KR102039837B1 - 광 변환기를 포함하는 부분 방전 센서 및 이를 포함하는 부분 방전 측정 시스템 - Google Patents

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Abstract

부분 방전 측정 시스템이 개시된다. 상기 부분 방전 측정 시스템은, 상기 전력 케이블에 커플링되고 상기 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전을 측정하고, 측정 결과에 따라 복수의 광신호들을 출력하는 복수의 부분 방전 센서들, 상기 복수의 광신호들을 단일 광신호로 변환하고, 변환된 단일 광신호를 단일 광 케이블을 통해 전송하는 광 결합기 및 상기 광 결합기로부터 전송된 단일 광신호로부터 복수의 분리 광신호들을 생성하고, 상기 복수의 분리 광신호들을 출력하는 광 분배기를 포함한다.

Description

광 변환기를 포함하는 부분 방전 센서 및 이를 포함하는 부분 방전 측정 시스템{PARTIAL DISCHARGE SENSOR INCLUDING OPTICAL CONVERTER AND PARTIAL DISCHARGE DETECTION SYSTEM INCLUDING THE SAME}
본 발명은 부분 방전 센서 및 이를 포함하는 부분 방전 측정 시스템에 관한 것으로서, 특히, 광 변환기를 포함하는 부분 방전 센서 및 이를 포함하는 부분 방전 측정 시스템에 관한 것이다.
전력 케이블의 신뢰성 확보를 위해 사선 점검을 실시하고 있으나 부하절체 및 계통분리 등의 어려움으로 인해 운영 중 진단이 가능한 활선진단기술이 각광받고 있다. 다양한 활선진단 방법 중 부분 방전(partial discharge (PD)) 진단 방법이 널리 사용되고 있으며 이는 설비의 절연체에 이상이 생겼을 때 발생하는 국부적인 방전 현상인 부분 방전을 측정하여 설비의 절연상태를 판단하는 기술이다.
전력 케이블을 상시적으로 진단하기 위해서는 다양한 센서들에서 검출한 대용량의 데이터를 서버까지 장거리 전송을 하여야 하며 신호손실을 최소화하여야 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전을 측정하고, 부분 방번에 대한 정보를 포함하는 광신호를 전송할 수 있는 부분 방전 센서 및 이를 포함하는 부분 방전 측정 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전(partial discharge (PD))을 측정하는 측정 시스템은, 상기 전력 케이블에 커플링되고 상기 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전을 측정하고, 측정 결과에 따라 복수의 광신호들을 출력하는 복수의 부분 방전 센서들, 상기 복수의 광신호들을 단일 광신호로 변환하고, 변환된 단일 광신호를 단일 광 케이블을 통해 전송하는 광 결합기 및 상기 광 결합기로부터 전송된 단일 광신호로부터 복수의 분리 광신호들을 생성하고, 상기 복수의 분리 광신호들을 출력하는 광 분배기를 포함한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전(partial discharge (PD))을 측정하는 부분 방전 센서는, 상기 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전을 측정하고 측정의 결과에 따라 부분 방전 신호를 생성하는 HFCT(high frequency current transformer) 센서, 생성된 상기 부분 방전 신호를 광신호로 변환하는 광 변환기 및 상기 전력 케이블을 통해 흐르는 전류를 이용하여 전력을 생성하는 전력 생성 장치를 포함하고, 상기 광 변환기는 상기 전력 생성 장치로부터 생성된 전력을 이용하여 상기 부분 방전 신호를 상기 광신호로 변환한다.
