KR102369192B1 - 부분 방전 판정 시스템, 방법, 및 저장 매체 - Google Patents

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Abstract

부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 방법으로서, 부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하여 부분 방전 판정기를 학습시킨다. 가스 절연 개폐장치에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하고, 학습된 부분 방전 판정기를 이용하여 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정한다.

Description

부분 방전 판정 시스템, 방법, 및 저장 매체{System, method, and media for partial discharge judgment}
본 발명은 진동 신호의 기계 학습을 통한 부분 방전을 판정하는 부분 방전 판정 시스템, 방법, 및 저장 매체에 관한 것이다.
여름철은 자연재해(강풍 또는 폭우 등)뿐만 아니라 전력수요 급증으로 인한 선로 과부하 등으로, 발전소의 연간 전체 고장의 절반이 넘는 크고 작은 고장이 집중되는 시기이다. 이에 따라, 배전선로의 이상을 알리는 경고등이 들어오는 일이 없도록, 고장을 사전에 예방하는 고장예방 중심의 발전소의 설비관리가 요구된다.
특히, 발전소와 변전소의 개폐설비 대부분이 가스 절연 개폐장치(GIS: Gas-Insulated Switch)로 건설됨에 따라, 가스 절연 개폐장치의 설비수량이 대폭 증가하였다. 따라서 가스 절연 개폐장치가 고장 나면, 전력수급상의 문제를 야기하고 복귀에도 장시간이 소요되는 문제점이 발생한다.
이에 따라, 배전선로의 부분 방전 위험도를 평가하는 기술이 다양하게 개발되고 있다. 다양한 기술 중 하나로, 극초단파 부분 방전 센서를 사용하여 배선전로의 부분 방전 감지와 위험도를 평가하는 것이 배전선로의 부분 방전 위험도를 평가하는 기술이 있다.
극초단파 부분 방전 센서 기술을 이용할 경우, 극초단파 영역의 측정을 위한 초고주파 센서 및 내부 연결 안테나와 같은 기본 장치들이, 사전에 엄격한 교정상태를 거쳐 측정대상 설비에 설치되어야만 한다. 그리고, 부분 방전이 발생할 경우 예상 주파수 대역의 피크값을 취득하여 수준을 평가하기 때문에, 넓은 주파수 영역의 신호가 감지되거나 외부 잡음이 감지되었을 경우 정확한 신호감지와 위험도 평가에는 어려움이 있다.
또한, 부분 방전 현상을 발견하였다 하더라도 부분 방전의 초기상태는 설비에 큰 영향을 주지 않기 때문에, 시간 경과에 따라 변화상태를 관리해야 한다. 따라서, 부분 방전에 따른 위험도 평가가 반드시 필요하다.
따라서, 본 발명은 내부 도체를 포함한 외함 구조물에서 부분 방전이 발생될 때, 이를 진동 신호의 기계 학습을 통해 판정하는 부분 방전 판정 시스템 및 방법을 제공한다.
실시예는, 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 방법을 제공한다. 이러한 부분 방전 판정 방법은, 부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계, 상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계, 그리고 상기 가스 절연 개폐장치에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하고, 학습된 부분 방전 판정기를 이용하여 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법의, 상기 학습 데이터를 생성하는 단계는, 정상 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 추출하여, 상기 부분 방전 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 비교하는 비교 선도를 생성하는 단계를 더 포함한다.
또한, 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법의, 상기 부분 방전 여부를 판정하는 단계는, 상기 복수의 시간 선도들을 토대로, 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계, 상기 시간 선도들을 변환하여 주파수 선도들을 생성하는 단계, 상기 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계, 그리고 상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법의, 상기 전기적 특성 주파수들은, 제1 주파수, 제2 주파수, 그리고 배수 주파수들을 포함하고, 상기 제1 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 주파수는 120Hz이다.
또한, 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법의, 상기 측정 시간 동안의 평균값은 실효값으로, 상기 유효 주파수 선도들로부터 계산한 최대 피크값은 피크의 첨예도, 실효값 또는 산술평균 중 어느 하나로 대체된다.
