KR102377939B1 - Partial discharge monitoring and diagnosis system for distribution board using ultra frequency and high frequency current transformer signal - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for monitoring and diagnosing partial discharge of a distribution panel using UHF and HFCT electrical signals, capable of diagnosing a type of partial discharge. The system of the present invention comprises: a detection device for detecting partial discharge; a signal processing device for converting a signal transmitted from the detection device into a digital signal to transmit the same; and a monitoring device for analyzing and diagnosing the digital signal transmitted from the signal processing device.

Description

UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템{PARTIAL DISCHARGE MONITORING AND DIAGNOSIS SYSTEM FOR DISTRIBUTION BOARD USING ULTRA FREQUENCY AND HIGH FREQUENCY CURRENT TRANSFORMER SIGNAL}DISCHARGE MONITORING AND DIAGNOSIS SYSTEM FOR DISTRIBUTION BOARD USING ULTRA FREQUENCY AND HIGH FREQUENCY CURRENT TRANSFORMER SIGNAL

본 발명은 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고압 케이블, 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연 개폐장치), 개폐기, 배전반, 전동기, 발전기 등이 수납된 배전반 내의 전력설비에서 절연불량, 접속불량 또는 단선 등에 의한 부분방전을 초고주파(UHF, Ultra High Frequency) 센서 및 부분방전으로 생성되는 고주파 전류의 전기적인 신호를 검출하는 HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서를 이용하여 신속히 검출하면서 부분방전의 발생 여부를 감시하고 진단할 수 있는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, and more particularly, high-voltage cables, transformers, GIS (Gas Insulated Switchgear), switchgear, switchgear, electric motor, generator, etc. HFCT (High Frequency Current Transformer) that detects electric signals of high-frequency current generated by UHF (Ultra High Frequency) sensor and partial discharge for partial discharge due to poor insulation, poor connection, or disconnection in power facilities in the housed switchboard It relates to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals that can monitor and diagnose the occurrence of partial discharge while quickly detecting it using a sensor.

일반적으로 부분방전이라 함은 각종 산업체 및 전력계통 변전소에 설치되는 수전설비 및 고압 배전반, 고압 케이블, 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연 개폐장치), 개폐기, 수전설비 등 전력설비 시스템의 어느 한 부분에 생기는 방전을 총칭하는 것으로서, 전극의 첨단 부근에 생기는 코로나 방전, 절연물의 표면을 따라서 생기는 연면방전, 절연물 내의 공극에 생기는 보이드 방전 등을 들 수 있다.In general, partial discharge refers to any one of power equipment systems, such as power reception facilities and high-voltage switchgear, high-voltage cables, transformers, GIS (Gas Insulated Switchgear), switchgear, and power reception facilities installed in various industries and power system substations. As a generic term for the discharges generated in parts, corona discharges occurring near the tip of an electrode, creepage discharges occurring along the surface of an insulator, void discharges occurring in voids in the insulator, and the like are mentioned.

전력설비의 이상 유무 감지 및 절연체의 열화 정도를 감시하고 수리시기를 예측하는 것은 매우 중요하며, 부분방전의 측정 및 감시로 이러한 예측과 관리가 가능하다. 이러한 목적으로 고압 케이블, 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연 개폐장치), 개폐기, 수전설비, 고압반, 저압반, 모터제어반, 배전반 등 전력기기 시스템 등의 다양한 전력설비에서 부분방전을 측정하기 위한 다양한 장치들이 사용되고 있다.It is very important to detect abnormalities in power facilities, monitor the degree of deterioration of insulators, and predict the repair time, and such prediction and management are possible with the measurement and monitoring of partial discharge. For this purpose, to measure partial discharge in various power equipment such as high voltage cables, transformers, GIS (Gas Insulated Switchgear), switchgear, power receiving equipment, high voltage panel, low voltage panel, motor control panel, switchboard, etc. Various devices are being used for this.

전력설비에서 부분방전을 진단 또는 모니터링하기 위한 기술로서, 등록특허공보 제10-1908706호에 전력기반설비의 부분방전 진단 및 종합 관리시스템이 개시되었다.As a technology for diagnosing or monitoring partial discharge in power facilities, Korean Patent Publication No. 10-1908706 discloses a partial discharge diagnosis and comprehensive management system for power infrastructure facilities.

상기 기술은 전력기반설비에 탑재되고, 데이터 통신이 가능한 제어부; 상기 전력기반설비에서 발생된 부분방전신호를 검출하여 상기 제어부로 검출신호를 송신하는 부분방전센싱부; 상기 전력기반설비에 탑재되고, 상기 부분방전센싱부의 검출신호가 이상신호인 경우 상기 제어부로부터 이상신호를 수신하여 경보를 발하는 표시부; 및 상기 이상신호 검출 시, 상기 전력기반설비의 부하를 저감시키기 위한 스마트 액추에이터를 포함하여 구성된다.The technology is mounted on the power infrastructure, the control unit capable of data communication; a partial discharge sensing unit which detects the partial discharge signal generated in the power infrastructure and transmits the detection signal to the control unit; a display unit mounted on the power infrastructure and configured to receive an abnormal signal from the control unit and issue an alarm when the detected signal of the partial discharge sensing unit is an abnormal signal; and a smart actuator for reducing the load of the power infrastructure when the abnormal signal is detected.

또한, 등록특허공보 제10-2117938호에 전력기기의 부분방전 감시 시스템이 개시되었다.In addition, a partial discharge monitoring system of a power device is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-2117938.

상기 기술은 개폐장치의 내부에 설치되어 과압을 방출함과 동시에 부분방전으로 생성되는 고주파 전류의 전기적인 신호를 검출하는 센서부를 포함하되, 상기 센서부는 비 도전성 재료부; 상기 비 도전성 재료부의 일 면에 배치되고, 제1형태를 가지며 전기적인 신호를 검출하는 제1패턴부; 및 상기 일 면에 배치되고, 제2형태를 가지며 전기적인 신호를 검출하는 제2패턴부를 포함하며, 상기 제2형태를 제1축을 기준으로 180도 회전하는 경우, 회전된 제2형태는 상기 제1축에 대하여 수직인 제2축을 기준으로 상기 제1형태와 대칭되게 구성된다.The technology includes a sensor unit installed inside the switchgear to emit overpressure and at the same time detect an electrical signal of a high-frequency current generated by partial discharge, wherein the sensor unit includes a non-conductive material unit; a first pattern part disposed on one surface of the non-conductive material part, having a first shape, and detecting an electrical signal; and a second pattern part disposed on the one surface, having a second shape and detecting an electrical signal, wherein when the second shape is rotated 180 degrees with respect to the first axis, the rotated second shape is the second shape It is configured to be symmetrical with the first shape with respect to a second axis perpendicular to the first axis.

그러나 상기의 기술들은 부분방전을 검출하는 센서가 일반적인 구성이거나 패턴을 분석하여 센싱하는 것으로서, 센싱신호에 근거하여 부분방전의 종류를 파악하는 데 어려움이 있다.However, in the above technologies, a sensor for detecting a partial discharge has a general configuration or a pattern is analyzed to sense, and it is difficult to identify a type of a partial discharge based on a sensing signal.

등록특허공보 제10-1908706호 (2018. 10. 10.)Registered Patent Publication No. 10-1908706 (2018. 10. 10.) 등록특허공보 제10-2117938호 (2020. 05. 27.)Registered Patent Publication No. 10-2117938 (May 27, 2020)

본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전력설비에서 발생되는 부분방전을 신속히 검출하여 부분방전의 발생을 감시하고 진단할 수 있는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been devised to solve the above problems, and the problem to be solved in the present invention is to use UHF and HFCT electrical signals capable of monitoring and diagnosing the occurrence of a partial discharge by rapidly detecting the partial discharge generated in power facilities. It is to provide a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 다른 과제는 부분방전의 종류를 검출하고, 검출된 부분방전의 종류에 따라 적절하게 대응할 수 있는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템을 제공하는 데 있다.In addition, another object to be solved by the present invention is to provide a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals that can detect the type of partial discharge and appropriately respond according to the detected type of partial discharge. .

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템은 고압 케이블, 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연 개폐장치), 개폐기, 수전설비 및 배전반 중 어느 하나의 전력설비에서 발생하는 부분방전을 검출하는 검출장치; 상기 검출장치로부터 전송된 신호를 디지털신호로 변환하여 전송하는 신호처리장치; 및 상기 신호처리장치로부터 전송된 디지털신호를 분석하여 진단하는 모니터링장치를 포함하여 구성되고, 상기 검출장치는 상기 배전반에 설치되어, 300MHz~3GHz의 극초단파를 이용하여 상기 배전반에서의 부분방전으로 생성된 초고주파의 전기적인 신호를 검출하는 UHF(Ultra High Frequency)모듈 및 상기 배전반의 접지선에 설치되어 부분방전으로 생성되는 고주파 전류의 전기적인 신호를 검출하는 HFCT(High Frequency Current Transformer)모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention for solving the above problems is any one of a high-voltage cable, a transformer, a GIS (Gas Insulated Switchgear), a switchgear, a power receiving facility, and a switchboard a detection device for detecting partial discharge occurring in one power facility; a signal processing device for converting the signal transmitted from the detection device into a digital signal and transmitting the converted signal; and a monitoring device for diagnosing by analyzing the digital signal transmitted from the signal processing device, wherein the detection device is installed in the switchboard and generated by partial discharge in the switchboard using microwaves of 300 MHz to 3 GHz A UHF (Ultra High Frequency) module for detecting an electric signal of very high frequency and an HFCT (High Frequency Current Transformer) module installed on the ground wire of the switchboard to detect an electric signal of a high frequency current generated by partial discharge do it with

이때, 상기 UHF모듈은 UHF센서 및 상기 UHF센서에서 검출된 신호의 피크 신호를 검출하여 샘플링하는 UHF변환기를 포함하여 구성된다.At this time, the UHF module is configured to include a UHF sensor and a UHF converter for sampling by detecting a peak signal of the signal detected by the UHF sensor.

또한, 상기 UHF변환기는 상기 UHF센서로부터 출력된 신호를 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기에서 출력되는 신호에 대해 저주파신호를 차단하는 제1 다이오드; 상기 제1 다이오드에서 출력되는 신호가 양의 펄스신호인 경우 피크 전압에 의해 충전되는 제1 커패시터; 상기 제1 다이오드와 제1 커패시터 사이의 펄스신호에 대해 전압을 충전하는 제2 커패시터 및 상기 제2 커패시터와 병렬연결되어 상기 제2 커패시터에 충전 전류를 제한하고 충전 전압을 방전시키는 션트저항을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the UHF converter includes an amplifier for amplifying the signal output from the UHF sensor; a first diode for blocking a low frequency signal with respect to a signal output from the amplifier; a first capacitor charged by a peak voltage when the signal output from the first diode is a positive pulse signal; A second capacitor for charging a voltage with respect to a pulse signal between the first diode and the first capacitor, and a shunt resistor connected in parallel with the second capacitor to limit the charging current to the second capacitor and discharge the charging voltage characterized in that

여기서, 상기 UHF센서는 M-자형 마이크로스트립 구조의 안테나로 구성될 수 있다.Here, the UHF sensor may be configured as an antenna of an M-shaped microstrip structure.

또한, 상기 HFCT모듈은 HFCT센서 및 상기 HFCT센서에서 검출된 신호를 조절하는 HFCT변환기를 포함하여 구성된다.In addition, the HFCT module is configured to include an HFCT sensor and an HFCT converter for adjusting the signal detected by the HFCT sensor.

이때, 상기 HFCT변환기는 상기 HFCT센서로부터 출력되는 신호를 증폭하는 제1 증폭기; 상기 제1 증폭기에서 증폭된 신호를 필터링하는 밴드패스필터 및 상기 밴드패스필터에서 출력되는 신호를 증폭하는 제2 증폭기를 포함하여 구성된다.At this time, the HFCT converter is a first amplifier for amplifying the signal output from the HFCT sensor; and a band-pass filter for filtering the signal amplified by the first amplifier and a second amplifier for amplifying the signal output from the band-pass filter.

또한, 상기 밴드패스필터는 2 ~ 10MHz 대역의 주파수를 통과시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the band pass filter is characterized in that the frequency of the 2 ~ 10 MHz band pass.

또한, 상기 신호처리장치는 상기 검출장치로부터 출력된 아날로그신호 각각을 디지털신호로 변환하는 AD컨버터; 상기 AD컨버터에서 출력되는 복수의 디지털 신호를 설정된 로직에 따라 순차적으로 출력하는 복합신호처리기; 상기 복합신호처리기에서 출력되는 디지털신호를 임시 저장하는 임시메모리; 트리거신호를 제공하는 트리거입력기; 실시간 시간을 제공하는 RTC; 및 상기 RTC에서 제공되는 실시간 시간에 근거하여 상기 트리거입력기에서 제공된 트리거신호를 기준으로 상기 임시메모리의 디지털신호를 상기 모니터링장치로 전송하는 디지털신호처리기를 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the signal processing apparatus includes an AD converter for converting each analog signal output from the detection apparatus into a digital signal; a complex signal processor for sequentially outputting a plurality of digital signals output from the AD converter according to set logic; a temporary memory for temporarily storing the digital signal output from the composite signal processor; a trigger input device providing a trigger signal; RTC providing real-time time; and a digital signal processor for transmitting the digital signal of the temporary memory to the monitoring device based on the trigger signal provided from the trigger input device based on the real time time provided from the RTC.