본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 센서 및 부분 방전 측정 시스템은 전력 케이블에서 발생한 부분 방전에 대한 정보(예컨대, 부분 방전 신호)를 광학적 방식에 따라 전송함으로써 신호 손실 없이 장거리 전송을 가능하게 한다. 따라서, 전기적 신호를 출력하는 종래의 부분 방전 센서에 비해 신호 손실이 적어지고 전송 거리가 길어지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 측정 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 센서를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 광 결합기의 광투과 특성을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 광 분배기의 광투과 특성을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 광 분배 및 검출 모듈을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 측정 시스템을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 측정 시스템을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 부분 방전 측정 시스템(10)은 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4), 광 결합기(200) 및 광 분배 및 검출 모듈(300)을 포함할 수 있다. 부분 방전 측정 시스템(10)은 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에서 발생하는 부분 방전들을 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)이용하여 측정할 수 있고, 측정된 부분 방전 신호들을 광신호로 변환하여 하나의 케이블을 통해 전송할 수 있다.
전력 케이블들(ECB1~ECB4)은 전류가 흐르는 케이블을 의미할 수 있고, 동축 케이블일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 따라, 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에 흐르는 전류는 정격 전압(220V 및 6OHz)에 따른 전류일 수 있다. 비록 도 1에는 전력 케이블들(ECB1~ECB4)이 분리되어 도시되어 있으나, 전력 케이블들(ECB1~ECB4)는 하나의 동축 케이블의 서로 다른 부분들을 의미할 수 있다.
복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)는 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에서 발생한 부분 방전을 측정하고, 측정 결과에 따라 상기 부분 방전들에 해당하는 광신호들(OS1~OS4)을 생성할 수 있다. 또한, 생성된 광신호들(OS1~OS4)을 광 결합기(200)로 출력할 수 있다. 생성된 광신호들(OS1~OS4)은 광케이블을 통해 전송될 수 있다.
후술하는 바와 같이, 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)은 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에서 발생하는 부분 방전을 측정하고, 측정의 결과에 따라 부분 방전 신호들을 생성하고, 생성된 부분 방전 신호들을 광 신호들(OS1~OS4)로 변환하고, 광 신호들(OS1~OS4)을 출력할 수 있다. 상기 부분 방전 신호들은 전기적 신호이고, 광 신호들(OS1~OS4)은 광학적 신호일 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 신호들(OS1~OS4) 각각은 서로 다른 파장(wavelength)을 가질 수 있다. 예컨대, 광 신호들(OS1~OS4) 각각의 중심 파장(즉, 신호의 세기가 가장 센 파장)이 서로 다를 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 신호들(OS1~OS4)의 파장은 CWDM(coarse wavelength division multiplexing) 방식에서 사용되는 파장일 수 있다. 즉, 광신호들(OS1~OS4)의 파장들은 서로 20nm의 간격을 가질 수 있다. 예컨대, 제1광신호(OS1)의 파장은 1270nm이고, 제2광신호(OS2)의 파장은 1290nm이고, 제3광신호(OS3)의 파장은 1310nm이고, 제4광신호(OS4)의 파장은 1330nm이나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예들에 따라, 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)은 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에 커플링될 수 있다. 예컨대, 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)은 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에 체결될 수 있는 클램프(clamp) 형상으로서 구현될 수 있다.
전력 케이블들(ECB1~ECB4)은 전류가 흐르는 케이블을 의미할 수 있고, 동축 케이블일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 실시 예들에 따라, 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에 흐르는 전류는 정격 전압(220V 및 6OHz)에 따른 전류일 수 있다. 비록 도 1에는 전력 케이블들(ECB1~ECB4)이 분리되어 도시되어 있으나, 전력 케이블들(ECB1~ECB4)는 하나의 동축 케이블의 서로 다른 부분들을 의미할 수 있다. 즉, 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)은 적어도 두 개의 서로 다른 전력 케이블들로부터의 부분 방전을 측정할 수도 있고, 하나의 전력 케이블 내의 서로 다른 부분들로부터의 부분 방전을 측정할 수도 있다.
복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4) 각각은 고주파수 전류 트랜스포머(high frequency current transformer) 센서를 포함할 수 있고, 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에 주기적 또는 간헐적으로 발생하는 부분 방전을 측정할 수 있다.
