 11에 도시된 그래픽 사용자 인터페이스에는 가스절연개폐장치의 각 센서별 출력신호의 크기에 따라 각 센서에 대응하는 각 도트를 중심으로 확대되거나 축소되는 애니메이션이 표시되어 있다. 이에 따라, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 가스절연개폐장치의 각 센서별 출력신호의 크기의 변화 추이, 지속성, 및 변화 속도를 직관적으로 알 수 있어 가스절연개폐장치의 어느 지점에서 어떤 유형의 부분방전이 발생하였는가를 직관적으로 파악할 수 있다.
도 12는 도 5에 도시된 실시예의 방법이 주변압기에 적용된 예를 도시한 도면이다. 도 12에 도시된 그래픽 사용자 인터페이스에는 주변압기의 각 센서별 출력신호의 크기에 따라 각 센서에 대응하는 각 도트를 중심으로 확대되거나 축소되는 애니메이션이 표시되어 있다. 이에 따라, 부분방전 진단분야의 초심자라 하더라도 주변압기의 각 센서별 출력신호의 크기의 변화 추이, 지속성, 및 변화 속도를 직관적으로 알 수 있어 가스절연개폐장치의 어느 지점에서 어떤 유형의 부분방전이 발생하였는가를 직관적으로 파악할 수 있다. 또한, 도 12에 도시된 그래픽 사용자 인터페이스에서 주변압기에 설치된 복수 개의 센서의 위치를 나타내는 도트들 중 대부분은 녹색으로 표시되어 있으나, 일부는 황색으로 표시되어 있고, 일부는 적색으로 표시되어 있다. 이것으로부터 사용자는 과거의 부분방전 발생 사실을 알 수 있어 간헐적 부분방전에 의한 전력기기의 고장을 예방할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 서버
11 : 신호 분석부 12 : 진단부
13 : 영상 생성부 14 : 사용자 인터페이스
15 : 데이터베이스 16 : 통신부
20 : 로컬디바이스
21 : 신호 검출부 22 : 통신부
30 : 센서
100 : 전력기기

Claims (7)

  1. 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 방법에 있어서,
    전력기기의 이미지를 표시하는 단계;
    상기 전력기기에 설치되어 상기 전력기기에서 발생된 부분방전을 검출하기 위한 복수 개의 센서의 위치를 상기 전력기기의 이미지 상에 복수 개의 도트로 표시하는 단계;
    상기 복수 개의 센서 중 적어도 하나의 출력신호의 크기가 증가하면, 상기 출력신호의 크기가 증가하는 각 센서에 대응하는 각 도트를 중심으로 상기 출력신호의 크기가 증가하는 각 센서의 출력신호의 크기의 증가 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 확대되는 애니메이션을 표시하는 단계; 및
    상기 복수 개의 센서 중 적어도 하나의 출력신호의 크기가 감소하면, 상기 출력신호의 크기가 감소하는 각 센서에 대응하는 각 도트를 중심으로 상기 출력신호의 크기가 감소하는 각 센서의 출력신호의 크기의 감소 속도에 비례하는 속도로 점차적으로 축소되는 애니메이션을 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 애니메이션의 확대 속도 또는 감소 속도로부터 상기 전력기기에서 발생된 부분방전의 유형이 진단되고,
    상기 복수 개의 센서 중 적어도 하나의 출력신호가 존재하는가를 모니터링하는 단계; 및
    상기 전력기기의 각 센서의 설치 지점에서 발생된 부분방전의 심각도에 따라 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지하거나 상기 현재 컬러가 아닌 다른 컬러로 변경하여 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 센서의 출력신호의 크기의 증가 속도에 따라 상기 전력기기에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형에 대응하는 복수의 컬러 중 어느 하나의 컬러를 선정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 확대되는 애니메이션을 표시하는 단계는 상기 선정된 컬러로 상기 점차적으로 확대되는 애니메이션을 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 센서의 출력신호의 크기의 감소 속도에 따라 상기 전력기기에서 발생 가능한 복수의 부분방전 유형에 대응하는 복수의 컬러 중 어느 하나의 컬러를 선정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 축소되는 애니메이션을 표시하는 단계는 상기 선정된 컬러로 상기 점차적으로 축소되는 애니메이션을 표시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 도트의 복수의 컬러 중 제 1 컬러는 상기 제 1 컬러의 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기의 지점 부위가 부분방전이 발생하지 않은 정상 상태에 있음을 나타내고, 제 2 컬러는 상기 제 2 컬러의 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기의 지점 부위가 부분방전이 발생한 경고 상태에 있음을 나타내고, 제 3 컬러는 상기 3 컬러의 도트에 대응하는 센서가 설치된 전력기기의 지점 부위가 부분방전 지속으로 인한 전력기기 결함이 발생한 위험 상태에 있음을 나타내는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각 도트의 현재 컬러를 유지하거나 변경하는 단계는
    상기 각 센서별 부분방전 심각도가 높아지면, 상기 각 센서별 부분방전의 심각도에 따라 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 제 1 컬러를 상기 제 2 컬러 또는 상기 제 3 컬러로 변경하거나 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 제 2 컬러를 상기 제 3 컬러로 변경하고,
    상기 각 센서별 부분방전 심각도가 낮아지면, 상기 출력신호가 존재하는 각 센서에 대응하는 각 도트의 현재 컬러를 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항의 방법을 사용하여 직관적인 부분방전 진단이 가능한 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 부분방전 원격진단시스템에 있어서,
    전력기기의 복수 개의 지점에 설치되어 상기 전력기기의 복수 개의 지점에 발생된 전자파를 감지하는 복수 개의 센서;
    상기 복수 개의 센서의 출력신호를 검출함으로써 상기 각 센서별 출력신호를 나타내는 검출 데이터를 생성하는 로컬디바이스; 및
    상기 검출 데이터가 나타내는 각 센서별 출력신호에 기초하여 제 1 항의 방법에 따라 표시되는 그래픽 사용자 인터페이스를 제공하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 원격진단 시스템.
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