KR102393662B1 - System and method for diagnosing partial discharge of electric power equipment, and a recording medium having computer readable program for executing the method - Google Patents
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Abstract
전력 기기 부분방전 분석 시스템 및 방법 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 개시된다. 전력 기기 부분방전 진단 시스템은, 신호 측정부, 주파수 분석부, 피크 추출부, 필터링부, 및 진단부를 포함한다. 신호 측정부는 전력 기기에서의 부분방전 신호를 측정하고, 주파수 분석부는 부분방전 신호의 주파수 분석을 수행하고, 피크 추출부는 주파수 영역에서 크기가 큰 순서로 복수의 피크를 추출하고, 필터링부는 복수의 피크에 대응하는 주파수 영역에 대해 부분방전 신호를 필터링하며, 진단부는 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 부분방전 신호의 유형을 진단한다.Disclosed are a power device partial discharge analysis system and method, and a recording medium recording a computer readable program for executing the method. The power device partial discharge diagnosis system includes a signal measuring unit, a frequency analyzing unit, a peak extracting unit, a filtering unit, and a diagnosis unit. The signal measuring unit measures the partial discharge signal from the power device, the frequency analysis unit performs frequency analysis of the partial discharge signal, the peak extractor extracts a plurality of peaks in the order of magnitude in the frequency domain, and the filtering unit extracts a plurality of peaks The partial discharge signal is filtered for a frequency region corresponding to , and the diagnosis unit diagnoses the type of the partial discharge signal by comparing the signal characteristic of the filtered partial discharge signal with a preset reference signal characteristic.
Description
본 발명은 고압 전력 기기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 변압기나 차단기와 같은 고압 전력 기기에서 절연 열화를 감시하기 위해 측정되는 부분방전 신호를 진단하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high voltage power device, and more particularly, to a system and method for diagnosing a partial discharge signal measured to monitor insulation deterioration in a high voltage power device such as a transformer or a circuit breaker.
부분방전 신호는 일반적으로 매우 고주파 신호이기 때문에 원 신호를 측정하기 위해서는 고속 ADC가 필요하다. 이는 가격적인 문제 및 신호 분석을 위해 소요되는 시간이 긴 단점이 있다. 이와 같은 문제로 인해 기존의 사용화된 부분방전 측정 시스템의 대부분은 Peak & Hold(or Level Detecting) 방법을 이용한다. Since the partial discharge signal is usually a very high frequency signal, a high-speed ADC is required to measure the original signal. This has disadvantages in terms of price and a long time required for signal analysis. Due to this problem, most of the existing partial discharge measurement systems use the Peak & Hold (or Level Detecting) method.
Peak & Hold(or Level Detecting) 방법은 도 1에서와 같이 매우 빠른 신호인 부분방전 신호를 Wave Shaping시킨 후 Peak를 Hold시켜 최대 크기값만 샘플링(sampling)하는 방법이다. 도 1은 종래 하드웨어 필터를 적용하는 Peak & Hold(or Level Dtecting) 부분방전 측정 방식을 도시한 도면이다.The Peak & Hold (or Level Detecting) method is a method of wave shaping a partial discharge signal, which is a very fast signal, as shown in FIG. 1, and then holding the peak to sample only the maximum value. 1 is a view showing a peak & hold (or level detection) partial discharge measurement method to which a conventional hardware filter is applied.
그런데, 고압 전력기기의 경우 전기적으로 여러 기기들과 연결되어 있을뿐만 아니라 현장에서 발생할 수 있는 잡음도 다양하여 부분방전 신호를 측정 및 분석하기 위해서는 잡음제거 기법이 매우 중요하다.However, in the case of high-voltage power devices, since they are electrically connected to various devices and also have various noises that can be generated in the field, a noise removal technique is very important to measure and analyze the partial discharge signal.
Peak & Hold(or Level Detecting)방법의 경우 고압 전력기기 인가 전압(60Hz) 위상에서 해당 시간의 Peak 신호만 측정하므로 잡음제거를 위해서는 ADC 전단에 하드웨어 필터만 사용할 수 있다(주파수 분석 및 소프트웨어 필터 적용 불가).In the case of the Peak & Hold(or Level Detecting) method, only a hardware filter can be used in front of the ADC to remove noise because it measures only the peak signal at the time in the phase of the applied voltage (60Hz) of the high voltage power device (frequency analysis and software filter cannot be applied) ).