비록 도 1에는 4개의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)이 도시되어 있으나, 본 발명의 실시 예들에 있어서 부분 방전 센서들(100-1~100-4)의 수는 이에 한정되지 않는다.
광 결합기(200)는 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)로부터 전송된 광신호들(OS1~OS4)을 수신하고, 수신된 광신호들(OS1~OS4)을 결합할 수 있다. 즉, 광 결합기(200)는 수신된 광신호들(OS1~OS4)을 하나의 단일 광신호(SOS)로 변화할 수 있다. 실시 예들에 따라, 단일 광신호(SOS)는 수신된 광신호들(OS1~OS4)을 포함할 수 있다. 즉, 단일 광신호(SOS)는 각 전력 케이블(ECB1~ECB4)에서 발생한 부분 방전에 대한 정보를 포함하고 있다.
광 결합기(200)는 단일 광신호(SOS)를 하나의 광케이블을 통해 광 분배 및 검출 모듈(300)로 출력할 수 있다. 즉, 각 전력 케이블(ECB1~ECB4)에서 발생한 부분 방전에 대한 정보가 하나의 단일 광신호(SOS)로 변환되어 하나의 광케이블을 통해 전송되므로, 적은 손실(loss)로 장거리 통신이 용이하고 그 비용 또한 절감될 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 결합기(200)는 배열 도파로 격자(arrayed waveguid grating (AWG))로 구현될 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 결합기(200)와 단일 광신호(SOS)가 전송되는 광 케이블은 에폭시(epoxy) 소재를 이용하여 접착될 수 있다.
광 분배 및 검출 모듈(300)은 광 결합기(200)로부터 전송된 단일 광신호(SOS)를 수신하고, 단일 광신호(SOS)로부터 각 전력 케이블(ECB1~ECB4)에서 발생한 부분 방전에 대한 정보를 포함하는 부분 방전 신호들(PDS1~PDS4)을 생성할 수 있다.
앞에서 살펴본 바와 같이, 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)은 전력 케이블들(ECB1~ECB4)에서 발생하는 부분 방전을 측정하고, 측정의 결과에 따라 부분 방전 신호들을 생성할 수 있다. 광 분배 및 검출 모듈(300) 또한 부분 방전에 대한 정보를 포함하는 부분 방전 신호들(PDS1~PDS4)을 생성할 수 있다.
한편, 부분 방전 센서들(100-1~100-4)에 의해 생성되는 부분 방전 신호들과 광 분배 및 검출 모듈(300)에 의해 생성되는 부분 방전 신호들은 물리적으로 동일하거나 또는 동일한 정보(부분 방전에 대한 정보)를 포함하고 있으므로, 이하 본 명세서에서는 부분 방전 센서들(100-1~100-4)에 의해 생성되는 부분 방전 신호들과 광 분배 및 검출 모듈(300)에 의해 생성되는 부분 방전 신호들을 동일한 것으로 가정하고 설명한다.
광 분배 및 검출 모듈(300)은 광 분배기(310) 및 광 검출기(320)를 포함할 수 있다. 실시 예들에 따라, 광 분배기(310) 및 광 검출기(320)는 하나의 패키지(또는 칩)으로 구현될 수 있다. 예컨대, 광 분배기(310) 및 광 검출기(320)는 TO-CAN 패키지 형태로 구현될 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 분배 및 검출 모듈(300)의 출력 단면은 기울기를 가질 수 있다. 예컨대, 상기 기울기는 8도일 수 있다. 이에 따라 광 분배 및 검출 모듈(300)의 단면에서 발생하는 광반사가 최소화될 수 있다.
광 분배기(310)는 광 결합기(200)로부터 전송된 단일 광신호(SOS)를 수신하고, 단일 광신호(SOS)를 이용하여 복수의 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 광 결합기(200)로부터 전송된 단일 광신호(SOS)를 미리 정해진 파장 별로 분리하여 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 생성할 수 있다. 예컨대, 광 분배기(310)에서 단일 광신호(S0S)를 분리하기 위해 사용되는 파장들은 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)에서 광신호들(OS1~OS4)을 생성하기 위해 사용되는 파장들과 동일할 수 있다.
