KR102606023B1 - 누설기밀구조를 갖는 uhf 부분 방전 검출 센서 및 누설기밀구조를 갖는 부분방전 검출 센서를 이용한 부분방전 검출 시스템 - Google Patents

누설기밀구조를 갖는 uhf 부분 방전 검출 센서 및 누설기밀구조를 갖는 부분방전 검출 센서를 이용한 부분방전 검출 시스템 Download PDF

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Abstract

누설기밀구조를 갖는 UHF 부분 방전 검출 센서가 개시된다. 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분 방전 검출 센서는 내부에 관통구이 마련되는 플린지부; 상기 플린지부에 마련된 상기 관통구을 통해 삽입되는 전극봉; 상기 전극봉의 상단에 마련되어 부분 방전 초고주파를 감지하는 센서부; 상기 전극봉 및 상기 플린지부 사이에 마련되는 기밀 부재; 및 상기 기밀 부재의 하단을 지지하는 커버 부재;를 포함한다.

Description

누설기밀구조를 갖는 UHF 부분 방전 검출 센서 및 누설기밀구조를 갖는 부분방전 검출 센서를 이용한 부분방전 검출 시스템{UHF PARTIAL DISCHARGE DETECTION SENSOR AND DISCHARGE DETECTION SYSTEM USING UHF PARTIAL DISCHARGE DETECTION SENSOR}
본 발명은 가스절연개폐장치의 내부에서 발생되는 부분방전을 감지하기 위한 것으로, 더욱 자세하게는 가스절연개폐장치의 부분방전을 검출하기 위한 센서에 관한 것이다.
부분방전(PD:Partial Discharge)이란 높은 전압 스트레스 하에서 절연체 주변 또는 내부를 따라 국부적으로 발생하는 방전 현상을 말하는 것으로, 전력 누설에 따른 지속적인 전력 손실을 가져오는 것에 더해, 그 효과가 누적될 경우, 절연 물질에 비가역적인 물리적 또는 화학적 변화를 가져올 수 있기 때문에 부분방전이 발생한 해당 기기의 전력 공급을 완전히 중단시키거나, 심각할 경우에는 기기의 폭발을 야기할 수도 있다.
따라서, 기기의 정상적인 동작을 위해서는 앞서 살펴본 부분방전을 검출하여 사고를 미연에 방지하는 것이 중요한데, 가스절연개폐장치의 경우 종래에는 부분방전을 검출하기 위해 장치의 외부면에 부분방전 감지를 위한 외장형 센서를 부착하여 부분방전 여부를 감지하였다.
이와 같은 경우, 전력장비의 속성상 주변에 강한 전자파를 발생시키는 설비 또는 기기가 배치되기 때문에 이러한 설비나 기기들로부터 발생되는 노이즈의 혼입으로 센서가 오작동을 일으키거나 측정 결과의 신뢰도가 하락하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여, 종래기술인 한국등록공보 제10-085827호는 운전 중인 전력 장비를 해체하지 않고 결함의 원인을 진단할 수 있으며, 특히 외부 노이즈와 결함을 진단할 수 있는 개폐기 진단장치에 대하여 개시하고 있고, 한국등록특허공보 제10-0893396호는 가스 절연기기의 운전 중에 발생하는 부분방전을 내장형 센서를 이용하여 검출하는 부분방전 검출 장치에 대하여 개시하고 있다.
그러나, 종래기술의 경우, 충격 발생 시 용접 부위 등의 파손으로 인해 절연가스의 누기가 발생할 위험이 있다.
따라서, 부분방점 검출 센서 및 조립체에 강한 충격이 가해지더라도 파손이나 변형 없이 절연가스의 누기를 방지할 수 있는 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서에 대한 연구가 필요하다.
본 발명은 종래의 플린지부에 세라믹부가 용접되는 구조와 달리, 플린지부 상에 세라믹부에 대응하는 돌출부가 형성됨으로써, 충격 발생시, 용접 부위의 파손 또는 변형을 방지하고 내부의 기밀을 유지하여 절연가스의 누기를 효과적으로 방지할 수 있는 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 다에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서는 내부에 관통구가 마련되는 플린지부, 플린지부에 마련된 관통구를 통해 삽입되는 전극봉, 전극봉의 상단에 마련되어 부분방전 초고주파를 감지하는 센서부, 전극봉 및 플린지부 사이에 마련되는 기밀 부재 및 기밀 부재의 하단을 지지하는 커버 부재를 포함한다.
또한, 플린지부는, 제1 직경의 원형 플레이트 형상으로 마련되는 바닥부 및 바닥부의 중앙에서부터 돌출되어 제2 직경의 원기둥 형상으로 마련되는 돌출부를 포함하여 일체형으로 형성되고, 관통구는, 바닥부 및 돌출부의 중앙을 관통하여 형성되며, 제1 직경은 제2 직경보다 큰 것을 특징으로 한다.