또한, Peak & Hold 방식은 부분방전 신호가 포함하고 있는 많은 정보 중 위상에 대응하는 크기, 발생 개수 정보만 이용하여 진단의 정확도가 낮을 수 있으며, 잡음제거를 위해 하드웨어 필터를 이용하므로, 발생 가능한 부분방전의 정확한 주파수 정보와 현장에서 발생하는 다양한 잡음의 주파수 대역을 알고 있어야 한다. In addition, the peak & hold method may have low diagnostic accuracy by using only information on the magnitude and number of occurrences corresponding to the phase among a lot of information included in the partial discharge signal. It is necessary to know the exact frequency information of the discharge and the frequency band of various noises generated in the field.
또한, 주파수 대역이 다양한 신호들이 동시에 측정되었을 때는 여러개의 하드웨어 필터를 사용해야 하는 단점이 있으며, 잡음을 완벽하게 제거하지 못하고 부분방전 신호대비 잡음의 크기가 클 경우 부분방전 신호가 아닌 잡음을 측정하는 단점이 있다.In addition, there is a disadvantage that several hardware filters must be used when signals with various frequency bands are measured simultaneously. There is this.
한편, 고주파 신호인 부분방전 신호의 보다 많은 정보를 이용하기 위해 고속 샘플링 기반으로 부분방전 신호를 측정하는 방법도 시도되고 있다. 도 2는 고속 샘플링 기반의 부분방전 측정 방식을 도시한 도면이다.Meanwhile, a method of measuring a partial discharge signal based on high-speed sampling is also being attempted in order to use more information on the partial discharge signal, which is a high-frequency signal. 2 is a diagram illustrating a partial discharge measurement method based on high-speed sampling.
잡음과 결함 종류에 따른 부분방전 신호는 시간 및 주파수 도메인 상에서 그 특성이 다르다는 가정하에 T(equivalent time), F(equivalent frequency)값을 구하여 2차원 맵(Map)을 생성하며, 생성된 맵에서의 그룹(Group)화를 통해 해당 그룹을 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge)를 도시화하여 잡음 및 결함의 종류를 분류한다. A two-dimensional map is generated by obtaining T (equivalent time) and F (equivalent frequency) values under the assumption that the partial discharge signals according to noise and defect types have different characteristics in the time and frequency domains. Through grouping, the corresponding group is visualized as a phase resolved partial discharge (PRPD) to classify the types of noise and defects.
도 3은 측정된 원 데이터의 PRPD(위상에 따른 max값만 표현) 도면이고, 도 4는 원 데이터를 T-F map에 도시한 도면이고, 도 5 내지 도 8은 도 4의 T-F map에 도시된 A~D 그룹의 PRPD 도면이다.3 is a PRPD (only max value according to phase) diagram of the measured raw data, FIG. 4 is a diagram showing the raw data in a T-F map, and FIGS. 5 to 8 are A~ shown in the T-F map of FIG. It is a PRPD diagram of group D.
그런데, T-F Map은 측정 신호를 미리 정해진 Time Window(길이(or 시간) L)로 나누어 계산하는데, 해당 Time Window 내에 2종 이상의 신호가 측정되었을 경우 어떤 신호로 분류해야 하는지의 문제가 발생한다.However, the T-F Map is calculated by dividing the measured signal by a predetermined time window (length (or time) L). When two or more types of signals are measured within the corresponding time window, a problem arises as to which signal should be classified.
또한, 해당 Time Window 내에 부분방전 신호 대비 잡음신호가 클 경우 T-F Map 계산시 잡음 특성으로 나타날 수 있으며, 부분방전 신호에 잡음 신호가 섞여 육안으로도 부분방전 신호 파형 구분이 안될 경우 잡음이나 부분방전 신호가 아닌 제 3의 신호 특성으로 나타날 수 있는 문제가 있다.In addition, if the noise signal compared to the partial discharge signal is large within the corresponding time window, it may appear as a noise characteristic when calculating the T-F map. There is a problem that may appear as a third signal characteristic other than .