예컨대, 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)에서 생성된 광신호들(OS1~OS4)의 각각의 파장은 광 분배기(310)에서 생성된 분리 광신호들(D0S1~D0S4) 각각의 파장과 동일할 수 있다. 즉, 제1광신호(OS1)의 중심 파장과 제1분리 광신호(DOS1)의 중심 파장은 동일할 수 있다. 따라서, 광 분배기(310)는 단일 광신호(SOS)로부터 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)에 의해 생성된 복수의 광신호들(OS1~OS4)을 분리할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 본 명세서에서 광신호들(OS1~OS4)과 분리 광신호들(D0S1~D0S4)은 혼용될 수 있다.
광 분배기(310)는 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 광 검출기(350)로 출력할 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 분배기(310)는 배열 도파로 격자(arrayed waveguid grating (AWG))로 구현될 수 있다.
광 검출기(330)는 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 수신하고, 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 이용하여 부분 방전 신호들(PDS1~PDS4)을 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 광 검출기(330)는 복수의 포토 다이오들을 포함할 수 있다. 예컨대, 광 검출기(330)는 포토다이오드(photodiode (PD)) 어레이를 포함할 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 검출기(330)는 복수의 포토 다이오드들을 포함하고, 복수의 포토 다이오들 각각은 자신으로 입력되는 하나의 분리 광신호를 수신하고, 수신된 분리 광신호를 변환하여 부분 방전 신호를 생성할 수 있다. 예컨대, 광 검출기(330)의 제1포토 다이오드는 제1분리 광신호(DOS1)를 변환하여 제1부분 방전 신호(PDS1)를 생성할 수 있다.
실시 예들에 따라, 광 검출기(330)에 포함된 포토 다이오드 어레이의 복수의 포토 다이오드들 각각은 서로 다른 파장의 광신호들을 처리(또는 변환)할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 센서를 나타낸다. 도 2에 도시된 부분 방전 센서(100)는 도 1에 도시된 부분 방전 센서들(100-1~100-4)를 대표적으로 나타낸다.
도 1과 도 2를 참조하면, 부분 방전 센서(100)는 HFCT 센서(110), 광 변환기(130), 전력 생성 장치(150) 및 배터리(170)를 포함할 수 있다.
HFCT 센서(110)는 전력 케이블(ECB)에서 발생하는 부분 방전을 측정하고, 측정의 결과에 따라 부분 방전 신호(PDS)를 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, HFCT 센서(110)는 전력 케이블(ECB)을 수용할 수 있는 개구부를 가지는 도넛 형태로 구현되어 전력 케이블(ECB)의 외부를 감싸고, 전력 케이블(ECB)에 흐르는 전류의 변화에 기초하여 부분 방전을 측정할 수 있다.
HFCT 센서(110)는 광 변환기(130)로 부분 방전 신호(PDS)를 출력할 수 있다.
광 변환기(130)는 전기적 신호인 부분 방전 신호(PDS)를 광학적 신호인 광 신호(OS)로 변환할 수 있다. 실시 예들에 따라, 광 변환기(130)는 DFB(distributed feedback) 레이저 다이오드를 포함하고, 상기 DFB 레이저 다이오드를 이용하여 부분 방전 신호(PDS)를 광신호(OS)로 변환할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전술한 바와 같이, 복수의 부분 방전 감지 센서들(100-1~100-4) 각각은 서로 다른 파장대를 가지는 DFB 레이저 다이오드를 포함할 수 있다.