본 발명의 다른 실시예는, 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 방법을 제공한다. 이러한 부분 방전 판정 방법은 상기 가스 절연 개폐장치에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계, 상기 수신한 복수의 시간 선도들로부터 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계, 상기 시간 선도들을 변환하여 생성한 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계, 상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계, 그리고 상기 평균값과 최대 피크값을, 부분 방전 학습용 신호들로 학습된 부분 방전 판정기로 입력하고, 상기 학습된 부분 방전 판정기를 토대로 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계를 포함한다.
또한, 다른 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법은, 상기 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계 이전에, 부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계, 그리고 상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계를 더 포함한다.
또한, 다른 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법의, 상기 복수의 시간 선도는 상기 진동 센서들이 측정 시간 동안 수집한 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 측정 시간을 제2 축으로 하며, 상기 주파수 선도는 상기 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 진동에 대한 주파수를 제2 축으로 한다.
또한, 또 다른 실시예에 따르면, 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 부분 방전 판정 시스템을 제공한다. 이러한 부분 방전 판정 시스템은, 적어도 하나의 명령어를 포함하고, 부분 방전 학습 데이터를 저장하는 메모리, 상기 가스 절연 개폐장치에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 시간 선도들을 수신하는 인터페이스, 그리고 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 부분 방전 학습 데이터에 포함된 부분 방전 시간 선도들로부터 평균값을 계산하든 단계, 상기 시간 선도들을 변형하여 주파수 선도들을 추출하며, 상기 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계, 상기 평균값과 상기 최대 피크값을 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계, 그리고 학습된 부분 방전 판정기로 상기 인터페이스를 통해 수신한 시간 선도들을 입력하여 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계를 수행한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템의, 상기 프로세서는, 상기 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계, 그리고 상기 유효 주파수 선도들로부터 상기 최대 피크값을 계산하는 단계를 더 수행한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템의 상기 전기적 특성 주파수들은, 제1 주파수, 제2 주파수, 그리고 배수 주파수들을 포함하고, 상기 제1 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 주파수는 120Hz이다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템의 상기 평균값은 실효값으로, 상기 유효 주파수 선도들로부터 계산한 최대 피크값은 피크의 첨예도, 실효값 또는 산술평균 중 어느 하나로 대체된다.
또한, 또 다른 실시예는 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다. 이러한 저장 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은, 부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계, 상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계, 그리고 상기 가스 절연 개폐장치에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하고, 학습된 부분 방전 판정기를 이용하여 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계를 수행한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 저장 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램이 수행하는, 상기 학습 데이터를 생성하는 단계는, 정상 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 추출하여, 상기 부분 방전 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 비교하는 비교 선도를 생성하는 단계를 더 포함한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 저장 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램이 수행하는 상기 부분 방전 여부를 판정하는 단계는, 상기 복수의 시간 선도들을 토대로, 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계, 상기 시간 선도들을 변환하여 주파수 선도들을 생성하는 단계, 상기 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계, 그리고 상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계를 포함한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 상기 전기적 특성 주파수들은, 제1 주파수, 제2 주파수, 그리고 배수 주파수들을 포함하고, 상기 제1 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 주파수는 120Hz이다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 상기 측정 시간 동안의 평균값은 실효값으로, 상기 유효 주파수 선도들로부터 계산한 최대 피크값은 피크의 첨예도, 실효값 또는 산술평균 중 어느 하나로 대체된다.
또한, 또 다른 실시예는, 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 매체를 제공한다. 이러한 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램은, 상기 가스 절연 개폐장치에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계, 상기 수신한 복수의 시간 선도들로부터 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계, 상기 시간 선도들을 변환하여 생성한 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선들을 생성하는 단계, 상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계, 그리고 상기 평균값과 최대 피크값을, 부분 방전 학습용 신호들로 학습된 부분 방전 판정기로 입력하고, 상기 학습된 부분 방전 판정기를 토대로 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계를 수행한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 저장 매체에 기록된 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계 이전에, 부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계, 그리고 상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계를 더 수행한다.