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소프트웨어 필터 적용을 통해 추가적인 비용 없이 다양한 대역의 필터를 만들 수 있고, 높은 진단의 정확성을 확보할 수 있는 부분방전 진단 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a partial discharge diagnosis system and method that can make filters of various bands without additional cost through software filter application and can ensure high diagnostic accuracy. aim to do
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전력 기기 부분방전 진단 시스템은, 신호 측정부, 주파수 분석부, 피크 추출부, 필터링부, 및 진단부를 포함한다.In order to achieve the above object, a system for diagnosing partial discharge of electric power equipment according to the present invention includes a signal measuring unit, a frequency analyzing unit, a peak extracting unit, a filtering unit, and a diagnosis unit.
신호 측정부는 전력 기기에서의 부분방전 신호를 측정하고, 주파수 분석부는 부분방전 신호의 주파수 분석을 수행하고, 피크 추출부는 주파수 영역에서 크기가 큰 순서로 복수의 피크를 추출하고, 필터링부는 복수의 피크에 대응하는 주파수 영역에 대해 부분방전 신호를 필터링하며, 진단부는 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 부분방전 신호의 유형을 진단한다.The signal measuring unit measures the partial discharge signal from the power device, the frequency analysis unit performs frequency analysis of the partial discharge signal, the peak extractor extracts a plurality of peaks in the order of magnitude in the frequency domain, and the filtering unit extracts a plurality of peaks The partial discharge signal is filtered for a frequency region corresponding to , and the diagnosis unit diagnoses the type of the partial discharge signal by comparing the signal characteristic of the filtered partial discharge signal with a preset reference signal characteristic.
이와 같은 구성에 의하면, 부분방전 신호의 보다 많은 영역의 정보를 이용할 수 있고, 소프트웨어 필터 적용을 통해 추가적인 비용없이 다양한 대역의 필터를 만들 수 있게 된다.According to such a configuration, it is possible to use information in more areas of the partial discharge signal, and to make filters of various bands without additional cost through software filter application.
또한, 부분방전 판단 전에 소프트웨어 필터를 적용함으로써 서로 다른 유형의 부분방전 신호가 중첩되는 경우에도 높은 진단의 정확성을 확보할 수 있게 된다.In addition, by applying a software filter before determining the partial discharge, it is possible to secure high diagnostic accuracy even when different types of partial discharge signals overlap.
이때, 진단부는 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 노이즈를 더 진단할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부분방전 신호에서 노이즈를 배제하여 진단의 정확성을 더욱 강화할 수 있게 된다.In this case, the diagnostic unit may further diagnose the noise by comparing the signal characteristics of the filtered partial discharge signal with the preset reference signal characteristics. According to this configuration, it is possible to further enhance the accuracy of diagnosis by excluding noise from the partial discharge signal.
또한, 복수의 부분방전 신호들로부터 기계학습하여 미리 설정된 기준 신호 특성들을 설정하는 기준 신호 특성 설정부를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부분방전 신호 진단에 이용되는 기준 신호 특성을 효과적으로 설정할 수 있게 된다.The apparatus may further include a reference signal characteristic setting unit configured to set preset reference signal characteristics by machine learning from a plurality of partial discharge signals. According to such a configuration, it is possible to effectively set the characteristics of the reference signal used for diagnosing the partial discharge signal.
이때, 기준 신호 특성 설정부는 필터링된 부분방전 신호와 진단 결과를 이용하여 기준 신호 특성들의 설정을 업데이트할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 진단 결과를 다시 새로운 진단에 이용할 수 있게 되어 더욱 효과적인 부분방전 진단을 수행할 수 있게 된다. In this case, the reference signal characteristic setting unit may update the setting of the reference signal characteristics by using the filtered partial discharge signal and the diagnosis result. According to this configuration, the diagnosis result can be used again for a new diagnosis, so that a more effective partial discharge diagnosis can be performed.
또한, 부분방전 신호의 측정은 전원 주파수의 복수 주기에 대해 수행되며, 피크 추출부는 복수 주기에 대해 각각 추출된 피크 중 동일 주파수에 대해 가장 큰 피크를 대표 피크로 추출할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 복수 주기에 대한 부분방전 신호를 이용하여 더욱 정확한 부분방전의 진단을 수행할 수 있게 된다.In addition, the measurement of the partial discharge signal is performed for a plurality of periods of the power frequency, and the peak extractor may extract the largest peak for the same frequency among the peaks extracted for the plurality of periods as a representative peak. According to such a configuration, it is possible to perform a more accurate partial discharge diagnosis using partial discharge signals for a plurality of cycles.
