KR102028760B1 - 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법 - Google Patents

휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법 Download PDF

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한국전력공사
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Abstract

장비 운용의 편리성 및 설비 관리의 효율성을 동시에 만족시키고, 특유의 알고리즘을 통하여 부분 방전의 발생 및 정도를 정확하게 분석하는 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치는 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 신호 검출부, 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 신호 증폭부, 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 신호 분석부 및 분석된 부분 방전 상태를 표시하기 위한 표시부를 포함한다.

Description

휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법{PORTABLE PARTIAL DISCHARGE MONITORING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 변압기 또는 가스 차단기에 용이하게 부착되어 휴대성이 제공되며, 기준 신호와 대비하여 이상 신호를 검출하는 특유의 알고리즘을 통하여 부분 방전의 발생 및 정도를 분석한다. 또한, 분석 결과를 LED(Light Emitting Diode)를 통하여 표시해줌으로써 현장에서 즉각적으로 확인하여 장비 운용의 편리성 및 설비 관리의 효율성을 동시에 만족시킬 수 있는 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 변압기 또는 가스 차단기에 용이하게 부착되어 휴대성이 제공되며, 기준 신호와 대비하여 이상 신호를 검출하는 특유의 알고리즘을 통하여 부분 방전의 발생 및 정도를 분석한다. 또한, 분석 결과를 LED(Light Emitting Diode)를 통하여 표시해줌으로써 현장에서 즉각적으로 확인하여 장비 운용의 편리성 및 설비 관리의 효율성을 동시에 만족시킬 수 있는 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전을 분석함에 있어서, 컴팩트한 구성을 갖는 분석 장치를 상기 설비들에 부착하는 방식을 통하여 휴대성을 제공하는 것을 가능케 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전을 현장에서 즉시 분석하여 상기 설비들의 이상 유무를 판단하는 것을 가능케 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전 상태 여부를 LED(Light Emitting Diode)를 통하여 보다 쉽게 전달하는 것을 가능케 하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전 상태를 분석함에 있어서, 기준 신호를 생성하여 상기 기준 신호를 기반으로 이상 신호가 발생하는 발생 빈도를 산출하는 알고리즘을 통하여 정확한 판단을 가능케 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치는 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 신호 검출부; 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 신호 증폭부; 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 신호 분석부; 및 분석된 부분 방전 상태를 표시하기 위한 표시부를 포함하고, 상기 신호 분석부는, 상기 증폭 신호의 주기를, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역으로 나누어 위상 영역을 생성하는 위상 영역 생성부와, 매 주기마다 동일한 위상 영역에 상기 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호가 발생하는지를 판단하여 상기 이상 신호가 동일한 위상 영역에 발생하는 주기의 횟수인 발생 빈도를 카운트하는 발생 빈도 카운트부를 포함하며, 상기 발생 빈도 카운트부는, 상기 이상 신호가 매 주기마다 동일한 위상 영역에서 연속적으로 발생하지 않을 경우에 상기 발생 빈도를 초기화하여 다시 카운트하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 신호 분석부는, 상기 기준 신호를 생성하거나 변경하는 기준 신호 생성부를 포함할 수 있다.
삭제
삭제
이 때, 상기 신호 분석부는, 상기 발생 빈도를 기반으로 주의 또는 경고로 부분 방전 상태를 결정하는 부분 방전 상태 결정부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 부분 방전 상태 결정부는, 제 1 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 주의로 결정하고, 상기 제 1 발생 빈도보다 높은 빈도인 제 2 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 경고로 결정할 수 있다.
이 때, 상기 표시부는, 상기 신호 분석부에서 분석된 부분 방전 상태의 결과에 따라 서로 다른 색의 LED(Light Emitting Diode)를 점등 또는 점멸함으로써 분석된 부분 방전 상태를 표시할 수 있다.