또한, 또 다른 실시예에 따른 상기 복수의 시간 선도는 상기 진동 센서들이 측정 시간 동안 수집한 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 측정 시간을 제2 축으로 하며, 상기 주파수 선도는 상기 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 진동에 대한 주파수를 제2 축으로 한다.
본 발명에 따르면, 초고주파 영역을 측정하기 위한 별도의 센서나 부가 장치를 설비에 부착하지 않아도, 진동 신호의 기계 학습을 통해 전기적 특성 주파수를 제외한 피크값의 상관 관계를 통해 부분 방전 발생을 간단하게 판단할 수 있다.
또한, 부분 방전 판정 결과를 도식화하여 제공함으로써, 관리자가 직관적으로 쉽게 부분 방전 판정 결과를 파악할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 가스 절연 개폐장치에서 측정된 그래프의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템이 적용된 환경의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비교 선도의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전에 의한 신호발생의 변화 상태를 나타낸 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 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.
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 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조로 하여, 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시예에 대해 설명하기 앞서, 종래의 방법으로 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 방법에 대해 먼저, 도 1a 내지 도 1c를 참조로 설명한다.
도 1a 및 도 1b는 가스 절연 개폐장치에서 측정된 그래프의 예시도이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 가스 절연 개폐장치와 같은 내부 도체에 전기가 흐르는 구조물을 포함한 외함 구조물의 표면에서 정상적인 진동 신호를 측정한다고 가정한다. 그러면, 도 1a에 도시된 바와 같이 전기적인 특성 주파수(예를 들어, 60Hz 및 120Hz)를 포함한 배수 주파수(예를 들어, 240Hz, 360Hz, 480Hz 등)에서 피크 신호가 발생한다.
그러나, 가스 절연 개폐장치에 부분 방전이 발생하여, 약한 전자파 수준의 초기상태에서 미세 진동으로 측정할 수 있는 수준이 된다고 가정한다. 그러면, 도 1b와 같이 전기적 특성 주파수들을 제외한 나머지 유효 주파수 영역에서도 피크(peak)(①)가 발생할 수 있다.
유효 주파수 영역의 피크 발생 여부를 파악하기 위해, 종래에는 초고주파 센서를 배선 전로에 설치한다. 그리고, 부분 방전이 발생할 경우 피크가 발생할 것으로 예상하는 유효 주파수 영역의 신호를 감지하고, 유효 주파수 영역에서 피크가 발생하면 부분 방전이 발생한 것으로 파악한다.
그러나, 초고주파 센서를 이용하여 피크 발생 여부를 측정할 경우, 기본적으로 발생하는 특정 신호와 노이즈를 빠르게 구별하기 어렵다. 또한, 초고주파 센서를 비롯한 다양한 장치들을 배전선로에 미리 설치해야 한다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는 진동 신호를 이용하여 배전선로의 부분 방전 발생 여부를 구분한다. 부분 방전 판정 시스템이 적용된 환경에 대해, 도 2를 참조로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템이 적용된 환경의 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 스페이서(11)와 CIS 챔버(12) 등으로 구성된 가스 절연 개폐장치(10)의 외함 구조물 표면에 복수의 진동센서(200, 200')들이 부착되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 진동센서(200, 200')들이 가스 절연 개폐장치(10)의 측면에 부착되어 있는 것을 예로 하여 설명하나, 실시예가 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
진동센서(200, 200')들 각각이 가스 절연 개폐장치(10)의 진동을 수집하면, 부분 방전 판정 시스템(100)은 각 진동센서(200, 200')들이 수집한 신호를 시간축(x)과 진폭축(y)으로 이루어진 시간 영역에서의 시간 선도를 취득한다. 그리고 부분 방전 판정 시스템(100)은 취득한 시간 선도를 기초로 각 진동센서(200, 200')들이 진동을 측정한 측정시간 동안의 평균값을 획득한다.
