KR102553450B1 - Apparatus and method for detecting partial discharge in gas insulated switchgear - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치되어 전자기파를 감지하는 복수의 전자기파 센서를 포함하는 센서부와, 센서부로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어하는 고주파 스위치부와, 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단부와, 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 센서부의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하는 발생위치 계산부를 포함할 수 있다.A gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit including a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switch and detecting electromagnetic waves, and an electromagnetic wave signal transmitted from the sensor unit. A high-frequency switch unit that controls the moving path through a switching operation, a partial discharge determination unit that receives an electromagnetic wave signal from the high-frequency switch unit and analyzes the pattern of the electromagnetic wave signal to determine whether a partial discharge has occurred in the gas insulated switchgear, and a high-frequency switch unit It may include a generation position calculation unit that receives an electromagnetic wave signal from the sensor unit and calculates a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit using the electromagnetic wave detection time points of the sensor unit.
Description
본 발명은 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas insulated switch partial discharge detection device and method.
가스절연개폐기(gas insulated switchgear, GIS)는 발전소나 변전소 등에 설치되어 고전압의 큰 전류가 흐르며 개폐 동작을 수행할 수 있다. 이러한 가스절연개폐기에는 내부 이상에 의한 고장의 전조 현상으로 부분방전(Partial Discharge, PD)이 발생할 수 있다. 부분방전은 가스절연개폐기의 절연파괴를 유발할 수 있으며 발전소나 변전소의 전력공급에 커다란 지장을 초래할 수 있다. 따라서, 가스절연개폐기에 발생되는 부분방전을 탐지하여 절연파괴와 같은 사고를 예방하는 것은 중요하다.A gas insulated switchgear (GIS) is installed in a power plant or substation and can perform an opening/closing operation while a large current of high voltage flows. In such a gas insulated switchgear, a partial discharge (PD) may occur as a precursor to a failure due to an internal abnormality. Partial discharge can cause insulation breakdown of gas insulated switchgear and can cause great trouble in the power supply of power plants or substations. Therefore, it is important to prevent accidents such as insulation breakdown by detecting partial discharge generated in gas insulated switchgear.
본 발명의 일 실시 예는, 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 함께 수행할 수 있는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides an apparatus and method for detecting partial discharge in a gas insulated switch capable of simultaneously determining the occurrence of partial discharge and estimating the location of occurrence of partial discharge.
본 발명의 실시예에 의한 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치되어 전자기파를 감지하는 복수의 전자기파 센서를 포함하는 센서부; 상기 센서부로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어하는 고주파 스위치부; 상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단부; 및 상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 센서부의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하는 발생위치 계산부;를 포함한다.A gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit including a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switch to detect electromagnetic waves; a high-frequency switch unit controlling a movement path of the electromagnetic wave signal transmitted from the sensor unit through a switching operation; a partial discharge determining unit receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal to determine whether a partial discharge has occurred in the gas insulated switch; and a generation position calculation unit receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and calculating a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit using the electromagnetic wave detection time points of the sensor unit.
여기서, 상기 복수의 전자기파 센서의 개수는 적어도 3개이고, 상기 발생위치 계산부는 하기의 수학식: 에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △를 적용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고, 상기 복수의 전자기파 센서의 제1 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값과, 제2 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고, 제3 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값을 상기 △에 적용하고, 여기서, d는 상기 복수의 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 복수의 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도이다.Here, the number of the plurality of electromagnetic wave sensors is at least three, and the generating position calculation unit has the following equation: The generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit is calculated by applying an attenuation coefficient α and a viewpoint difference value Δ to , and a detection time difference value of the electromagnetic wave sensors included in the first combination of the plurality of electromagnetic wave sensors, and a second The attenuation coefficient α is calculated using a detection time difference value of the electromagnetic wave sensors included in the combination, and a detection time difference value of the electromagnetic wave sensors included in the third combination is applied to Δ, where d is the plurality of electromagnetic waves. is the distance between one of the sensors and the location where the electromagnetic wave is generated, D is the distance between one of the plurality of electromagnetic wave sensors and the other one, and C is the speed of light.
본 발명의 다른 실시예에 의한 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치되어 전자기파를 감지하는 복수의 전자기파 센서를 포함하는 센서부; 상기 센서부로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어하는 고주파 스위치부; 상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단부; 및 상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 센서부의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하는 발생위치 계산부;를 포함한다.A gas insulated switch partial discharge detection device according to another embodiment of the present invention includes a sensor unit including a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switch to detect electromagnetic waves; a high-frequency switch unit controlling a movement path of the electromagnetic wave signal transmitted from the sensor unit through a switching operation; a partial discharge determining unit receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal to determine whether a partial discharge has occurred in the gas insulated switch; and a generation position calculation unit receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and calculating a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit using the electromagnetic wave detection time points of the sensor unit.
여기서, 상기 가스절연개폐기는 제1, 제2 및 제3 차단기를 포함하고, 상기 센서부는 상기 제1 차단기의 일측에 배치되는 제1 전자기파 센서와, 상기 제1 차단기와 제2 차단기의 사이에 배치되는 제2 전자기파 센서와, 상기 제2 차단기와 제3 차단기의 사이에 배치되는 제3 전자기파 센서와, 상기 제3 차단기의 일측에 배치되는 제4 전자기파 센서를 포함한다. Here, the gas insulated switch includes first, second, and third circuit breakers, and the sensor unit is disposed between a first electromagnetic wave sensor disposed on one side of the first circuit breaker and the first circuit breaker and the second circuit breaker. a second electromagnetic wave sensor, a third electromagnetic wave sensor disposed between the second circuit breaker and the third circuit breaker, and a fourth electromagnetic wave sensor disposed on one side of the third circuit breaker.