이 때, 상기 표시부는, 상기 휴대용 부분 방전 분석 장치의 배터리 충전 상태를, 상기 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 색과 다른 색의 LED를 점등 또는 점멸함으로써 표시할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 부분 분석 장치는 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 신호 검출부 및 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 신호 증폭부를 포함하는 초음파 센서부; 상기 초음파 센서부의 일측에 위치하여, 변압기(Transformer) 또는 고압 차단기(GIS;Gas Insulated Switchgear)의 외벽에 형성되는 초음파 센서부 외함; 상기 초음파 센서부 외함의 일측에 형성되어 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 신호 분석부; 및 상기 신호 분석부의 일측에 형성되어 분석된 부분 방전 상태를 표시하기 위한 표시부를 포함하고, 상기 신호 분석부는, 상기 증폭 신호의 주기를, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역으로 나누어 위상 영역을 생성하는 위상 영역 생성부와, 매 주기마다 동일한 위상 영역에 상기 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호가 발생하는지를 판단하여 상기 이상 신호가 동일한 위상 영역에 발생하는 주기의 횟수인 발생 빈도를 카운트하는 발생 빈도 카운트부를 포함하며, 상기 발생 빈도 카운트부는, 상기 이상 신호가 매 주기마다 동일한 위상 영역에서 연속적으로 발생하지 않을 경우에 상기 발생 빈도를 초기화하여 다시 카운트하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 초음파 센서부 외함은, 자석을 포함하며, 상기 자석을 이용하여 상기 변압기 또는 고압 차단기의 외벽에 부착될 수 있다.
이 때, 상기 초음파 센서부 외함은, 상기 초음파 센서부가 상기 변압기 또는 고압 차단기의 외벽에 밀착되도록 상기 초음파 센서부의 일면과 스프링으로 연결될 수 있다.
이 때, 상기 초음파 센서부 및 상기 신호 분석부는 각각 복수개의 단자로 구성되는 커넥터와 연결되고, 각각의 커넥터들은 케이블을 통하여 서로 연결될 수 있다.
이 때, 상기 초음파 센서부 외함과 상기 신호 분석부 사이에 위치하여, 상기 신호 증폭부 및 상기 신호 분석부에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법은 신호 검출부를 통하여, 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 단계; 신호 증폭부를 통하여, 상기 신호 검출부로부터 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 단계; 신호 분석부를 통하여, 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 단계; 및 표시부를 통하여, 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 단계를 포함하고, 상기 분석하는 단계는, 상기 증폭 신호의 주기를, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역으로 나누어 위상 영역을 생성하는 단계와, 매 주기마다 동일한 위상 영역에 상기 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호가 발생하는지를 판단하여 상기 이상 신호가 동일한 위상 영역에 발생하는 주기의 횟수인 발생 빈도를 카운트하는 단계를 포함하며, 상기 발생 빈도를 카운트 하는 단계는, 상기 이상 신호가 매 주기마다 동일한 위상 영역에서 연속적으로 발생하지 않을 경우에 상기 발생 빈도를 초기화하여 다시 카운트하는 것을 특징으로 한다.
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삭제
이 때, 상기 분석하는 단계는, 상기 발생 빈도를 카운트 하는 단계 이후에, 카운트된 발생 빈도가 제 1 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 주의로 결정하고, 상기 제 1 발생 빈도보다 높은 빈도인 제 2 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 경고로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 표시하는 단계는, LED(Light Emitting diode)를 통하여 분석된 부분 방전 상태를 표시할 수 있다.
이 때, 상기 표시하는 단계는, 상기 분석하는 단계에서 분석된 부분 방전 상태의 결과에 따라 서로 다른 색의 LED를 점등 또는 점멸함으로써 분석된 부분 방전 상태를 표시할 수 있다.
이 때, 상기 신호를 검출하는 단계 이전에, 상기 신호 증폭부 및 상기 신호 분석부에 전원을 공급하는 배터리 전압 값을 확인하여, 상기 배터리 전압 값이 기정의된 전압 값 이하인 경우 상기 배터리의 방전을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전을 분석함에 있어서, 컴팩트한 구성을 갖는 분석 장치를 상기 설비들에 부착하는 방식을 통하여 휴대성을 제공할 수 있다.,
또한, 본 발명에 따르면, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전을 현장에서 즉시 분석하여 상기 설비들의 이상 유무를 판단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전 상태 여부를 LED(Light Emitting Diode)를 통하여 보다 쉽게 전달할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 변전소 또는 고압 차단기 등의 설비들의 부분 방전 상태를 분석함에 있어서, 기준 신호를 생성하여 상기 기준 신호를 기반으로 이상 신호가 발생하는 발생 빈도를 산출하는 알고리즘을 통하여 정확한 판단을 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 신호 분석부의 일실시예이다.