또한, 부분 방전 판정 시스템(100)은 취득한 시간 선도에서 주파수 특성을 분석하고, 주파수 특성의 분석을 토대로 주파수축(x)과 진폭축(y)으로 이루어진 주파수 선도로부터 최대 피크값을 얻는다. 여기서, 주파수 선도는 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 선도로, 전기적 특성 주파수에는 제1 주파수(60Hz), 제2 주파수(120Hz), 그리고 복수의 배수 주파수들을 포함한다.
부분 방전 판정 시스템(100)은 주파수 선도에서 얻은 최대 피크값을 정상 신호 대비 부분 방전 발생 신호에 대한 비교 선도와 비교하여, 부분 방전 현상이 발생하는지 평가한다.
이러한 환경에서 가스 절연 개폐장치(10)의 부분 방전을 판정하는 부분 방전 판정 시스템(100)의 구조에 대해 도 3을 참조로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 판정 시스템의 구조도이다.
도 3을 참고하면, 적어도 하나의 프로세서(110)에 의해 동작하는 판정하는 부분 방전 판정 시스템(100)에서, 본 발명의 동작을 실행하도록 기술된 명령들(instructions)이 포함된 프로그램을 실행한다. 프로그램은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있고, 유통될 수 있다.
판정하는 부분 방전 판정 시스템(100)의 하드웨어는 적어도 하나의 프로세서(110), 메모리(120), 스토리지(130), 그리고 통신 인터페이스(140)를 포함할 수 있고, 이러한 하드웨어들은 버스(150)를 통해 연결될 수 있다. 이외에도 입력 장치 및 출력 장치 등의 하드웨어가 포함될 수 있다. 판정하는 부분 방전 판정 시스템(100)은 프로그램을 구동할 수 있는 운영 체제를 비롯한 각종 소프트웨어가 탑재될 수 있다.
메모리(120)는 본 발명의 동작을 실행하도록 기술된 명령들이 프로세서(110)에 의해 처리되도록 해당 프로그램을 로드한다. 메모리(120)는 예를 들면, ROM(read only memory), RAM(random access memory) 등 일 수 있다.
또한, 메모리(120)는 부분 방전 신호들을 학습 데이터로써 저장한다. 여기서 학습 데이터는 부분 방전 신호들뿐만 아니라 정상 신호들도 포함할 수 있다.
스토리지(130)는 본 발명의 동작을 실행하는데 요구되는 각종 데이터, 프로그램 등을 저장한다.
통신 인터페이스(140)는 유/무선 통신 모듈일 수 있다. 통신 인터페이스(140)는 진동 센서(200, 200')들이 수집한 진동들을 시간 선도를 취득하여 프로세서(110)로 전달한다.
프로세서(110)는 판정하는 부분 방전 판정 시스템(100)의 동작을 제어하는 장치로서, 프로그램에 포함된 명령들을 처리하는 다양한 형태의 프로세서일 수 있고, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), GPU(Graphic Processing Unit) 등 일 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 부분 방전 판정 시스템(100)이 부분 방전 발생 여부를 탐지하기 위해 학습 데이터로 부분 방전 판정기를 학습시킨다. 그리고, 학습시킨 부분 방전 판정기로 진동 센서(200, 200')들이 수집한 진동들로 부분 방전 여부를 탐지한다.
프로세서(110)는 학습 데이터 중 정상 신호들을 이용하여 각각의 피크값과 평균값을 계산한다. 그리고 프로세서(110)는 학습 데이터 중 부분 방전 신호들로부터 각각의 피크값과 평균값을 계산한다.
또한, 프로세서(110)는 진동 센서(200, 200')들이 수집한 진동들을 시간 선도로 취득하고, 시간 선도로부터 주파수 선도를 추출한다. 프로세서(110)는 주파수 선도에서 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도를 생성하고, 유효 주파수 선도를 학습된 부분 방전 판정기로 입력하여 정상 신호인지 부분 방전이 발생하였는지를 판정한다.