그리고, 상기 발생위치 계산부는 하기의 수학식: 에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △를 적용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기파 센서 중 가장 먼저 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 인접 전자기파 센서의 감지 시점 차이값을 상기 △에 적용하고, 상기 △에 관여되지 않은 전자기파 센서 각각과 상기 △에 관여된 전자기파 센서의 감지 시점 차이값들을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고, 여기서, d는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도이다.In addition, the occurrence position calculation unit has the following equation: The electromagnetic wave sensor that first detects the electromagnetic wave among the first, second, third, and fourth electromagnetic wave sensors calculates the generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit by applying the attenuation coefficient α and the time difference value △ to The attenuation coefficient α is calculated by applying a detection point difference between E and an adjacent electromagnetic wave sensor to the △, and calculating the attenuation coefficient α using the sensing time difference values of each of the electromagnetic wave sensors not involved in the △ and the electromagnetic wave sensor involved in the △, wherein , d is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and a location where the electromagnetic wave is generated, D is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and another one, and C is the speed of light.
본 발명의 실시예에 의한 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법은, 동작 모드를 제1 모드와 제2 모드 중 하나로 설정하는 단계; 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전자기파 센서로부터 전자기파 신호를 전달받는 단계; 설정된 동작 모드가 상기 제1 모드일 경우에 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 단계; 및 설정된 동작 모드가 상기 제2 모드일 경우에 상기 복수의 전자기파 센서의 전자기파 신호 감지 시점들을 이용하여 상기 가스절연개폐기에서 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계;를 포함한다. A gas insulated switch partial discharge detection method according to an embodiment of the present invention includes setting an operation mode to one of a first mode and a second mode; receiving electromagnetic wave signals from a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switch; determining whether a partial discharge has occurred in the gas insulated switch by analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal when the set operation mode is the first mode; and calculating a position where an electromagnetic wave is generated in the gas insulated switchgear using the electromagnetic wave signal detection points of the plurality of electromagnetic wave sensors when the set operation mode is the second mode.
여기서, 상기 복수의 전자기파 센서의 개수는 적어도 3개이고, 상기 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계는, 하기의 수학식:에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △를 적용하여 상기 복수의 전자기파 센서에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고, 상기 복수의 전자기파 센서의 제1 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값과, 제2 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고, 제3 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값을 상기 △에 적용하고, 여기서, d는 상기 복수의 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 복수의 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도이다. Here, the number of the plurality of electromagnetic wave sensors is at least three, and the step of calculating the location where the electromagnetic wave is generated is performed by the following equation: Calculate the generation position of the electromagnetic waves sensed by the plurality of electromagnetic wave sensors by applying an attenuation coefficient α and a viewpoint difference value Δ to , and a detection time difference value of electromagnetic wave sensors included in a first combination of the plurality of electromagnetic wave sensors; The attenuation coefficient α is calculated by using the detection time difference value of the electromagnetic wave sensors included in the second combination, and the detection time difference value of the electromagnetic wave sensors included in the third combination is applied to Δ, where d is the plurality of is the distance between one of the electromagnetic wave sensors and the generating position of the electromagnetic wave, D is the distance between one of the plurality of electromagnetic wave sensors and the other one, and C is the speed of light.
본 발명의 다른 실시예에 의한 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법은, 동작 모드를 제1 모드와 제2 모드 중 하나로 설정하는 단계; 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전자기파 센서로부터 전자기파 신호를 전달받는 단계; 설정된 동작 모드가 상기 제1 모드일 경우에 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 단계; 및 설정된 동작 모드가 상기 제2 모드일 경우에 상기 복수의 전자기파 센서의 전자기파 신호 감지 시점들을 이용하여 상기 가스절연개폐기에서 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계;를 포함한다. A gas insulated switch partial discharge detection method according to another embodiment of the present invention includes setting an operation mode to one of a first mode and a second mode; receiving electromagnetic wave signals from a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switch; determining whether a partial discharge has occurred in the gas insulated switch by analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal when the set operation mode is the first mode; and calculating a position where an electromagnetic wave is generated in the gas insulated switchgear using the electromagnetic wave signal detection points of the plurality of electromagnetic wave sensors when the set operation mode is the second mode.
그리고, 상기 가스절연개폐기는 제1, 제2 및 제3 차단기를 포함하고, 상기 복수의 전자기파 센서는 상기 제1 차단기의 일측에 배치되는 제1 전자기파 센서와, 상기 제1 차단기와 제2 차단기의 사이에 배치되는 제2 전자기파 센서와, 상기 제2 차단기와 제3 차단기의 사이에 배치되는 제3 전자기파 센서와, 상기 제3 차단기의 일측에 배치되는 제4 전자기파 센서를 포함한다. The gas insulated switch includes first, second, and third circuit breakers, and the plurality of electromagnetic wave sensors include a first electromagnetic wave sensor disposed on one side of the first circuit breaker, and a circuit breaker of the first circuit breaker and the second circuit breaker. A second electromagnetic wave sensor disposed between, a third electromagnetic wave sensor disposed between the second circuit breaker and a third circuit breaker, and a fourth electromagnetic wave sensor disposed on one side of the third circuit breaker.