도 6은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 신호 분석부에서 위상 영역을 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 신호 분석부에서 기준 신호를 기반으로 이상 신호의 발생 빈도를 카운트 하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법의 흐름도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법의 일실시예이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 구성과 상기 휴대용 부분 방전 분석 장치가 변압기(Transformer) 또는 고압 차단기(GIS;Gas Insulated Switchgear)에 장착되는 모습에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 측면도이다. 도 2는 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치가 변압기(1)에 부착되어 있는 모습을 확인할 수 있다.
후술할 신호 검출부 및 신호 증폭부를 포함하고 있는 초음파 센서부(3)는 스프링(4)을 통하여 알루미늄 재질로 제작된 초음파 센서부 외함(5)과 연결되어 있다.
상기 스프링(4)은 정확한 신호 전달을 받기 위해 상기 초음파 센서부(3)를 상기 변압기(1)에 잘 밀착될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
상기 초음파 센서부 외함(5)은 상기 초음파 센서부(3)와 위 아래로 부착되어 있으며, 상기 초음파 센서부 외함(5)의 일면은 상기 초음파 센서부와 스프링(4)으로 연결되어 있다.
또한, 상기 초음파 센서부 외함(5)은 상기 변압기(1)에 결합되어 상기 초음파 센서부(3)를 고정하는 기능을 수행한다.
이 때, 상기 초음파 센서부 외함(5)은 자석(2)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 자석(2)은 상기 초음파 센서부 외함(5)이 상기 변압기(1) 외벽에 부착되기 위해 사용되며, 상기 초음파 센서부(3) 및 후술할 신호 분석부(7)의 무게를 잘 지탱할 수 있도록 강자석으로 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 초음파 센서부 외함(5)의 일측면에는 배터리(6)를 포함할 수 있다.
상기 배터리(6)는 상기 초음파 센서부(3)에 포함되는 상기 신호 증폭부와, 후술할 신호 분석부(7)에 전원 공급을 하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 배터리(6)의 일면에는 신호 분석부(7)가 부착되어 있으며, 상기 신호 분석부(7)의 일면에는 표시부(8,9,10)가 장착되어 있다.
도 2를 함께 참조하면, 상기 표시부(8,9,10)는 LED(Light Emitting Diode)를 점등 또는 점멸함으로써 부분 방전 상태 또는 상기 배터리(6)의 상태를 표시하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 초음파 센서부(3)와 상기 신호 분석부(7)는 각각 복수개의 단자로 구성되는 커넥터(11,12)와 연결되어 있으며, 상기 초음파 센서부(3)의 커넥터(11)와 상기 신호 분석부(7)의 커넥터(12)는 서로 케이블(13)로 연결되어 있다.
상기 커넥터(11,12)는 +VCC, -VCC, GND 및 Signal인 4개의 단자로 구성되어 있으며, 상기 케이블(13)은 4pin shield cable을 사용하는 센서 케이블이다.
또한, 상기 초음파 센서부(3)와 상기 변압기(1) 사이에는 세라믹 판(14)이 부착될 수 있다. 상기 세라믹 판(14)은 상기 초음파 센서부(3)에 진동(Wave, 파동)을 전달해주는 첫 번째 매개체이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 구성과 상기 휴대용 부분 방전 분석 장치가 변압기(Transformer) 또는 고압 차단기(GIS;Gas Insulated Switchgear)에 장착되는 모습을 살펴보았다.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 블록도이다. 도 4는 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 5는 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 신호 분석부의 일실시예이다. 도 6은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 신호 분석부에서 위상 영역을 생성하는 것을 설명하기 위한 도면이다, 도 7은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치의 신호 분석부에서 기준 신호를 기반으로 이상 신호의 발생 빈도를 카운트 하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도3을 참조하면, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치(100)는 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 신호 검출부(110), 상기 신호 검출부(110)로부터 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 신호 증폭부(120), 상기 증폭 신호부(120)로부터 증폭된 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 신호 분석부(130) 및 상기 신호 분석부(130)에서 분석된 부분 방전 상태를 표시하기 위한 표시부(140)를 포함한다.