이상에서 설명한 부분 방전 판정 시스템(100)이 부분 방전 여부를 판정하는 방법에 대해 도 4를 참조로 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전 판정 방법에 대한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 부분 방전 판정 시스템(100)은 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시킨다(S100). 즉, 부분 방전 판정 시스템(100)은 학습 데이터인 정상신호로부터 평균값과 최대 피크값을 계산하고, 부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 계산한다.
그리고, 부분 방전 판정 시스템(100)은 정상신호를 입력하면 정상신호에 대한 평균값과 최대 피크값이 출력되도록, 그리고 부분 방전 신호를 입력하면 부분 방전 신호에 대한 평균값과 최대 피크값이 출력되도록 부분 방전 판정기를 학습시킨다.
이와 같이 부분 방전 판정 시스템(100)이 부분 방전 판정기를 학습시키면, 부분 방전 판정 시스템(100)은 진동 서버(200, 200')들이 수집한 진동들을 시간 선도들로 취득하고(S110), 취득한 시간 선도들이 측정된 시간 동안의 평균값을 추출한다(S120). 부분 방전 판정 시스템(100)이 시간 선도들이 측정된 시간을 확인하는 방법, 그리고 평균값을 계산하여 추출하는 방법은 다양한 방법을 이용할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.
평균값을 추출한 부분 방전 판정 시스템(100)은 신호처리를 통해 시간 선도로부터 주파수 선도를 도출한다(S130). 여기서, 부분 방전 판정 시스템(100)이 시간 선도를 주파수 선도로 변환하는 방법 역시 다양한 방법으로 변환할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.
부분 방전 판정 시스템(100)은 도출한 주파수 선도에서 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도를 추출하고, 추출한 유효 주파수 선도로부터 최대 피크값을 확인한다(S140). 부분 방전 판정 시스템(100)은 S120 단계에서 추출한 평균값과 S140 단계에서 확인한 최대 피크값을 학습된 부분 방전 판정기로 입력하여, 부분 방전 여부를 판정한다(S150).
여기서, S100 단계에서 부분 방전 판정기를 학습시키는 비교 선도의 예에 대해, 도 5를 참조로 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 비교 선도의 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 비교 선도의 제1 축은 최대 피크값을, 제2 축은 평균값을 나타낸다. 정상 신호의 최대 피크값과 평균값은 제1 영역(②)에 포진하고, 부분 방전 신호의 최대 피크값과 평균값은 제2 영역(③)에 포진하는 것을 알 수 있다.
따라서, 부분 방전 판정 시스템(100)은 비교 선도를 토대로 부분 방전 판정기를 학습시켜 정상 신호가 입력될 경우 제1 영역(②)에 최대 피크값과 평균값이 표시되도록 하고, 부분 방전 신호가 입력될 경우 제2 영역(③)에 최대 피크값과 평균값이 표시되도록 한다. 이를 토대로, 초고주파 센서나 내부 연결 안테나의 추가 없이도 진동 신호로부터 수집된 시간 선도와 주파수 선도를 이용하여 빠르게 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정할 수 있다.
가스 절연 개폐장치에 부분 방전이 발생할 경우의 신호발생의 변화에 대해, 도 6을 참조로 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부분 방전에 의한 신호발생의 변화 상태를 나타낸 예시도이다.
부분 방전 판정 시스템(100)은 가스 절연 개폐장치 등의 표면에서 취득된 진동 신호에 대한 시간 선도로부터 주파수 선도를 얻는다. 그리고, 전기적 특성주파수를 배제시킨 주파수 선도를 도출한 후 전체적인 평균값을 기록, 저장해 두었다가 시간 경과 후 재측정 시 같은 방법으로 평균값의 변화를 비교하면, 도 6에 도시된 바와 같이 부분 방전에 의한 신호발생의 변화를 미세한 상태에서 발전되는 단계를 파악할 수 있다. 그리고 일시적인 잡음신호에 대하여 명확하게 구분할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에서는 정상신호 대비 부분 방전 신호의 최대 피크값과 평균값을 비교하는 비교 선도를 이용할 때, 부분 방전 신호의 특성 추출을 다른 특성으로 대체할 수 있다.