또한, 상기 모니터링장치는 상기 신호처리장치로부터 전송된 디지털신호에 대한 부분방전을 진단하는 진단부; 및 상기 진단부에서 진단된 결과를 외부장치 또는 외부 단말기인 HMI로 전송하는 출력부를 포함하여 구성된다.In addition, the monitoring device includes: a diagnostic unit for diagnosing partial discharge with respect to the digital signal transmitted from the signal processing device; and an output unit for transmitting the diagnosis result by the diagnosis unit to an external device or an external terminal (HMI).

이때, 상기 진단부는 수신된 상기 디지털신호인 검출 데이터로부터 식별요소를 추출하는 식별요소 추출모듈; 상기 식별요소 추출모듈에서 추출된 식별요소에 대하여 식별요소벡터를 이용하여 식별요소의 패턴을 클러스터별로 분류하는 패턴분류모듈; 상기 패턴분류모듈을 통해 검출 데이터가 미리 저장된 비교 데이터의 어느 클러스터에 포함되는 것인지를 비교하는 비교모듈 및 상기 비교모듈에서 비교된 클러스터에 대하여 상기 검출 데이터에 대한 부분방전의 종류를 진단하는 진단모듈을 포함하여 구성된다.In this case, the diagnosis unit comprises: an identification element extraction module for extracting an identification element from the detected data that is the received digital signal; a pattern classification module for classifying patterns of identification elements into clusters by using identification element vectors for the identification elements extracted by the identification element extraction module; a comparison module for comparing which cluster of comparison data stored in advance with the detection data through the pattern classification module, and a diagnostic module for diagnosing the type of partial discharge with respect to the cluster compared in the comparison module; is comprised of

또한, 상기 비교 데이터는 모의실험에 의해 검출된 실제 데이터(real data)와 임의로 생성된 모사 데이터(fake data)를 혼합한 학습 데이터로 학습하고, 상기 학습의 판별기는 CNN(Convolutional Neural Networks)을 이용하여 판별하는 것을 특징으로 한다.In addition, the comparison data is learned by mixing real data detected by simulation and fake data randomly generated, and the discriminator of the learning uses CNN (Convolutional Neural Networks) It is characterized in that it is discriminated.

본 발명에 의하면, 배전반에서 발생되는 부분방전은 단일 또는 복수의 UHF센서에 의해 검출되어 원격의 모니터링장치에서 부분방전의 종류를 진단하고, 진단결과에 따라 부분방전의 위치를 파악할 수 있다.According to the present invention, the partial discharge generated in the switchboard is detected by a single or a plurality of UHF sensors to diagnose the type of the partial discharge in a remote monitoring device, and the location of the partial discharge can be determined according to the diagnosis result.

또한, 다양한 종류별의 진단 방법을 각 특징별 부분방전 진단으로 수행하기 위한 주파수별 모듈을 자동으로 인식하여 인식된 모듈에 맞는 부분방전을 진단할 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage in that it is possible to diagnose a partial discharge suitable for the recognized module by automatically recognizing a module for each frequency for performing various types of diagnostic methods as a partial discharge diagnosis for each characteristic.

도 1은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF모듈의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF센서의 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF센서의 임피던스 특성, 방사 패턴, 반사 계수 및 전압 스탠딩 파동 비율(VSWR)을 나타낸 그래프,
도 5는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF 변환기의 회로도,
도 6은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 HFCT모듈의 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 HFCT변환기의 회로도,
도 8은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 신호처리장치의 구성도,
도 9는 본 발명에 다른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 모니터링장치의 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 분석부의 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 방식에 의해 도출된 부분방전 종류에 대한 2차원 이미지,
도 11은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 분석부의 APPRPD(Average Projection Phase Resolved Partial Discharge)방식에 증폭 방식에 의해 도출된 부분방전 종류에 대한 2차원 이미지,
도 12는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 DCGAN을 통해 모사 데이터를 생성하는 과정을 나타낸 도면,
도 13은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 모사 데이터를 포함하는 실험 데이터의 구성 테이블,
도 14는 노이즈(a), 보이드 방전(b), 코로나 방전(c) 및 부유전극 방전(d)의 실제 데이터를 이용한 PRPD 3차원 파형의 그래프,
도 15는 노이즈(a), 보이드 방전(b), 코로나 방전(c) 및 플로팅 방전(d)의 실제 데이터와 모사 데이터를 혼합한 데이터의 PRPS(Phase Resolved Pulse Sequence) 3차원 파형의 그래프,
도 16은 본 발명에서 방전 종류를 판별하는 알고리즘으로 사용된 CNN(Convolutional Neural Networks)의 구조,
도 17은 본 발명에 따른 초고주파 및 고주파전기신호를 이용한 전력설비의 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 PRPS기반 비교 데이터에 학습 정확도를 나타낸 테이블,
도 18은 본 발명에 따른 초고주파전기신호를 이용한 지능형 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 PRPD기반 비교 데이터에 학습 정확도를 나타낸 테이블,
도 19는 본 발명에 따른 초고주파전기신호를 이용한 지능형 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 APPRPD기반 비교 데이터에 학습 정확도를 나타낸 테이블이다.
1 is a schematic configuration diagram of a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
2 is a block diagram of a UHF module applied to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
3 is a block diagram of a UHF sensor applied to a switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
4 is a graph showing the impedance characteristics, radiation pattern, reflection coefficient and voltage standing wave ratio (VSWR) of the UHF sensor applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
5 is a circuit diagram of a UHF converter applied to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
6 is a block diagram of an HFCT module applied to a switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
7 is a circuit diagram of an HFCT converter applied to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
8 is a block diagram of a signal processing device applied to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
9 is a block diagram of a monitoring device applied to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
10 is a two-dimensional image of a partial discharge type derived by the PRPD (Phase Resolved Partial Discharge) method of the analysis unit applied to the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
11 is a two-dimensional image of a partial discharge type derived by an amplification method in the Average Projection Phase Resolved Partial Discharge (APPRPD) method of the analysis unit applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
12 is a view showing a process of generating simulated data through DCGAN applied to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
13 is a configuration table of experimental data including simulated data applied to the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention;
14 is a graph of a PRPD three-dimensional waveform using actual data of noise (a), void discharge (b), corona discharge (c) and floating electrode discharge (d);
15 is a graph of a phase resolved pulse sequence (PRPS) three-dimensional waveform of data obtained by mixing real data and simulated data of noise (a), void discharge (b), corona discharge (c) and floating discharge (d);
16 is a structure of a CNN (Convolutional Neural Networks) used as an algorithm for determining a discharge type in the present invention;
17 is a table showing the learning accuracy of PRPS-based comparison data applied to the partial discharge monitoring and diagnosis system of power facilities using ultra-high frequency and high-frequency electrical signals according to the present invention;
18 is a table showing the learning accuracy of PRPD-based comparison data applied to the intelligent switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using ultra-high frequency electrical signals according to the present invention;
19 is a table showing the learning accuracy of APRPPD-based comparison data applied to the intelligent switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using ultra-high frequency electrical signals according to the present invention.

다음으로, 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a preferred embodiment of the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

이하에서 동일한 기능을 하는 기술요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고, 중복 설명을 피하기 위하여 반복되는 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the same reference numerals are used for technical elements having the same function, and repeated detailed descriptions are omitted to avoid overlapping descriptions.

또한, 이하에 설명하는 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예를 효과적으로 보여주기 위하여 예시적으로 나타내는 것으로, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위하여 해석되어서는 안 된다.In addition, the examples described below are illustratively shown in order to effectively show the preferred embodiments of the present invention, and should not be construed to limit the scope of the present invention.

본 발명은 고압 케이블, 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연 개폐장치), 개폐기, 배전반, 전동기, 발전기 등 전력설비에서 절연불량, 접속불량 또는 단선 등에 의한 부분방전을 초고주파(UHF, Ultra High Frequency) 센서와 고주파 전류센서(High Frequency Current Transformer, HFCT)를 이용하여 신속히 검출하면서 부분방전의 종류를 진단할 수 있는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 관한 것이다.The present invention is a high-voltage cable, transformer, GIS (Gas Insulated Switchgear), switchgear, switchgear, electric motor, generator, etc. in power facilities such as partial discharge due to poor insulation, poor connection or disconnection, etc. Ultra High Frequency (UHF, Ultra High Frequency) ) It relates to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals that can diagnose the type of partial discharge while quickly detecting it using a sensor and a High Frequency Current Transformer (HFCT).

도 1은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템은 UHF모듈(101)과 HFCT모듈(103)을 포함하는 검출장치(100), 신호처리장치(200) 및 모니터링장치(300)를 포함하여 구성된다.1, the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention includes a detection device 100 including a UHF module 101 and an HFCT module 103, a signal processing device ( 200) and a monitoring device 300 .

이때, 상기 검출장치(100) 및 신호처리장치(200)는 배전반의 개수에 대응하여 복수 개 설치될 수 있는 것으로서, 확장 가능하도록 구성된다.In this case, the detection device 100 and the signal processing device 200 may be installed in plurality corresponding to the number of switchboards, and are configured to be expandable.

상기 검출장치(100)는 UHF(Ultra High Frequency)모듈(101)과 HFCT(High Frequency Current Transformer, 고주파 전류 변압기)모듈(103)을 포함하는 것으로서, UHF모듈(101)에는 300MHz~3GHz의 극초단파를 검출하는 UHF센서를 통해 배전반에서의 부분방전으로 생성된 초고주파의 전기적인 신호를 검출하고, HFCT모듈(103)은 배전반의 접지선에 취부하여 HFCT센서를 통해 부분방전으로 생성되는 고주파 전류의 전기적인 신호를 검출한다.The detection device 100 includes a UHF (Ultra High Frequency) module 101 and an HFCT (High Frequency Current Transformer, high frequency current transformer) module 103, and the UHF module 101 receives a microwave of 300 MHz to 3 GHz. Through the detecting UHF sensor, the electric signal of the very high frequency generated by the partial discharge in the switchboard is detected, and the HFCT module 103 is attached to the ground wire of the switchboard and the electric signal of the high frequency current generated by the partial discharge through the HFCT sensor to detect

UHF모듈(101)을 적용하는 이유는 외부 전자기 간섭에 대한 내성 및 높은 감지 감도를 가진 높은 신호 대 잡음 비를 가지고 있다. 즉, HV시설을 포함하는 배전반(전력설비) 주변에는 연속 백색 소음과 같이 낮은 주파수 범위(200MHz 미만)의 노이즈에 노출되어 있고, 이러한 노이즈에 의한 오류를 최소화할 수 있다. 또한, 강철 탱크 또는 쉘 등으로 마감된 전력설비의 경우 금속 구조의 실드 효과로 인해 주변 코로나 방출로부터의 외부 전자기 간섭을 효과적으로 완화할 수 있다. 물론, UHF센서가 외부에 장착된 경우, TV 및 라디오 방송과 같은 전기 통신 시스템의 전자파는 부분방전을 감시하는 위치에서 정확도에 영향을 미칠 수 있으나, 다른 부분방전을 검출하는 센서와 비교하여 노이즈에 의한 오류를 최소화할 수 있는 장점이 있다.The reason for applying the UHF module 101 is that it has a high signal-to-noise ratio with high detection sensitivity and resistance to external electromagnetic interference. That is, around the switchboard (power facility) including the HV facility is exposed to noise in a low frequency range (less than 200 MHz) such as continuous white noise, and errors due to such noise can be minimized. In addition, in the case of power equipment finished with a steel tank or shell, etc., due to the shielding effect of the metal structure, external electromagnetic interference from the surrounding corona emission can be effectively mitigated. Of course, when the UHF sensor is externally mounted, electromagnetic waves of telecommunication systems such as TV and radio broadcasting may affect the accuracy at the location where partial discharge is monitored, but compared to other sensors that detect partial discharge, it is less sensitive to noise. There is an advantage in that errors can be minimized.

부분방전은 오염된 신호를 구별하고 추출할 수 있는 임펄스 신호이다. 이에 더하여 부분방전으로 인한 임펄스 신호는 방출의 진폭과 관련이 있을 뿐만 아니라 위치에 따라 다르기 때문에 본 발명에서는 UHF센서가 포함된 UHF모듈(101)이 적용된다.Partial discharge is an impulse signal that can distinguish and extract the contaminated signal. In addition, the UHF module 101 including the UHF sensor is applied in the present invention because the impulse signal due to the partial discharge is not only related to the amplitude of the emission but also varies depending on the location.

상기 UHF모듈(101)은 선택된 하나의 전력설비에 복수 개 설치되며, 각 설치된 위치에서 검출된 부분방전 시간차이에 따라 위치를 추정할 수 있는 정보로 제공되게 된다.A plurality of the UHF modules 101 are installed in one selected power facility, and are provided as information for estimating the location according to the partial discharge time difference detected at each installed location.

HFCT모듈(103) 역시 부분방전 감지에 널리 사용되는 센서로서, 부분방전 소스의 위치 및 식별에 대하여 매우 유용하다. 이러한 상기 HFCT모듈(103)은 부분방전 또는 펄스의 노이즈 간섭으로서 과도 신호의 측정에 적합한 강자성 코어를 갖는 유도 코일로 구성되며, 접지 도체에 설치되게 된다.The HFCT module 103 is also a sensor widely used for partial discharge detection, and is very useful for location and identification of a partial discharge source. The HFCT module 103 is composed of an induction coil having a ferromagnetic core suitable for measurement of transient signals as partial discharge or pulse noise interference, and is installed on a grounding conductor.

도 2는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF모듈의 구성도이다.2 is a block diagram of a UHF module applied to a switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 2를 참조하면, UHF모듈(101)은 UHF센서(110) 및 UHF변환기(120)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2 attached, the UHF module 101 is configured to include a UHF sensor 110 and a UHF converter 120 .