광 변환기(130)는 광신호(OS)를 광 결합기(200)로 전송할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 측정 시스템(10) 및 부분 방전 센서(100)는 전력 케이블(ECB)에서 발생한 부분 방전에 대한 정보(예컨대, 부분 방전 신호)를 광학적 방식에 따라 전송함으로써 신호 손실 없이 장거리 전송을 가능하게 한다. 따라서, 전기적 신호를 출력하는 종래의 부분 방전 센서와 달리 본 발명의 부분 방전 센서(100)는 광 변환기(130)를 포함하고, 광 변환기(130)를 이용하여 광학적 방식에 따라 부분 방전에 대한 정보를 전송(예컨대, 광신호(OS)의 전송을 통해)할 수 있다.
전력 생성 장치(150)는 전력 케이블(ECB)에 흐르는 전류를 이용하여 전력(PW)을 생성할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 생성 장치(150)는 전력 케이블(ECB)에 흐르는 전류에 의해 발생한 유도 기전력에 기초하여 전력(PW)을 생성할 수 있다. 예컨대, 전력 생성 장치(150)는 전력 케이블(ECB)을 수용할 수 있는 개구부를 가지는 도넛 형태로 구현되어 전력 케이블(ECB)의 외부를 감싸고, 전력 케이블(ECB)를 통해 흐르는 전류에 기초하여 전력(PW)을 생성할 수 있다.
실시 예들에 따라, HFCT 센서(110)와 전력 생성 장치(150) 모두가 도넛 형태로 구현될 때, HFCT 센서(110)와 전력 생성 장치(150)는 하나의 가상의 점을 (도넛의) 중심으로 가질 수 있다. 예컨대, HFCT 센서(110)의 개구부와 전력 생성 장치(150)의 개구부의 직경은 동일할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시 예들에 따라, 전력 생성 장치(150)는 생성된 전력(PW)을 광 변환기(130) 및 배터리(170)로 전달할 수 있다. 광 변환기(130)는 전력 생성 장치(150)로부터 공급된 전력(PW)을 이용하여 부분 방전 신호(PDS)를 광신호(OS)로 변환할 수 있다. 예컨대, 전력 생성 장치(150)에 의해 생성된 전력(PW)은 광 변환기(130)의 다이오드로 전달될 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 센서(100)는 전력 케이블(ECB)를 통해 흐르는 전류에 기초하여 전력(PW)을 생성하는 전력 생성 장치(150)를 추가적으로 포함함으로써, 외부로부터의 전력 공급 없이 측정 대상인 전력 케이블(ECB)의 전류를 이용함으로써 광 변환기(130)의 작동 전원을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 전력 케이블(ECB)의 상태에 영향을 미치지 않는 활선 방식에 따라 전력 케이블(ECB)의 부분 방전을 측정할 수 있다.
배터리(170)는 전력 생성 장치(150)로부터 공급된 전력(PW)을 저장할 수 있다. 실시 예들에 따라, 전력 생성 장치(150)이 고장난 경우, 배터리(170)는 광 변환기(130)로 저장된 전력(PW)을 공급할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예들에 따른 광 결합기의 광투과 특성을 나타낸다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4)로부터 출력된 제1광신호(OS1) 내지 제4광신호(OS4)는 하나의 단일 광신호(SOS)로 혼합될 수 있다. 예컨대, 도 3은 1270nm, 1290nm, 1310nm 및 1330 nm의 4개 CWDM 파장을 가지는 광신호들(OS1~OS4)이 광 결합기(200)에서 하나의 광파로를 거쳐 단일 광신호(SOS)가 되는 것을 나타낸다. 또한, 광 결합기(200)의 중심 파장에서 2.5 dB이하의 손실이 발생하며, 3 dB bandwidth는 18nm 이상으로 측정되었다. 또한, 온도변화, 진동 및 소음 변화가 있더라도 복수의 부분 방전 감지 센서들(100-1~100-4)로부터의 광신호들(OS1~OS4)의 전송이 가능함이 확인되었다.