또한, 기밀 부재는, 플린지부의 바닥부 표면에 결합되는 제1 오링 및 플린지부의 돌출부 내주면에 결합되는 제2 오링을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 커버 부재는, 일면에 안착 홈이 형성되고, 안착 홈에 안착 부재가 삽입되어 기밀 부재의 하단을 지지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 기밀 부재는, 안착 부재와 접하는 하부 단면 일측에는 기설정되 패턴의 체결 돌기가 형성되고, 안착 부재는, 기밀 부재의 하부 단면과 접하는 표면 일측에 체결 돌기에 대응하는 체결 홈이 형성되며, 안착 부재 및 기밀 부재의 접합면에 제1 필러가 도포되어 안착 부재 및 기밀 부재 사이의 에어갭이 충전되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 돌출부가 형성된 플린지부를 포함함으로써, 충격 발생시, 용접 부위의 파손 또는 변형을 방지하고 내부의 기밀을 유지하여 절연가스의 누기를 효과적으로 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시례에 다른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 플린지부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 기밀 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 커버 부재를 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 커버 부재 및 기밀 부재의 투시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 커버 부재 및 기밀 부재의 결합을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀 구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시례 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시례들을 참조하면 명확해질 것이다.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시례에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이하, 본 발명인 발명의 명칭은 첨부된 도 1을 참고로 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 구성도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시례에 다른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 플린지부를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 기밀 부재를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 커버 부재를 설명하기 위한 도면이고, 도 6는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 커버 부재 및 기밀 부재의 투시도이고, 도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 커버 부재 및 기밀 부재의 결합을 설명하기 위한 도면이고, 도 9 내지 도 12는 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀 구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서의 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.
<실시례 1>
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시례에 따른 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서(100)는 플린지부(110), 전극봉(120), 센서부(130), 기밀 부재(140) 및 커버 부재(150)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 플린지부(110)는 내부에 관통구가 마련되고, 상기 전극봉(120)은 상기 플린지부(110)에 마련된 관통구를 통해 삽입되며, 상기 센서부(130)는 상기 전극봉(120)의 상단에 마련되어 부분방전 초고주파를 감지하고, 상기 기밀 부재(140)는 상기 전극봉(120) 및 상기 플린지부(110) 사이에 마련되며, 상기 커버 부재(150)는 상기 기밀 부재(140)의 하단을 지지할 수 있다.