상기 UHF센서(110)는 부분방전 소스로부터 유도 전자파 수신을 위해 필요한 센서이기 때문에 안테나로 볼 수 있다. 즉, 상기 UHF센서(110)는 부분방전으로 발생된 소스에 의해 생성된 커플링 전자파 신호를 전류 또는 전압 신호로 변환하기 위한 에너지 변환 장치로 사용된다.The UHF sensor 110 can be viewed as an antenna because it is a sensor necessary for receiving electromagnetic waves induced from the partial discharge source. That is, the UHF sensor 110 is used as an energy conversion device for converting the coupled electromagnetic wave signal generated by the source generated by the partial discharge into a current or voltage signal.

이러한 UHF센서(110)는 전력 변압기, 케이블, 회전 기계, 스위치 기어, 가스 절연 변전소 등 전력설비에 광범위하게 적용되어 부분방전을 검출하도록 구성되고, 센서 배열은 응용 분야별로 차이가 있다.The UHF sensor 110 is widely applied to power equipment such as power transformers, cables, rotating machines, switch gears, and gas insulated substations to detect partial discharge, and the sensor arrangement is different for each application field.

일반적인 안테나는 기저판에 수직으로 세워져 구성되는 모노폴 안테나와 기저판과 수평한 판 형태로 구성되는 마이크로스트립(microstrip) 안테나로 구분된다.A general antenna is divided into a monopole antenna that is vertically erected on a base plate and a microstrip antenna that is configured in the form of a base plate and a horizontal plate.

모노폴 안테나는 양호한 방사선 패턴 및 적절한 크기 때문에 널리 사용되나, 작동 대역폭이 좁아 정보 손실이 큰 단점이 있다.The monopole antenna is widely used because of its good radiation pattern and appropriate size, but has a disadvantage in that the operating bandwidth is narrow and information loss is large.

마이크로스트립 안테나는 소형의 두께, 저중량 및 낮은 제작 비용의 장점을 가지고 있으나, 해석이 어렵고 유전 손실과 함께 좁은 대역폭을 가지고 있다.The microstrip antenna has the advantages of small thickness, low weight, and low manufacturing cost, but it is difficult to analyze and has a narrow bandwidth along with dielectric loss.

UHF센서(110)는 S-매개변수, 전압 스탠딩 파형비, 입력 임피던스 등의 파라미터, 표면 전류 분포 및 방향성(E-plane 및 H-plane의 이득) 등을 고려하여 설계되어야 한다.The UHF sensor 110 should be designed in consideration of parameters such as S-parameter, voltage standing waveform ratio, input impedance, and surface current distribution and directionality (gain of E-plane and H-plane).

도 3은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF센서를 나타낸 도면이다.3 is a view showing a UHF sensor applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF센서(110)는 M-자형 마이크로스트립 구조의 안테나로 구성되는 것으로서, 소정의 두께를 가지는 유전체 기판(111), 상기 유전체 기판(111)의 상면에 형성되는 M자형의 방사체(112), 상기 유전체 기판(111)의 상면에 배치되고 상기 방사체(112)의 중심부 하단에 연결되어 하부측으로 길게 형성되는 급전선(113) 및 상기 유전체 기판(111)의 하면에 형성되는 접지판(114)을 포함하여 구성된다.3, the UHF sensor 110 applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention is composed of an M-shaped microstrip structure antenna, and has a predetermined thickness. a dielectric substrate 111 having a branch, an M-shaped radiator 112 formed on the upper surface of the dielectric substrate 111, disposed on the upper surface of the dielectric substrate 111, and connected to the lower end of the center of the radiator 112 toward the lower side It is configured to include a long feed line 113 and a ground plate 114 formed on the lower surface of the dielectric substrate 111 .

상기 유전체 기판(111)은 비전도성의 재질로 이루어지고, 상기 방사체(112)는 좌우 대칭으로 이루어지되, 측면으로 치우친 노치(112a, 112b)가 형성된다.The dielectric substrate 111 is made of a non-conductive material, and the radiator 112 is symmetrically formed, and notches 112a and 112b inclined to the side are formed.

도 4는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF센서의 임피던스 특성, 방사 패턴, 반사 계수 및 전압 스탠딩 파동 비율(VSWR)을 나타낸 것이다.4 shows the impedance characteristics, radiation pattern, reflection coefficient, and voltage standing wave ratio (VSWR) of the UHF sensor applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

본 발명에 적용된 UHF센서(110)의 임피던스 특성(도 4의 (a))은 입력 주파수를 추정하는 것으로 측정되었다.The impedance characteristic (FIG. 4(a)) of the UHF sensor 110 applied to the present invention was measured by estimating the input frequency.

상기 UHF센서(110)의 방사 패턴(도 4의 (b))을 살펴보면, 거의 모든 방향에서 부분방전의 신호(전자파 신호)를 수신할 수 있는 것으로 측정되었다. 이때, 상기 UHF센서(110)와 직교하는 신호에 대해서는 높은 감도로 감지할 수 있는 것으로 측정되었으며, 전력설비에 설치되는 위치를 적절하게 조절하는 것으로 방향성을 더욱 개선할 수 있는 것으로 측정되었다.Looking at the radiation pattern (FIG. 4(b)) of the UHF sensor 110, it was measured that the partial discharge signal (electromagnetic wave signal) can be received in almost all directions. At this time, it was measured that a signal orthogonal to the UHF sensor 110 can be detected with high sensitivity, and it was measured that the directionality can be further improved by appropriately adjusting the location installed in the power facility.

상기 UHF센서(110)의 반사 계수(도 4의 (c)) 및 전압 스탠딩 파동 비율(도 4의 (d))을 통해 680MHz부터 1.53GHz까지의 허용 가능한 주파수 대역폭을 보여주며, 3개의 공진 주파수(690MHz, 1.09GHz, 1.51GHz)를 가지는 것으로 측정되었다.It shows the allowable frequency bandwidth from 680 MHz to 1.53 GHz through the reflection coefficient ((c) of FIG. 4) and the voltage standing wave ratio ((d) of FIG. 4) of the UHF sensor 110, and three resonant frequencies (690 MHz, 1.09 GHz, 1.51 GHz).

도 5는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 UHF 변환기의 회로도를 나타낸 것이다.5 is a circuit diagram of a UHF converter applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

상기 UHF 변환기(120)는 상기 UHF센서(110)에서 검출된 신호의 피크 신호를 검출하여 샘플링하는 기능을 수행하는 것으로서, 첨부된 도 5를 참조하면, 상기 UHF 변환기(120)는 상기 UHF센서(110)로부터 출력된 신호를 증폭하는 증폭기(121); 상기 증폭기(121)에서 출력되는 신호에 대해 저주파신호를 차단하는 제1 다이오드(122); 상기 제1 다이오드(122)에서 출력되는 신호가 양의 펄스신호인 경우 피크 전압에 의해 충전되는 제1 커패시터(123); 상기 제1 다이오드(122)와 제1 커패시터(123) 사이의 펄스신호에 대해 전압을 충전하는 제2 커패시터(124); 및 상기 제2 커패시터(124)와 병렬연결되어 상기 제2 커패시터(124)에 충전 전류를 제한하고 충전 전압을 방전시키는 션트저항(125)을 포함하여 구성되고, 제1 커패시터(124)에 역전압을 방지하기 위한 역전방지 다이오드(126)가 구성된다.The UHF converter 120 performs a function of detecting and sampling the peak signal of the signal detected by the UHF sensor 110. Referring to FIG. 5, the UHF converter 120 is the UHF sensor ( an amplifier 121 amplifying the signal output from 110); a first diode (122) for blocking a low-frequency signal with respect to the signal output from the amplifier (121); a first capacitor 123 charged with a peak voltage when the signal output from the first diode 122 is a positive pulse signal; a second capacitor 124 for charging a voltage with respect to a pulse signal between the first diode 122 and the first capacitor 123; and a shunt resistor 125 connected in parallel with the second capacitor 124 to limit a charging current to the second capacitor 124 and discharge a charging voltage, and a reverse voltage applied to the first capacitor 124 . A reversal prevention diode 126 is configured to prevent .

더욱 상세하게, UHF센서(110)에서 검출된 신호는 증폭기(121)에서 40dB로 증폭된다. 증폭된 신호는 제1 다이오드(122)를 통과하여 제1 커패시터(123) 및 제2 커패시터(124)에 의해 통합된다.In more detail, the signal detected by the UHF sensor 110 is amplified by 40 dB by the amplifier 121 . The amplified signal passes through the first diode 122 and is integrated by the first capacitor 123 and the second capacitor 124 .

이때, 상기 UHF센서(110)에서 출력된 신호의 극성이 양이면 제1 커패시터(123) 및 제2 커패시터(124)의 전압이 상승하며, 상승된 전압은 션트저항(125)에 의해 방전되게 된다.At this time, when the polarity of the signal output from the UHF sensor 110 is positive, the voltages of the first capacitor 123 and the second capacitor 124 rise, and the raised voltage is discharged by the shunt resistor 125 . .

상기의 과정에서 UHF센서(110)에서 출력된 양의 신호(펄스)에서 피크 홀드값(엔벨로프)은 제1 커패시터(123)에 기록되며, 피크 홀드값을 샘플링될 수 있다.In the above process, the peak hold value (envelope) of the positive signal (pulse) output from the UHF sensor 110 is recorded in the first capacitor 123 , and the peak hold value can be sampled.

이러한 피크 홀드 검출은 샘플링 속도의 요구사항을 크게 낮출 수 있는 장점이 있다.This peak-hold detection has the advantage of significantly lowering the sampling rate requirement.

도 6은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 HFCT모듈의 구성을 나타낸 도면이다.6 is a view showing the configuration of the HFCT module applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 6을 참조하면, 상기 HFCT모듈(103)은 HFCT센서(130) 및 HFCT변환기(140)를 포함하여 구성된다.Referring to the accompanying FIG. 6 , the HFCT module 103 is configured to include an HFCT sensor 130 and an HFCT converter 140 .

HFCT센서(130)는 고주파 전류센서(High Frequency Current Transformer)라고 도 불리우는 유도성 센서로서, 도넛 형상의 강자성 철심과 상기 철심에 권선되는 인덕션코일로 이루어지고, 전력용 케이블의 시스(sheath)와 접지단자 사이 또는 고전압 설비의 외함과 접지단자 사이의 접지선 등 다양한 접지선에 설치된다.The HFCT sensor 130 is an inductive sensor also called a High Frequency Current Transformer, and is composed of a donut-shaped ferromagnetic iron core and an induction coil wound around the iron core, and includes a sheath and grounding of a power cable. It is installed on various grounding wires such as between terminals or between the enclosure of high voltage equipment and the grounding terminal.

즉, 상기 HFCT센서(130)는 접지선을 관통하여 배치되고, 접지선에 전류가 흐르는 경우 접지선의 전류가 인덕션코일에 유도되며, 상기 인덕션코일에 유도된 전류에 의한 전압을 출력하게 된다. 이때, 인더션코일 즉, 2차측에 유도된 전압은 1차측 전류의 변화와 비례상수인 상호인덕턴스에 비례하여 출력된다.That is, the HFCT sensor 130 is disposed through the ground line, and when a current flows through the ground line, the current of the ground line is induced in the induction coil, and a voltage due to the current induced in the induction coil is output. At this time, the voltage induced in the induction coil, that is, the secondary side is output in proportion to the change in the primary side current and the mutual inductance, which is a proportional constant.

그러나 도넛 형태의 코일 세서는 넓은 주파수 대역폭을 갖는 반면 온도와 자속밀도에 의존하는 비선형 요소가 포함되는 단점이 있다. 따라서 본 발명에 적용되는 고주파 전류센서인 HFCT는 특정 주파수에 대하여 검출할 수 있도록 설계되어야 한다.However, while the donut-shaped coil sensor has a wide frequency bandwidth, it has a disadvantage in that it includes a non-linear element that depends on temperature and magnetic flux density. Therefore, the HFCT, which is a high-frequency current sensor applied to the present invention, should be designed to detect a specific frequency.

부연하면, 전류 펄스의 방전 초기에는 수 나노 초의 상승시간(rising time)을 나타내는데, 이는 수백MHz 이상의 중요한 스펙트럼 성분이 출력된다.In other words, at the initial stage of discharge of the current pulse, a rising time of several nanoseconds is shown, which outputs an important spectral component of several hundred MHz or more.

부분방전에 따라 발생된 방전펄스의 고주파영역 주파수 성분은 HFCT 센서가 체결된 접지도체에 전파될 때 필터링된다. 이에, 부분방전이 발생했을 경우 부분방전을 검출하기 위해서 40MHz 이하의 응답특성을 갖도록 설계되어야 한다.The high frequency range frequency component of the discharge pulse generated according to the partial discharge is filtered when it propagates to the ground conductor to which the HFCT sensor is connected. Accordingly, when partial discharge occurs, it must be designed to have a response characteristic of 40 MHz or less to detect the partial discharge.

예를 들면, HFCT센서(130)의 철심은 투자율이 높은 니켈과 아연의 합금으로 이루어지고, 인덕션코일은 황동 재질의 원환체(toroid) 형태로 구성되어 상기 철심에 수십회 권선되게 구성될 수 있다. 바람직하게 상기 인더션코일은 20 ~ 50회의 범위 내에서 권선되게 구성될 수 있다.For example, the iron core of the HFCT sensor 130 is made of an alloy of nickel and zinc having high magnetic permeability, and the induction coil is configured in the form of a toroid made of brass material so as to be wound dozens of times on the iron core. . Preferably, the induction coil may be configured to be wound within the range of 20 to 50 times.

이와 같은 구성에 의하면, 상기 HFCT센서(130)의 응답특성은 100㎑ ~ 30㎒의 범위를 갖게 된다.According to this configuration, the response characteristic of the HFCT sensor 130 has a range of 100 kHz to 30 MHz.