여기서, 상기 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계는, 하기의 수학식:에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △를 적용하여 상기 복수의 전자기파 센서에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기파 센서 중 가장 먼저 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 인접 전자기파 센서의 감지 시점 차이값을 상기 △에 적용하고, 상기 △에 관여되지 않은 전자기파 센서 각각과 상기 △에 관여된 전자기파 센서의 감지 시점 차이값들을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고, 여기서, d는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도이다.Here, the step of calculating the location where the electromagnetic wave is generated is the following equation: An attenuation coefficient α and a time difference value △ are applied to calculate the generation position of the electromagnetic wave detected by the plurality of electromagnetic wave sensors, and the electromagnetic wave is detected first among the first, second, third, and fourth electromagnetic wave sensors. Calculate the attenuation coefficient α by applying a detection point difference between an electromagnetic wave sensor and an adjacent electromagnetic wave sensor to the △, and using detection time difference values between each of the electromagnetic wave sensors not involved in the △ and the electromagnetic wave sensor involved in the △ , where d is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and a location where the electromagnetic wave is generated, D is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and another one, and C is the speed of light.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 함께 수행할 수 있으며, 간헐적으로 발생되는 부분방전에 대한 신속한 통합탐지를 수행할 수 있다.The gas insulated switch partial discharge detection apparatus and method according to an embodiment of the present invention can perform partial discharge occurrence determination and partial discharge occurrence location estimation together, and perform rapid integrated detection of intermittently occurring partial discharge. can
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 서로 유기적으로 연계시킬 수 있으며, 부분방전에 대한 통합탐지 기능을 간소화시켜 구현할 수 있으며, 가스절연개폐기 관리자의 관리에 편의를 제공할 수 있다.In addition, the gas insulated switch partial discharge detection apparatus and method according to an embodiment of the present invention can organically link partial discharge occurrence determination and partial discharge occurrence location estimation to each other, and can simplify and implement the integrated detection function for partial discharge. It can provide convenience in the management of gas insulated switchgear managers.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 부분방전에 따라 발생되는 전자기파의 감쇄를 반영하여 정확하게 부분방전 발생위치를 추정할 수 있다.In addition, an apparatus and method for detecting partial discharge in a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention can accurately estimate the location of a partial discharge by reflecting attenuation of electromagnetic waves generated according to the partial discharge.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 가스절연개폐기 관리자가 직관적으로 부분방전 발생위치를 파악하게 할 수 있다.In addition, the gas insulated switch partial discharge detection apparatus and method according to an embodiment of the present invention can allow a gas insulated switch manager to intuitively grasp the location of partial discharge.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 구체적으로 예시한 도면이다.
도 3은 전자기파 센서의 배치를 나타낸 도면이다.
도 4는 전자기파 센서에 의해 감지되는 부분방전의 위치를 나타낸 도면이다.
도 5는 부분방전 판단부가 출력하는 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 발생위치 계산부의 출력을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a diagram showing a gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram specifically illustrating a gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the arrangement of electromagnetic wave sensors.
4 is a diagram showing the position of a partial discharge detected by an electromagnetic wave sensor.
5 is a diagram illustrating a waveform output by a partial discharge determining unit.
6 is a diagram illustrating an output of the occurrence position calculation unit.
7 is a flowchart illustrating a method for detecting partial discharge in a gas insulated switch according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The detailed description of the present invention which follows refers to the accompanying drawings which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the present invention may be practiced. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different from each other but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures, and characteristics described herein may be implemented in one embodiment in another embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each disclosed embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, the detailed description set forth below is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is limited only by the appended claims, along with all equivalents as claimed by those claims. Like reference numbers in the drawings indicate the same or similar function throughout the various aspects.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily practice the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing a gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 센서부(110), 고주파 스위치부(120), 부분방전 판단부(130) 및 발생위치 계산부(140)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an apparatus for detecting partial discharge in a gas insulated switch according to an embodiment of the present invention includes a