일례로, 상기 플린지부(110)는 알루미늄 단조로 제작될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 플린지부(110)는 제1 직경의 원형 플레이트 형상으로 마련되는 바닥부(111) 및 상기 바닥부(111)의 중앙에서부터 돌출되어 제2 직경의 원기둥 형상으로 마련되는 돌출부(112)를 포함하여 일체형으로 형성될 수 있다.
반면, 도 9에 도시된 바와 같이, 종래에 개시된 부분방전 검출 센서의 경우, 플린지(510)와 세라믹 에셈블리(520)는 용접을 통해 결합될 수 있다.
이때, 도 10 내지 도 12를 참고하면, 상기 센서에 가로 방향 충격(C1)이 발생한 경우, 용접 부위의 접합이 분리되며, 세로 방향 충격(C2)이 가해질 경우, 플린지부(510) 내부에 삽입된 전극봉의 모형이 변형되어, 세라믹 어셈블리(520)가 파손되는 등 충격에 취약한 단점이 있다.
즉, 상기 플린지부(110)가 알루미늄 재질의 일체형으로 마련됨에 따라, 스테인리스 스틸 재질로 형성되는 종래의 부분방전 검출 센서는 그 무게가 무겁고, 1인 작업 환경 또는 고소 작업 환경에 안전사고 등의 어려움이 있다.
뿐만 아니라, 종래에서는 세라믹 어셈블리 및 플린지를 일체형 구조로 형성하기 위해서는 스페이서, 전극, 전극패치 등의 사이즈를 변경해야 하며, 이로 인해 센서 감도 저하 등 성능 감쇠를 유발하는 문제점이 있다.
또한, 종래의 세라믹 어셈블리를 그대로 사용하면서 일체형 구조를 제작하기 위해서는, 우선 세라믹 어셈블리의 어댑터 형상이 반영된 플린지가 가공되어야 하며, 플린지 가공 후 금속 표면을 매끄럽게 처리하는 전해 연마 과정이 수행될 수 있다.
이후, 세라믹 어셈블리와 플린지가 용접 가공을 통해 결합되되, 상기 플린지의 연마 과정에서 사용되는 화학 약품이 상기 세라믹 어셈블리와 반응하여 변색 등이 유발될 수 있어, 세라믹 어셈블리를 그대로 사용하면서 일체형 구조를 형성하기 어려운 문제점이 있다.
이와 달리, 본 발명의 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서(100)는 플린지(510)와 세라믹 에셈블리(520)가 일체형으로 결합된 형상으로 마련됨으로써, 플린지(510) 및 세라믹 에셈블리(520) 간의 용접이 불필요하며, 충격 시 파손으로 인한 절연가스의 누기를 효과적으로 방지할 수있다.
즉, 본 발명의 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 용접 등으로 인한 결합 부위가 없으므로 가로 방향 충격(C1) 및 세로 방향 충격(C2)에도 균열이나 파손없이 상기 플린지부(110)의 형상을 안정적으로 유지하여 내부 공간의 기밀을 확보할 수 있다.
또한, 알루미늄 재질의 일체형 형상으로 마련됨에 따라, 센서의 경량화가 가능하고, 화학 약품과의 화학 반응으로 인한 변색 등의 문제를 효과적으로 방지하고, 센서 감도 저하 등의 성능 감쇠없이 절연가스의 누기를 효과적 방지할 수 있다.
한편, 상기 관통구는, 상기 바닥부(111) 및 상기 돌출부(112)의 중앙을 관통하여 형성되며, 상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 크게 형성될 수 있다.
또 다른 일례로, 상기 관통구의 직경은 상기 전극봉(120) 형상에 대응하여 결정될 수 있다.
한편, 도 4를 참고하면, 상기 기밀 부재(140)는 상기 플린지부(110)의 상기 바닥부(111) 표면에 결합되는 제1 오링(141) 및 상기 플린지부(110)의 상기 돌출부(112) 내주면에 결합되는 제2 오링(142)을 포함하여, 이중 기밀 구조를 형성하고, 절연 가스의 누기를 효과적으로 방지할 수 있다.
이를 위해, 상기 바닥부(111) 및 상기 돌출부(112)는 상기 제1 오링(142) 및 상기 제2 오링(142)이 안착되는 안착홈을 포함할 수 있다.
따라서, 상기 플린지부(110)에 상기 기밀 부재(140)가 결합되고, 상기 제1 오링(142) 및 상기 제2 오링(142)이 상기 플린지부(110) 내부에 안착됨으로써, 가로 방향 충격(C1) 및 세로 방향 충격(C2)에도 상기 플린지부(110)에 상기 기밀 부재(140)가 안정적으로 장착되어 있을 수 있으며, 기밀성을 보다 향상 시킬 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 상기 커버 부재(150)는, 일면에 안착 홈(151)이 형성되고, 상기 안착 홈(151)에 안착 부재(152)가 삽입되어 상기 기밀 부재(140)의 하단을 지지할 수 있다.