HFCT변환기(140)는 상기 HFCT센서(130)에서 검출된 신호를 조절하는 것으로서, 도 7은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 HFCT변환기의 회로도를 나타낸 것이다.The HFCT converter 140 controls the signal detected by the HFCT sensor 130, and FIG. 7 shows a circuit diagram of the HFCT converter applied to the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention. .

첨부된 도 7을 참조하면 상기 HFCT변환기(140)는 상기 HFCT센서(130)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 제1 증폭기(141), 상기 제1 증폭기(141)에서 증폭된 신호를 필터링하는 밴드패스필터(142) 및 상기 밴드패스필터(142)에서 출력되는 신호를 증폭하는 제2 증폭기(143)를 포함하여 구성된다.7, the HFCT converter 140 includes a first amplifier 141 for amplifying the signal output from the HFCT sensor 130, and a bandpass for filtering the signal amplified by the first amplifier 141. It is configured to include a filter 142 and a second amplifier 143 amplifying the signal output from the band pass filter 142 .

여기서, 상기 HFCT변환기(140)는 HFCT센서(130)로부터 출력되는 신호가 밀리볼트의 범위 내에서 매우 약하기 때문에 증폭 및 필터링 후에 다시 증폭되는 구성으로 이루어진다. 이때, 상기 밴드패스필터(142)는 좁은 대역 간섭을 피하기 위해 주파수 범위가 2MHz ~ 10MHz인 2차 대역-패스 필터가 사용될 수 있다.Here, the HFCT converter 140 is configured to be amplified again after amplification and filtering because the signal output from the HFCT sensor 130 is very weak within the range of millivolts. In this case, the band-pass filter 142 may be a second-order band-pass filter having a frequency range of 2 MHz to 10 MHz in order to avoid narrow band interference.

상기와 같은 구성에 의해 증폭 및 필터링 후 다시 증폭함에 따라 상기 HFCT변환기(140)에서 출력되는 신호는 상대적으로 더 향상된 신호대잡음(SNR) 효과를 달성할 수 있다.According to the above configuration, the signal output from the HFCT converter 140 can achieve a relatively improved signal-to-noise (SNR) effect by amplifying and filtering and then amplifying again.

도 8은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 신호처리장치의 구성을 나타낸 것이다.8 shows the configuration of a signal processing device applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 신호처리장치(200)는 AD컨버터(210), 복합신호처리기(220), 임시메모리(230), 트리거입력기(240), RTC(250, Real-Time Clock) 및 디지털신호처리기(260)를 포함하여 구성된다.8, the signal processing device 200 applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention is an AD converter 210, a composite signal processor 220, a temporary memory ( 230 ), a trigger input unit 240 , an RTC ( 250 , Real-Time Clock) and a digital signal processor 260 .

AD컨버터(210)는 상기 검출장치(100)로부터 출력된 아날로그신호 각각을 디지털신호로 변환한다.The AD converter 210 converts each analog signal output from the detection device 100 into a digital signal.

상기 AD컨버터(210)는 설치된 센서의 개수에 대응하여 복수 개 구성된다.The AD converter 210 is configured in plurality to correspond to the number of installed sensors.

즉, 검출장치(100)를 구성하는 UHF모듈(101)의 UHF센서(110) 개수와 HFCT모듈(103)의 HFCT센서(130)의 개수에 대응하여 상기 AD컨버터(210)는 복수 개 구성되고, 각각 센서로부터 전송된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.That is, corresponding to the number of UHF sensors 110 of the UHF module 101 constituting the detection device 100 and the number of HFCT sensors 130 of the HFCT module 103, the AD converter 210 is configured in plurality , each converts the analog signal transmitted from the sensor into a digital signal and outputs it.

이러한, 상기 AD컨버터(210)는 UHF변환기(120)에서 출력되는 피크 홀드의 신호 크기 및 HFCT변환기(140)에서 출력되는 증폭 신호 크기에 따라 변환되는 디지털 신호의 비트에 대응하여 상위 비트와 하위 비트로 구분하여 디지털 신호로 변환하고, 변환된 각각의 상위 비트와 하위 비트를 결합하여 디지털 신호로 변환되게 구성될 수 있다.Such, the AD converter 210 corresponds to the bit of the digital signal converted according to the amplitude of the peak hold signal output from the UHF converter 120 and the amplitude of the amplified signal output from the HFCT converter 140 to the upper bit and the lower bit. It may be configured to be converted into a digital signal by dividing and converted into a digital signal by combining each of the converted high-order bits and low-order bits.

더욱 상세하게는, 변환되는 디지털 신호의 비트수에 대응하여 상위 비트와 하위 비트로 구분하고, 입력되는 아날로그 신호의 크기가 상위 비트 또는 하위 비트 중에서 어느 범위에 속하는지를 비교하는 전처리부와, 상기 전처리부에서 비교한 결과에 근거하여 상위 비트 연산모듈과 하위 비트 연산모듈로 구성되는 비트 연산부 및 상기 비트 연산부에서 연산된 상위 비트와 하위 비트에 대해 이득오차를 보정하여 상기 상위 비트와 하위 비트를 결합하여 디지털 신호를 생성하는 디지털 신호 생성부를 포함하여 구성된다.More specifically, a pre-processing unit for classifying a high-order bit and a low-order bit corresponding to the number of bits of the converted digital signal, and comparing the size of the input analog signal to which range from the high-order bit or the low-order bit, and the pre-processing unit Based on the comparison result in , a bit arithmetic unit composed of an upper bit arithmetic module and a lower bit arithmetic module, and a bit arithmetic unit composed of a high bit operation module It is configured to include a digital signal generator for generating a signal.

복합신호처리기(220)는 상기 AD컨버터(210)에서 출력되는 복수의 디지털 신호를 설정된 로직에 따라 순차적으로 출력하는 기능을 수행한다.The composite signal processor 220 performs a function of sequentially outputting a plurality of digital signals output from the AD converter 210 according to a set logic.

즉, 상기 AD컨버터(210)에서 출력되는 디지털신호는 센서의 개수에 대응되는 복수 개의 병렬 신호이다. 이에, 각각의 디지털신호를 순차적으로 처리하게 되면 신호의 선후에 따라 시간차가 발생되고, 발생된 시간차에 의해 후속 처리(예를 들면, 시간차에 의한 부분방전 검출위치 추정 등)에 오류가 발생되게 된다.That is, the digital signal output from the AD converter 210 is a plurality of parallel signals corresponding to the number of sensors. Accordingly, when each digital signal is sequentially processed, a time difference is generated according to the precedence of the signal, and an error is generated in subsequent processing (eg, partial discharge detection position estimation by time difference, etc.) due to the generated time difference. .

또한, 상기 복합신호처리기(220)는 상기 AD컨버터(210)에서 동작되는 샘플링 클록을 제공하도록 구성된다.Also, the composite signal processor 220 is configured to provide a sampling clock operated by the AD converter 210 .

임시메모리(230)는 상기 복합신호처리기(220)에서 출력되는 디지털신호를 임시 저장한다.The temporary memory 230 temporarily stores the digital signal output from the composite signal processor 220 .

즉, 상기 임시메모리(230)는 신호를 임시 저장하는 데이터 버퍼의 기능을 수행하는 것으로서, SRAM으로 구성될 수 있다.That is, the temporary memory 230 performs a function of a data buffer for temporarily storing signals, and may be formed of SRAM.

트리거입력기(240)는 트리거신호를 제공하는 것으로서, 부분방전의 신호를 분석 진단하는 과정에서 부분방전의 신호와 해당 전력설비의 제공 전원의 위상은 긴밀한 관계에 있다. 즉, 부분방전의 발생은 전력설비에서 제공되는 전원의 위상에 영향을 주기 때문에 고정된 전원의 위상각을 기준으로 부분방전의 신호를 트리거해야 하는 것이다.The trigger input unit 240 provides a trigger signal, and in the process of analyzing and diagnosing the signal of the partial discharge, the phase of the signal of the partial discharge and the power provided by the corresponding power facility has a close relationship. That is, since the occurrence of the partial discharge affects the phase of the power provided from the power facility, the signal of the partial discharge should be triggered based on the phase angle of the fixed power source.

이때, 상기 트리거입력기(240)에서 출력되는 트리거 신호는 전원의 위상각과 비교하는 비교기(245)를 통해 입력되도록 구성될 수 있다.At this time, the trigger signal output from the trigger input unit 240 may be configured to be input through a comparator 245 that compares the phase angle of the power.

RTC(250, Real-Time Clock)는 실시간 시간을 제공하는 것으로서, 부분방전이 발생된 시간을 제공하면서, 검출된 시간 사이의 시간편차를 통해 부분방전의 위치를 검출하는 정보로 제공된다.The RTC (Real-Time Clock, 250) provides real-time time, and is provided as information for detecting the location of the partial discharge through a time deviation between the detected times while providing the time at which the partial discharge occurred.

디지털신호처리기(260)는 상기 RTC(250)에서 제공되는 실시간 시간에 근거하여 상기 트리거입력기(240)에서 제공된 트리거신호를 기준으로 상기 임시메모리(230)의 디지털신호를 모니터링장치(300)로 전송하는 기능을 수행하면서, 상기 디지털신호를 메모리(265)에 저장한다.The digital signal processor 260 transmits the digital signal of the temporary memory 230 to the monitoring device 300 based on the trigger signal provided from the trigger input unit 240 based on the real time time provided from the RTC 250 . While performing the function, the digital signal is stored in the memory 265 .

모니터링장치(300)는 상기 신호처리장치(200)로부터 전송된 디지털신호를 분석하여 진단하는 기능을 수행한다.The monitoring device 300 performs a function of diagnosing by analyzing the digital signal transmitted from the signal processing device 200 .

도 9는 본 발명에 다른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 모니터링장치의 구성을 나타낸 것이다.9 shows the configuration of a monitoring device applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 모니터링장치(300)는 신호수신부(310), 진단부(320) 및 출력부(330)를 포함하여 구성된다.9, the monitoring device 300 applied to the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention includes a signal receiving unit 310, a diagnosis unit 320 and an output unit 330. is comprised of

신호수신부(310)는 신호처리장치(200)로부터 전송된 디지털신호를 수신하는 기능을 수행한다.The signal receiving unit 310 performs a function of receiving the digital signal transmitted from the signal processing apparatus 200 .

상기 신호수신부(310)로 수신되는 디지털신호는 전송되는 과정에서 잡음 및 왜곡이 포함될 수 있으며, 수신된 디지털신호는 복조(demodulator)를 통해 신호 파형을 복구하고, 디지털 디텍터를 통해 전송된 신호를 판정하게 된다.The digital signal received by the signal receiver 310 may contain noise and distortion in the process of being transmitted, and the received digital signal recovers a signal waveform through a demodulator, and determines the signal transmitted through the digital detector will do

상기 진단부(320)는 상기 신호처리장치(200)로부터 전송된 디지털신호에 대한 부분방전을 진단하는 기능을 수행한다.The diagnosis unit 320 performs a function of diagnosing partial discharge with respect to the digital signal transmitted from the signal processing apparatus 200 .

이에, 상기 진단부(320)는 수신된 상기 디지털신호인 검출 데이터로부터 식별요소를 추출하는 식별요소 추출모듈(321), 상기 식별요소 추출모듈(321)에서 추출된 식별요소에 대하여 식별요소벡터를 이용하여 식별요소의 패턴을 클러스터별로 분류하는 패턴분류모듈(322), 상기 패턴분류모듈(322)을 통해 검출 데이터가 미리 저장된 비교 데이터의 어느 클러스터에 포함되는 것인지를 비교하는 비교모듈(323) 및 상기 비교모듈(323)에서 도출된 클러스터에 대하여 상기 검출 데이터에 대한 부분방전의 종류를 진단하는 진단모듈(324)을 포함하여 구성된다.Accordingly, the diagnosis unit 320 selects an identification element vector for the identification element extracted from the identification element extraction module 321 and the identification element extraction module 321 for extracting identification elements from the detected data that is the received digital signal. A pattern classification module 322 for classifying the patterns of identification elements by cluster using the pattern classification module 323, a comparison module 323 for comparing which cluster of the comparison data stored in advance with the detection data through the pattern classification module 322, and and a diagnosis module 324 for diagnosing a type of partial discharge with respect to the detected data for the cluster derived from the comparison module 323 .

여기서, 상기 비교 데이터는 전송된 디지털신호인 검출 데이터를 비교하기 위해 미리 저장된 부분방전의 데이터로서, 상기 비교 데이터는 추출모듈(321)과 패턴분류모듈(322)을 통해 생성되게 된다.Here, the comparison data is pre-stored partial discharge data for comparing the detected data, which is a transmitted digital signal, and the comparison data is generated through the extraction module 321 and the pattern classification module 322 .

또한, 상기 진단부(320)에서 진단하는 부분방전의 종류에는 노이즈, 보이드방전, 코로나 방전, 플로팅 방전 등을 진단하게 된다.In addition, noise, void discharge, corona discharge, floating discharge, etc. are diagnosed as the type of partial discharge diagnosed by the diagnostic unit 320 .

노이즈는 방전이 일어나지 않는 정상 상태이다. 차폐와 같은 노이즈 제거 기법을 사용하지 않을 경우 UHF안테나 특성상 군부대, 휴대폰 및 방송 등으로 상시 발생하는 주파수 신호들을 잡아낸다. 부분방전 진단에 있어서 노이즈를 최소화하는 작업은 무엇보다 중요하다.Noise is a steady state in which discharge does not occur. If a noise removal technique such as shielding is not used, the UHF antenna captures frequency signals that are constantly generated by military units, mobile phones, and broadcasting. Minimizing noise is most important in partial discharge diagnosis.