또한, 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성은 필터링된 부분방전 신호의 시간 영역 파형 특성, 주파수 특성, PRPD 패턴 특성 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부분방전 신호에 따라 차별화되는 다양한 신호 특성을 이용하여 더욱 효과적이고 정확하게 전력 기기의 부분방전 진단을 수행할 수 있게 된다.In addition, the signal characteristic of the filtered partial discharge signal may include one or more of a time domain waveform characteristic, a frequency characteristic, and a PRPD pattern characteristic of the filtered partial discharge signal. According to such a configuration, it is possible to perform the partial discharge diagnosis of the power device more effectively and accurately by using various signal characteristics differentiated according to the partial discharge signal.
아울러, 상기 시스템을 방법의 형태로 구현한 발명과 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체가 함께 개시된다.In addition, the invention implementing the system in the form of a method and a recording medium recording a computer readable program for executing the method are disclosed together.
본 발명에 의하면, 부분방전 신호의 보다 많은 영역의 정보를 이용할 수 있고, 소프트웨어 필터 적용을 통해 추가적인 비용없이 다양한 대역의 필터를 만들 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to use information in more areas of the partial discharge signal, and to make filters of various bands without additional cost through software filter application.
또한, 부분방전 판단 전에 소프트웨어 필터를 적용함으로써 서로 다른 유형의 부분방전 신호가 중첩되는 경우에도 높은 진단의 정확성을 확보할 수 있게 된다.In addition, by applying a software filter before determining the partial discharge, it is possible to secure high diagnostic accuracy even when different types of partial discharge signals overlap.
또한, 부분방전 신호에서 노이즈를 배제하여 진단의 정확성을 더욱 강화할 수 있게 된다.In addition, it is possible to further enhance the accuracy of diagnosis by excluding noise from the partial discharge signal.
또한, 부분방전 신호 진단에 이용되는 기준 신호 특성을 효과적으로 설정할 수 있게 된다.In addition, it is possible to effectively set the characteristics of the reference signal used for diagnosing the partial discharge signal.
또한, 진단 결과를 다시 새로운 진단에 이용할 수 있게 되어 더욱 효과적인 부분방전 진단을 수행할 수 있게 된다. In addition, since the diagnosis result can be used again for a new diagnosis, it is possible to perform a more effective partial discharge diagnosis.
또한, 복수 주기에 대한 부분방전 신호를 이용하여 더욱 정확한 부분방전의 진단을 수행할 수 있게 된다.In addition, it is possible to perform a more accurate partial discharge diagnosis by using the partial discharge signal for a plurality of cycles.
또한, 부분방전 신호에 따라 차별화되는 다양한 신호 특성을 이용하여 더욱 효과적이고 정확하게 전력 기기의 부분방전 진단을 수행할 수 있게 된다.In addition, it is possible to perform the partial discharge diagnosis of the power device more effectively and accurately by using various signal characteristics differentiated according to the partial discharge signal.
도 1은 종래 하드웨어 필터를 적용하는 Peak & Hold(or Level Dtecting) 부분방전 측정 방식을 도시한 도면.
도 2는 고속 샘플링 기반의 부분방전 측정 방식을 도시한 도면.
도 3은 측정된 원 데이터의 PRPD 도면.
도 4는 원 데이터를 T-F map에 도시한 도면.
도 5 내지 도 8은 도 4의 T-F map에 도시된 A~D 그룹의 PRPD 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 기기 부분방전 진단 시스템의 개략적인 블록도.
도 10은 도 9의 전력 기기 부분방전 진단 시스템에서 수행되는 부분방전 진단 방법의 개략적인 흐름도.
도 11은 신호 측정부에 의해 측정된 측정 원신호의 도면.
도 12는 도 11의 측정 원신호에서 추출된 대표 피크 및 피크에 대응하는 주파수 대역의 예가 도시된 도면.
도 13 및 도 14는 각각 도 11의 대역 1에 의해 필터링된 신호와 그 신호에 대한 PRPD 도면.
도 15 및 도 16은 각각 도 11의 대역 4에 의해 필터링된 신호와 그 신호에 대한 PRPD 도면.
도 17 내지 도 19는 각각 GIS에서 모의한 결함 유형별 PD 크기 기반 PRPD 패턴, 시간 영역 파형, 및 주파수 특성의 실험 데이터를 도시한 도면.1 is a view showing a peak & hold (or level detection) partial discharge measurement method to which a conventional hardware filter is applied.