여기서, 상기 안착 부재(152)의 높이는 상기 안착 홈(151)의 깊이보다 높게 형성될 수 있고, 이를 통해 상기 안착 부재(152)는 상기 기밀 부재(140)가 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 상기 기밀 부재(140) 및 상기 커버 부재(150)는 표면을 관통하는 적어도 하나의 홀이 마련되되, 상기 기밀 부재(140) 및 상기 커버 부재(150)의 홀의 위치를 일치시켜 볼트를 체결함으로써, 상기 기밀 부재(140) 및 상기 커버 부재(150)를 보다 견고히 결합할 수도 있다.
또 다른 일례로, 상기 도 6 내지 도 8을 참고하면, 또한, 상기 기밀 부재(140)는, 상기 안착 부재(152)와 접하는 하부 단면 일측에는 기설정되 패턴의 체결 돌기(143)가 형성되고, 상기 안착 부재(152)는, 상기 기밀 부재(140)의 하부 단면과 접하는 표면 일측에 상기 체결 돌기(143)에 대응하는 체결 홈(153)이 형성될 수 있다.
따라서, 상기 안착 부재(152)의 상기 체결 홈(153)에 상기 기밀 부재(140)의 체결 돌기(143)가 결합됨으로써, 충격 등에도 상기 기밀 부재(140)의 이탈을 방지할 수 있다.
또한, 상기 안착 부재(152) 및 상기 기밀 부재(140)의 접합면에 제1 필러가 도포되어 상기 안착 부재(152) 및 상기 기밀 부재(140) 사이의 에어갭이 충전될 수 있다.
일례로, 상기 제1 필러는 금속 소재의 페이스트 형상으로 마련될 수 있다.
<실시례 2>
일례로, 상기 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서(100)를 이용한 부분방전 검출 시스템은, 센싱 데이터 수집부, 누설 판단부, 센서 오류 판단부 및 무선통신부를 포함할 수 있다.
상기 센싱 데이터 수집부는 상기 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서(100)로부터 수집되는 데이터를 기설정된 주기마다 수집할 수 있다.
또한, 상기 센서 오류 판단부는 상기 센싱 데이터 수집부로부터 수집되는 데이터의 신뢰도를 판단하고, 상기 데이터의 신뢰도가 기설정된 기준 수치를 초과하는 경우, 센서 데이터 수집부로부터 수집된 데이터를 상기 누설 판단부로 전달할 수 있다.
일례로, 상기 데이터의 신뢰도는 기설정된 제1 단위 시간동안 수집된 데이터의 평균값 및 표준편차에 기초하여 산출될 수 있다.
상기 누설 판단부는 상기 오류 판단부를 통해 데이터의 신뢰도가 검증된 데이터만을 이용하여 절연가스의 누설 여부를 판단하며, 상기 절연가스의 누설이 감지된 즉시 상기 무선통신부를 통해 기설정된 관리자(사용자) 단말에 호출신호를 전송하고, 상기 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서(100)가 설치된 전력기기의 동작을 비상 중단 시킬 수도 있다.
보다 상세하게는, 상기 센싱 데이터 수집부는, 상기 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서(100)인 측정센서로부터 기설정된 제1 반경 내 동일한 센서를 비교 센서로 구비하고, 상기 센서 오류 판단부는, 상기 측정센서 및 상기 비교센서로부터 수집된 데이터 및 비교 대상 시각을 이용하여 센서 고장 확률(STR)을 산출할 수 있다.
또한, 상기 센싱 오류 판단부는, 상기 측정센서로부터 수집된 데이터의 측정값 변화율이 기설정된 제1 비율을 초과하는 시각인 비교 대상 시각을 추출할 수 있다.
이때, 상기 제1 반경은, 상기 측정센서와 근접할수록 비교 시 높은 정확도를 갖되, 상기 측정센서의 중심위치로부터 10mm 내지 500mm 반경 내의 위치가 이상적이고, 상기 제1 비율은, 25% 내지 30%의 비율 설정될 수 있으며, 상기 측정센서의 종류와 주변 환경에 따라 최소 10%에서 최대 90%까지 설정이 변경될 수 있다.
또한, 상기 센싱 데이터의 측정값 변화율을 산출하는 방법은, 상기 센싱 데이터 수집부에서 수집한 센싱 데이터의 시간 범위 내 t2시각에 측정한 측정값 Tt2에서 ta시간 간격인 t1시각에 측정한 측정값 Tt1을 뺀값에 Tt1 측정값을 나누고 100을 곱하여 절대값을 취하여 측정값 변화율로 산출할 수 있다.
일례로, 상기 관리자 단말을 통해 설정된 시간간격이 2초, 현재 측정센서인 UHF 부분방전 검출 센서가 동작한 후 종료까지 측정시각이 총 2,000초이고, 1,520초에 측정한 측정값이 25이며, 1,518초에 측정한 측정값이 36.6인 경우, 측정값 변화율은 46.4%(100*(25-36.6)/25)로 산출될 수 있다. 이때, 상기 관리자 단말을 통해 설정된 비율이 30%인 경우, 상기 측정값 변화율이 30%를 초과했기 때문에 1,518초는 비교 대상 시각으로 추출될 수 있다.
