KR200377312Y1 - 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전력기기에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파 신호를 다수의 UHF(Ultra High Frequency) 센서를 통해 검출하고 처리할 수 있는 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치에 관한 것으로, 진단 대상기기에서 발생하는 부분 방전 신호를 검출하는 다수의 UHF(ultra high frequency) 센서와; 기 설정된 소정 시간을 간격으로 각각의 UHF 센서에 순차적으로 선택연결되고, 그 연결된 UHF 센서에서 감지한 부분 방전 신호를 출력하는 선택 스위치와; 상기 선택 스위치에서 출력한 부분 방전 신호를 소정 증폭하여 출력하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 출력한 부분 방전 신호에 대한 위상 및 크기를 계산하고, 그에 대한 정보를 진단 대상기기의 이상 유무를 판단하는 분석장치로 출력하는 주파수 분석기로 구성함으로써, 부분 방전 측정 시스템의 전체적인 크기를 줄이고, 시스템 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치{PARTIAL DISCHARGE DETECTOR WITH MULTI-CHANNEL}

본 고안은 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치에 관한 것으로, 특히 전력기기에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파 신호를 다수의 UHF(Ultra High Frequency) 센서를 통해 검출하고 처리할 수 있는 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전력기기 내에 도체 이물이 존재하거나 스페이서 내에 공극 또는 균열이 존재하면 사고로 발전하기 전에 펄스형태의 부분방전이 발생한다. 이와 같은 부분방전 펄스를 외부에서 감지하게 되면 전력기기 내부의 문제점을 예측할 수 있고, 문제의 정도를 파악해 사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 적합한 보수 및 유지 계획을 세울 수 있다.

이러한 부분 방전을 측정하기 위해 UHF 검출 방법을 사용하는데, 이 방법은 외부의 잡음을 상대적으로 적게 받는 UHF 대역(300[MHz]~3000[MHz])의 부분방전 펄스를 검출하여 전력기기 내부의 이상 원인 및 정도를 예측하는 방법으로 현재 가장 신뢰성 있는 방법으로 알려져 있다.

부분방전 펄스는 1[ns] 이하의 급격한 상승시간(rising time)을 가지므로 전파하는 부분방전 펄스의 주파수 특성은 거의 모든 주파수 대역에 걸쳐 나타나게 되는데, 이중 500[MHz] 이하의 전자파는 변전소 내의 노이즈와 구별하기가 어렵고, 2[GHz] 이상의 전자파는 고가의 측정 장비만이 측정 가능하므로 일반적으로 500[MHz]~1.5[GHz]의 UHF 대역 신호를 측정함으로써, 전력기기의 부분방전 유무를 검증하는 것이 일반적이다.

UHF 법을 이용한 부분방전 측정 시스템은 크게 센서, 증폭기, 주파수 분석기와 같은 하드웨어와 모니터링 프로그램, 진단소프트웨어 등의 소프트웨어로 나누어진다.

도1은 종래 UHF 센서를 이용한 부분방전 검출 장치에 대한 구성을 도시한 블록도로서, 도시된 바와 같이, UHF 센서(20)와, RF 증폭기(30), 주파수 분석기(40), 분석장치(PC)(50)로 구성된다.

UHF 센서(20)는 진단 대상기기(10)에서 발생하는 부분 방전 신호를 검출한다.

RF 증폭기(30)는 상기 UHF 센서(20)에서 검출한 부분 방전 신호를 소정 증폭한다.

주파수 분석기(40)는 상기 RF 증폭기(30)에서 증폭된 부분 방전 신호의 크기와 위상을 계산한다.

분석장치(50)는 상기 주파수 분석기(40)에서 출력한 부분 방전 신호의 크기와 위상 데이터를 통해 크기와 회수에 따른 누적 방전량을 산출하여 통계적인 방법을 통해 진단 대상기기(10)의 이상 유무를 진단한다.

부분 방전 측정은 진단 대상기기(10)의 여러 부분에서 행하여지며 입력 신호 분석을 통해 이상 부위를 진단하기 때문에 다수의 UHF 센서가 필요한데, 다수의 UHF 센서가 사용되므로 이들의 신호를 처리하기 위하여 다수의 검출장치가 필요하다.

UHF 신호를 처리하기 위한 RF 회로는 일반 회로에 비해 설계에 많은 주의가 필요하며 사용되는 부품 또한 고가이기 때문에 다수의 검출장치를 사용하게 되면 검출 장치의 크기가 커질 뿐만 아니라 단가가 높아지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 1개의 부분 방전 검출 장치로 다수의 UHF 센서에서 감지한 부분 방전 신호를 측정하여 진단 대상기기의 이상 유무를 판단할 수 있는 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 진단 대상기기에서 발생하는 부분 방전 신호를 검출하는 다수의 UHF(ultra high frequency) 센서와; 기 설정된 소정 시간을 간격으로 각각의 UHF 센서에 순차적으로 선택연결되고, 그 연결된 UHF 센서에서 감지한 부분 방전 신호를 출력하는 선택 스위치와; 상기 선택 스위치에서 출력한 부분 방전 신호를 소정 증폭하여 출력하는 증폭기와; 상기 증폭기에서 출력한 부분 방전 신호에 대한 위상 및 크기를 계산하고, 그에 대한 정보를 진단 대상기기의 이상 유무를 판단하는 분석장치로 출력하는 주파수 분석기로 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 고안 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

이하, 본 고안에 대한 상세 설명에서 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도2는 본 고안 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치에 대한 일 실시예 구성을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 진단 대상기기(10)의 각 지정된 위치에 위치하고, 그 위치에서 발생하는 부분 방전 신호를 검출하는 다수의 UHF 센서(20)와, 소정의 시간을 주기로 스위칭되어 상기 다수의 UHF 센서(20)에서 감지한 부분 방전 신호를 소정 시간 간격으로 출력하는 선택 스위치(60)와, 상기 선택 스위치(60)에서 출력한 부분 방전 신호를 소정 증폭하여 출력하는 증폭기(30)와, 상기 증폭기(30)에서 출력한 부분 방전 신호에 대한 위상 및 크기를 계산하여 진단 대상기기(10)의 이상 유무를 판단하는 분석장치(50)로 출력하는 주파수 분석기(40)로 구성된다.