2 is a diagram illustrating a partial discharge measurement method based on high-speed sampling;
3 is a PRPD diagram of measured raw data.
Fig. 4 is a diagram showing raw data on a TF map;
5 to 8 are PRPD diagrams of groups A to D shown in the TF map of FIG.
9 is a schematic block diagram of a system for diagnosing partial discharge of electric power devices according to an embodiment of the present invention;
10 is a schematic flowchart of a partial discharge diagnosis method performed in the power device partial discharge diagnosis system of FIG. 9;
Fig. 11 is a diagram of a measured original signal measured by a signal measuring unit;
12 is a diagram illustrating a representative peak extracted from the original measurement signal of FIG. 11 and an example of a frequency band corresponding to the peak;
13 and 14 are PRPD diagrams for a signal filtered by
15 and 16 are PRPD diagrams for a signal filtered by
17 to 19 are diagrams showing experimental data of PD size-based PRPD patterns, time domain waveforms, and frequency characteristics for each defect type simulated in GIS, respectively.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 기기 부분방전 진단 시스템의 개략적인 블록도이고, 도 10은 도 9의 전력 기기 부분방전 진단 시스템에서 수행되는 부분방전 진단 방법의 개략적인 흐름도이다.9 is a schematic block diagram of a partial discharge diagnosis system for a power device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic flowchart of a partial discharge diagnosis method performed in the partial discharge diagnosis system for a power device of FIG. 9 .
도 9에서, 전력 기기 부분방전 진단 시스템(100)은 신호 측정부(110), 주파수 분석부(120), 피크 추출부(130), 필터링부(140), 진단부(150), 및 기준 신호 특성 설정부(160)를 포함한다.9 , the power device partial
신호 측정부(110)는 전력 기기에서의 부분방전 신호를 측정하고, 주파수 분석부(120)는 부분방전 신호의 주파수 분석을 수행한다. 이때, 부분방전 신호의 보다 많은 정보를 이용하기 위해 고속 샘플링으로 신호를 측정할 수 있으며, 예를 들어 샘플링 속도는 250MS/s일 수 있다.The
이와 같이, 고속 샘플링을 이용하는 경우, 부분방전 신호의 보다 많은 정보(시간, 주파수 영역)의 정보를 이용할 수 있으며, 이에 따라 신호 분석시 그 정확도를 높일 수 있게 된다.In this way, when high-speed sampling is used, more information (time, frequency domain) of the partial discharge signal can be used, and thus the accuracy of signal analysis can be increased.
또한, 소프트웨어 필터 적용을 통해 추가적인 비용없이 다양한 대역의 필터를 만들 수 있어, 정확도와 경제성 면에 있어서 보다 효과적으로 잡음 및 신호를 구분할 수 있게 된다.In addition, filters of various bands can be made without additional cost through the application of software filters, so that noise and signals can be more effectively distinguished in terms of accuracy and economy.
피크 추출부(130)는 주파수 영역에서 크기가 큰 순서로 복수의 피크를 추출하고, 필터링부(140)는 복수의 피크에 대응하는 주파수 영역에 대해 부분방전 신호를 필터링한다. 피크에 대응하는 주파수 영역은 피크 주파수를 포함하는 미리 설정된 범위의 주파수 대역이며, 주파수 대역 범위의 설정은 사용자 등에 의해 미리 수행될 수 있다.The
또한, 부분방전 신호의 측정은 전원 주파수의 복수 주기에 대해 수행되며, 피크 추출부(130)는 복수 주기에 대해 각각 추출된 피크 중 동일 주파수에 대해 가장 큰 피크를 대표 피크로 추출할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 복수 주기에 대한 부분방전 신호를 이용하여 더욱 정확한 부분방전의 진단을 수행할 수 있게 된다.In addition, the measurement of the partial discharge signal is performed for a plurality of cycles of the power frequency, and the
도 11은 신호 측정부에 의해 측정된 측정 원신호의 도면이고, 도 12는 도 11의 측정 원신호에서 추출된 대표 피크 및 피크에 대응하는 주파수 대역의 예가 도시된 도면이다. 도 11에서는 GIS에서 발생한 Corona 결함에 의한 부분방전 신호를 확인할 수 있으며, 도 12에서는 피크 추출부(130)가 피크 크기에 대한 내림 차순으로 4개의 주파수 영역을 추출한 예를 확인할 수 있다.11 is a diagram of a measurement original signal measured by a signal measurement unit, and FIG. 12 is a diagram illustrating a representative peak extracted from the measurement original signal of FIG. 11 and an example of a frequency band corresponding to the peak. In FIG. 11 , a partial discharge signal due to a corona defect generated in the GIS can be confirmed, and in FIG. 12 , an example in which the