상기 신호 검출부(110)는 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 기능을 수행한다. 즉, 신호의 진동(파동)을 초음파 센서를 통하여 취득하게 되는 것이다.
상기 신호 증폭부(120)는 상기 신호 검출부(110)로부터 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 기능을 수행한다. 즉, 상기 신호 검출부(110)로부터 검출된 신호 만으로는 신호의 크기가 작으므로 더욱 명확한 부분 방전 상태를 분석하기 위하여 검출된 미미한 신호를 증폭하는 것이다.
상기 신호 분석부(130)는 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 기능을 수행한다.
부분 방전의 특징으로는 3가지를 들 수 있는데, 첫 번째로는 초기 발생시 간헐적으로 나타나는 특징이다. 즉, 지속적인 발생이 중요한 요인이 되므로 상시 감시할 필요가 있다.
두 번째로는, 일정한 형태(패턴)로 발생하는 것이다. 즉, 이상 결함 종류에 따라 신호 데이터가 일정한 형태를 가지고 있다.
세 번째로는, 상 전압 주파수와 동기(Synchronozation)로 발생하는 것이다. 즉, 무분별한 외부 노이즈의 위상 형태와는 구별된다. 따라서 상기 살펴본 부분 방전의 특징을 전제로 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법의 알고리즘을 고안하였다.
도 5를 참조하면, 상기 신호 분석부(130)는 기준 신호 생성부(131), 위상 영역 생성부(132), 발생 빈도 카운트부(133) 및 부분 방전 상태 결정부(134)를 포함한다.
상기 기준 신호 생성부(131)는 상기 기준 신호를 생성하거나 변경하는 기능을 수행한다. 여기서 기준 신호라 함은, 상기 이상 신호를 판별하기 위한 기준이 되는 신호로서 상기 증폭 신호 중 상기 기준 신호 이상의 크기가 발생하는 경우를 이상 신호로 정의한다. 상기 기준 신호의 크기를 정의하는 것은 사용자에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명의 활용시 수정 및 변경이 가능하도록 설계된다.
다만, 현장의 노이즈에 의한 오동작 발생을 최소화하기 위해서는 상기 기준 신호를 일정한 크기 이상으로 조절하여야 함을 유의하여야 한다. 즉, 초기에 부분 방전 신호를 검출하기 위해 상기 기준 신호를 너무 낮게 정의하게 되면, 노이즈에 의한 오동작이 발생할 수 있는 것이다.
상기 위상 영역 생성부(132)는 상기 증폭 신호의 주기를, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역으로 나누어 위상 영역을 생성하는 기능을 수행한다. 도 6을 참조하면, 증폭 신호의 주기(20)를 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역인 제 1 영역(21), 제 2 영역(22), 제 3 영역(23), 제 4 영역(24), 제 5 영역(25), 제 6 영역(26), 제 7 영역(27) 및 제 8 영역(28)으로 나누게 된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치(100)의 신호 주기는 상전압 주파수 60Hz에 동기를 맞추는 것을 전제로 한다. 다만, 상전압 주파수는 변경될 수 있다.
즉, 위상을 기준으로 도 6을 예로 들면, 상기 제 1 영역(21) 내지 제 8 영역(28)은 360도를 8로 나누게 되는 영역이며, 시간을 기준으로 도 6을 예로 들면, 상기 제 1 영역(21) 내지 제 8 영역(28)은 상기 언급한 60Hz 기준으로 약 16.67ms를 8로 나누게 되는 영역이다.
상기 발생 빈도 카운트부(133)는 매 주기마다 동일한 위상 영역에 상기 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호가 발생하는지를 판단하여, 상기 이상 신호가 동일한 위상 영역에 발생하는 주기의 횟수인 발생 빈도를 카운트하는 기능을 수행한다.
도 6 및 7을 함께 참조하면, 상기 증폭 신호의 첫 번째 주기(30)와 두 번 째 주기(40)를 볼 수 있다. 또한, 상기 기준 신호(50)가 생성되어 있음을 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 증폭 신호인 PD 신호(31,32)가 존재하는데, 상기 위상 영역 생성부(132)에서 생성된 위상 영역 중 제 2 영역(22)에서 상기 기준 신호(50) 이상의 크기를 갖는 이상 신호(32)가 발생됨을 확인할 수 있다.
