KR102056241B1 - 부분방전 위치검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

부분방전 위치검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 장치는 부분방전을 검출하는 복수의 부분방전 검출센서를 포함하는 부분방전 검출부, 부분방전을 검출할 대상물의 내부구조와 상기 복수의 부분방전 검출센서의 위치를 반영한 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부, 상기 대상물의 3차원 모델을 이용하여, 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성하는 룩 업 테이블 생성부 및 상기 대상물에서 부분방전이 발생하는 경우, 상기 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 제어부를 포함한다.

Description

부분방전 위치검출 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING PARTIAL DISCHARGE LOCATION}
본 발명은 부분방전 위치검출 장치 및 부분방전 위치검출 방법에 관한 것이다.
부분방전위치를 측정하는 기술은 전력기기의 고장을 예방하는데 있어서 매우 중요한 기술이다.
전력기기에서 부분방전을 일으키는 방전원은 그 크기가 대부분 매우 작기 때문에, 부분방전이 발생한 위치를 정확하게 측정하기가 어렵고 방전원을 발견하여 제거하는데도 어려움이 있다.
부분방전위치를 측정하는 기술은 크게 방전에 의해 발생한 전자파 방전신호의 전파에 따른 감쇠를 이용하는 방법과 전자파 방전신호가 부분방전센서에 도달하는 시간차를 이용한 방법으로 구분할 수 있다.
전파 감쇠를 이용하는 방법의 경우, 부분방전센서의 간격유지가 어려우며 부분방전센서에서 감지한 신호가 계측기로 전달되는 동안 감쇠나 변형되어 방전위치의 신뢰도가 낮아지는 문제점이 있다.
부분방전센서에 도달한 전자파 방전신호의 시간차를 이용하여 계산하는 방법의 경우, 전력기기의 내부 구조물에 의해 부분방전신호가 직선경로로 부분방전센서에 전달되지 않기 때문에 이론상의 도착시간과 실제 도착시간 간에 오차가 발생하여 위치추정의 정확도가 떨어지는 문제점이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0036667호
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 부분방전을 검출하기 위한 대상물의 내부구조를 반영한 3차원 모델을 생성하고, 상기 3차원 모델 상에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 부분방전을 발생시켜 측정된 부분방전 도달 시간을 이용하여 룩 업 테이블을 생성한다. 한편, 상기 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출함으로써, 부분방전의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 부분방전 위치검출 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 장치는 부분방전을 검출하는 복수의 부분방전 검출센서를 포함하는 부분방전 검출부, 부분방전을 검출할 대상물의 내부구조, 내부 형상 및 재질 정보와 상기 복수의 부분방전 검출센서의 위치를 반영한 가상의 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부, 상기 대상물의 3차원 모델을 이용하여, 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성하는 룩 업 테이블 생성부, 상기 대상물에서 부분방전이 발생하는 경우, 상기 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 제어부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 룩 업 테이블 생성부는 상기 대상물의 3차원 모델에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 각각 부분방전을 발생시킬 수 있고, 각각의 상기 좌표에 대하여, 상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서의 위치로 도달하는 시간을 측정하여 상기 룩 업 테이블을 생성할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 부분방전 검출부에서 부분방전이 검출되면, 상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서에의 도달 시간차를 산출할 수 있으며, 상기 도달 시간차를 상기 룩 업 테이블과 비교하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 검출할 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 복수의 부분방전 검출센서 간의 부분방전 도착순서를 비교하여 가장 먼저 도착한 부분방전 검출센서의 도달 시간과, 나머지 부분방전 검출센서의 도달 시간 사이의 시간차를 산출하여 상기 룩 업 테이블과 비교할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 방법은 부분방전을 검출할 대상물의 내부구조, 내부 형상 및 재질 정보와 복수의 부분방전 검출센서의 위치를 반영한 가상의 3차원 모델을 생성하는 단계, 상기 대상물의 3차원 모델을 이용하여 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성하는 