도 4는 본 발명의 실시 예들에 따른 광 분배기의 광투과 특성을 나타낸다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 하나의 광 케이블을 통해 광 결합기(200)로부터 전송된 하나의 단일 광신호(SOS)는 광 분배기(310)에 의해 각 파장별로 분리 광신호들(DOS1~DOS4)로 분리될 수 있다. 예컨대, 도 4는 광 분배기(310)에 의해 단일 광신호(SOS)가 1270nm, 1290nm, 1310, 1330 nm의 4개의 CWDM 파장을 가지는 분리 광신호들로 분리되는 것을 나타낸다. 또한, 광분배기(310)의 CWDM 중심파장에서 최대 광손실은 2 dB 이며, 3 dB bandwidth는 16 nm 이상로 측정되었다. 부분 방전 센서(100)에 포함된 HFCT 센서(110)의 DFB 레이저 다이오드의 중심파장에서 2.5 dB이하의 손실이 발생하며, 3 dB bandwidth는 18nm 이상으로 측정되었다. 인접누화(Adjacent crosstalk)는 26 dB이상으로 측정되어 단일 광신호(SOS)로부터 4개의 분리 광신호들(DOS1~DOS4)로 분리된 부분 방전 센서(100)의 측정 데이터(즉, 부분 방전 신호)는 광 분배기(310)에서 인접 파장간의 간섭 없이 분리가 가능함이 확인되었다.
도 5는 본 발명의 실시 예들에 따른 광 분배 및 검출 모듈을 나타낸다. 도 1 내지 도 5를 참조하면, 광 분배 및 검출 모듈(300)은 필터(305), 광 분배기(310), 필터 어레이(315) 및 광 검출기(330)를 포함한다. 도 5에 도시된 광 분배기(310) 및 광 검출기(330)는 도 1에 도시된 광 분배기(310) 및 광 검출기(330)와 그 구성 및 작용이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
필터(305)는 광 결합기(200)로부터 전송된 단일 광신호(SOS)를 처리할 수 있다. 예컨대, 필터(305)는 광 결합기(200)로부터 전송된 단일 광신호(SOS)의 진폭 또는 세기를 조절할 수 있다. 다만, 필터(305) 전후의 단일 광신호(SOS)의 특성(즉, 파장 특성)은 변화하지 않으므로, 본 명세서에서는 필터(305)를 거치기 전의 단일 광신호(SOS)와 필터(305)를 거친 후의 단일 광신호(SOS)를 혼용한다.
광 분배기(310)는 필터(305)로부터 전송된 단일 광신호(SOS)를 수신하고 단일 광신호(SOS)를 이용하여 복수의 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 생성할 수 있다.
필터 어레이(315)는 복수의 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 처리할 수 있다. 예컨대, 필터 어레이(315)는 복수의 분리 광신호들(DOS1~DOS4) 각각의 진폭 또는 세기를 조절하거나, 또는, 분리 광신호들(D0S1~D0S4) 각각의 중심 파장을 증폭함으로써 분리 광신호들(D0S1~D0S4) 각각의 파장 특성을 강화할 수 있다.
실시 예들에 따라, 필터 어레이(315)는 분리 광신호들(D0S1~D0S4) 각각의 (중심)파장에 해당하는 렌즈들을 포함하고, 각 렌즈들을 이용하여 해당하는 분리 광신호들(DOS1~DOS4)을 처리할 수 있다. 예컨대, 제1분리 광신호(DOS1)의 (중심)파장이 1270nm인 경우, 필터 어레이(315)는 파장 1270nm 근방의 빛을 선택적으로 투과시키는 제1렌즈를 포함하고, 상기 제1렌즈를 이용하여 제1분리 광신호(DOS1)를 필터링할 수 있다.