이 때, 상기 발생 빈도 카운트부(133)는 발생 빈도를 1로 카운트 하게 된다.
계속하여, 상기 증폭 신호의 두 번째 주기(40)에서도 마찬가지로, 상기 위상 영역 생성부(132)에서 생성된 위상 영역 중 제 2 영역(22)에서 상기 기준 신호(50) 이상의 크기를 갖는 이상 신호(42)가 발생됨을 확인할 수 있다.
이 때, 상기 발생 빈도 카운트부(133)는 상기 증폭 신호의 2주기 연속으로 동일한 위상 영역인 제 2 영역(22)에서 상기 기준 신호(50) 이상의 크기를 갖는 이상 신호(32,42)가 발생하였으므로, 발생 빈도를 2로 카운트 하는 것이다.
만약, 상기 증폭 신호의 두 번째 주기(40)에서 이상 신호가 발생하지 않았거나, 발생하였더라도, 상기 증폭 신호의 첫 번째 주기(30)에서 발생한 영역인 제 2 영역(22)과 다른 영역에서 발생하였다면, 상기 발생 빈도 카운트부(133)는 발생 빈도를 추가하지 않으므로, 발생 빈도 1로 발생 빈도 카운트를 종료하는 것이다.
나아가, 상기 증폭 신호의 세 번째 주기의 제 2 영역에서 이상 신호가 발생하였더라도, 상기 증폭 신호의 두 번째 주기의 제 2 영역에서 이상 신호가 발생하지 않은 경우라면, 연속적으로 이상 신호가 발생하지 않은 것이므로, 발생 빈도는 1로 카운트 하게 된다.
즉, 상기 증폭 신호의 두 번째 주기의 제 2 영역에서 이상 신호가 발생하지 않음으로 인하여, 발생 빈도의 카운트는 초기화 되고, 다시 카운트 하게 되는 것이다.
상기 부분 방전 상태 결정부(134)는 상기 발생 빈도 카운트부(133)에서 카운트한 상기 발생 빈도를 기반으로 "주의" 또는 "경고"로 부분 방전 상태를 결정하는 기능을 수행한다.
구체적으로, 상기 부분 방전 상태 결정부(134)는, 제 1 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 "주의"로 결정하고, 상기 제 1 발생 빈도보다 높은 빈도인 제 2 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 "경고"로 결정한다.
도 7을 참조하여 예를 들면, 제 2 영역(22)에 이상 신호가 발생하는 것이 연속적으로 60 주기 동안(1초 동안) 계속된다면, 상기 발생 빈도 카운트부(133)는 발생 빈도를 60으로 카운트하고, 상기 부분 방전 상태 결정부(134)에서는 부분 방전 상태를 "주의"로 결정하게 되는 것이다.
또한, 계속하여 540주기 동안 추가적으로 제 2 영역(22)에서 이상 신호가 발생하게 된다면, 600주기 동안(10초 동안) 제 2 영역(22)에서 이상 신호가 발생하게 되는 것이므로 상기 발생 빈도 카운트부(133)는 발생 빈도를 600으로 카운트하고, 상기 부분 방전 상태 결정부(134)에서는 부분 방전 상태를 "경고"로 결정하게 되는 것이다.
상기 표시부(140)는 상기 신호 분석부(130)에서 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 기능을 수행한다.
이 때, 상기 표시부(140)는 상기 신호 분석부(130)에서 분석된 부분 방전 상태의 결과에 따라 서로 다른 색의 LED(Light Emitting Diode)를 점등 또는 점멸함으로써 분석된 부분 방전 상태를 표시할 수 있다.
구체적으로, 상기 분석부(130)에서 분석된 부분 방전 상태가 "주의"로 결정되는 경우에는 Yellow LED를 점멸하고, 상기 분석부(130)에서 분석된 부분 방전 상태가 "경고"로 결정되는 경우에는 Red LED를 점멸함으로써 분석된 부분 장전 상태를 표시하는 것이다.
따라서, 사용자는 상기 표시부(140)에서 점등 또는 점멸하는 LED의 색을 보고 부분 방전 상태 결과를 쉽게 인지할 수 있게 된다.
또한, 상기 표시부(140)는 상기 휴대용 부분 방전 분석 장치의 배터리 충전 상태를, 상기 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 색과 다른 색의 LED를 점등 또는 점멸함으로써 표시할 수 있다.