한편, 상기 센서 오류 판단부는, 상기 측정값 변화율이 기설정된 비율을 초과하는 시각이 존재하지 않아 추출되지 않는 경우, 센싱 데이터 내 n개의 임의의 시각에 대응하는 센싱 데이터를 비교 대상 시각으로 추출할 수 있다.
여기서, 상기 센싱 데이터 내 n개의 시각을 추출하는 방법은, 프로그래밍 언어가 적용된 프로그램을 이용하여 추출할 수 있으며, 상기 프로그래밍 언어는 파이썬(python), 자바(Java), C언어, C++, 자바스크립트(JavaScript), 고(Go), 루비(Ruby), 스위프트(Swift), 코틀린(Kotlin), PHP, C#(C Sharp) 등을 의미할 수 있다.
일례로, 파이썬을 이용하여 센싱 데이터 내 무작위 n개의 시각을 추출하는 방법은, 랜덤(Random) 모듈과 데이트타임(Datetime) 모듈을 이용하여 센싱 데이터 내 센서가 동작하는 시간 범위를 설정한 후 무작위 n개의 시각을 추출하거나, ㄴ너넘파이(Numpy) 모듈을 이용할 수 있다.
또한, 상기 센싱 데이터 내 n개의 시각을 추출하는 또 다른 방법은 피셔-예이츠 셔플(Fisher-Yates shuffle) 알고리즘을 상기 센싱 데이터의 시간범위에 적용하여 센싱 데이터 내 n개의 시각을 무작위로 추출할 수 있다.
한편, 상기 센서 오류 판단부에서 추출되는 n개의 시각에서 n은 상기 관리자 단말을 통해 설정된 운용환경에 따라 달라질 수 있는 자연수를 의미하며, 상기 임의의 시각에 대한 의미는 센싱 데이터에서 수집된 전체 시간 중 규칙성이 없는 랜덤(Random) 형식으로 추출한 시각임을 의미할 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해, 상기 센싱 데이터 수집부는, 적어도 둘 이상의 측정센서로부터 수집한 측정값의 집합인 센싱 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 상기 관리자 단말에도 전송할 수 있으며, 상기 관리자 단말을 통해 설정된 시간 간격에 대응하여 상기 센싱 데이터의 변화율이 기설정된 변화율을 초과하지 않는 구간을 '표준상태 구간'으로 구분하고, 상기 기설정된 변화율을 초과하는 구간을 '이상상태 구간'으로 구분할 수 있다.
한편, 상기 센서 오류 판단부는, 하기 [수학식 1]에 따라 센서 고장 확률(STR)을 산출할 수 있다.
[수학식 1]
(여기서, STR은 센서 고장 확률, Tms1은 제1 시각에서 측정센서의 측정값, Tms2는 제2 시각에서 측정센서의 측정값, Tms3은 제3 시각에서 측정센서의 측정값, Tmsn은 제n 시각에서 측정센서의 측정값, Tcst1은 제1 시각에서 비교센서의 측정값, Tcst2는 제2 시각에서 비교센서의 측정값, Tcs3는 제3 시각에서 비교센서의 측정값, Tcsn은 제n 시각에서 비교센서의 측정값, Tmsav는 측정센서의 평균 측정값, SE는 측정센서의 효율 편차를 의미함)
이때, 상기 측정센서의 효율 편차(SE)는 하기 [수학식 2]에 따라 산출되고, 상기 측정센서의 평균 효율은 하기 [수학식 3]에 따라 산출될 수 있다.
[수학식 2]
(여기서, SEav는 측정센서의 평균 효율, SEi는 측정센서의 초기 효율을 의미함)
[수학식 3]
(여기서, WIN1은 제1 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT1은 제1 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WIN2은 제2 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT2은 제2 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WINn은 제n 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUTn은 제n 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력을 의미함)
이때, 상기 [수학식 1] 내지 [수학식 3]에서 언급된 n시각은 상기 오류 판단부에서 추출한 센싱 데이터의 측정값 변화율이 기설정된 비율을 초과하는 복수 개의 시각 또는 랜덤 추출된 시각의 개수를 의미할 수 있다.
일례로, 상기 측정센서로 마련된 제1 부분방전 검출센서와, 상기 부분방전 검출센서와 동일한 모델이고 10mm반경 내 비교센서로 마련된 제2 부분방전 검출센서가 구비되어 있는 상태에서 상기 센싱 데이터 수집부는 상기 제1 부분방전 검출센서의 입출력 전압 및 측정센서 내부의 소비전류를 측정할 수도 있다.