보이드 방전은 절연물 내부의 절연내력이 낮은 불순물에서 일어나는 것으로 일반적으로 이 불순물은 기체인 경우가 많고, 공극 (보이드)이라고 하며 절연체 속에서 발생한다. 공극이 절연체 내부에 생기는 것과 전극 및 절연체의 계면에 생기는 것이 있다. 고체 및 액체의 절연물 안에 보이드가 존재하는 경우에 교류 또는 충격파와 같은 고전압을 인가하면 보이드 내의 유전율은 절연물에 비해 작기 때문에 이 부분에서 방전이 발생한다. 또한, 스페이서 절연체와 반도전층의 경계에 갭이 생기면 일종의 보이드를 형성하게 되고 큰 방전이 일어난다. 이러한 방전을 내부 방전이라고도 한다.Void discharge is caused by impurities with low dielectric strength inside the insulator. In general, these impurities are often gaseous, and are called voids (voids) and occur in the insulator. There are those in which voids are formed inside the insulator and those that occur at the interface between the electrode and the insulator. When voids exist in solid or liquid insulators, if a high voltage such as alternating current or shock wave is applied, the dielectric constant in the voids is smaller than that of the insulator, so discharge occurs in this part. In addition, when a gap is formed at the boundary between the spacer insulator and the semiconducting layer, a kind of void is formed and a large discharge occurs. This discharge is also called internal discharge.

코로나방전은 기체나 액체의 절연물 안에 끝이 예리한 전극부가 존재할 때에 전압을 상승시키면 그 앞쪽 끝 부분에 심하게 전계가 집중해서 방전이 발생하는 방전이다. 니들(Needle)코로나 방전은 정(+)의 전압보다도 부(-)의 전압에서 빨리 발생한다. 교류전압에서는 코로나 방전이 부(-)의 펄스 반사이클에서만 발생하는 경우가 많다.Corona discharge is a discharge in which an electric field is severely concentrated at the front end of the electrode when the voltage is raised when a sharp-edged electrode is present in an insulating material of a gas or liquid. Needle corona discharge occurs faster at negative (-) voltage than positive (+) voltage. In AC voltage, corona discharge often occurs only in half cycle of negative (-) pulse.

부유전극 방전(floating electrode discharge)은 절연체 내에서 발생할 수 있는 대표적인 부분방전으로, 버스바(busbar)에 전기적인 접속이 헐거워지거나 전기적으로 접속되지 않은 부분을 부유부분 또는 부유전극이라 하고, 접속반 내부에서 버스바 등이 전기적으로 접속되지 견고하지 않아서 발생되는 방전이다.Floating electrode discharge is a typical partial discharge that can occur in an insulator. The part where the electrical connection to the busbar is loose or not electrically connected is called the floating part or floating electrode, and the part inside the connection panel is called a floating electrode discharge. It is a discharge that is generated because the bus bar is not electrically connected and is not sturdy.

상기의 노이즈, 보이드 방전, 코로나 방전 및 플로팅 방전에 대한 신호는 위상에 따라 분석하기 위해 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 방식이 적용된다.In order to analyze the signals for noise, void discharge, corona discharge, and floating discharge according to phases, a phase resolved partial discharge (PRPD) method is applied.

PRPD 방식은 펄스의 위상과 펄스의 크기 및 펄스 빈도를 이용하여 분석하는 방식이다. 상기 PRPD 방식은 부분방전이 노이즈와 달리 일정한 패턴을 가지고 있다는 것을 이용하여 부분방전 원인을 분석할 수 있는 유효한 방식이다. The PRPD method is an analysis method using the phase of the pulse, the size of the pulse, and the pulse frequency. The PRPD method is an effective method for analyzing the cause of the partial discharge by using that the partial discharge has a constant pattern unlike noise.

검출된 신호를 주파수와 시간의 TF맵으로 표현하면, 같은 종류의 신호들은 그래프상에서 군집(cluster)을 이루게 된다.When the detected signal is expressed as a TF map of frequency and time, signals of the same type form a cluster on the graph.

TF맵에 표현된 점들은 유사한 신호들이 피크값과 발생 위상각을 알 수 있고, 군집의 신호로 구성된 PRPD 패턴을 산출하면 부분방전의 종류를 구별할 수 있다.Points expressed on the TF map indicate peak values and phase angles of similar signals, and the types of partial discharges can be distinguished by calculating a PRPD pattern composed of clustered signals.

PRPD 방식은 2D 또는 3D 등의 그래프로 표시될 수 있고, PRPD 패턴의 픽셀은 통계치를 계산하여 입력으로 사용될 수 있다.The PRPD method may be displayed as a graph such as 2D or 3D, and pixels of the PRPD pattern may be used as input by calculating statistics.

이때, PRPD 패턴의 픽셀에서 주로 사용되는 식별자로는 왜도(skewness), 첨도(kurtosis) 및 교차 상관계수(cross-correlation)이다. 상기에서 교차 상관계수는 정극성과 부극성 패턴의 상호 상관관계를 의미한다.In this case, the identifiers mainly used in the pixels of the PRPD pattern are skewness, kurtosis, and cross-correlation. In the above, the cross-correlation coefficient means the cross-correlation between the positive polarity and the negative polarity pattern.

이에, 부분방전이 최초로 발생하는 위상값, 분포함수를 이용하여 왜도는 다음의 수학식 1로 표현된다.Accordingly, the skewness is expressed by the following Equation 1 using the distribution function and the phase value at which the partial discharge occurs first.

수학식 1)Equation 1)

Figure 112021150102400-pat00001
Figure 112021150102400-pat00001

여기서, Sk는 왜도, NT는 전체 방전 개수, xi는 부분방전의 크기, xm은 부분방전의 평균값, σ는 분산이다.Here, S k is the skewness, N T is the total number of discharges, x i is the size of the partial discharges, x m is the average value of the partial discharges, and σ is the variance.

또한, 첨도는 다음의 수학식 2로 표현된다.In addition, the kurtosis is expressed by the following Equation (2).

수학식 2)Equation 2)

Figure 112021150102400-pat00002
Figure 112021150102400-pat00002

여기서, Ku는 첨도, NT는 전체 방전 개수, xi는 i번째 부분방전의 크기, xm은 부분방전의 평균값, σ는 분산이다.Here, K u is the kurtosis, N T is the total number of discharges, x i is the size of the i-th partial discharge, x m is the average value of the partial discharges, and σ is the variance.

또한, 교차 상관계수는 다음의 수학식 3으로 표현된다.In addition, the cross-correlation coefficient is expressed by the following Equation (3).

수학식 3)Equation 3)

Figure 112021150102400-pat00003
Figure 112021150102400-pat00003

여기서, CC는 교차 상관계수, n은 전체 방전 개수, xi는 i번째 부분방전의 크기, yi는 i번째 부분방전의 위상이다.Here, CC is the cross-correlation coefficient, n is the total number of discharges, x i is the size of the i-th partial discharge, and y i is the phase of the i-th partial discharge.

상기 PRPD 분석 과정은 0 °~360 ° 위상에 대해 한 주기 동안 발생한 부분방전 신호를 30MS/s의 샘플 주기로 수집하고, 수집된 신호는 피크 홀드(Peak hold)방식을 이용하여 연산되게 된다.In the PRPD analysis process, partial discharge signals generated during one cycle for a phase of 0 ° to 360 ° are collected at a sample period of 30 MS/s, and the collected signals are calculated using a peak hold method.

연산된 신호는 누적하여 배열화 과정을 거친후 그래프로 표시되고, 방전파형 분석 및 확인을 위해 각각의 그래프와 데이터를 그래픽 파일로 저장하게 된다.The calculated signals are accumulated and displayed as a graph after going through an arrangement process, and each graph and data are saved as a graphic file for analysis and confirmation of the discharge waveform.

본 발명에서는 노이즈, 보이드 방전, 코로나 방전 및 플로팅 방전을 구별할 수 있도록 하기 위해 각 방전의 2차원 이미지를 분석하였다.In the present invention, a two-dimensional image of each discharge was analyzed in order to distinguish noise, void discharge, corona discharge, and floating discharge.

상기 코로나 방전은 전극간의 전위차가 불꽃전압에 도달하면 불꽃방전에 의하여 양전극이 단락되고, 전극의 모양이 침단, 가는선 등과 같이 국부적으로 전계가 집중되는 경우에는 불꽃전압에 도달하기 이전에 전계가 집중되고 있는 부분에만 먼저 자속방전이 발생하고 다른 부분에는 절연이 파괴되지 않는 상태의 방전을 의미하는 것으로서, 코로나(corona), 국부파괴(partial breakdown) 또는 불완전파괴(incomplete breakdown)고 한다.In the corona discharge, when the potential difference between the electrodes reaches the spark voltage, both electrodes are short-circuited by the spark discharge. It means a discharge in a state in which magnetic flux discharge is first generated only in the current part and insulation is not destroyed in other parts, and is called corona, partial breakdown, or incomplete breakdown.

보이드(void) 방전은 고체 및 액체 절연물 내부에 기포나 공극(void)이 포함된 경우 고전압이 가해지면, 공극내 유전율이 절연물의 유전율에 비하여 대단히 작게 되고, 이 보이드에 전계가 집중하게 되며, 기체의 절연내력은 고체나 액체에 비하여 낮으므로 공극 내부에서 국부적으로 발생되는 방전이다. 이러한 보이드 방전은 절연물 내부의 기포나 공극 내에서 발생되고, 유전율 내부에 다른 유전율을 갖는 불순물이 포함되는 경우에도 국부적인 강한 전계가 원인이 되어 절연파괴의 원인이 된다.Void discharge occurs when high voltage is applied when air bubbles or voids are included in solid and liquid insulating materials. Since the dielectric strength of is lower than that of a solid or liquid, it is a locally generated discharge inside the void. Such void discharge is generated in the bubbles or voids inside the insulator, and even when impurities having different dielectric constants are included in the dielectric constant, a local strong electric field causes dielectric breakdown.

부유전극 방전(floating electrode discharge)은 절연체 내에서 발생할 수 있는 대표적인 부분방전으로, 버스바(busbar)에 전기적인 접속이 헐거워지거나 전기적으로 접속되지 않은 부분을 부유부분 또는 부유전극이라 하고, 접속반 내부에서 버스바 등이 전기적으로 접속되지 견고하지 않아서 발생되는 방전이다.Floating electrode discharge is a typical partial discharge that can occur in an insulator. The part where the electrical connection to the busbar is loose or not electrically connected is called the floating part or floating electrode, and the part inside the connection panel is called a floating electrode discharge. It is a discharge that is generated because the bus bar is not electrically connected and is not sturdy.

상기 각 방전에 대하여 세로축의 주기, 가로축의 위상으로 하여 2차원 이미지를 구축하고, 구축된 2차원 이미지에서 픽셀의 값은 방전 크기를 갖도록 나타내면, 부유전극 방전과 보이드 방전은 앞쪽과 뒤쪽에 세로축의 선 2개가 평행한 형태인 이미지를 보여준다. 이는 부유전극 방전과 보이드 방전이 어느 주기에서나 동일한 위상에서 방전한다는 것이며, 부유전극 방전의 경우 세로축 선이 형태가 보이드 방전에 비하여 상대적으로 좁고 선명하게 나타남에 따라 부유전극 방전과 보이드 방전을 구분할 수 있다.For each discharge, a two-dimensional image is constructed with the period on the vertical axis and the phase on the horizontal axis, and the pixel value in the constructed two-dimensional image is expressed to have a discharge size. Shows an image in which two lines are parallel. This means that the floating electrode discharge and the void discharge discharge in the same phase in any period, and in the case of the floating electrode discharge, the vertical axis line is relatively narrow and clear compared to the void discharge, so floating electrode discharge and void discharge can be distinguished. .

노이즈는 대체로 전 범위에 걸쳐서 나타나며 코로나 방전은 플러스전압으로 증가할 때, 마이너스 전압으로 감소하는 경우 일어난다는 것을 확인 할 수 있다.Noise appears over the entire range, and it can be confirmed that corona discharge occurs when increasing to a positive voltage or decreasing to a negative voltage.

상기 각 방전에 대하여 세로축의 주기, 가로축의 위상으로 하여 2차원 이미지를 구축하고, 구축된 2차원 이미지에서 픽셀의 값은 방전 크기를 갖도록 나타내면, 연면 방전과 보이드 방전은 앞쪽과 뒤쪽에 세로축의 선 2개가 평행한 형태인 이미지를 보여준다. 이는 연면 방전과 보이드 방전이 어느 주기에서나 동일한 위상에서 방전한다는 것이며, 연면 방전의 경우 세로축 선이 형태가 보이드 방전에 비하여 상대적으로 좁고 선명하게 나타남에 따라 연면 방전과 보이드 방전을 구분할 수 있다.For each discharge, a two-dimensional image is constructed with the period on the vertical axis and the phase on the horizontal axis, and the pixel value in the constructed two-dimensional image is expressed to have a discharge size, creepage discharge and void discharge are Shows an image in which the two are parallel. This means that creepage discharge and void discharge discharge in the same phase in any period, and in the case of creepage discharge, the vertical axis line is relatively narrow and clear compared to the void discharge, so creepage discharge and void discharge can be distinguished.

노이즈는 대체로 전 범위에 걸쳐서 나타나며 코로나 방전은 플러스전압으로 증가할 때, 마이너스 전압으로 감소 할때 일어난다는 것을 확인 할 수 있다.Noise appears over the entire range, and it can be confirmed that corona discharge occurs when increasing to a positive voltage or decreasing to a negative voltage.