예를 들어 상기 배터리가 방전된 상태라면 Green LED를 점멸시키고, 상기 배터리가 방전되지 않은 상태라면 Green LED를 점등된 상태로 유지시키는 것이다.
즉, 사용자는 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치(100)의 신호 증폭부(120) 및 신호 분석부(130)에 전원을 제공하는 배터리의 상태를 LED의 색을 보고 쉽게 인지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 8은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법의 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법은 신호 검출부를 통하여, 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 단계(S100), 신호 증폭부를 통하여, 상기 신호 검출부로부터 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 단계(S110), 신호 분석부를 통하여, 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 단계(S120) 및 표시부를 통하여, 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 단계(S130)를 포함한다.
상기 S100 단계에서는 초음파를 감지하여 신호를 검출한다. 즉, 신호의 진동(파동)을 초음파 센서를 통하여 취득하게 되는 것이다.
상기 S110 단계에서는 상기 S100 단계에서 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성한다. 즉, 상기 S100 단계에서 검출된 신호 만으로는 신호의 크기가 작으므로 더욱 명확한 부분 방전 상태를 분석하기 위하여 검출된 미미한 신호를 증폭하는 것이다.
상기 S120 단계에서는 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석한다. 부분 방전의 특징으로는 3가지를 들 수 있는데, 첫 번째로는 초기 발생시 간헐적으로 나타나는 특징이다. 즉, 지속적인 발생이 중요한 요인이 되므로 상시 감시할 필요가 있다.
두 번째로는, 일정한 형태(패턴)로 발생하는 것이다. 즉, 이상 결함 종류에 따라 신호 데이터가 일정한 형태를 가지고 있다.
세 번째로는, 상 전압 주파수와 동기(Synchronozation)로 발생하는 것이다. 즉, 무분별한 외부 노이즈의 위상 형태와는 구별된다. 따라서 상기 살펴본 부분 방전의 특징을 전제로 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법의 알고리즘을 고안하였다.
여기서 기준 신호라 함은, 상기 이상 신호를 판별하기 위한 기준이 되는 신호로서 상기 증폭 신호 중 상기 기준 신호 이상의 크기가 발생하는 경우를 이상 신호로 정의한다. 상기 기준 신호의 크기를 정의하는 것은 사용자에 따라 달라질 수 있으며, 본 발명의 활용시 수정 및 변경이 가능하도록 설계된다.
다만, 현장의 노이즈에 의한 오동작 발생을 최소화하기 위해서는 상기 기준 신호를 일정한 크기 이상으로 조절하여야 함을 유의하여야 한다. 즉, 초기에 부분 방전 신호를 검출하기 위해 상기 기준 신호를 너무 낮게 정의하게 되면, 노이즈에 의한 오동작이 발생할 수 있는 것이다.
부분 방전 상태를 분석하는 구체적인 방법은 도 9 및 도10을 참조하여 후술하도록 한다.
S130 단계에서는, 상기 S120 단계에서 분석된 부분 방전 상태를 표시한다.
이 때, 상기 S120 단계에서 분석된 부분 방전 상태의 결과에 따라 서로 다른 색의 LED(Light Emitting Diode)를 점등 또는 점멸함으로써 분석된 부분 방전 상태를 표시할 수 있다.
구체적으로, 상기 S120 단계에서 분석된 부분 방전 상태가 "주의"로 결정되는 경우에는 Yellow LED를 점멸하고, 상기 S120 단계에서 분석된 부분 방전 상태가 "경고"로 결정되는 경우에는 Red LED를 점멸함으로써 분석된 부분 장전 상태를 표시하는 것이다.
따라서, 사용자는 점등 또는 점멸하는 LED의 색을 보고 부분 방전 상태 결과를 쉽게 인지할 수 있게 된다.
또한, 상기 S100 단계 이전에 상기 S120 단계 및 상기 S130 단계를 진행하기 위하여 전원을 공급하는 배터리 충전 상태를, 상기 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 색과 다른 색의 LED를 점등 또는 점멸함으로써 표시할 수 있다.
예를 들어 상기 배터리가 방전된 상태라면 Green LED를 점멸시키고, 상기 배터리가 방전되지 않은 상태라면 Green LED를 점등된 상태로 유지시키는 것이다.