단계, 상기 대상물에서 부분방전이 발생하는 경우, 상기 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 룩 업 테이블을 생성하는 단계는 상기 대상물의 3차원 모델에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 각각 부분방전을 발생시키는 단계, 각각의 상기 좌표에 대하여, 상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서의 위치로 도달하는 시간을 측정하는 단계 및 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하여 상기 룩 업 테이블을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계는 상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서에 도달한 시간을 측정하는 단계, 상기 측정한 시간을 이용하여 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하는 단계 및 상기 도달 시간차를 상기 룩 업 테이블과 비교하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하는 단계는 상기 복수의 부분방전 검출센서 간의 부분방전 도착순서를 비교하여 가장 먼저 도착한 부분방전 검출센서의 도달 시간과, 나머지 부분방전 검출센서의 도달 시간 사이의 시간차를 산출할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 부분방전을 검출하기 위한 대상물의 내부구조를 반영한 3차원 모델을 생성하고, 상기 3차원 모델 상에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 부분방전을 발생시켜 측정된 부분방전 도달 시간을 이용하여 룩 업 테이블을 생성하고, 상기 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출함으로써, 부분방전의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 3차원 모델 생성부에 의해 생성된 대상물의 3차원 모델의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1의 룩 업 테이블 생성부의 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차를 산출하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 룩 업 테이블 생성부에 의해 생성된 룩 업 테이블의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 도 5의 룩 업 테이블 생성 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 5의 부분방전 발생위치 검출 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 장치는 부분방전 검출부(100), 3차원 모델 생성부(200), 룩 업 테이블 생성부(300) 및 제어부(400)를 포함할 수 있다.
부분방전 검출부(100)는 부분방전을 검출하는 복수의 부분방전 검출센서(110)를 포함할 수 있다. 여기서, 부분방전 검출센서(110)는 부분방전을 검출할 대상물(예컨대, 변압기와 같은 전자기기)에 인접배치되어 부분방전을 검출할 수 있으며, 이를 제어부(400)로 전송할 수 있다. 일 실시예에서, 부분방전 검출센서(110)는 부분방전에 의한 전자파를 검출하는 UHF 센서일 수 있다.
3차원 모델 생성부(200)는 대상물의 내부구조와 복수의 부분방전 검출센서(110)의 위치를 반영한 가상의 3차원 모델을 생성할 수 있다. 여기서, 3차원 모델 생성부(200)는 부분방전이 대상물의 내부구조에 의한 영향(예컨대, 변압기의 내부에서 부분방전이 발생하는 경우, 부분방전이 진행 경로 상에 코어와 같은 구조물이 있는 경우, 전자파 진행 경로가 직선 경로보다 길어질 수 있다)을 반영하기 위한 대상물의 내부 형상 및 재질 등에 대한 정보를 반영하여 3차원 모델을 생성할 수 있다.
룩 업 테이블 생성부(300)는 3차원 모델 생성부(200)에 의해 생성된 대상물의 3차원 모델을 이용하여 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 룩 업 테이블 생성부(300)는 3차원 모델 생성부(200)에 의해 생성된 대상물의 3차원 모델에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 부분방전을 발생시키고, 각각의 좌표에서 발생된 부분방전이 복수의 부분방전 검출센서 위치로 도달하는 시간을 측정하여 룩 업 테이블을 생성할 수 있다.
이러한 룩 업 테이블 생성부(300)의 룩 업 테이블 생성방법에 대해서는 이하 도 2 내지 도 4를 참조하여 보다 상세히 설명한다.
제어부(400)는 대상물의 내부에서 부분방전이 발생하면, 부분방전 검출부(100)로부터 입력되는 부분방전 검출 신호와 룩 업 테이블 생성부(300)에 의해 생성된 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(400)는 상기 발생한 부분방전이 복수의 부분방전 검출센서(110)로 도달한 시간을 이용하여 복수의 부분방전 검출센서(110) 사이의 도달 시간차를 산출할 수 있다. 제어부(400)는 상기 산출한 도달 시간차를 룩 업 테이블과 비교하여, 상기 도달 시간차에 대응되는 부분방전 좌표를 추출할 수 있으며, 상기 좌표를 부분방전이 발생한 위치로 검출할 수 있다.