도 10은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 분석부의 PRPD 방식에 의해 도출된 부분방전 종류에 대한 2차원 이미지를 나타낸 것이다.10 shows a two-dimensional image of the partial discharge type derived by the PRPD method of the analysis unit applied to the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

PRPS 방식은 시간 정보를 기반으로 신호를 분석하는 것인 반면, PRPD는 방전이 발생된 횟수 정보를 기반으로 신호를 분석하는 것으로서, PRPD는 전체 주기 동안 발생한 방전신호의 크기별로 신호가 발생된 횟수를 보여준다.The PRPS method analyzes a signal based on time information, whereas the PRPD analyzes a signal based on the number of times a discharge has occurred. show

도 11은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 분석부의 APPRPD(Average Projection Phase Resolved Partial Discharge)기법에 의해 도출된 부분방전 종류에 대한 2차원 이미지를 나타낸 것이다.11 shows a two-dimensional image of a partial discharge type derived by the Average Projection Phase Resolved Partial Discharge (APPRPD) technique of the analysis unit applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

APPRPD기법은 기존 PRPD기법의 단점을 보완하고자 고안한 것으로 발생빈도가 높은 노이즈값을 줄이고 발생빈도가 낮은 방전 신호를 확장하여 해석할 수 있도록 한다.The APPRPD technique was devised to compensate for the shortcomings of the existing PRPD technique. It reduces the noise value with a high frequency of occurrence and expands and analyzes the discharge signal with a low frequency of occurrence.

도 11의 (a)는 노이즈, (b)는 보이드 방전, (c)는 코로나 방전 및 (d)는 플로팅 방전에 대한 2차원 이미지로서, 가로축은 위상이고 세로축은 부분방전 신호의 크기이다.11 (a) is a two-dimensional image of noise, (b) void discharge, (c) corona discharge, and (d) floating discharge. The horizontal axis is the phase and the vertical axis is the magnitude of the partial discharge signal.

도 10의 PRPD 방식으로 검출된 부분방전에 의한 2차원 이미지와 비교하여 첨부된 도 11을 참조하면 부분방전의 신호가 더욱 선명하게 표시됨을 확인할 수 있고 이에 따라 방전의 종류를 구분하는 데 상당한 식별력이 부여될 수 있음을 의미한다.Compared with the two-dimensional image of the partial discharge detected by the PRPD method of FIG. 10, referring to the attached FIG. 11, it can be seen that the signal of the partial discharge is displayed more clearly, and accordingly, there is considerable discrimination power in distinguishing the types of discharge. means that it can be given.

식별요소 추출모듈(321)에서 설정된 식별요소로는 왜도(Sk), 첨도(Ku), 상관계수(CCk), 방전량 사이의 비율(Q), 방전발생횟수(N) 및 최대방전크기의 비(Qmax)를 포함하여 구성된다.The identification factors set in the identification factor extraction module 321 include skewness (Sk), kurtosis (Ku), correlation coefficient (CCk), the ratio between the discharge amounts (Q), the number of discharges (N) and the maximum discharge size. It is configured including the ratio (Qmax).

상기 왜도는 정규분포와 비교하여 중심축에서 치우친 정도에 대한 척도로서, 전체의 중심에서 완쪽으로 치우쳐 편중된 경우 양의 값(+)으로 산출된다.The skewness is a measure of the degree of deviation from the central axis compared to the normal distribution, and is calculated as a positive value (+) when the distribution is biased toward the right side from the center of the whole.

패턴분류모듈(322)은 식별요소 추출모듈(321)에서 추출된 식별요소 각각에 대해 선택된 하나의 벡터로 간주하고, 유사한 패턴을 가지는 벡터를 그룹핑하는 기능을 수행한다.The pattern classification module 322 regards each of the identification elements extracted by the identification element extraction module 321 as one selected vector, and performs a function of grouping vectors having a similar pattern.

예를 들어, n개의 식별요소로 이루어진 식별요소 그룹은 하나의 벡터로 볼 수 있고, 벡터의 차원은 원소가 n개이므로 n차원 식별요소벡터가 된다. 즉, 동일한 전압, 동일한 전극계로부터 30번 검출된 방전펄스신호로부터 6개의 식별요소를 산출하면 6차원의 식별요소벡터가 30개 생성된다. 생성된 30개의 벡터들은 각기 조금씩 다른 값을 가지지만 대체적으로 일정한 그룹을 형성하게 되고 이러한 그룹을 본 발명에서는 클러스터(cluster)라고 정의한다.For example, an identification element group consisting of n identification elements can be viewed as one vector, and since the dimension of the vector is n elements, it becomes an n-dimensional identification element vector. That is, when 6 identification elements are calculated from the discharge pulse signal detected 30 times from the same voltage and the same electrode system, 30 6-dimensional identification element vectors are generated. The generated 30 vectors each have slightly different values, but generally form a constant group, and this group is defined as a cluster in the present invention.

비교모듈(323)에서는 패턴분류모듈(322)을 통해 검출 데이터가 미리 저장된 비교 데이터의 어느 클러스터에 포함되는 것인지를 비교하는 기능을 수행한다.The comparison module 323 performs a function of comparing in which cluster of the comparison data stored in advance the detection data is included through the pattern classification module 322 .

즉, 상기 비교모듈(323)은 노이즈, 보이드 방전, 코로나 방전 및 플로팅 방전 각각에 대한 식별요소벡터의 클러스터를 미리 저장하고, 검출장치(100)에서 검출된 검출 데이터에 대한 연산을 수행하여 식별요소벡터를 도출한 후, 도출된 식별요소벡터를 미리 저장된 클러스터에 있는 식별요소벡터와 비교하며, 2개의 벡터 사이의 사이각이 최소가되는 식별요소벡터가 존재하는 클러스터를 도출하는 것이다.That is, the comparison module 323 stores in advance a cluster of identification element vectors for each of noise, void discharge, corona discharge, and floating discharge, and performs an operation on the detection data detected by the detection device 100 to determine the identification element After deriving the vector, the derived identification element vector is compared with the identification element vector in the pre-stored cluster, and a cluster in which the identification element vector having the smallest angle between the two vectors is derived.

즉, 상기 비교모듈(323)은 노이즈, 보이드 방전, 코로나 방전 및 플로팅 방전 각각에 대한 식별요소벡터의 클러스터를 미리 저장하고, 검출장치(100)에서 검출된 검출 데이터에 대한 연산을 수행하여 식별요소벡터를 도출한 후, 도출된 식별요소벡터를 저장된 식별요소벡터의 클러스터에 있는 벡터와 비교하며, 2개의 벡터 사이의 사이각이 최소가 되는 식별요소벡터를 비교하여 검출하는 것이다.That is, the comparison module 323 stores in advance a cluster of identification element vectors for each of noise, void discharge, corona discharge, and floating discharge, and performs an operation on the detection data detected by the detection device 100 to determine the identification element After deriving the vector, the derived identification element vector is compared with a vector in the stored cluster of identification element vectors, and the identification element vector having the smallest angle between the two vectors is compared and detected.

상기의 구성에서, 미리 저장된 식별요소벡터의 클러스터인 비교 데이터를 구축하는 과정에 대해서 설명한다.In the above configuration, a process for constructing comparison data that is a cluster of previously stored identification element vectors will be described.

일반적인 비교 데이터는 해당되는 방전을 발생시키도록 장치를 구성하여 동일한 방전을 여러 번 발생시켜 해당 부분방전에 대한 식별요소벡터를 산출하는 방식으로 이루어진다.In general comparison data, the device is configured to generate the corresponding discharge, and the same discharge is generated several times to calculate the identification element vector for the corresponding partial discharge.

즉, 선택된 하나의 방전을 모의하기 위해서 선택된 방전을 발생시키는 장치를 설치하고, 방전에 따른 신호를 검출하여 클러스터를 구축하게 되는 데, 하나의 모의실험장치는 선택된 하나의 부분방전에 대한 데이터(미리 저장된 식별요소벡터)의 집합으로 구성되게 된다.That is, in order to simulate the selected single discharge, a device for generating the selected discharge is installed, and a signal according to the discharge is detected to build a cluster. It is composed of a set of stored identification element vectors).

그러나 실제, 현장에서 발생되는 부분방전은 여러 개의 부분방전이 복합적으로 발생될 수 있고, 발생된 부분방전이 다른 전력장치로부터 영향을 받거나 반사파 등에 의해 신호가 왜곡될 수 있다.However, in practice, in the case of partial discharges occurring in the field, several partial discharges may be generated in a complex manner, and the generated partial discharges may be affected by other power devices, or signals may be distorted by reflected waves.

이렇게 실제 현장에서 발생되는 복합 부분방전에 대한 검출 데이터와 미리 저장된 비교 데이터를 비교하게 되면, 검출 데이터가 어떤 방전인지 정확하게 진단할 수 없게 된다.In this way, when the detection data for the complex partial discharge occurring in the actual field is compared with the comparison data stored in advance, it is impossible to accurately diagnose which type of discharge the detected data is.

이에, 비교 데이터로 미리 저장되는 식별요소벡터로 구성되는 클러스터는 다양한 부분방전 신호 또는 신호의 왜곡에 대한 학습된 데이터로 학습이 이루어져야 정확한 진단을 수행할 수 있는 비교 데이터로 활용할 수 있게 된다.Accordingly, the cluster composed of identification element vectors stored in advance as comparison data can be utilized as comparison data for accurate diagnosis only when learning is performed with data learned about various partial discharge signals or signal distortions.

본 발명에서는 모의실험에 의해 검출된 실제 데이터(real data)와 임의로 생성된 모사 데이터(fake data)를 혼합한 학습 데이터를 이용하여 학습시켜서 도출된 결과를 비교 데이터로 활용한다.In the present invention, the result derived by learning by using learning data obtained by mixing real data detected by simulation and randomly generated fake data is used as comparative data.

여기서, 상기 모사 데이터는 DCGAN(Deep Convolutional Generative Adversarial) 알고리즘을 이용하여 생성된 데이터를 사용한다.Here, the simulated data uses data generated using a Deep Convolutional Generative Adversarial (DCGAN) algorithm.

상기 DCGAN은 CNN(Convolutional Neural Network)구조로 판별자와 생성자를 구성한 GAN(Generative Adversarial Network)으로서, 실제 데이터 분포에 근사하는 함수를 만들기 위해 이러한 딥러닝 구조이며, 이를 본 발명에서 활용된다.The DCGAN is a generative adversarial network (GAN) in which a discriminator and a generator are configured with a CNN (Convolutional Neural Network) structure, and is such a deep learning structure to make a function approximating the actual data distribution, and it is utilized in the present invention.

상기 GAN은 생성이라는 문제를 풀기 위해 딥러닝으로 만들어진 모델을 적대적 학습방식으로 학습시키는 알고리즘으로서, 실제 데이터와 유사한 모사 데이터를 생성시키는 알고리즘이다.The GAN is an algorithm that trains a model made by deep learning in an adversarial learning method to solve the problem of generation, and generates simulated data similar to real data.

학습방식을 위한 목적함수는 다음의 수학식 4로 표현된다.The objective function for the learning method is expressed by Equation 4 below.

수학식 4)Equation 4)

Figure 112021150102400-pat00004
Figure 112021150102400-pat00004

여기서, x는 실제 데이터, G(z)는 노이즈 z를 입력으로 하여 Generator에서 생성한 모사 데이터이다.Here, x is real data, and G(z) is simulated data generated by the generator with noise z as input.

이때, 상기 D에 대한 목적함수는 수학식 5로 표현되고, G에 대한 목적함수는 수학식 6으로 표현된다.In this case, the objective function for D is expressed by Equation 5, and the objective function for G is expressed by Equation 6.

수학식 5)Equation 5)

Figure 112021150102400-pat00005
Figure 112021150102400-pat00005

수학식 6)Equation 6)

Figure 112021150102400-pat00006
Figure 112021150102400-pat00006

수학식 4는 마이너스 무한대에서 0까지의 범위로 표현되며 Discriminator의 입장에서 입력되는 x를 실제(D(x)=1)로 분류하고 G(z)를 모사(D(Gz))=0)로 분류하여 수학식 5)의 V(D,G)가 0이 되도록 해야 한다.Equation 4 is expressed in the range from minus infinity to 0, and from the point of view of the discriminator, x is classified as real (D(x) = 1), and G(z) is simulated (D(Gz)) = 0). It should be classified so that V(D,G) of Equation 5) becomes 0.

Generator는 반대로 Discriminator가 입력되는 x를 가짜(D(x)=0)로 분류하고 G(x)를 실제(D(G(x)=1)로 분류하여 수학식 4의 V(D, G)가 마이너스 무한대가 되도록 한다. 즉, 수학식 4에서 Discriminator는 최대화, Generator는 최소화하는 되도록 구성되는 것을 의미한다.On the contrary, the generator classifies x input by the discriminator as fake (D(x)=0) and classifies G(x) as real (D(G(x)=1), so that V(D, G) in Equation 4 to be minus infinity, that is, in Equation 4, the discriminator is maximized and the generator is minimized.

그런데 상기 GAN은 두 개의 신경망을 대립하여 이미지를 생성하는 알고리즘으로서, 이미지를 생성할 때 랜덤으로 생성한 노이즈를 재배열하여 이미지를 생성한다. 이러한 방법으로 생성된 이미지는 노이즈에 따라 생성이 잘 이루어지지 않고, 이미지의 픽셀이 적은 경우 제대로 된 이미지를 생성하기 어렵다는 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 불안정성에 의해 학습된 결과값이 기준치에서 상당히 벗어나는 경우가 발생되었으며, 이를 개선한 알고리즘이 DCGAN이다.However, the GAN is an algorithm that generates an image by opposing two neural networks, and generates an image by rearranging randomly generated noise when generating an image. An image generated in this way is not well generated due to noise, and when the number of pixels in the image is small, it may be difficult to generate a proper image. Due to this instability, the learned result value deviated considerably from the reference value, and the improved algorithm is DCGAN.