센서부(110)는 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치되어 전자기파를 감지하는 복수의 전자기파 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서부(110)에 의해 감지되는 전자기파의 대역은 UHF(Ultra High Frequency) 대역일 수 있으며, 500~1500MHz의 감지가능 주파수 범위를 가질 수 있다.The
예를 들어, 상기 센서부(110)는 무선통신에 사용되는 안테나와 유사한 형태를 가져서 전자기파를 수신할 수 있으며, 전기장 또는 자기장에 반응하도록 설계되어 전자기파의 전기장 또는 자기장에 대응되는 전류 또는 전압을 생성할 수도 있다.For example, the
가스절연개폐기에 육플루오린화황(SF6)과 같은 절연가스가 포함될 수 있으므로, 상기 센서부(110)는 상기 절연가스에 대한 화학적인 반응이 거의 없는 재질로 구현될 수 있다.Since an insulating gas such as sulfur hexafluoride (SF 6 ) may be included in the gas insulated switch, the
고주파 스위치부(120)는 센서부(110)로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어할 수 있다. 상기 이동경로는 센서부(110)부터 부분방전 판단부(130)까지의 제1 이동경로와, 센서부(110)부터 발생위치 계산부(140)의 제2 이동경로를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 고주파 스위치부(120)는 스위칭 동작을 통해 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치가 부분방전 발생 판단을 수행할지 부분방전 발생위치 추정을 수행할지 제어할 수 있다.The high
예를 들어, 상기 고주파 스위치부(120)는 가스절연개폐기 관리자의 입력에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있으며, 소정의 주기마다 반복적으로 스위칭 동작을 수행할 수 있으며, 부분방전 판단부(130)의 판단 결과에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 상기 고주파 스위치부(120)의 스위칭 조건에 따라 다양한 원리로 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 유기적으로 연계시킬 수 있다.For example, the high
부분방전 판단부(130)는 고주파 스위치부(120)에 전기적으로 연결되고 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단할 수 있다.The partial
예를 들어, 상기 부분방전 판단부(130)는 가스절연개폐기에 부분방전이 발생할 때의 전자기파 신호의 파형이 공통적으로 가지는 패턴을 사전에 저장할 수 있으며, 센서부(110)로부터 전달받은 전자기파 신호의 파형과 사전에 저장된 파형을 서로 비교할 수 있으며, 비교 결과에 따라 센서부(110)로부터 전달받은 전자기파 신호가 부분방전에 의한 것인지 판단할 수 있다.For example, the partial
예를 들어, 상기 부분방전 판단부(130)는 센서부(110)로부터 전달받은 전자기파 신호의 피크값이 기준값보다 큰 상태로 기준 시간동안 지속될 경우에 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단할 수 있다.For example, the partial
설계에 따라, 상기 부분방전 판단부(130)는 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 고주파 스위치부(120)에 스위칭 신호를 전달할 수 있다. 스위칭 신호를 전달받은 고주파 스위치부(120)는 스위칭 동작을 수행하여 발생위치 계산부(140)로 전자기파 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 간헐적으로 발생되는 부분방전에 대한 신속한 통합탐지를 수행할 수 있다.Depending on the design, the partial
설계에 따라, 상기 부분방전 판단부(130)는 HMI(Human Machine Interface)로 구현되어 전자기파 신호의 파형을 디스플레이하고, 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 경우에 알람을 출력하고, 가스절연개폐기 관리자로부터 신호를 입력 받아서 통합 제어를 수행할 수도 있다.Depending on the design, the partial
발생위치 계산부(140)는 고주파 스위치부(120)에 전기적으로 연결되고 센서부(110)의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 센서부(110)에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산할 수 있다. 구체적인 계산 과정은 도 4를 참조하여 후술한다.The generation
설계에 따라, 상기 부분방전 판단부(130) 및 발생위치 계산부(140)는 하나의 모듈 내에서 구현될 수 있으며, 복수의 모듈로 구분되어 구현될 수도 있다.Depending on the design, the partial
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 구체적으로 예시한 도면이다.2 is a diagram specifically illustrating a gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 고주파 스위치부는 각각 트랜지스터로 구현되어 일 단자를 통해 제어 신호를 전달받아서 다른 단자들을 통해 전자기파 신호를 통과 또는 차단시키는 제1 내지 제8 고주파 스위치(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the high frequency switch unit is implemented as a transistor, and each of the first to eighth high frequency switches (121, 122, 123, 124, 124, 125, 126, 127, 128).
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 서지 보호부(150), 저잡음 증폭부(160), 필터부(170) 및 아날로그-디지털 변환부(180)를 더 포함할 수 있다.2, a gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention includes a
서지 보호부(150)는 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)에 전기적으로 연결되어 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)로부터 유입되는 서지(surge)를 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 서지 보호부(150)는 서지 주파수의 신호를 필터링하는 필터로 구현될 수 있으며, 차단기 또는 퓨즈로 구현되어 큰 서지가 저잡음 증폭부(160)로 유입되는 것으로부터 보호할 수도 있다.The
저잡음 증폭부(160)는 서지 보호부(150)에 전기적으로 연결되어 전자기파 신호를 증폭할 수 있다. 예를 들어, 상기 저잡음 증폭부(160)는 공통 게이트 증폭단 또는 공통 소스 증폭단으로 구성된 복수의 트랜지스터를 포함할 수 있다.The low
필터부(170)는 제1 내지 제8 고주파 스위치(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)와 부분방전 판단부(130)의 사이에 전기적으로 연결되어 전자기파 신호에 대한 필터링 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터부(170)는 광대역을 가지는 밴드 패스 필터로 구현될 수 있으며, 연산 증폭기를 포함하는 능동형 필터 또는 수동 소자로 구현된 수동형 필터로 구현될 수 있다.The
아날로그-디지털 변환부(180)는 필터부(170) 및 제1 내지 제8 고주파 스위치(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)에 전기적으로 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 아날로그-디지털 변환부(180)는 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)의 감지가능 주파수 범위의 주파수보다 높은 샘플링 주파수를 가질 수 있다. 여기서, 샘플링 주파수는 1GS/s일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 아날로그-디지털 변환부(180)는 오프셋 상쇄를 위한 피드백 회로를 가질 수 있다.The analog-to-
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 부분방전 판단부 및 발생위치 계산부는 FPGA(191), 위상 동기화부(192), 임베디드 보드(193) 및 컴퓨터(194)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 부분방전 판단부 및 발생위치 계산부는 FPGA(191), 위상 동기화부(192), 임베디드 보드(193) 및 컴퓨터(194) 각각에서 독립적인 공간을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 부분방전 판단부는 임베디드 보드(193) 및 컴퓨터(194)로 구현되고, 상기 발생위치 계산부는 FPGA(191) 및 위상 동기화부(192)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the partial discharge determination unit and the occurrence position calculation unit shown in FIG. 1 may be implemented by an
FPGA(191)는 디지털 신호를 고속으로 처리할 수 있다. 예를 들어, 상기 FPGA(191)는 다중 Trigger 알고리즘 방식으로 전자기파 신호로부터 부분방전 펄스(pulse)의 데이터들만 추출할 수 있다.The
위상 동기화부(192)는 16.66ms를 1주기로 하여 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)로부터 각각 전달된 전자기파 신호들을 동기화할 수 있다.The
임베디드 보드(193)는 추출된 펄스의 데이터들을 처리하고 컴퓨터(194)로 전달할 수 있다.The embedded
컴퓨터(194)는 전달받은 데이터에 대한 분석 동작 및 저장 동작을 수행할 수 있다.The
도 3은 전자기파 센서의 배치를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the arrangement of electromagnetic wave sensors.