진단부(150)는 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 부분방전 신호의 유형을 진단한다. 이때, 진단부(150)는 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 노이즈를 더 진단할 수 있다. The
또한, 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성은 필터링된 부분방전 신호의 시간 영역 파형 특성, 주파수 특성, PRPD 패턴 특성 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 부분방전 신호에 따라 차별화되는 다양한 신호 특성을 이용하여 더욱 효과적이고 정확하게 전력 기기의 부분방전 진단을 수행할 수 있게 된다.In addition, the signal characteristic of the filtered partial discharge signal may include one or more of a time domain waveform characteristic, a frequency characteristic, and a PRPD pattern characteristic of the filtered partial discharge signal. According to such a configuration, it is possible to perform the partial discharge diagnosis of the power device more effectively and accurately by using various signal characteristics differentiated according to the partial discharge signal.
도 13 및 도 14는 각각 도 11의 대역 1에 의해 필터링된 신호와 그 신호에 대한 PRPD 도면이고, 도 15 및 도 16은 각각 도 11의 대역 4에 의해 필터링된 신호와 그 신호에 대한 PRPD 도면이다. 13 and 14 are PRPD diagrams for a signal filtered by
도 13 및 도 14에 의해 대역 1에 의해 필터링된 신호는 노이즈인 것을 확인할 수 있고 부분방전 진단시 이를 배제할 수 있으며, 도 15 및 도 16에 의해 대역 4에 의해 필터링된 신호는 부분방전 신호인 것을 확인할 수 있으며 이를 이용하여 보다 효과적으로 부분방전의 진단을 수행할 수 있게 된다.13 and 14, it can be confirmed that the signal filtered by
기준 신호 특성 설정부(160)는 복수의 부분방전 신호들로부터 기계학습하여 미리 설정된 기준 신호 특성들을 설정한다. 이와 같은 구성에 의하면, 부분방전 신호 진단에 이용되는 기준 신호 특성을 효과적으로 설정할 수 있게 된다.The reference signal
이때, 기준 신호 특성 설정부(160)는 필터링된 부분방전 신호와 진단 결과를 이용하여 기준 신호 특성들의 설정을 업데이트할 수 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 진단 결과를 다시 새로운 진단에 이용할 수 있게 되어 더욱 효과적인 부분방전 진단을 수행할 수 있게 된다. In this case, the reference signal
도 17 내지 도 19는 각각 GIS에서 모의한 결함 유형별 PD 크기 기반 PRPD 패턴, 시간 영역 파형, 및 주파수 특성의 실험 데이터를 도시한 도면이다. 결함 유형은 모두 Corona 결함, Particle 결함, Floating의 경우를 도시하고 있다. 17 to 19 are diagrams showing experimental data of PD size-based PRPD patterns, time domain waveforms, and frequency characteristics for each defect type simulated in GIS, respectively. All defect types show corona defects, particle defects, and floating cases.
도 17 내지 도 19에서 확인할 수 있는 바와 같이, 잡음과 결함별 부분방전 신호는 시간 및 주파수 영역에서 그 특성이 다르기 때문에 이를 설정하고 부분방전 진단에 이용할 수 있는 것이다. As can be seen in FIGS. 17 to 19 , since the characteristics of the partial discharge signals for each noise and defect are different in time and frequency domains, they can be set and used for partial discharge diagnosis.
정리하면, 본 발명은 고압 전력기기 절연 열화 시 발생하는 부분방전 신호의 정밀한 분석을 위하여 잡음제거 및 결함의 종류를 구분하고자 하는 것이다. 부분방전 신호의 보다 많은 정보를 이용하기 위해 고속 샘플링으로 신호를 측정하며 주파수 분석을 통해 자동으로 주요 주파수를 계산하고 해당된 주파수 대역의 필터를 적용한다.In summary, an object of the present invention is to remove noise and classify types of defects for precise analysis of partial discharge signals that occur when insulation deteriorates in high voltage power equipment. In order to use more information on the partial discharge signal, the signal is measured by high-speed sampling, and the main frequency is automatically calculated through frequency analysis and a filter of the corresponding frequency band is applied.