마찬가지로, 필터 어레이(315)를 거치기 전의 분리 광신호들(D0S1~D0S4)의 중심 파장대와 필터 어레이(315)를 거친 후의 분리 광신호들(D0S1~D0S4)의 중심 파장대는 동일하거나 유사할 것이므로, 본 명세서에서는 필터 어레이(315)를 거치기 전의 분리 광신호들(D0S1~D0S4)과 필터 어레이(315)를 거친 후의 분리 광신호들(D0S1~D0S4)을 혼용한다.
도 6은 본 발명의 실시 예들에 따른 부분 방전 측정 시스템을 나타낸다. 도 1 내지 도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 부분 방전 측정 시스템(20)은 도 1의 부분 방전 측정 시스템(10)을 확장한 것이다.
도 1의 부분 방전 측정 시스템(10)은 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4) 및 광 결합기(200)로 구성되는 하나의 부분 방전 측정부를 포함하나, 도 6의 부분 방전 측정 시스템(20)은 복수의 부분 방전 측정부들(400-1~400-4) 및 광 스위치(500)를 포함하고, 복수의 부분 방전 측정부들(400-1~400-4) 각각은 복수의 부분 방전 센서들 및 광 결합기를 포함할 수 있다.
복수의 부분 방전 측정부들(400-1~400-4) 각각의 기능은 도 1의 복수의 부분 방전 센서들(100-1~100-4) 및 광 결합기(200)로 구성되는 하나의 부분 방전 측정부의 기능과 동일하다.
복수의 부분 방전 측정부들(400-1~400-4)은 단일 광신호들(SOS1~SOS4)을 광 스위치(500)로 출력할 수 있다.
광 스위치(500)는 복수의 부분 방전 측정부들(400-1~400-4)로부터 단일 광신호들(SOS1~SOS4)을 수신하고, 단일 광신호들(SOS1~SOS4) 중 어느 하나의 단일 광신호(예컨대, 제1단일 광신호(SOS1))를 광 분배 및 검출 모듈(300)으로 출력할 수 있다.
광 분배 및 검출 모듈(300)은 광 스위치(500)로부터 출력된 어느 하나의 단일 광신호를 수신하고, 앞에서 설명한 바와 같이, 단일 광신호로부터 복수의 부분 방전 신호들(PDS1~PDS4)을 생성할 수 있다.
광 분배 및 검출 모듈(300)은 광 스위치(500)를 제어하기 위한 제어 신호(CS)를 생성하고, 제어 신호(CS)를 광 스위치(500)로 출력할 수 있다. 실시 예들에 따라, 광 분배 및 검출 모듈(300)은 광 스위치(500)로부터 출력되는 단일 광신호를 변경할 수 있다. 예컨대, 광 스위치(500)는 제어 신호(CS)에 기초하여 제1단일 광신호(SOS1)를 출력하거나, 제2단일 광신호(SOS2)를 출력하거나, 제3단일 광신호(SOS3)를 출력하거나, 또는 제4단일 광신호(SOS4)를 출력할 수 있다.