여기서, 제어부(400)는 복수의 부분방전 검출센서(110) 간의 부분방전 도착순서를 비교하여 부분방전이 가장 먼저 도착한 부분방전 검출센서의 도달 시간과, 나머지 부분방전 검출센서의 도달 시간 사이의 시간차를 산출할 수 있으며, 이를 룩 업 테이블과 비교하여 부분방전이 발생한 위치를 검출할 수 있다.
도 2는 도 1의 3차원 모델 생성부에 의해 생성된 대상물의 3차원 모델의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1의 룩 업 테이블 생성부의 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차를 산출하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1의 룩 업 테이블 생성부에 의해 생성된 룩 업 테이블의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 모델 생성부(200)는 대상물(10)의 내부구조와 복수의 부분방전 검출센서(110a, 110b, 110c, 110d)의 위치를 반영한 3차원 모델을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 3차원 모델은 대상물(10)의 내부구조에 의한 영향을 반영하기 위한 대상물(10)의 내부 형상 및 재질 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.
3차원 모델이 생성되면, 룩 업 테이블 생성부(300)가 상기 3차원 모델에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표(PD source #1, PD source #2 내지 PD source #n)에서 부분방전을 순차적으로 발생시킬 수 있고, 각각의 좌표에서 발생한 부분방전이 복수의 부분방전 검출센서(110a, 110b, 110c, 110d)의 위치로 도달하는 시간을 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 룩 업 테이블 생성부(300)는, 도 3에서와 같이, 복수의 부분방전 검출센서(110a, 110b, 110c, 110d) 사이의 도달 시간차를 산출할 수 있다.
일 실시예에서, 룩 업 테이블 생성부(300)는, 도 4에서와 같이, 복수의 부분방전 검출센서(110a, 110b, 110c, 110d) 사이의 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 대상물(10)에서 부분방전이 발생하여, 제2 부분방전 검출센서(110b)와 제1 부분방전 검출센서(110a) 사이의 도달 시간차가 -4.01이고, 제3 부분방전 검출센서(110c)와 제1 부분방전 검출센서(110a) 사이의 도달 시간차가 -5.28이고, 제4 부분방전 검출센서(110d)와 제1 부분방전 검출센서(110a) 사이의 도달 시간차가 -7.72인 경우, 룩 업 테이블에서, 상기 도달 시간차를 가지는 부분방전 위치 인덱스(PD source position index)는 1이이다. 따라서, 이에 해당되는 부분방전이 발생한 위치의 좌표(-11, -31.1 10.0)를 검출할 수 있다.
이하에서는, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 방법을 설명한다.
다만, 이하의 부분방전 위치검출 방법은 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 부분방전 위치검출 장치에서 수행되므로, 상술한 설명과 동일하거나 또는 그에 상응하는 내용에 대해서는 중복적으로 서술하지 아니한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 6은 도 5의 룩 업 테이블 생성 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 7은 도 5의 부분방전 발생위치 검출 단계의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 위치검출 방법은 먼저, 3차원 모델 생성부(200)가 부분방전을 검출할 대상물(10)의 내부구조와 복수의 부분방전 검출센서(110)의 위치를 반영한 3차원 모델을 생성할 수 있다(S100).
다음으로, 룩 업 테이블 생성부(200)가 대상물(10)의 3차원 모델을 이용하여 복수의 부분방전 검출센서(110) 사이의 부분방전 도달 시간차에 따른 부분방전 발생 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성할 수 있다(S200).
일 실시예에서, 룩 업 테이블을 생성하는 단계(S200)는, 도 6에서와 같이, 대상물(10)의 3차원 모델에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 순차적으로 부분방전을 발생시키는 단계(S210), 상기 각각의 좌표에 대하여, 부분방전이 복수의 부분방전 검출센서(110)의 위치로 도달하는 시간을 측정하는 단계(S220) 및 복수의 부분방전 검출센서(110) 사이의 도달 시간차를 산출하여, 복수의 부분방전 검출센서(110) 사이의 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성하는 단계(S230)를 포함할 수 있다.