즉, 사용자는 전원을 제공하는 배터리의 상태를 LED의 색을 보고 쉽게 인지할 수 있게 된다.
이하, 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법의 일실시예에 대하여 설명하도록 한다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 방법의 일실시예이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, S200 단계에서 배터리 전압 값이 기정의된 전압 값 이상인지를 판단하게 된다. 여기서 배터리는 신호를 증폭하고, 부분 방전 상태를 분석하는 데에 필요한 전원을 공급하는 것이다.
따라서 상기 배터리가 방전되는 경우에는 정확한 분석이 이루어질 수 없으므로 사용자에게 알려주어야 한다.
즉, 상기 S200 단계에서 배터리 전압 값이 기정의된 전압 값 이하인 경우에는 Green LED를 점멸(S220)하여 사용자가 인지할 수 있도록 표시하게 된다.
또한, 상기 S200 단계에서 배터리 전압 값이 기정의된 전압 값 이상인 경우에는 정상적인 경우이므로 Green LED를 점등(S210)하여 유지시키도록 한다.
상기 S210 단계 이후에, 초음파를 감지하여 신호를 검출(S230)하고, 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성(S240)하게 된다.
이 후, S250 단계에서는 증폭 신호의 60주기(60Hz 기준 1초)동안 연속적으로 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 신호 값을 갖는지를 판단하게 된다.
만약, 증폭 신호의 60주기 동안 연속적으로 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 신호 값을 갖게 된다면 Yellow LED를 점멸(S270)함으로써 사용자에게 부분 방전 상태가 "주의" 임을 인지시킨다.
또한, 계속 하여 부분 방전 상태를 분석하게 되는데, 만약, 증폭 신호의 600주기 동안 연속적으로 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 신호 값을 갖게 된다면, Red LED(S280)를 점멸함으로써 사용자에게 부분 방전 상태가 "경고" 임을 인지시킨다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 휴대용 부분 방전 분석 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
1: 변압기 2: 자석
3: 초음파 센서부 4: 스프링
5: 초음파 센서부 외함 6: 배터리
7: 신호 분석부 8,9,10: 표시부
11,12: 커넥터 13: 케이블
14: 세라믹 판
20: 증폭 신호의 주기
21 내지 28: 복수개의 위상 영역
30: 증폭 신호의 첫 번째 주기 40: 증폭 신호의 두 번째 주기
31,32,41,42: 증폭 신호 50: 기준 신호
100: 휴대용 부분 방전 분석 장치
110: 신호 검출부 120: 신호 증폭부
130: 신호 분석부 140: 표시부
131: 기준 신호 생성부 132: 위상 영역 생성부
133: 발생 빈도 카운트부 134: 부분 방전 상태 결정부

Claims (20)

  1. 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 신호 검출부;
    검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 신호 증폭부;
    상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 신호 분석부; 및
    분석된 부분 방전 상태를 표시하기 위한 표시부를 포함하고,
    상기 신호 분석부는,
    상기 증폭 신호의 주기를, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역으로 나누어 위상 영역을 생성하는 위상 영역 생성부와, 매 주기마다 동일한 위상 영역에 상기 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호가 발생하는지를 판단하여 상기 이상 신호가 동일한 위상 영역에 발생하는 주기의 횟수인 발생 빈도를 카운트하는 발생 빈도 카운트부를 포함하며,
    상기 발생 빈도 카운트부는,
    상기 이상 신호가 매 주기마다 동일한 위상 영역에서 연속적으로 발생하지 않을 경우에 상기 발생 빈도를 초기화하여 다시 카운트하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 분석부는,
    상기 기준 신호를 생성하거나 변경하는 기준 신호 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호 분석부는,
    상기 발생 빈도를 기반으로 주의 또는 경고로 부분 방전 상태를 결정하는 부분 방전 상태 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 부분 방전 상태 결정부는,
    제 1 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 주의로 결정하고,
    상기 제 1 발생 빈도보다 높은 빈도인 제 2 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 경고로 결정하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 신호 분석부에서 분석된 부분 방전 상태의 결과에 따라 서로 다른 색의 LED(Light Emitting Diode)를 점등 또는 점멸함으로써 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 표시부는,