도 12는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 DCGAN을 통해 모사 데이터를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.12 is a view showing a process of generating simulated data through DCGAN applied to the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 12를 참조하면, 생성기(generator)와 판별기(discriminator)를 이용하여 2차원의 실제 데이터(PRPS)를 학습하고, 학습된 결과의 학습 생성기(trained generator)를 통해 2차원의 모사 데이터를 생성하도록 구성된다.Referring to FIG. 12 attached, two-dimensional real data (PRPS) is learned using a generator and a discriminator, and two-dimensional simulated data is used through a trained generator of the learned result. is configured to create

상기 생성기는 판별기를 속이기 위한 데이터(이미지)를 생성하는 것이고, 판별기는 주어진 데이터(이미지)가 실제 데이터인지 또는 모사 데이터인지를 구분하도록 판별하는 기능을 수행한다.The generator generates data (image) to deceive the discriminator, and the discriminator performs a function of discriminating whether the given data (image) is real data or simulated data.

도 13은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 모사 데이터를 포함하는 실험 데이터의 구성 테이블을 나타낸 것이다.13 shows a configuration table of experimental data including simulated data applied to the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention.

첨부된 도 13을 참조하면, 모사 데이터는 실제 데이터보다 상대적으로 많은 개수를 사용하였으며, 구체적으로 모사 데이터는 실제 데이터와 비교해 대략적으로 1.2 ~ 3.5 배로 생성하여 사용하였다.Referring to the attached FIG. 13 , a relatively larger number of simulated data was used than the actual data, and specifically, the simulated data was generated and used in an approximate amount of 1.2 to 3.5 times that of the actual data.

도 14는 노이즈(a), 보이드 방전(b), 코로나 방전(c) 및 부유전극 방전(d)의 실제 데이터를 이용한 PRPD 3차원 파형의 그래프를 나타낸 것이고, 도 15는 노이즈(a), 보이드 방전(b), 코로나 방전(c) 및 부유전극 방전(d)의 실제 데이터와 모사 데이터를 혼합한 데이터의 PRPD 3차원 파형의 그래프를 나타낸 것이다.14 is a graph showing a PRPD three-dimensional waveform using actual data of noise (a), void discharge (b), corona discharge (c) and floating electrode discharge (d), and FIG. 15 is noise (a), void discharge (d). The graph of the PRPD three-dimensional waveform of the data obtained by mixing the actual data and simulated data of the discharge (b), corona discharge (c), and floating electrode discharge (d) is shown.

첨부된 도 14 및 도 15를 참고하면, 실제 데이터만을 이용하여 도출된 PRPD 3차원 파형의 형상과 실제 데이터와 모사 데이터가 혼합된 혼합 데이터를 이용하여 도출될 PRPD 3차원 파형의 형상은 거의 유사한 것으로 확인되었다.14 and 15, the shape of the PRPD 3D waveform derived using only real data and the shape of the PRPD 3D waveform to be derived using mixed data in which real data and simulated data are mixed are almost similar. Confirmed.

도 16은 본 발명의 진단모듈에서 방전 종류를 판별하는 알고리즘으로 사용된 CNN(Convolutional Neural Networks)의 구조로 2개의 Convolutional layer, Pooling layer와 1개의 Fully connected layer, Output layer를 포함하여 구성된다. 이때, 전체 Pooling layer에서 사용된 방식은 Max Pooling방식이고, 각 층의 활성 함수로는 ReLu함수가 사용되며, 출력층의 함수로는 Soft-max함수가 구성되었다. 이때 출력은 수학식 7 및 수학식 8로 표현된다.16 is a structure of a Convolutional Neural Networks (CNN) used as an algorithm for determining a discharge type in the diagnostic module of the present invention, and includes two convolutional layers, a pooling layer, a fully connected layer, and an output layer. At this time, the method used in the entire pooling layer is the Max Pooling method, the ReLu function is used as the activation function of each layer, and the Soft-max function is configured as the function of the output layer. In this case, the output is expressed by Equations 7 and 8.

수학식 7)Equation 7)

Figure 112021150102400-pat00007
Figure 112021150102400-pat00007

여기서, z는 입력값을 의미하며, 입력값이 양수이면 z로, 입력값이 0이거나 음수이면 0으로 치환한다.Here, z means an input value, and if the input value is positive, it is replaced with z, and if the input value is 0 or negative, it is replaced with 0.

수학식 8)Equation 8)

Figure 112021150102400-pat00008
Figure 112021150102400-pat00008

여기서, c는 전체 클래스의 수(본 발명에서는 노이즈, 보이드, 코로나, 플로팅 방전으로 총 4개), ak는 Output layer의 i번째 노드에 들어오는 입력, yk는 k번째 노드의 출력(초기 Convolutional layer의 입력으로 들어온 이미지가 k의 클래스를 가질 확률)이다.Here, c is the total number of classes (in the present invention, a total of 4 as noise, void, corona, and floating discharge), a k is the input input to the i-th node of the output layer, y k is the output of the k-th node (initial convolutional It is the probability that the image entered as the input of the layer has class k).

도 17은 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 PRPS기반 비교 데이터에 학습 정확도를 나타낸 테이블로ㅆ써, 도 17의 (a)는 실제 데이터를 이용하여 학습한 결과의 정확도에 대한 테이블이고, 도 17의 (b)는 실제 데이터와 모사 데이터를 혼합한 혼합 데이터를 이용하여 학습한 결과의 정확도에 대한 테이블이다. 이때, 도 17의 출력 종류(output class)에서 1은 노이즈, 2는 보이드 방전, 3은 코로나 방전, 4는 부유전극 방전이다.17 is a table showing the learning accuracy of PRPS-based comparison data applied to the switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention, and FIG. It is a table for the accuracy of the result, and FIG. 17 (b) is a table for the accuracy of the result learned using mixed data obtained by mixing real data and simulated data. At this time, in the output class of FIG. 17, 1 is noise, 2 is void discharge, 3 is corona discharge, and 4 is floating electrode discharge.

첨부된 도 17에 나타난 바와 같이, 실제 데이터만을 이용한 정확도와 실제 데이터와 모사 데이터를 혼합한 혼합 데이터의 정확도에 대한 비교를 통해 전반적으로 모사 데이터를 추가로 사용한 경우가 86.36%로 실제 데이터만 사용한 경우보다 0.68%정도 높은 성능을 보이는 것을 확인할 수 있다.As shown in the attached FIG. 17 , through comparison of the accuracy using only real data and the accuracy of mixed data mixed with real data and simulated data, 86.36% of cases in which simulated data were additionally used overall were 86.36% when only real data was used. It can be seen that the performance is higher than 0.68%.

그중에서도 노이즈의 경우 2.43% 증가한 것을 알 수 있다. 하지만, 보이드 방전 및 코로나 방전의 경우 정확도는 각각 3.09%, 3.91% 저하된 것을 알 수 있으나, 상기 보이드 방전 및 코로나 방전에 정확도는 각각 96.91%, 94.95%로 도출되어 노이즈의 정확도에 비해 상대적으로 높은 정확도를 보여주고 있음을 확인하였다.Among them, it can be seen that noise increased by 2.43%. However, in the case of void discharge and corona discharge, it can be seen that the accuracies are lowered by 3.09% and 3.91%, respectively, but the accuracies in the void discharge and corona discharge are respectively 96.91% and 94.95%, which is relatively high compared to the accuracy of noise. It was confirmed that the accuracy was shown.

도 18은 본 발명에 따른 초고주파전기신호를 이용한 지능형 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 PRPD기반 비교 데이터에 학습 정확도를 나타낸 테이블이다. 이때, 도 18의 출력 종류(output class)에서 1은 노이즈, 2는 보이드 방전, 3은 코로나 방전, 4는 플로팅 방전이다. 도 17의 a와 도 18을 비교해보면 PRPD 이미지를 사용한 경우가 PRPS의 경우보다 전반적으로 11.7% 정도 더 높은 97.43%의 분류율을 보인다. 18 is a table showing the learning accuracy of PRPD-based comparison data applied to the intelligent switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using ultra-high frequency electrical signals according to the present invention. At this time, in the output class of FIG. 18 , 1 is noise, 2 is void discharge, 3 is corona discharge, and 4 is floating discharge. Comparing FIG. 17A and FIG. 18 , the case of using the PRPD image shows a classification rate of 97.43%, which is about 11.7% higher overall than the case of the PRPS.

코로나 방전, 절연체 방전과 플로팅 방전을 100%로 분류하지만, 116개 중의 노이즈 중에서 12개를 보이드방전으로 오분류 한 것을 확인 할 수 있다.Corona discharge, insulator discharge and floating discharge are classified as 100%, but 12 out of 116 noises are misclassified as void discharge.

도 19는 본 발명에 따른 초고주파전기신호를 이용한 지능형 배전반 부분방전 감시진단 시스템에 적용된 APPRPD기반 비교 데이터에 학습 정확도를 나타낸 테이블이다. 도 18과 도 19를 비교해 보면 APPRPD 이미지를 사용한 경우(도 19)가 PRPD의 경우(도 18)보다 전반적으로 1.86%정도 더 높은 99.29%의 분류율을 보인다. 19 is a table showing the learning accuracy of APRPPD-based comparison data applied to the intelligent switchboard partial discharge monitoring and diagnosis system using ultra-high frequency electrical signals according to the present invention. Comparing FIGS. 18 and 19 , the case using the APPRPD image ( FIG. 19 ) shows a classification rate of 99.29%, which is 1.86% higher overall than the case of the PRPD ( FIG. 18 ).

진단모듈(324)은 상기 비교모듈(323)에서 도출된 클러스터에 대해 부분방전의 종류를 진단하고, 진단된 부분방전을 HMI로 제공하여 표시되도록 한다.The diagnosis module 324 diagnoses the type of partial discharge for the cluster derived from the comparison module 323, and provides the diagnosed partial discharge to the HMI for display.

상기 진단부(320)에 따르면, 부분방전의 종류에 따라 식별요소벡터의 클러스터를 미리 저장된 상태에서, 검출장치(100)에서 검출된 검출 데이터가 입력되면, 입력된 검출 데이터에서 유효한 식별요소를 추출하고 패턴을 분류한 후, 미리 저장된 식별요소벡터의 클러스터와 비교하여 상기 검출장치(100)에서 검출된 검출 데이터에 대한 부분방전의 종류를 진단할 수 있게 된다.According to the diagnosis unit 320, when the detection data detected by the detection apparatus 100 is input in a state in which a cluster of identification element vectors is stored in advance according to the type of partial discharge, a valid identification element is extracted from the input detection data. And after classifying the pattern, it is possible to diagnose the type of partial discharge with respect to the detection data detected by the detection device 100 by comparing it with the cluster of previously stored identification element vectors.

출력부(330)는 상기 진단부(320)에서 진단된 결과를 외부장치(서버 등) 또는 외부 단말기(관리자 통신기기 등) 등의 HMI로 전송하여 표시되도록 한다.The output unit 330 transmits the results diagnosed by the diagnosis unit 320 to an HMI such as an external device (server, etc.) or an external terminal (manager communication device, etc.) for display.

본 발명에 의하면, 배전반의 전력설비에서 발생되는 부분방전은 복수의 UHF센서에 의해 검출되어 원격의 모니터링장치에서 진단할 수 있는 것으로서, 상기 모니터링장치에서 진단하는 부분방전은 부분방전의 종류에 따라 각 특징별 부분방전의 주파수 특성을 자동으로 인식하고, 인식된 주파수 특성에 따라 부분방전을 진단할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, the partial discharge generated in the power facility of the switchboard is detected by a plurality of UHF sensors and can be diagnosed by a remote monitoring device. There is an advantage of automatically recognizing the frequency characteristic of the partial discharge for each characteristic and diagnosing the partial discharge according to the recognized frequency characteristic.

상기에서는 본 발명에 따른 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위 및 발명의 설명, 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위내에 속한다.In the above, a preferred embodiment of the switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and within the scope of the claims and the description of the invention and the accompanying drawings. It is possible to carry out various modifications in this, and this also falls within the scope of the present invention.

