KR20050082826A - Detector for gis and detecting method thereof - Google Patents
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Abstract
가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치 및 진단방법을 개시한다.Disclosed are a diagnostic apparatus and a diagnostic method for a gas insulated switchgear.
본 발명에 따르면, 어느 한 종류이상의 센서와 접속되어 해당 센서의 입력신호를 소정 레벨로 증폭처리하기 위한 증폭기; 상기 증폭기에서 출력되는 어느 한 종류이상의 증폭신호를 각각의 디지털신호로 변환출력하기 위한 에이디 컨버터; 및 상기 에이디 컨버터로부터 제공되는 각각의 디지털신호에 기초하여 상기 어느 한 종류이상의 센서특성에 대응하는 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단을 위한 신호분석용 프로그램을 선택적으로 운용하기 위한 컴퓨터로 이루어지고, 어느 한 종류이상의 센서는 상기 가스절연 개폐장치용 단로기의 부분방전을 전류펄스신호로 검출하기 위한 유도성 전류센서 또는 상기 가스절연 개폐장치용 단로기의 부분방전시 발생되는 초음파를 검출하기 위한 적어도 둘 이상의 초음파센서이고, 상기 컴퓨터는 초음파 센서로부터 검출되는 가스절연 개폐장치용 단로기내의 부분방전에 의한 음파의 발생여부를 판단하고, 다수 개의 초음파 센서로부터 발생 음파의 위치를 판단하기 위한 초음파신호 처리모듈과; 유도성 전류센서로부터 입력되는 전류펄스신호의 방전량 및 방전횟수를 검출하고, 모선의 위상변화를 토대로 Φ-q분석과 Φ-q-n분석을 통해 2차원 및 3차원 분석을 이행하며, 상기 유도성 전류센서로부터 검출된 PD량 검출신호의 2차원 디스플레이와 신경회로망 알고리즘인 오류역전파 학습 알고리즘을 적용하여 이상상태의 패턴인식을 수행하기 위한 전류펄스신호 처리모듈을 포함하도록 구성함에 따라, PD와 초음파를 이용하여 170kV 가스절연개폐장치를 무정전 상태에서 측정할 수 있도록 함과 동시에, 진단장치의 본체를 이용하고 센서만 변경하면 여러종류의 측정법에 적용이 가능한 구조를 보유함에 따라, 범용화된 시스템을 구현하여 가변적인 환경에서의 시스템 장착의 용이성을 향상시키고 이에 대한 진단효율을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.According to the present invention, an amplifier connected to any one or more kinds of sensors for amplifying the input signal of the sensor to a predetermined level; An AD converter for converting one or more kinds of amplified signals output from the amplifier into digital signals; And a computer for selectively operating a signal analysis program for diagnosing a gas insulated switchgear disconnector corresponding to any one or more sensor characteristics based on each digital signal provided from the AD converter. At least one type of sensor includes at least two ultrasonic waves for detecting an inductive current sensor for detecting partial discharge of the gas insulated switchgear disconnector as a current pulse signal or an ultrasonic wave generated during partial discharge of the gas insulated switchgear disconnector. A sensor, the computer comprising: an ultrasonic signal processing module for determining whether a sound wave is generated by a partial discharge in a disconnecting device for a gas insulated switchgear detected from an ultrasonic sensor, and for determining a position of sound waves generated from a plurality of ultrasonic sensors; Detect the discharge amount and the number of discharges of the current pulse signal input from the inductive current sensor, and perform two-dimensional and three-dimensional analysis through Φ-q analysis and Φ-qn analysis based on the phase change of the bus. The PD and ultrasonic waves are configured to include a current pulse signal processing module for performing pattern recognition in an abnormal state by applying a two-dimensional display of the PD amount detection signal detected from the current sensor and an error backpropagation learning algorithm, which is a neural network algorithm. In addition, the 170kV gas insulated switchgear can be measured in an uninterrupted state, and by using the main body of the diagnostic device and changing the sensor, it has a structure that can be applied to various types of measurement methods. Improves the ease of system installation in variable environments and maximizes diagnostic efficiency. .
Description
본 발명은 가스절연 개폐장치용 단로기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스절연 개페장치(GIS)의 부분 방전시 발생하는 유도성 전류변화를 검출하는 유도성 전류센서의 검출 결과에 따른 방전량(PD) 및 신경망 알고리즘을 통한 신호분석을 수행하고, 초음파 센서로부터 검출되는 이상신호의 판정을 수행하도록 하되 유도성 전류센서 및 초음파 센서의 겸용 또는 단독에 의해 신뢰성 있는 절연 여부를 진단할 수 있는 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치 및 진단방법에 관한 것이다.The present invention relates to a disconnector for a gas insulated switchgear, and more particularly, to a discharge amount (PD) according to a detection result of an inductive current sensor for detecting a change in inductive current generated during partial discharge of a gas insulated switchgear (GIS). Signal analysis through the neural network algorithm and the abnormal signal detected from the ultrasonic sensor, and the gas insulation switchgear can be reliably diagnosed by the combination of the inductive current sensor and the ultrasonic sensor or alone. The present invention relates to a diagnostic apparatus and a diagnostic method of an apparatus disconnector.