또한, 필터링된 데이터들을 이용하여 유용한 부분방전 인자들을 계산하고 기존의 잡음 및 부분방전 DB와 비교(학습)를 통해 잡음과 부분방전 및 결함 종류를 분류한다.In addition, useful partial discharge factors are calculated using the filtered data, and noise, partial discharge, and defect types are classified through comparison (learning) with the existing noise and partial discharge DB.
종래 Peak & Hold 방식과 비교할 경우, 부분방전 신호의 보다 많은 정보(시간, 주파수 영역)의 정보를 이용할 수 있고, 소프트웨어 필터 적용을 통해 추가적인 비용없이(소프트웨어 필요-->곱셈, 덧셈 계산만 필요) 다양한 대역의 필터를 만들 수 있어 잡음 및 신호 구분에 효과적이다.Compared with the conventional Peak & Hold method, more information (time, frequency domain) of the partial discharge signal can be used, and there is no additional cost through software filter application (requires software-->multiplication, addition calculation only) Filters of various bands can be made, which is effective in distinguishing noise and signals.
또한, 종래 T-F map 방식과 비교할 경우, 유효 부분방전 인자(종래기술에서는 equivalent time, equivalent frequency) 계산 전에 소프트웨어 필터를 적용함으로써 보다 높은 진단의 정확성을 확보할 수 있다.In addition, when compared with the conventional T-F map method, higher diagnostic accuracy can be secured by applying a software filter before calculating the effective partial discharge factor (equivalent time, equivalent frequency in the prior art).
본 발명이 비록 일부 바람직한 실시예에 의해 설명되었지만, 본 발명의 범위는 이에 의해 제한되어서는 아니 되고, 특허청구범위에 의해 뒷받침되는 상기 실시예의 변형이나 개량에도 미쳐야할 것이다.Although the present invention has been described with reference to some preferred embodiments, the scope of the present invention should not be limited thereto, but should also extend to modifications or improvements of the above embodiments supported by the claims.
100: 전력 기기 부분방전 진단 시스템
110: 신호 측정부
120: 주파수 분석부
130: 피크 추출부
140: 필터링부
150: 진단부
160: 기준 신호 특성 설정부100: power equipment partial discharge diagnostic system
110: signal measuring unit
120: frequency analysis unit
130: peak extraction unit
140: filtering unit
150: diagnostic unit
160: reference signal characteristic setting unit
Claims (13)
상기 부분방전 신호의 주파수 분석을 수행하는 주파수 분석부;
주파수 영역에서 크기가 큰 순서로 복수의 피크를 추출하는 피크 추출부;
상기 복수의 피크에 대응하는 주파수 영역에 대해 상기 부분방전 신호를 필터링하는 필터링부; 및
상기 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 상기 부분방전 신호의 유형을 진단하는 진단부를 포함하는 전력 기기 부분방전 진단 시스템으로서,
상기 진단부는 상기 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 노이즈를 더 진단하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 시스템.
a signal measuring unit for measuring a partial discharge signal from a power device;
a frequency analyzer for performing frequency analysis of the partial discharge signal;
a peak extractor for extracting a plurality of peaks in the order of magnitude in the frequency domain;
a filtering unit filtering the partial discharge signal in a frequency region corresponding to the plurality of peaks; and
A power device partial discharge diagnosis system including a diagnosis unit for diagnosing a type of the partial discharge signal by comparing the signal characteristics of the filtered partial discharge signal with a preset reference signal characteristic,
and the diagnosis unit compares the signal characteristics of the filtered partial discharge signal with a preset reference signal characteristic to further diagnose the noise.
복수의 부분방전 신호들로부터 기계학습하여 상기 미리 설정된 기준 신호 특성들을 설정하는 기준 신호 특성 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 시스템.
The method according to claim 1,
The power device partial discharge diagnosis system according to claim 1, further comprising a reference signal characteristic setting unit configured to set the preset reference signal characteristics by machine learning from a plurality of partial discharge signals.