    상기 휴대용 부분 방전 분석 장치의 배터리 충전 상태를, 상기 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 색과 다른 색의 LED를 점등 또는 점멸함으로써 표시하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  9. 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 신호 검출부 및 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 신호 증폭부를 포함하는 초음파 센서부;
    상기 초음파 센서부의 일측에 위치하여, 변압기(Transformer) 또는 고압 차단기(GIS;Gas Insulated Switchgear)의 외벽에 형성되는 초음파 센서부 외함;
    상기 초음파 센서부 외함의 일측에 형성되어 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 신호 분석부; 및
    상기 신호 분석부의 일측에 형성되어 분석된 부분 방전 상태를 표시하기 위한 표시부를 포함하고,
    상기 신호 분석부는,
    상기 증폭 신호의 주기를, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역으로 나누어 위상 영역을 생성하는 위상 영역 생성부와, 매 주기마다 동일한 위상 영역에 상기 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호가 발생하는지를 판단하여 상기 이상 신호가 동일한 위상 영역에 발생하는 주기의 횟수인 발생 빈도를 카운트하는 발생 빈도 카운트부를 포함하며,
    상기 발생 빈도 카운트부는,
    상기 이상 신호가 매 주기마다 동일한 위상 영역에서 연속적으로 발생하지 않을 경우에 상기 발생 빈도를 초기화하여 다시 카운트하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 초음파 센서부 외함은,
    자석을 포함하며,
    상기 자석을 이용하여 상기 변압기 또는 고압 차단기의 외벽에 부착되는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 초음파 센서부 외함은,
    상기 초음파 센서부가 상기 변압기 또는 고압 차단기의 외벽에 밀착되도록 상기 초음파 센서부의 일면과 스프링으로 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 초음파 센서부 및 상기 신호 분석부는 각각 복수개의 단자로 구성되는 커넥터와 연결되고, 각각의 커넥터들은 케이블을 통하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 초음파 센서부 외함과 상기 신호 분석부 사이에 위치하여, 상기 신호 증폭부 및 상기 신호 분석부에 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 장치.
  14. 신호 검출부를 통하여, 초음파를 감지하여 신호를 검출하는 단계;
    신호 증폭부를 통하여, 상기 신호 검출부로부터 검출된 신호를 증폭하여 증폭 신호를 생성하는 단계;
    신호 분석부를 통하여, 상기 증폭 신호의 동일한 위상 영역에서 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호 발생을 기반으로 부분 방전 상태를 분석하는 단계; 및
    표시부를 통하여, 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 분석하는 단계는,
    상기 증폭 신호의 주기를, 서로 다른 위상을 갖는 복수개의 영역으로 나누어 위상 영역을 생성하는 단계와, 매 주기마다 동일한 위상 영역에 상기 기준 신호 이상의 값을 갖는 이상 신호가 발생하는지를 판단하여 상기 이상 신호가 동일한 위상 영역에 발생하는 주기의 횟수인 발생 빈도를 카운트하는 단계를 포함하며,
    상기 발생 빈도를 카운트 하는 단계는,
    상기 이상 신호가 매 주기마다 동일한 위상 영역에서 연속적으로 발생하지 않을 경우에 상기 발생 빈도를 초기화하여 다시 카운트하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 청구항 14에 있어서,
    상기 분석하는 단계는,
    상기 발생 빈도를 카운트 하는 단계 이후에,
    카운트된 발생 빈도가 제 1 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 주의로 결정하고, 상기 제 1 발생 빈도보다 높은 빈도인 제 2 발생 빈도의 경우 상기 부분 방전 상태를 경고로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 방법.
  18. 청구항 14에 있어서,
    상기 표시하는 단계는,
    LED(Light Emitting diode)를 통하여 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 표시하는 단계는,
    상기 분석하는 단계에서 분석된 부분 방전 상태의 결과에 따라 서로 다른 색의 LED를 점등 또는 점멸함으로써 분석된 부분 방전 상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 방법.
  20. 청구항 14에 있어서,
    상기 신호를 검출하는 단계 이전에,
    상기 신호 증폭부 및 상기 신호 분석부에 전원을 공급하는 배터리 전압 값을 확인하여, 상기 배터리 전압 값이 기정의된 전압 값 이하인 경우 상기 배터리의 방전을 표시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 부분 방전 분석 방법.
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