다음으로, 부분방전 검출부(100)에서 부분방전이 검출되는 경우, 제어부(400)가 검출 결과와 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출할 수 있다(S300).
일 실시예에서, 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계(S300)는, 도 7에서와 같이, 부분방전이 복수의 부분방전 검출센서(110)에 도달한 시간을 측정하는 단계(S310), 상기 측정된 시간을 이용하여 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하는 단계(S320) 및 상기 산출된 도달 시간차를 룩 업 테이블과 비교하여 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하는 단계(S320)는, 복수의 부분방전 검출센서(110) 간의 부분방전 도착순서를 비교하여 가장 먼저 도착한 부분방전 검출센서의 도달 시간과, 나머지 부분방전 검출센서의 도달 시간 사이의 시간차를 산출할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
10: 대상물
100: 부분방전 검출부
110: 부분방전 검출센서
200: 3차원 모델 생성부
300: 룩 업 테이블 생성부
400: 제어부

Claims (8)

  1. 부분방전을 검출하는 복수의 부분방전 검출센서를 포함하는 부분방전 검출부;
    부분방전을 검출할 대상물의 내부구조, 내부 형상 및 재질 정보와 상기 복수의 부분방전 검출센서의 위치를 반영한 가상의 3차원 모델을 생성하는 3차원 모델 생성부;
    상기 대상물의 3차원 모델을 이용하여, 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성하는 룩 업 테이블 생성부; 및
    상기 대상물에서 부분방전이 발생하는 경우, 상기 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 제어부
    를 포함하는 부분방전 위치검출 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 룩 업 테이블 생성부는,
    상기 대상물의 3차원 모델에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 각각 부분방전을 발생시키고, 각각의 상기 좌표에 대하여, 상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서의 위치로 도달하는 시간을 측정하여 상기 룩 업 테이블을 생성하는 부분방전 위치검출 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 부분방전 검출부에서 부분방전이 검출되면,
    상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서에의 도달 시간차를 산출하며, 상기 도달 시간차를 상기 룩 업 테이블과 비교하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 부분방전 위치검출 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 복수의 부분방전 검출센서 간의 부분방전 도착순서를 비교하여 가장 먼저 도착한 부분방전 검출센서의 도달 시간과, 나머지 부분방전 검출센서의 도달 시간 사이의 시간차를 산출하여 상기 룩 업 테이블과 비교하는 부분방전 위치검출 장치.
  5. 부분방전을 검출할 대상물의 내부구조, 내부 형상 및 재질 정보와 복수의 부분방전 검출센서의 위치를 반영한 가상의 3차원 모델을 생성하는 단계;
    상기 대상물의 3차원 모델을 이용하여 복수의 부분방전 검출센서 사이의 부분방전 도달 시간차에 따른 부분방전이 발생한 좌표에 대한 룩 업 테이블을 생성하는 단계; 및
    상기 대상물에서 부분방전이 발생하는 경우, 상기 룩 업 테이블을 이용하여 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계
    를 포함하는 부분방전 위치검출 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 룩 업 테이블을 생성하는 단계는,
    상기 대상물의 3차원 모델에서, 부분방전이 발생할 수 있는 모든 좌표에서 각각 부분방전을 발생시키는 단계;
    각각의 상기 좌표에 대하여, 상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서의 위치로 도달하는 시간을 측정하는 단계; 및
    상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하여 상기 룩 업 테이블을 생성하는 단계;
    를 포함하는 부분방전 위치검출 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계는,
    상기 부분방전이 상기 복수의 부분방전 검출센서에 도달한 시간을 측정하는 단계;
    상기 측정한 시간을 이용하여 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하는 단계; 및
    상기 도달 시간차를 상기 룩 업 테이블과 비교하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 단계;
    를 포함하는 부분방전 위치검출 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 복수의 부분방전 검출센서 사이의 도달 시간차를 산출하는 단계는,
    상기 복수의 부분방전 검출센서 간의 부분방전 도착순서를 비교하여 가장 먼저 도착한 부분방전 검출센서의 도달 시간과, 나머지 부분방전 검출센서의 도달 시간 사이의 시간차를 산출하는 부분방전 위치검출 방법.

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