여기서, 상기 선택 스위치(60)는 검출장치에 구비된 CPU 또는 제어부(예를 들어, MICOM)(미도시)에서 출력한 스위칭 제어신호에 의해 소정 시간 간격으로 각각의 UHF 센서(20)를 선택 접속하게 스위칭되는 멀티플랙서(multiplexer) 또는 RF 스위치로서, 소정 시간(수 [msec])을 주기로 스위칭되는 선택 스위치(60)에 의해 다수의 UHF 센서(20)에서 감지한 부분 방전 신호는 시분할되어 증폭기(30)로 출력된다.

그리고, 분석장치(50)는 CPU 또는 제어부로부터 선택 스위치(60)와 연결된 UHF 센서(20)에 대한 정보를 수신받아 부분 방전 신호가 진단 대상기기(10)의 어느 위치에서 발생한 것인지 알 수 있는데, 이는 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 고안에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.

진단 대상기기(10)의 각 위치에 위치한 UHF 센서(20)에서 해당 위치에서 발생하는 부분 방전 신호를 수신하면, 선택 스위치(60)는 제어부에서 출력한 스위칭 제어신호에 의해 하나의 UHF 센서(20)와 선택적으로 접속한다. 예를 들어, UHF 센서(20)가 3개이고, 3개의 UHF 센서를 각각 센서1, 센서2, 센서3이라고 가정하면, 선택 스위치(60)가 센서1과 연결된 경우 센서1에서 감지한 부분 방전 신호만을 증폭기(30)로 출력한다. 물론, 센서2 및 센서3에서 감지한 부분 방전 신호 또한 선택 스위치(60)와 연결되는 시점에 증폭기(30)로 출력되는 것은 자명하고, 이런 과정은 소정의 시간(수 [msec]) 단위로 반복된다.

증폭기(30)는 상기 선택 스위치(60)에서 출력한 부분 방전 신호를 수신하고, 그 수신된 부분 방전 신호를 소정 증폭하여 출력한다.

주파수 분석기(40)는 소정 증폭 출력된 부분 방전 신호의 위상과 크기를 계산하고, 그 계산된 위상과 크기를 분석장치(50)로 출력한다. 이때, 분석장치(50)는 주파수 분석기(40)로부터 위상과 크기를 수신받고, 제어부로부터 수신된 위상과 크기가 진단 대상기기(10)의 어느 부분에 위치한 UHF 센서인지에 대한 정보를 수신받는다.

상기 과정들이 진단 대상기기(10)에 위치한 모든 UHF 센서(20)에 대해 이루어지고, 상기 모든 UHF 센서로부터 수신된 위상과 크기를 이용하여 분석 장치(50)는 진단 대상기기(10)의 이상 유무를 판단한다. 이때, 진단 대상기기(10)의 이상 유무 판정은 순간적인 부분방전 검출에 의해 결정되는 것이 아니라, 일정 시간 동안 발생된 부분 방전 회수와 크기에 따른 누적 방전량을 기초로 하여 통계적인 방법에 의해 결정된다. 따라서, 선택 스위치(60)와 연결되지 않은 UHF 센서에서 감지한 부분 방전 신호를 놓치더라도 누적데이터를 이용하기 때문에 진단 대상기기의 이상 유무를 판단하는데는 큰 영향을 주지 않는다.

이와 같이 본 고안은 하나의 검출 장치를 이용하여 다수의 UHF 센서에서 감지한 진단 대상기기의 부분 방전 신호를 처리할 수 있기 때문에 시스템의 크기를 줄일 수 있고, 시스템의 단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 고안은 다수의 UHF 센서에서 감지한 부분 방전 신호를 소정 시간을 주기로 증폭기로 출력하는 선택 스위치를 포함하여 구성함으로써, 부분 방전 측정 시스템의 전체적인 크기를 줄이고, 시스템 단가를 줄일 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래 UHF 센서를 이용한 부분방전 검출 장치 구성에 대한 블록도.

도2는 본 발명 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치 구성에 대한 블록도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

10:진단 대상기기 20:UHF 센서

30:증폭기 40:주파수 분석기

50:분석장치 60:선택 스위치

Claims (3)

1. 진단 대상기기에서 발생하는 부분 방전 신호를 검출하는 다수의 UHF(ultra high frequency) 센서와;

   기 설정된 소정 시간을 간격으로 각각의 UHF 센서에 순차적으로 선택연결되고, 그 연결된 UHF 센서에서 감지한 부분 방전 신호를 출력하는 선택 스위치와;

   상기 선택 스위치에서 출력한 부분 방전 신호를 소정 증폭하여 출력하는 증폭기와;

   상기 증폭기에서 출력한 부분 방전 신호에 대한 위상 및 크기를 계산하고, 그에 대한 정보를 진단 대상기기의 이상 유무를 판단하는 분석장치로 출력하는 주파수 분석기로 구성한 것을 특징으로 하는 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 선택 스위치는 알에프(RF) 스위치인 것을 특징으로 하는 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 선택 스위치는 멀티플렉서(multiplexer)인 것을 특징으로 하는 다채널 입력을 갖는 부분방전 검출 장치.