도 3을 참조하면, 가스절연개폐기는 개폐 동작을 수행하는 제1 차단기(CB1), 제2 차단기(CB2), 제3 차단기(CB3)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전자기파 센서(111)는 상기 제1 차단기(CB1)의 일측에 배치될 수 있고, 제2 전자기파 센서(112)는 상기 제1 차단기(CB1)와 제2 차단기(CB2)의 사이에 배치될 수 있고, 제3 전자기파 센서(113)는 상기 제2 차단기(CB2)와 제3 차단기(CB3)의 사이에 배치될 수 있고, 제4 전자기파 센서(114)는 상기 제3 차단기(CB3)의 일측에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the gas insulated switch may include a first circuit breaker CB1 , a second circuit breaker CB2 , and a third circuit breaker CB3 that perform an opening and closing operation. Here, the first
이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 제1 내지 제3 차단기(CB1, CB2, CB3) 중 어떤 차단기에서 부분방전이 발생하였는지 판단할 수 있다.Accordingly, the gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention can determine which circuit breaker among the first to third circuit breakers CB1, CB2, and CB3 has generated partial discharge.
도 4는 전자기파 센서에 의해 감지되는 부분방전의 위치를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing the position of a partial discharge detected by an electromagnetic wave sensor.
도 4를 참조하면, 제1 전자기파 센서(Sensor1)과 제2 전자기파 센서(Sensor2)간의 이격거리는 D1이고, 제2 전자기파 센서(Sensor2)과 제3 전자기파 센서(Sensor3)간의 이격거리는 D2이고, 제3 전자기파 센서(Sensor3)과 제4 전자기파 센서(Sensor4)간의 이격거리는 D3이고, 부분방전의 발생위치(fault)와 제2 전자기파 센서(Sensor2)간의 거리는 d이다. 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 둘은 제1 내지 제3 조합으로 묶일 수 있다.Referring to FIG. 4 , the separation distance between the first electromagnetic wave sensor Sensor1 and the second electromagnetic wave sensor Sensor2 is D1, the separation distance between the second electromagnetic wave sensor Sensor2 and the third electromagnetic wave sensor Sensor3 is D2, and the third electromagnetic wave sensor Sensor2 is D2. The separation distance between the electromagnetic wave sensor Sensor3 and the fourth electromagnetic wave sensor Sensor4 is D3, and the distance between the location of partial discharge (fault) and the second electromagnetic wave sensor Sensor2 is d. Two of the first to fourth electromagnetic wave sensors may be combined in first to third combinations.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 하기의 수학식 1에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △t를 적용하여 부분방전의 발생위치(fault)를 계산할 수 있다. 여기서, C는 광속도이다.The gas insulated switch partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention may calculate the location (fault) of the partial discharge by applying the attenuation coefficient α and the time difference value Δt to Equation 1 below. Here, C is the speed of light.
만약 부분방전의 발생위치(fault)가 제2 전자기파 센서(Sensor2)와 제3 전자기파 센서(Sensor3)의 사이일 경우, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 수학식 1의 D에 D2를 적용하고 △t에 제2 전자기파 센서(Sensor2)의 감지 시점과 제3 전자기파 센서(Sensor3)의 감지 시점과의 차이값을 적용하여 d와 α를 포함하는 식을 산출할 수 있다.If the location (fault) of the partial discharge is between the second electromagnetic wave sensor (Sensor2) and the third electromagnetic wave sensor (Sensor3), the gas insulated switch partial discharge detection device applies D2 to D in Equation 1 and △t An equation including d and α may be calculated by applying a difference between the detection time of the second electromagnetic wave sensor Sensor2 and the detection time of the third electromagnetic wave sensor Sensor3 to .