100: 검출장치 101: UHF모듈
103: HFCT모듈 110: UHF센서
120: UHF변환기 121: 증폭기
122: 제1 다이오드 123: 제1 커패시터
124: 제2 커패시터 125: 션트저항
130: HFCT센서 140: HFCT변환기
141: 제1 증폭기 142: 밴드패스필터
143: 제2 증폭기 200: 신호처리장치
210: AD컨버터 220: 복합신호처리기
230: 임시메모리 240: 트리거입력기
250: RTC 260: 디지털신호처리기
300: 모니터링장치 310: 신호수신부
320: 진단부 321: 식별요소 추출모듈
322: 패턴분류모듈 323: 비교모듈
324: 진단모듈 330: 출력부
100: detection device 101: UHF module
103: HFCT module 110: UHF sensor
120: UHF converter 121: amplifier
122: first diode 123: first capacitor
124: second capacitor 125: shunt resistor
130: HFCT sensor 140: HFCT converter
141: first amplifier 142: band pass filter
143: second amplifier 200: signal processing device
210: AD converter 220: composite signal processor
230: temporary memory 240: trigger input device
250: RTC 260: digital signal processor
300: monitoring device 310: signal receiver
320: diagnostic unit 321: identification element extraction module
322: pattern classification module 323: comparison module
324: diagnostic module 330: output unit

Claims (11)

고압 케이블, 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연 개폐장치), 개폐기, 수전설비 및 배전반 중 어느 하나의 배전반에서 발생하는 부분방전을 검출하는 검출장치(100);
상기 검출장치(100)로부터 전송된 신호를 디지털신호로 변환하여 전송하는 신호처리장치(200); 및
상기 신호처리장치(200)로부터 전송된 디지털신호를 분석하여 진단하는 모니터링장치(300);
를 포함하여 구성되고,
상기 검출장치(100)는,
상기 배전반에 설치되어, 300MHz~3GHz의 극초단파를 이용하여 상기 배전반에서의 부분방전으로 생성된 초고주파의 전기적인 신호를 검출하는 UHF(Ultra High Frequency)모듈(101); 및
상기 배전반의 접지선에 설치되어 부분방전으로 생성되는 고주파 전류의 전기적인 신호를 검출하는 HFCT(High Frequency Current Transformer)모듈(103);
을 포함하고,
상기 신호처리장치(200)는,
상기 검출장치(100)로부터 출력된 아날로그신호 각각을 디지털신호로 변환하는 AD컨버터(210);
상기 AD컨버터(210)에서 출력되는 복수의 디지털 신호를 설정된 로직에 따라 순차적으로 출력하는 복합신호처리기(220);
상기 복합신호처리기(220)에서 출력되는 디지털신호를 임시 저장하는 임시메모리(230);
트리거신호를 제공하는 트리거입력기(240);
실시간 시간을 제공하는 RTC(250); 및
상기 RTC(250)에서 제공되는 실시간 시간에 근거하여 상기 트리거입력기(240)에서 제공된 트리거신호를 기준으로 상기 임시메모리(230)의 디지털신호를 상기 모니터링장치(300)로 전송하는 디지털신호처리기(260);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
High voltage cable, transformer, GIS (Gas Insulated Switchgear, gas insulated switchgear), a switchgear, a detection device 100 for detecting a partial discharge occurring in any one of the power receiving equipment and the switchboard;
a signal processing device 200 for converting the signal transmitted from the detection device 100 into a digital signal and transmitting the converted signal; and
a monitoring device 300 for analyzing and diagnosing the digital signal transmitted from the signal processing device 200;
consists of,
The detection device 100,
UHF (Ultra High Frequency) module 101 which is installed in the switchboard and detects an electric signal of very high frequency generated by partial discharge in the switchboard using microwaves of 300 MHz to 3 GHz; and
a High Frequency Current Transformer (HFCT) module 103 installed on the ground wire of the switchboard to detect an electrical signal of a high frequency current generated by partial discharge;
including,
The signal processing device 200,
an AD converter 210 for converting each analog signal output from the detection device 100 into a digital signal;
a complex signal processor 220 for sequentially outputting a plurality of digital signals output from the AD converter 210 according to a set logic;
a temporary memory 230 for temporarily storing the digital signal output from the composite signal processor 220;
a trigger input unit 240 for providing a trigger signal;
RTC 250 providing real time time; and
A digital signal processor 260 for transmitting the digital signal of the temporary memory 230 to the monitoring device 300 based on the trigger signal provided from the trigger input unit 240 based on the real time time provided from the RTC 250 . );
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 UHF모듈(101)은,
UHF센서(110); 및
상기 UHF센서(110)에서 검출된 신호의 피크 신호를 검출하여 샘플링하는 UHF변환기(120);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
The method according to claim 1,
The UHF module 101,
UHF sensor 110; and
a UHF converter 120 for detecting and sampling a peak signal of the signal detected by the UHF sensor 110;
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, characterized in that it comprises a.
청구항 2에 있어서,
상기 UHF변환기(120)는,
상기 UHF센서(110)로부터 출력된 신호를 증폭하는 증폭기(121);
상기 증폭기(121)에서 출력되는 신호에 대해 저주파신호를 차단하는 제1 다이오드(122);
상기 제1 다이오드(122)에서 출력되는 신호가 양의 펄스신호인 경우 피크 전압에 의해 충전되는 제1 커패시터(123);
상기 제1 다이오드(122)와 제1 커패시터(123) 사이의 펄스신호에 대해 전압을 충전하는 제2 커패시터(124); 및
상기 제2 커패시터(124)와 병렬연결되어 상기 제2 커패시터(124)에 충전 전류를 제한하고 충전 전압을 방전시키는 션트저항(125);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
3. The method according to claim 2,
The UHF converter 120,
an amplifier 121 amplifying the signal output from the UHF sensor 110;
a first diode (122) for blocking a low-frequency signal with respect to the signal output from the amplifier (121);
a first capacitor 123 charged with a peak voltage when the signal output from the first diode 122 is a positive pulse signal;
a second capacitor 124 for charging a voltage with respect to a pulse signal between the first diode 122 and the first capacitor 123; and
a shunt resistor 125 connected in parallel with the second capacitor 124 to limit a charging current to the second capacitor 124 and discharge a charging voltage;
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, comprising:
청구항 2에 있어서,
상기 UHF센서(110)는,
M-자형 마이크로스트립 구조의 안테나로 구성되는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
3. The method according to claim 2,
The UHF sensor 110,
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, characterized in that it consists of an M-shaped microstrip structure antenna.
청구항 1에 있어서,
상기 HFCT모듈(103)은,
HFCT센서(130); 및
상기 HFCT센서(130)에서 검출된 신호를 조절하는 HFCT변환기(140);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
The method according to claim 1,
The HFCT module 103,
HFCT sensor 130; and
HFCT converter 140 for adjusting the signal detected by the HFCT sensor 130;
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, characterized in that it comprises a.
청구항 5에 있어서,
상기 HFCT변환기(140)는,
상기 HFCT센서(130)로부터 출력되는 신호를 증폭하는 제1 증폭기(141);
상기 제1 증폭기(141)에서 증폭된 신호를 필터링하는 밴드패스필터(142); 및
상기 밴드패스필터(142)에서 출력되는 신호를 증폭하는 제2 증폭기(143);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
6. The method of claim 5,
The HFCT converter 140,
a first amplifier 141 for amplifying a signal output from the HFCT sensor 130;
a band-pass filter 142 for filtering the signal amplified by the first amplifier 141; and
a second amplifier 143 amplifying the signal output from the band pass filter 142;
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, characterized in that it comprises a.
청구항 6에 있어서,
상기 밴드패스필터(142)는,
2 ~ 10MHz 대역의 주파수를 통과시키는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
7. The method of claim 6,
The band pass filter 142,
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, characterized in that it passes the frequency of 2 to 10 MHz.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 모니터링장치(300)는,
상기 신호처리장치(200)로부터 전송된 디지털신호에 대한 부분방전을 진단하는 진단부(320); 및
상기 진단부(320)에서 진단된 결과를 외부장치 또는 외부 단말기인 HMI로 전송하는 출력부(330);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
The method according to claim 1,
The monitoring device 300,
a diagnosis unit 320 for diagnosing partial discharge with respect to the digital signal transmitted from the signal processing device 200; and
an output unit 330 for transmitting the diagnosis result of the diagnosis unit 320 to an external device or HMI, which is an external terminal;
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, characterized in that it comprises a.
청구항 9에 있어서,
상기 진단부(320)는,
수신된 상기 디지털신호인 검출 데이터로부터 식별요소를 추출하는 식별요소 추출모듈(321);
상기 식별요소 추출모듈(321)에서 추출된 식별요소에 대하여 식별요소벡터를 이용하여 식별요소의 패턴을 클러스터별로 분류하는 패턴분류모듈(322);
상기 패턴분류모듈(322)을 통해 검출 데이터가 미리 저장된 비교 데이터의 어느 클러스터에 포함되는 것인지를 비교하는 비교모듈(323); 및
상기 비교모듈(323)에서 비교된 클러스터에 대하여 상기 검출 데이터에 대한 부분방전의 종류를 진단하는 진단모듈(324);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
10. The method of claim 9,
The diagnosis unit 320,
an identification element extraction module 321 for extracting identification elements from the received detection data, which is the digital signal;
a pattern classification module 322 for classifying patterns of identification elements into clusters by using an identification element vector with respect to the identification elements extracted by the identification element extraction module 321;
a comparison module 323 that compares which cluster of the comparison data stored in advance with the detection data through the pattern classification module 322; and
a diagnosis module 324 for diagnosing a type of partial discharge with respect to the detected data with respect to the cluster compared in the comparison module 323;
A switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals, comprising:
청구항 10에 있어서,
상기 비교 데이터는,
모의실험에 의해 검출된 실제 데이터(real data)와 임의로 생성된 모사 데이터(fake data)를 혼합한 학습 데이터로 학습하고, 상기 학습의 판별기는 CNN(Convolutional Neural Networks)을 이용하여 판별되는 것을 특징으로 하는 UHF 및 HFCT 전기신호를 이용한 배전반 부분방전 감시진단 시스템.
11. The method of claim 10,
The comparative data is
It learns with learning data mixed with real data detected by simulation and randomly generated fake data, and the discriminator of the learning is determined using CNN (Convolutional Neural Networks), characterized in that Switchgear partial discharge monitoring and diagnosis system using UHF and HFCT electrical signals.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102491071B1 (en) * 2022-08-26 2023-01-20 (주) 동보파워텍 Switchboard With A Built-in Hybrid Monitoring Device Equipped With The Function Of Diagnosing The Deterioration State Of Power Equipment And Preventing Electric Shock Accident In The Energized Parts
KR102571411B1 (en) * 2023-05-16 2023-08-28 주식회사 솔라리치 Partial discharge monitoring and diagnosis system for distribution board based on ai using uhf-sensor

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028677A (en) * 1998-07-10 2000-01-28 Mitsubishi Electric Corp Partial discharge-locating method and device thereof
KR20030053172A (en) * 2001-12-22 2003-06-28 한국전력공사 Risk Assesment Method and Detection System of Partial Discharge Generated Inside of Gas Insulated High-Voltage Switchgear and Gas Insulated Lines of Power Line
KR20130047418A (en) * 2011-10-31 2013-05-08 한국전력공사 Apparatus and method for diagnosing partial discharge of high voltage facilities using a plurality of sensors
KR101385318B1 (en) * 2013-01-02 2014-04-16 오피전력기술 주식회사 Apparatus for diagnosing partial discharge and method therefor
KR101553005B1 (en) * 2015-04-20 2015-10-01 지투파워 (주) A partial discharge monitoring and diagnosis system for power devices
KR101574615B1 (en) * 2015-06-18 2015-12-11 지투파워(주) A partial discharge monitoring and diagnosis system for power devices by using signal detection based on statistical phase-angle patterns
KR101574613B1 (en) * 2015-05-27 2015-12-11 지투파워(주) A detection and diagnosis system with remote configuration function for partial discharge by detecting UHF electrical signal
KR101594756B1 (en) * 2014-09-11 2016-02-18 한국전력공사 Apparatus for measuring partial discharge and method thereof
KR101908706B1 (en) 2016-11-22 2018-10-16 (주) 에코투모로우코리아 Comprehensive Management Service System of Electric Energy Vehicles
JP2019135455A (en) * 2018-02-05 2019-08-15 日新電機株式会社 Partial discharge detector using multi-sensor
KR102089187B1 (en) * 2018-12-11 2020-03-13 한국전력공사 Diagnostic system and method for power cable junction box
KR102117938B1 (en) 2019-01-31 2020-06-02 한국전력공사 Partial discharge monitoring system of power device
KR102295214B1 (en) * 2021-05-31 2021-08-31 지투파워(주) Partial discharging detection-diagnosis system of distribution panel using high frequency current transformer

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000028677A (en) * 1998-07-10 2000-01-28 Mitsubishi Electric Corp Partial discharge-locating method and device thereof
KR20030053172A (en) * 2001-12-22 2003-06-28 한국전력공사 Risk Assesment Method and Detection System of Partial Discharge Generated Inside of Gas Insulated High-Voltage Switchgear and Gas Insulated Lines of Power Line
KR20130047418A (en) * 2011-10-31 2013-05-08 한국전력공사 Apparatus and method for diagnosing partial discharge of high voltage facilities using a plurality of sensors
KR101385318B1 (en) * 2013-01-02 2014-04-16 오피전력기술 주식회사 Apparatus for diagnosing partial discharge and method therefor
KR101594756B1 (en) * 2014-09-11 2016-02-18 한국전력공사 Apparatus for measuring partial discharge and method thereof
KR101553005B1 (en) * 2015-04-20 2015-10-01 지투파워 (주) A partial discharge monitoring and diagnosis system for power devices
KR101574613B1 (en) * 2015-05-27 2015-12-11 지투파워(주) A detection and diagnosis system with remote configuration function for partial discharge by detecting UHF electrical signal
KR101574615B1 (en) * 2015-06-18 2015-12-11 지투파워(주) A partial discharge monitoring and diagnosis system for power devices by using signal detection based on statistical phase-angle patterns
KR101908706B1 (en) 2016-11-22 2018-10-16 (주) 에코투모로우코리아 Comprehensive Management Service System of Electric Energy Vehicles
JP2019135455A (en) * 2018-02-05 2019-08-15 日新電機株式会社 Partial discharge detector using multi-sensor
KR102089187B1 (en) * 2018-12-11 2020-03-13 한국전력공사 Diagnostic system and method for power cable junction box
KR102117938B1 (en) 2019-01-31 2020-06-02 한국전력공사 Partial discharge monitoring system of power device
KR102295214B1 (en) * 2021-05-31 2021-08-31 지투파워(주) Partial discharging detection-diagnosis system of distribution panel using high frequency current transformer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102491071B1 (en) * 2022-08-26 2023-01-20 (주) 동보파워텍 Switchboard With A Built-in Hybrid Monitoring Device Equipped With The Function Of Diagnosing The Deterioration State Of Power Equipment And Preventing Electric Shock Accident In The Energized Parts
KR102571411B1 (en) * 2023-05-16 2023-08-28 주식회사 솔라리치 Partial discharge monitoring and diagnosis system for distribution board based on ai using uhf-sensor

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