이때, 상기 측정센서에서 3개의 시각이 추출되고, 추출된 제1 시각 내지 제3 시각동안 공급된 전압이 4.9V, 5V, 5V이고, 해당 시각에서 상기 측정센서가 1mA, 0.9mA, 1.1mA의 전류를 소비하고, 10mV, 9mV, 11mV으로 출력되는 것으로 측정되는 경우, 측정센서에 공급되는 제1 시각에서의 입력 전력(WIN1)은 0.0049W(4.9V * 0.001A), 제2 시각에서의 입력 전력(WIN2)은 0.0045W(5V * 0.0009A), 제3 시각에서의 입력 전력(WIN3)은 0.0055W(5V * 0.0011A)로 계산될 수 있다. 또한, 상기 측정센서로부터 출력되는 제1 시각의 출력 전력(Wout1)은 0.00001W(0.01V * 0.001A), 제2 시각의 출력 전력(WOUT2-)은 0.000081W(0.009V * 0.0009A), 제3 시각의 출력 전력(WOUT3)은 0.0000121W(0.011V*0.0011A)로 산출될 수 있다.
또한, 상기 측정센서의 평균 효율(SEav)은 상기 [수학식 2]에 기초하여 0.2(100/3*(0.00001/0.0049+0.000081/0.0045+0.0000121/0.0055))이고, 상기 측정센서의 제조사에서 제공하는 초기 효율(SEi)이 0.2%인 경우, 측정센서의 효율 편차(SE)는 상기 [수학식 3]에 기초하여 0으로 산출될 수 있다.
상기 측정센서의 평균 효율(SEav)은 산출값이 낮을수록 효율적인 센서인 것으로 판단하고, 상기 측정센서의 평균 효율(SEav)은 산출값이 낮을수록 효율적인 센서인 것으로 판단하며, 초기 효율보다 산출값이 높아질수록 센서의 전기적 영역에서 고장 확률이 높은 것으로 판단할 수 있다.
한편, 상기 측정센서의 초기 효율(SEi)이 제공되지 않는 경우에는 상기 센싱 데이터 수집부를 통해 기설정된 조건에서 측정된 효율을 초기 효율(SEi)로 설정할 수도 있다.
또한, 상기 제1 부분방전 검출센서의 동작에 따른 센싱 데이터가 0초부터 2,700초까지 수집될 수 있다. 이때, 상기 제1 부분방전 검출센서(측정센서)로의 평균 측정값이 35고, 프로그램을 통해 무작위 추출된 3개의 시각에서 측정되는 측정값이 29(485초), 35(1893초), 41(2021초)로 추출될 수 있다.
또한, 상기 제1 부분방전 검출센서와 동시에 작동한 제2 부분방전 검출센서(비교센서)로부터 동일한 시각과 각 시각에서 측정되는 측정값이 30.1(485초), 32.5(1893초), 43(2021초)일 때 상기 제1 부분방전 검출센서의 고장 확률(STR)은 상기 [수학식 1]에 기초하여 약 5.33%(Min((｜29-30.1｜+｜35-32.5｜+｜41-43｜)/(3*35)*100+0), 100)로 산출될 수 있다.
또 다른 일례로, 상기 센서 오류 판단부는, 상기 측정센서와 비교센서의 거리에 따른 가중치를 반영한 하기 [수학식 1-2]에 따라, 센서 고장 확률(STR)을 산출할 수도 있다.
[수학식 1-2]
(여기서, Dv는 측정센서와 비교센서의 거리 가중치를 의미함)
이때, 상기 측정센서와 비교센서의 거리값 가중치(D-v)는, 상기 사용자 단말을 통해 설정되는 가중치에 대응하여 적용되며, 상기 가중치는 변경될 수 있다.
따라서, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 돌출부가 형성된 플린지부를 포함함으로써, 충격 발생시, 용접 부위의 파손 또는 변형을 방지하고 내부의 기밀을 유지하여 절연가스의 누기를 효과적으로 방지할 수 있는 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서를 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 일실시례에 따른, 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서를 이용한 부분방전 검출 시스템의 제어 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 본 발명의 일실시례는 비록 한정된 실시례와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시례는 상기 설명된 실시례에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 일실시례는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110 : 플린지부 111: 바닥부
112: 돌출부
120 : 전극봉
130 : 센서부
140 : 기밀 부재 141 : 제1 오링
142 : 제2 오링
143 : 체결돌기
150 : 커버 부재 151 : 안착 홈
152 : 안착 부재
153 : 체결홈