또한, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 D1에서 C를 나누고 제1 전자기파 센서(Sensor1)의 감지 시점과 제2 전자기파 센서(Sensor2)의 감지 시점간의 차이값을 나눠서 a1을 산출할 수 있다.In addition, the gas insulated switch partial discharge detection device divides C from D1 and divides the difference between the detection time of the first electromagnetic wave sensor (Sensor1) and the detection time of the second electromagnetic wave sensor (Sensor2) to calculate a1.
또한, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 D3에서 C를 나누고 제3 전자기파 센서(Sensor3)의 감지 시점과 제4 전자기파 센서(Sensor4)의 감지 시점간의 차이값을 나눠서 α2를 산출할 수 있다.In addition, the gas insulated switch partial discharge detection device divides C from D3 and divides the difference between the detection time of the third electromagnetic wave sensor (Sensor3) and the detection time of the fourth electromagnetic wave sensor (Sensor4) to calculate α2.
이후, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 α1 내지 α2의 범위에 속하는 값을 수학식 1의 α에 적용하여 d를 계산할 수 있다.Thereafter, the gas insulated switch partial discharge detection device may calculate d by applying a value in the range of α1 to α2 to α in Equation 1.
이에 따라, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 부분방전에 따라 발생되는 전자기파의 감쇄를 반영하여 정확하게 부분방전 발생위치를 추정할 수 있다.Accordingly, the gas insulated switch partial discharge detection device can accurately estimate the location of the partial discharge by reflecting the attenuation of the electromagnetic wave generated according to the partial discharge.
도 5는 부분방전 판단부가 출력하는 파형을 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a waveform output by a partial discharge determining unit.
도 5를 참조하면, 제1 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch1)과 제2 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch2)과 제3 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch3)과 제4 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch4)은 한 화면에 각각 출력될 수 있다. 즉, 부분방전 판단부는 다중 Trigger기능을 사용할 수 있다.Referring to FIG. 5 , a waveform Ch1 transmitted from the first electromagnetic wave sensor, a waveform Ch2 transmitted from the second electromagnetic wave sensor, a waveform Ch3 transmitted from the third electromagnetic wave sensor, and a waveform transmitted from the fourth electromagnetic wave sensor (Ch4) can be output on one screen. That is, the partial discharge determination unit may use multiple trigger functions.
만약 Ch1 내지 Ch4 파형 중 하나에서 부분방전에 따른 패턴이 나타날 경우, 부분방전 판단부는 전체 데이터 중 박스 해당영역의 펄스 데이터만 선별하여 펄스를 추출하고 저장할 수 있으며, 나머지 데이터를 삭제할 수 있다. 부분방전 판단부는 추출된 펄스를 이용하여 파형들에 대한 저장 및 패턴 분석을 심층적으로 진행할 수 있다.If a pattern according to partial discharge appears in one of the waveforms Ch1 to Ch4, the partial discharge determination unit can extract and store pulses by selecting only the pulse data of the corresponding box area among all data, and delete the remaining data. The partial discharge determination unit may perform in-depth storage and pattern analysis of waveforms using the extracted pulse.
도 6은 발생위치 계산부의 출력을 예시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an output of the occurrence position calculation unit.
도 6을 참조하면, 발생위치 계산부는 제1 및 제2 전자기파 센서(S1, S2)의 위치가 반영된 제1 맵과, 제2 및 제3 전자기파 센서(S2, S3)의 위치가 반영된 제2 맵과, 제3 및 제4 전자기파 센서(S3, S4)의 위치가 반영된 제3 맵을 디스플레이할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the generation location calculator includes a first map reflecting the positions of the first and second electromagnetic wave sensors S1 and S2 and a second map reflecting the positions of the second and third electromagnetic wave sensors S2 and S3. And, a third map reflecting the locations of the third and fourth electromagnetic wave sensors S3 and S4 may be displayed.
여기서, 상기 제1 맵의 각 위치는 가스절연개폐기에서 A구간의 위치에 대응될 수 있으며, 상기 제2 맵의 각 위치는 가스절연개폐기에서 B구간의 위치에 대응될 수 있으며, 상기 제3 맵의 각 위치는 가스절연개폐기에서 C구간의 위치에 대응될 수 있다.Here, each position of the first map may correspond to the position of section A in the gas insulated switch, each position of the second map may correspond to the position of section B in the gas insulated switch, and the third map Each position of may correspond to the position of section C in the gas insulated switchgear.
또한, 상기 발생위치 계산부는 첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 각각 제1 및 제2 전자기파 센서(S1, S2) 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 상기 d에 대응되는 위치와 상기 제2 맵에서 제2 소정의 위치와 상기 제3 맵에서 제4 소정의 위치의 디스플레이 값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2 소정의 위치는 상기 제2 맵의 좌측 가장자리에 인접할 수 있으며, 제4 소정의 위치는 상기 제3 맵의 좌측 가장자리에 인접할 수 있다.In addition, the occurrence position calculation unit detects the electromagnetic wave in the first map when the electromagnetic wave sensor that detects the electromagnetic wave first and the electromagnetic wave sensor that detects the electromagnetic wave second is one of the first and second electromagnetic wave sensors S1 and S2, respectively. It is possible to change the display value of the position corresponding to , the second predetermined position on the second map, and the fourth predetermined position on the third map. For example, the second predetermined location may be adjacent to the left edge of the second map, and the fourth predetermined location may be adjacent to the left edge of the third map.