상기 기준 신호 특성 설정부는 상기 필터링된 부분방전 신호와 진단 결과를 이용하여 상기 미리 설정된 기준 신호 특성들의 설정을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 시스템.
4. The method according to claim 3,
and the reference signal characteristic setting unit updates the setting of the preset reference signal characteristics by using the filtered partial discharge signal and the diagnosis result.
상기 부분방전 신호의 측정은 전원 주파수의 복수 주기에 대해 수행되며,
상기 피크 추출부는 상기 복수 주기에 대해 각각 추출된 피크 중 동일 주파수에 대해 가장 큰 피크를 대표 피크로 추출하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 시스템.
5. The method according to claim 4,
The measurement of the partial discharge signal is performed for a plurality of periods of the power frequency,
The peak extractor extracts the largest peak for the same frequency among the peaks extracted for the plurality of periods as a representative peak.
상기 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성은 상기 필터링된 부분방전 신호의 시간 영역 파형 특성, 주파수 특성, PRPD 패턴 특성 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 시스템.
6. The method of claim 5,
The signal characteristic of the filtered partial discharge signal comprises at least one of a time domain waveform characteristic, a frequency characteristic, and a PRPD pattern characteristic of the filtered partial discharge signal.
상기 부분방전 신호의 주파수 분석을 수행하는 주파수 분석 단계;
주파수 영역에서 크기가 큰 순서로 복수의 피크를 추출하는 피크 추출 단계;
상기 복수의 피크에 대응하는 주파수 영역에 대해 상기 부분방전 신호를 필터링하는 필터링 단계; 및
상기 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 상기 부분방전 신호의 유형을 진단하는 진단 단계를 포함하는 전력 기기 부분방전 진단 방법으로서,
상기 진단 단계는 상기 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성을 미리 설정된 기준 신호 특성과 비교하여 노이즈를 더 진단하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 방법.
A signal measuring step of measuring a partial discharge signal in the power device;
a frequency analysis step of performing frequency analysis of the partial discharge signal;
A peak extraction step of extracting a plurality of peaks in the order of magnitude in the frequency domain;
a filtering step of filtering the partial discharge signal with respect to a frequency region corresponding to the plurality of peaks; and
A method for diagnosing partial discharge of electric power equipment including a diagnosis step of diagnosing a type of the partial discharge signal by comparing the signal characteristics of the filtered partial discharge signal with a preset reference signal characteristic,
The diagnosing step further diagnoses noise by comparing the signal characteristics of the filtered partial discharge signal with a preset reference signal characteristic.
복수의 부분방전 신호들로부터 기계학습하여 상기 미리 설정된 기준 신호 특성들을 설정하는 기준 신호 특성 설정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 방법.
8. The method of claim 7,
The method for diagnosing partial discharge of electric power equipment according to claim 1, further comprising: a reference signal characteristic setting step of setting the preset reference signal characteristics by machine learning from a plurality of partial discharge signals.
상기 기준 신호 특성 설정 단계는 상기 필터링된 부분방전 신호와 진단 결과를 이용하여 상기 미리 설정된 기준 신호 특성들의 설정을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 방법.
10. The method of claim 9,
The method for diagnosing the partial discharge of a power device, wherein the setting of the reference signal characteristic includes updating the setting of the preset reference signal characteristic by using the filtered partial discharge signal and the diagnosis result.
상기 부분방전 신호의 측정은 전원 주파수의 복수 주기에 대해 수행되며,
상기 피크 추출 단계는 상기 복수 주기에 대해 각각 추출된 피크 중 동일 주파수에 대해 가장 큰 피크를 대표 피크로 추출하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 방법.
11. The method of claim 10,
The measurement of the partial discharge signal is performed for a plurality of periods of the power frequency,
In the peak extraction step, the largest peak for the same frequency among the peaks extracted for the plurality of periods is extracted as a representative peak.
상기 필터링된 부분방전 신호의 신호 특성은 상기 필터링된 부분방전 신호의 시간 영역 파형 특성, 주파수 특성, PRPD 패턴 특성 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 기기 부분방전 진단 방법.
12. The method of claim 11,
The signal characteristic of the filtered partial discharge signal includes at least one of a time domain waveform characteristic, a frequency characteristic, and a PRPD pattern characteristic of the filtered partial discharge signal.
A recording medium in which a computer readable program for executing the method of any one of claims 7 and 9 to 12 is recorded.
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