Claims (6)

  1. 내부에 관통구가 마련되는 플린지부;
    상기 플린지부에 마련된 상기 관통구를 통해 삽입되는 전극봉;
    상기 전극봉의 상단에 마련되어 부분방전 초고주파를 감지하는 센서부;
    상기 전극봉 및 상기 플린지부 사이에 마련되는 기밀 부재; 및
    상기 기밀 부재의 하단을 지지하는 커버 부재;를 포함하고,

    상기 플린지부는,
    제1 직경의 원형 플레이트 형상으로 마련되는 바닥부; 및
    상기 바닥부의 중앙에서부터 돌출되어 제2 직경의 원기둥 형상으로 마련되는 돌출부;를 포함하는 알루미늄 소재의 일체형 단조로 형성되며,

    상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 크게 마련되되,

    상기 관통구는,
    상기 바닥부 및 상기 돌출부의 중앙을 관통하여 형성되되,
    상기 관통구의 직경은 상기 전극봉 형상에 대응하여 직경이 결정되고,

    상기 기밀 부재는,
    상기 플린지부의 상기 바닥부 표면에 결합되는 제1 오링; 및
    상기 플린지부의 상기 돌출부 내주면에 결합되는 제2 오링;을 포함하고,

    상기 커버 부재는,
    일면에 기설정된 깊이의 안착 홈이 형성되고,
    상기 안착 홈의 깊이보다 깊은 높이를 갖는 안착 부재가 삽입되어 상기 기밀 부재의 하단을 지지하되,
    상기 안착 부재가 커버 부재로부터 돌출되어 상기 기밀 부재의 하단을 지지하며,

    상기 기밀 부재는,
    상기 안착 부재와 접하는 하부 단면 일측에는 기설정되 패턴의 체결 돌기가 형성되고,

    상기 안착 부재는,
    상기 기밀 부재의 하부 단면과 접하는 표면 일측에 상기 체결 돌기에 대응하는 체결 홈이 형성되며,

    상기 기밀 부재 및 상기 커버 부재는,
    표면을 관통하는 적어도 하나의 홀이 마련되고,

    상기 홀을 관통하는 볼트 체결을 통해 상기 기밀 부재 및 상기 커버 부재가 결합되며,

    상기 안착 부재 및 상기 기밀 부재의 접합면에 제1 필러가 도포되어 상기 안착 부재 및 상기 기밀 부재 사이의 에어갭이 충전되는 것을 특징으로 하는 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서로부터 수집되는 데이터를 기설정된 주기마다 수집하는 센싱 데이터 수집부;
    절연가스의 누설 여부를 판단하는 누설 판단부;
    상기 센싱 데이터 수집부로부터 수집되는 데이터의 신뢰도를 판단하고, 상기 데이터의 신뢰도가 기설정된 기준 수치를 초과하는 경우, 센서 데이터 수집부로부터 수집된 데이터를 상기 누설 판단부로 전달하는 센서 오류 판단부; 및
    상기 절연가스의 누설이 감지된 경우 기설정된 관리자 단말에 호출신호를 전송하고, 상기 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서가 설치된 전력기기의 동작을 비상 중단시키는 무선통신부;를 포함하되,

    상기 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서는,
    내부에 관통구가 마련되는 플린지부;
    상기 플린지부에 마련된 상기 관통구를 통해 삽입되는 전극봉;
    상기 전극봉의 상단에 마련되어 부분방전 초고주파를 감지하는 센서부;
    상기 전극봉 및 상기 플린지부 사이에 마련되는 기밀 부재; 및
    상기 기밀 부재의 하단을 지지하는 커버 부재;를 포함하고,

    상기 플린지부는,
    제1 직경의 원형 플레이트 형상으로 마련되는 바닥부; 및
    상기 바닥부의 중앙에서부터 돌출되어 제2 직경의 원기둥 형상으로 마련되는 돌출부;를 포함하는 알루미늄 소재의 일체형 단조로 형성되며,