따라서, 도 6의 부분 방전 측정 시스템은 (광 스위치(500)의 채널 수) * (부분 방전 측정부 당 부분 방전 센서들의 수) 만큼의 부분 광전 신호들을 측정하고 모니터링할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 20: 부분 방전 측정 시스템
100-1~100-4: 부분 방전 센서
200: 광 결합기
300: 광 분배 및 검출 모듈
310: 광 분배기
320: 광 검출기
400: 부분 방전 측정부
500: 광 스위치

Claims (10)

  1. 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전(partial discharge (PD))을 측정하는 측정 시스템에 있어서,
    상기 전력 케이블에 커플링되고 상기 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전을 측정하고, 측정 결과에 따라 복수의 광신호들을 출력하는 복수의 부분 방전 센서들;
    상기 복수의 광신호들을 단일 광신호로 변환하고, 변환된 단일 광신호를 단일 광 케이블을 통해 전송하는 광 결합기; 및
    상기 광 결합기로부터 전송된 단일 광신호를 수신하고, 단일 광신호로부터 각 전력 케이블에서 발생한 부분 방전에 대한 정보를 포함하는 부분 방전 신호들을 생성하는 광 분배 및 검출 모듈을 포함하고,
    상기 광 분배 및 검출 모듈은,
    상기 광 결합기로부터 전송된 단일 광신호의 진폭 또는 세기를 조절하는 필터;
    상기 필터로부터 전송된 단일 광신호로부터 복수의 분리 광신호들을 생성하고, 상기 복수의 분리 광신호들을 출력하는 광 분배기;
    상기 복수의 분리 광신호들 각각의 중심 파장을 증폭함으로써 분리 광신호들 각각의 파장 특성을 강화하고, 각각의 중심 파장에 해당하는 렌즈들을 이용하여 상기 복수의 분리 광신호들을 필터링하는 필터 어레이;
    상기 필터 어레이로부터 필터링된 상기 복수의 분리 광신호들을 변환하고, 변환의 결과에 따라 상기 복수의 분리 광신호들에 해당하는 복수의 부분 방전 신호들을 생성하는 광 검출기를 포함하는,
    측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 부분 방전 센서들 각각은,
    상기 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전을 측정하고 측정의 결과에 따라 부분 방전 신호를 생성하는 HFCT(high frequency current transformer) 센서; 및
    생성된 상기 부분 방전 신호를 광신호로 변환하는 광 변환기를 포함하는,
    측정 시스템
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 부분 방전 센서들 각각은,
    상기 전력 케이블을 통해 흐르는 전류를 이용하여 전력을 생성하는 전력 생성 장치를 더 포함하고,
    상기 광 변환기는 상기 전력 생성 장치로부터 생성된 전력을 이용하여 상기 부분 방전 신호를 상기 광신호로 변환하는,
    측정 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 HFCT 센서는 상기 전력 케이블을 수용할 수 있는 개구부를 가지는 도넛 형태로 구현되고,
    상기 전력 생성 장치는 상기 전력 케이블을 수용할 수 있는 개구부를 가지는 도넛 형태로 구현되고,
    상기 HFCT 센서의 개구부와 상기 전력 생성 장치의 개구부의 직경은 동일한,
    측정 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 복수의 부분 방전 센서들 각각은,
    상기 전력 생성 장치로부터 생성된 전력을 저장하는 배터리를 더 포함하는,
    측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광 분배기와 상기 광 검출기는 하나의 패키지로 구현되는,
    측정 시스템
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 광신호들 각각은 서로 다른 파장을 가지고,
    상기 복수의 광신호들 각각의 파장들 중 인접하는 두 파장의 차이는 20nm인,
    측정 시스템.
  8. 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전(partial discharge (PD))을 측정하는 부분 방전 센서에 있어서,
    상기 전력 케이블에서 발생하는 부분 방전을 측정하고 측정의 결과에 따라 부분 방전 신호를 생성하는 HFCT(high frequency current transformer) 센서;
    생성된 상기 부분 방전 신호를 광신호로 변환하는 광 변환기; 및
    상기 전력 케이블을 통해 흐르는 전류를 이용하여 전력을 생성하는 전력 생성 장치를 포함하고,
    상기 광 변환기는 상기 전력 생성 장치로부터 생성된 전력을 이용하여 상기 부분 방전 신호를 상기 광신호로 변환하고,
    상기 HFCT 센서는 상기 전력 케이블을 수용할 수 있는 개구부를 가지는 도넛 형태로 구현되고,
    상기 전력 생성 장치는 상기 전력 케이블을 수용할 수 있는 개구부를 가지는 도넛 형태로 구현되고,
    상기 HFCT 센서의 개구부와 상기 전력 생성 장치의 개구부의 직경은 동일한,
    부분 방전 센서.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전력 생성 장치로부터 생성된 전력을 저장하는 배터리를 더 포함하는,
    부분 방전 센서.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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KR20180105954A (ko) * 2017-03-16 2018-10-01 한국전력공사 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템

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