또한, 상기 발생위치 계산부는 첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 각각 제2 및 제3 전자기파 센서(S2, S3) 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 제1 소정의 위치와 상기 제2 맵에서 상기 d에 대응되는 위치와 상기 제3 맵에서 상기 제4 소정의 위치의 디스플레이 값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 소정의 위치는 상기 제1 맵의 우측 가장자리에 인접할 수 있다.In addition, when the electromagnetic wave sensor that detects the electromagnetic wave first and the electromagnetic wave sensor that detects the electromagnetic wave secondly is one of the second and third electromagnetic wave sensors S2 and S3, the generation position calculation unit detects the first electromagnetic wave in the first map. A display value of a predetermined position, a position corresponding to d in the second map, and the fourth predetermined position in the third map may be changed. For example, the first predetermined location may be adjacent to the right edge of the first map.
또한, 상기 발생위치 계산부는 첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 상기 제3 및 제4 전자기파 센서(S3, S4) 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 제1 소정의 위치와 상기 제2 맵에서 제3 소정의 위치와 상기 제3 맵에서 상기 d에 대응되는 위치의 디스플레이 값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제3 소정의 위치는 상기 제2 맵의 우측 가장자리에 인접할 수 있다.In addition, the generation position calculation unit detects electromagnetic waves firstly and when an electromagnetic wave sensor that detects electromagnetic waves secondly is one of the third and fourth electromagnetic wave sensors S3 and S4, the first map in the first map. A display value of a predetermined position, a third predetermined position on the second map, and a position corresponding to d on the third map may be changed. For example, the third predetermined location may be adjacent to the right edge of the second map.
상기 발생위치 계산부는 제1 내지 제3 맵을 활용하여 디스플레이함으로써, 가스절연개폐기 관리자가 부분방전의 발생위치를 직관적으로 파악할 수 있게 할 수 있다.The occurrence location calculation unit displays the first to third maps using the first to third maps, so that a manager of the gas insulated switch can intuitively grasp the occurrence location of the partial discharge.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method for detecting partial discharge in a gas insulated switch according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법은, 동작 모드를 제1 모드와 제2 모드 중 하나로 설정하는 단계(S10)와, 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전자기파 센서로부터 전자기파 신호를 전달받는 단계(S20)와, 설정된 동작 모드가 상기 제1 모드일 경우에 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 단계(S30)와, 설정된 동작 모드가 상기 제2 모드일 경우에 상기 복수의 전자기파 센서의 전자기파 신호 감지 시점들을 이용하여 상기 가스절연개폐기에서 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, a gas insulated switch partial discharge detection method according to an embodiment of the present invention includes setting an operation mode to one of a first mode and a second mode (S10), and different positions of the gas insulated switch. Receiving electromagnetic wave signals from a plurality of electromagnetic wave sensors disposed on (S20), and analyzing the pattern of the electromagnetic wave signal when the set operation mode is the first mode to determine whether partial discharge of the gas insulated switch has occurred It may include step (S30) and step (S40) of calculating a location where electromagnetic waves are generated in the gas insulated switch using the electromagnetic wave signal detection points of the plurality of electromagnetic wave sensors when the set operation mode is the second mode. there is.
여기서 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 상기 판단하는 단계(S30)에서 상기 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 스위칭 신호를 생성할 수 있으며, 상기 스위칭 신호가 생성된 경우에 상기 설정하는 단계(S10)에서 상기 동작 모드를 변경할 수 있다.Here, the gas insulated switch partial discharge detection device may generate a switching signal when it is determined that partial discharge has occurred in the gas insulated switch in the determining step (S30), and when the switching signal is generated, the set In step S10, the operation mode may be changed.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been described as an embodiment, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art in the field to which the invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims Anyone can make various variations.