즉, 시간 선도의 평균값은 실효값(RMS: Root-Mean-Square)으로 대체할 수 있다. 또한, 전기적 특성주파수(60Hz, 120Hz 및 배수 주파수)들을 배제시킨 주파수 선도로부터 얻은 최대 피크값도 피크의 첨예도(sharpness) 또는 실효값, 산술평균 등 통계적 지표로 활용 가능한 특성치를 추출함으로써 부분 방전 신호 판정에 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 전기적 특성주파수를 배제시킨 주파수 선도를 도출한 후 전체적인 평균값은 실효값 또는 산술평균 등으로 대체 사용할 경우에도 통계적 지표로 충분히 활용할 수 있다.
이상에서 설명의 편의를 위해 부분 방전을 판정하는 방법이 프로세서에 의해 수행되는 것으로 설명하였으나, 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다. 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서(110)에 의해 부분 방전을 판정하기 위한 컴퓨터 프로그램 명령 등은 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체에 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 방법으로서,
    부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계,
    상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계, 그리고
    상기 가스 절연 개폐장치의 외함 구조물 표면에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하고, 학습된 부분 방전 판정기를 이용하여 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 진동 센서는,
    초고주파 미만의 진동을 감지하는 센서이고,
    상기 부분 방전 여부를 판정하는 단계는,
    상기 복수의 시간 선도들을 토대로, 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계,
    상기 시간 선도들을 변환하여 주파수 선도들을 생성하는 단계,
    상기 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계, 그리고
    상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    부분 방전 판정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 학습 데이터를 생성하는 단계는,
    정상 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 추출하여, 상기 부분 방전 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 비교하는 비교 선도를 생성하는 단계
    를 더 포함하는, 부분 방전 판정 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서
    상기 전기적 특성 주파수들은,
    제1 주파수, 제2 주파수, 그리고 배수 주파수들을 포함하고,
    상기 제1 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 주파수는 120Hz인, 부분 방전 판정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측정 시간 동안의 평균값은 실효값으로, 상기 유효 주파수 선도들로부터 계산한 최대 피크값은 피크의 첨예도, 실효값 또는 산술평균 중 어느 하나로 대체되는, 부분 방전 판정 방법.
  6. 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 방법으로서,
    상기 가스 절연 개폐장치의 외함 구조물 표면에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계,
    상기 수신한 복수의 시간 선도들로부터 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계,
    상기 시간 선도들을 변환하여 생성한 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계,
    상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계, 그리고
    상기 평균값과 최대 피크값을, 부분 방전 학습용 신호들로 학습된 부분 방전 판정기로 입력하고, 상기 학습된 부분 방전 판정기를 토대로 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복수의 진동 센서는,
    초고주파 미만의 진동을 감지하는 센서인 것을 특징으로 하는,
    부분 방전 판정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계 이전에,
    부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계, 그리고
    상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계
    를 더 포함하는, 부분 방전 판정 방법.
  8. 제7항에 있어서
    상기 복수의 시간 선도는 상기 진동 센서들이 측정 시간 동안 수집한 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 측정 시간을 제2 축으로 하며,
    상기 주파수 선도는 상기 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 진동에 대한 주파수를 제2 축으로 하는, 부분 방전 판정 방법.