일반적으로, 산업이 고도로 발달함에 따라 전력소비도 급증하고 있으며 또한 이에 따라 양적인 성장뿐 아니라 질적인 성장에 대한 소비자의 욕구가 증가하고 있는 실정이다. 이에 따라 수도권 전력생산의 상당량을 담당하고 있는 발전소에는 그의 주요부분인 차단기(Circuit-Breaker), 단로기(Disconnecting Switch), 모선(Bus)등이 가스(SF6)를 충진시킨 금속용기 속에 밀폐되어 있어, 종래의 대기 절연 기기에 비하여 신뢰도가 높아 무보수 및 무점검으로 운전되는 일이 많다. 그러나 만일 고장이 발생하면 송변전 설비로서의 역할 때문에 그 영향은 상상을 초월할 수 없는 손해를 남기게 된다. 따라서 이상 상태를 빨리 발견하고 필요한 대책을 수립하여 사고를 미연에 방지할 필요가 있다.In general, as the industry is highly developed, power consumption is rapidly increasing, and accordingly, consumer demand for not only quantitative growth but also qualitative growth is increasing. As a result, power plants, which are in charge of power generation in the metropolitan area, have their main parts, circuit-breakers, disconnecting switches and buses, enclosed in metal containers filled with gas (SF 6 ). In comparison with the conventional air insulation equipment, the reliability is high and the maintenance and maintenance are often performed. However, if a breakdown occurs, the impact is beyond our imagination due to its role as a power transmission facility. Therefore, it is necessary to quickly detect an abnormal state and establish necessary measures to prevent an accident in advance.
이와 같은 고압 가스(SF6)를 절연매체로 하는 대표적인 전력기기인 가스절연 개폐장치용 단로기(Gas Insulated Switchgear)는 높은 절연내력과 밀폐화에 의한 초소형화, 고신뢰화, 정비 간편화 등의 장점을 가지고 있어 발/변전소에 널리 사용되고 있으나 개폐장치(GIS) 가공 설치과정에서 도체의 돌기, 스페이서 크랙 및 도전성 금속 이물질등이 발생할수 있는 소지가 다분하다.Gas insulated switchgear, a representative power device using high pressure gas (SF 6) as an insulating medium, has advantages such as miniaturization, high reliability, and easy maintenance due to high dielectric strength and sealing. It is widely used in power generation / substations, but there are many possibilities that projections, spacer cracks, and conductive metal foreign substances can occur during the installation process of the GIS process.
따라서, 이러한 결함에 의해 개페장치(GIS) 내 전계집중 현상이 발생하게 되므로 전계집중 부위에서 부분방전이 일어나 절연파괴에 도달할 가능성이 있고 실제 금속 파티클에 의한 절연파괴 사례도 있으나 이상징후 검출기술이 미비하여 발전설비 안정운전에 막대한 위협이 되고 있다. 또한 이상징후를 사전에 검출하기 위한 진단장치가 고가이고 이를 운용할 수 있는 엔지니어에 의해 별도로 관리 및 측정되어야 하기 때문에, 안정적인 운전을 위해서는 막대한 비용이 투여되는 문제점이 야기되고 있다. 이러한 실정으로 전력기기의 조기진단을 위한 적절한 사전조치를 취할수 있는 진단기법 및 장비의 개발이 절실한 상태이며, 장비의 단가를 격감시켜 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 투자환경을 극대화시킬 필요성이 요구되고 있다.Therefore, due to such defects, the field concentration phenomenon occurs in the opening device (GIS), so there is a possibility of partial discharge occurring at the field concentration area, which may lead to insulation breakdown. As a result, it is a huge threat to stable operation of power generation facilities. In addition, since a diagnostic apparatus for detecting abnormal symptoms in advance is expensive and must be separately managed and measured by an engineer who can operate the same, a huge cost is administered for stable operation. In this situation, the development of diagnostic techniques and equipment that can take appropriate precautions for early diagnosis of power equipment is urgently needed, and the necessity of maximizing the investment environment that can prevent safety accidents by reducing the cost of equipment is required. It is becoming.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 고압 전력기기의 이상상태를 범용적으로 측정할 수 있는 설비를 제공할 수 있는 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치를 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a diagnostic device for a gas insulated switchgear which can provide a facility for universally measuring the abnormal state of the high-voltage power equipment. Is in.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고압 전력기기의 측정을 단순화하여 별도의 운전교육이 불필요하도록 하여 전력기기의 측정시 시간과 경제적 손실을 최소화할 수 있는 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단방법을 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a diagnostic method for a gas insulated switchgear which can minimize the time and economic loss when measuring the power equipment by simplifying the measurement of the high-voltage power equipment to eliminate the need for a separate operation training. have.