110: 센서부
111-114: 전자기파 센서
120: 고주파 스위치부
121-128: 고주파 스위치
130: 부분방전 판단부
140: 발생위치 계산부
150: 서지 보호부
160: 저잡음 증폭부
170: 필터부
180: 아날로그-디지털 변환부
191: FPGA
192: 위상 동기화부
193: 임베디드 보드
194: 컴퓨터
CB1-CB3: 차단기110: sensor unit
111-114: electromagnetic wave sensor
120: high frequency switch unit
121-128: high frequency switch
130: partial discharge determination unit
140: Occurrence position calculation unit
150: surge protector
160: low noise amplification unit
170: filter unit
180: analog-digital conversion unit
191: FPGA
192: phase synchronization unit
193: embedded board
194: computer
CB1-CB3: Breakers
Claims (2)
상기 센서부로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어하는 고주파 스위치부;
상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단부; 및
상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 센서부의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하는 발생위치 계산부;를 포함하고,
상기 가스절연개폐기는 제1, 제2 및 제3 차단기를 포함하고,
상기 센서부는 상기 제1 차단기의 일측에 배치되는 제1 전자기파 센서와, 상기 제1 차단기와 제2 차단기의 사이에 배치되는 제2 전자기파 센서와, 상기 제2 차단기와 제3 차단기의 사이에 배치되는 제3 전자기파 센서와, 상기 제3 차단기의 일측에 배치되는 제4 전자기파 센서를 포함하고,
상기 발생위치 계산부는 하기의 수학식:
에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △를 적용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기파 센서 중 가장 먼저 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 인접 전자기파 센서의 감지 시점 차이값을 상기 △에 적용하고, 상기 △에 관여되지 않은 전자기파 센서 각각과 상기 △에 관여된 전자기파 센서의 감지 시점 차이값들을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고,
여기서, d는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도이고,
상기 고주파 스위치부는 상기 부분방전 판단부가 상기 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 스위칭 동작을 수행하여 상기 이동경로를 변경하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
A sensor unit including a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switch to detect electromagnetic waves;
a high-frequency switch unit controlling a movement path of the electromagnetic wave signal transmitted from the sensor unit through a switching operation;
a partial discharge determining unit receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal to determine whether a partial discharge has occurred in the gas insulated switch; and
A generation position calculation unit receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and calculating a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit using the electromagnetic wave detection time points of the sensor unit;
The gas insulated switch includes first, second and third circuit breakers,
The sensor unit includes a first electromagnetic wave sensor disposed on one side of the first circuit breaker, a second electromagnetic wave sensor disposed between the first circuit breaker and the second circuit breaker, and disposed between the second circuit breaker and the third circuit breaker. A third electromagnetic wave sensor and a fourth electromagnetic wave sensor disposed on one side of the third circuit breaker,
The occurrence position calculation unit has the following equation:
Calculate the generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit by applying an attenuation coefficient α and a viewpoint difference value Δ to
A detection time difference between an electromagnetic wave sensor first detecting an electromagnetic wave and an adjacent electromagnetic wave sensor among the first, second, third, and fourth electromagnetic wave sensors is applied to Δ, and each electromagnetic wave sensor not involved in Δ and the electromagnetic wave sensor Calculate the attenuation coefficient α using difference values of the detection time of the electromagnetic wave sensor involved in Δ;
Here, d is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and a location where the electromagnetic wave is generated, D is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and another one, C is the speed of light,
The high-frequency switch unit performs a switching operation when the partial discharge determination unit determines that a partial discharge has occurred in the gas insulated switch to change the moving path.
가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전자기파 센서로부터 전자기파 신호를 전달받는 단계;
설정된 동작 모드가 상기 제1 모드일 경우에 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 단계; 및
설정된 동작 모드가 상기 제2 모드일 경우에 상기 복수의 전자기파 센서의 전자기파 신호 감지 시점들을 이용하여 상기 가스절연개폐기에서 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계;를 포함하고,
상기 가스절연개폐기는 제1, 제2 및 제3 차단기를 포함하고,
상기 복수의 전자기파 센서는 상기 제1 차단기의 일측에 배치되는 제1 전자기파 센서와, 상기 제1 차단기와 제2 차단기의 사이에 배치되는 제2 전자기파 센서와, 상기 제2 차단기와 제3 차단기의 사이에 배치되는 제3 전자기파 센서와, 상기 제3 차단기의 일측에 배치되는 제4 전자기파 센서를 포함하고,
상기 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계는,
하기의 수학식:
에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △를 적용하여 상기 복수의 전자기파 센서에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기파 센서 중 가장 먼저 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 인접 전자기파 센서의 감지 시점 차이값을 상기 △에 적용하고, 상기 △에 관여되지 않은 전자기파 센서 각각과 상기 △에 관여된 전자기파 센서의 감지 시점 차이값들을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고,
여기서, d는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도이고,
상기 판단하는 단계는 상기 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 스위칭 신호를 생성하고,
상기 설정하는 단계는 상기 스위칭 신호가 생성된 경우에 상기 동작 모드를 변경하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법.
setting an operating mode to one of a first mode and a second mode;
receiving electromagnetic wave signals from a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switch;
determining whether a partial discharge has occurred in the gas insulated switch by analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal when the set operation mode is the first mode; and
When the set operation mode is the second mode, calculating a position where an electromagnetic wave is generated in the gas insulated switch using the electromagnetic wave signal detection points of the plurality of electromagnetic wave sensors; includes,
The gas insulated switch includes first, second and third circuit breakers,
The plurality of electromagnetic wave sensors include a first electromagnetic wave sensor disposed on one side of the first circuit breaker, a second electromagnetic wave sensor disposed between the first circuit breaker and the second circuit breaker, and between the second circuit breaker and the third circuit breaker. a third electromagnetic wave sensor disposed on a side of the third circuit breaker, and a fourth electromagnetic wave sensor disposed on one side of the third circuit breaker;
In the step of calculating the location where the electromagnetic wave is generated,
Equation below:
Calculate the generation position of electromagnetic waves sensed by the plurality of electromagnetic wave sensors by applying an attenuation coefficient α and a viewpoint difference value Δ to
A detection time difference between an electromagnetic wave sensor first detecting an electromagnetic wave and an adjacent electromagnetic wave sensor among the first, second, third, and fourth electromagnetic wave sensors is applied to Δ, and each electromagnetic wave sensor not involved in Δ and the electromagnetic wave sensor Calculate the attenuation coefficient α using difference values of the detection time of the electromagnetic wave sensor involved in Δ;
Here, d is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and a location where the electromagnetic wave is generated, D is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and another one, C is the speed of light,
The determining step generates a switching signal when it is determined that partial discharge has occurred in the gas insulated switchgear,
The setting step is a gas insulated switch partial discharge detection method of changing the operation mode when the switching signal is generated.
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