  9. 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 부분 방전 판정 시스템으로서,
    상기 부분 방전 판정 시스템은, 적어도 하나의 명령어를 포함하고, 부분 방전 학습 데이터를 저장하는 메모리, 상기 가스 절연 개폐장치의 외함 구조물 표면에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 시간 선도들을 수신하는 인터페이스, 그리고 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    상기 부분 방전 학습 데이터에 포함된 부분 방전 시간 선도들로부터 평균값을 계산하든 단계,
    상기 시간 선도들을 변형하여 주파수 선도들을 추출하며, 상기 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계,
    상기 평균값과 상기 최대 피크값을 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계, 그리고
    학습된 부분 방전 판정기로 상기 인터페이스를 통해 수신한 시간 선도들을 입력하여 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계
    를 수행하고,
    상기 복수의 진동 센서는,
    초고주파 미만의 진동을 감지하는 센서이고,
    상기 프로세서는,
    상기 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계, 그리고
    상기 유효 주파수 선도들로부터 상기 최대 피크값을 계산하는 단계
    를 더 수행하는 것을 특징으로 하는,
    부분 방전 판정 시스템.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전기적 특성 주파수들은,
    제1 주파수, 제2 주파수, 그리고 배수 주파수들을 포함하고,
    상기 제1 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 주파수는 120Hz인, 부분 방전 판정 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 평균값은 실효값으로, 상기 유효 주파수 선도들로부터 계산한 최대 피크값은 피크의 첨예도, 실효값 또는 산술평균 중 어느 하나로 대체되는, 부분 방전 판정 시스템.
  13. 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계,
    상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계, 그리고
    상기 가스 절연 개폐장치의 외함 구조물 표면에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하고, 학습된 부분 방전 판정기를 이용하여 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계
    를 수행하고,
    상기 복수의 진동 센서는,
    초고주파 미만의 진동을 감지하는 센서이고,
    상기 부분 방전 여부를 판정하는 단계는,
    상기 복수의 시간 선도들을 토대로, 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계,
    상기 시간 선도들을 변환하여 주파수 선도들을 생성하는 단계,
    상기 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계, 그리고
    상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 학습 데이터를 생성하는 단계는,
    정상 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 추출하여, 상기 부분 방전 신호로부터 추출한 평균값과 최대 피크값을 비교하는 비교 선도를 생성하는 단계
    를 더 포함하는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서
    상기 전기적 특성 주파수들은,
    제1 주파수, 제2 주파수, 그리고 배수 주파수들을 포함하고,
    상기 제1 주파수는 60Hz이고, 상기 제2 주파수는 120Hz인, 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 측정 시간 동안의 평균값은 실효값으로, 상기 유효 주파수 선도들로부터 계산한 최대 피크값은 피크의 첨예도, 실효값 또는 산술평균 중 어느 하나로 대체되는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
  18. 부분 방전 판정 시스템이 가스 절연 개폐장치의 부분 방전을 판정하는 컴퓨터 프로그램이 저장된 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    상기 가스 절연 개폐장치의 외함 구조물 표면에 부착된 복수의 진동 센서들로부터 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계,
    상기 수신한 복수의 시간 선도들로부터 측정 시간 동안의 평균값을 추출하는 단계,
    상기 시간 선도들을 변환하여 생성한 주파수 선도들에서 미리 설정된 전기적 특성 주파수들을 배제시킨 유효 주파수 선도들을 생성하는 단계,
    상기 유효 주파수 선도들로부터 최대 피크값을 계산하는 단계, 그리고
    상기 평균값과 최대 피크값을, 부분 방전 학습용 신호들로 학습된 부분 방전 판정기로 입력하고, 상기 학습된 부분 방전 판정기를 토대로 상기 가스 절연 개폐장치의 부분 방전 여부를 판정하는 단계
    를 수행하고,
    상기 복수의 진동 센서는,
    초고주파 미만의 진동을 감지하는 센서인 것을 특징으로 하는,
    컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 컴퓨터 프로그램은,
    상기 복수의 시간 선도들을 수신하는 단계 이전에,
    부분 방전 신호로부터 평균값과 최대 피크값을 추출하여 학습 데이터를 생성하는 단계, 그리고
    상기 학습 데이터를 이용하여 부분 방전 판정기를 학습시키는 단계
    를 더 수행하는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
  20. 제19항에 있어서
    상기 복수의 시간 선도는 상기 진동 센서들이 측정 시간 동안 수집한 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 측정 시간을 제2 축으로 하며,
    상기 주파수 선도는 상기 진동의 진폭을 제1 축으로 하고, 상기 진동에 대한 주파수를 제2 축으로 하는, 컴퓨터 프로그램이 기록된 저장 매체.
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