    상기 제1 직경은 상기 제2 직경보다 크게 마련되되,

    상기 관통구는,
    상기 바닥부 및 상기 돌출부의 중앙을 관통하여 형성되되,
    상기 관통구의 직경은 상기 전극봉 형상에 대응하여 직경이 결정되고,

    상기 기밀 부재는,
    상기 플린지부의 상기 바닥부 표면에 결합되는 제1 오링; 및
    상기 플린지부의 상기 돌출부 내주면에 결합되는 제2 오링;을 포함하고,

    상기 커버 부재는,
    일면에 기설정된 깊이의 안착 홈이 형성되고,
    상기 안착 홈의 깊이보다 깊은 높이를 갖는 안착 부재가 삽입되어 상기 기밀 부재의 하단을 지지하되,
    상기 안착 부재가 커버 부재로부터 돌출되어 상기 기밀 부재의 하단을 지지하며,

    상기 기밀 부재는,
    상기 안착 부재와 접하는 하부 단면 일측에는 기설정되 패턴의 체결 돌기가 형성되고,

    상기 안착 부재는,
    상기 기밀 부재의 하부 단면과 접하는 표면 일측에 상기 체결 돌기에 대응하는 체결 홈이 형성되며,

    상기 기밀 부재 및 상기 커버 부재는,
    표면을 관통하는 적어도 하나의 홀이 마련되고,

    상기 홀을 관통하는 볼트 체결을 통해 상기 기밀 부재 및 상기 커버 부재가 결합되며,

    상기 안착 부재 및 상기 기밀 부재의 접합면에 제1 필러가 도포되어 상기 안착 부재 및 상기 기밀 부재 사이의 에어갭이 충전되며,

    상기 센싱 데이터 수집부는,
    상기 누설기밀구조를 갖는 UHF 부분방전 검출 센서인 측정센서로부터 기설정된 제1 반경 내 동일한 센서를 비교 센서로 구비하고,

    상기 센서 오류 판단부는,
    상기 측정센서 및 상기 비교센서로부터 수집된 데이터 및 비교 대상 시각을 이용하여 센서 고장 확률(STR)을 산출하되,
    상기 측정센서로부터 수집된 데이터의 측정값 변화율이 기설정된 제1 비율을 초과하는 시각인 비교 대상 시각을 추출하고,
    상기 측정값 변화율이 기설정된 비율을 초과하는 시각이 존재하지 않아 추출되지 않는 경우, 센싱 데이터 내 n개의 임의의 시각에 대응하는 센싱 데이터를 비교 대상 시각으로 추출하며,

    상기 측정센서와 비교센서의 거리에 따른 가중치가 반영된 하기 [수학식 1]에 기초하여 센서 고장 확률(STR)을 산출하고,

    [수학식 1]

    (여기서, STR은 센서 고장 확률, Tms1은 제1 시각에서 측정센서의 측정값, Tms2는 제2 시각에서 측정센서의 측정값, Tms3은 제3 시각에서 측정센서의 측정값, Tmsn은 제n 시각에서 측정센서의 측정값, Tcst1은 제1 시각에서 비교센서의 측정값, Tcst2는 제2 시각에서 비교센서의 측정값, Tcs3는 제3 시각에서 비교센서의 측정값, Tcsn은 제n 시각에서 비교센서의 측정값, Tmsav는 측정센서의 평균 측정값, SE는 측정센서의 효율 편차, Dv는 측정센서와 비교센서의 거리 가중치를 의미함)

    상기 측정센서의 효율 편차(SE)는, 하기 [수학식 2]에 기초하여 산출되고,
    상기 측정센서의 평균 효율은, 하기 [수학식 3]에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 누설기밀구조를 갖는 부분방전 검출 센서를 이용한 부분방전 검출 시스템.

    [수학식 2]

    (여기서, SEav는 측정센서의 평균 효율, SEi는 측정센서의 초기 효율을 의미함)

    [수학식 3]

    (여기서, WIN1은 제1 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT1은 제1 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WIN2은 제2 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUT2은 제2 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력, WINn은 제n 시각에서 측정센서에 공급되는 전력, WOUTn은 제n 시각에서 측정센서가 센싱한 측정값을 전기신호로 출력 시 측정되는 전력을 의미함)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003307539A (ja) * 2002-04-16 2003-10-31 Hitachi Ltd ガス絶縁機器の部分放電診断装置
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