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치는, 가스절연 개폐장치용 단로기의 이상상태 진단을 위한 시스템에 있어서, 어느 한 종류이상의 센서와 접속되어 해당 센서의 입력신호를 소정 레벨로 증폭처리하기 위한 증폭기; 상기 증폭기에서 출력되는 어느 한 종류이상의 증폭신호를 각각의 디지털신호로 변환출력하기 위한 에이디 컨버터; 및 상기 에이디 컨버터로부터 제공되는 각각의 디지털신호에 기초하여 상기 어느 한 종류이상의 센서특성에 대응하는 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단을 위한 신호분석용 프로그램을 선택적으로 운용하기 위한 컴퓨터로 이루어진 것을 특징으로 한다.The diagnostic device for a gas insulated switchgear disconnector according to the first aspect of the present invention for achieving the above object is connected to any one or more types of sensors in a system for diagnosing an abnormal state of the gas insulated switchgear disconnector. An amplifier for amplifying the input signal of the sensor to a predetermined level; An AD converter for converting one or more kinds of amplified signals output from the amplifier into digital signals; And a computer for selectively operating a signal analysis program for diagnosing a gas insulated switchgear disconnector corresponding to any one or more sensor characteristics based on each digital signal provided from the AD converter. do.
구체적으로, 상기 어느 한 종류이상의 센서는 상기 가스절연 개폐장치용 단로기의 부분방전을 전류펄스신호로 검출하기 위한 유도성 전류센서 또는 상기 가스절연 개폐장치용 단로기의 부분방전시 발생되는 초음파를 검출하기 위한 적어도 둘 이상의 초음파센서인 것을 특징으로 한다.Specifically, the at least one sensor may detect an ultrasonic wave generated during partial discharge of the inductive current sensor or the gas insulated switchgear for detecting a partial discharge of the gas insulated switchgear for a current pulse signal. At least two or more ultrasonic sensors for characterized in that.
또한, 상기 컴퓨터는 초음파 센서로부터 검출되는 가스절연 개폐장치용 단로기내의 부분방전에 의한 음파의 발생여부를 판단하고, 다수 개의 초음파 센서로부터 발생 음파의 위치를 판단하기 위한 초음파신호 처리모듈과; 유도성 전류센서로부터 입력되는 전류펄스신호의 방전량 및 방전횟수를 검출하고, 모선의 위상변화를 토대로 Φ-q분석과 Φ-q-n분석을 통해 2차원 및 3차원 분석을 이행하며, 상기 유도성 전류센서로부터 검출된 방전량(PD) 검출신호의 2차원 디스플레이와 신경회로망 알고리즘인 오류역전파 학습 알고리즘을 적용하여 이상상태의 패턴인식을 수행하기 위한 전류펄스신호 처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.The computer may further include: an ultrasonic signal processing module for determining whether a sound wave is generated by a partial discharge in a disconnecting device for a gas insulated switchgear detected from an ultrasonic sensor, and for determining a position of sound waves generated from a plurality of ultrasonic sensors; Detect the discharge amount and the number of discharges of the current pulse signal input from the inductive current sensor, and perform two-dimensional and three-dimensional analysis through Φ-q analysis and Φ-qn analysis based on the phase change of the bus. And a current pulse signal processing module for performing pattern recognition in an abnormal state by applying a two-dimensional display of the discharge amount detected from the current sensor and an error back-propagation learning algorithm which is a neural network algorithm.
또한, 상기 초음파신호 처리모듈은 3개의 초음파센서로부터 부분방전시 발생하는 아크의 진동신호를 문턱값(Threshhold) 설정에 기초한 노이즈를 제거한 후, 5분간의 데이터를 누적하고 상기 각 초음파센서 사이의 시간차에 의한 위치표정을 수행하여 부분방전 위치를 3차원 정보로 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.In addition, the ultrasonic signal processing module removes the noise based on the threshold setting of the vibration signal of the arc generated during the partial discharge from the three ultrasonic sensors, accumulates data for 5 minutes and time difference between the ultrasonic sensors. It is characterized by displaying the partial discharge position as three-dimensional information by performing the positioning by.
또한, 상기 전류펄스신호 처리모듈의 패턴인식을 위한 신경회로망 입력 파라메타는 위상-방전량(Φ-q)에 120Cycle을 누적하여, 위상을 140개로 분할하여, 입력데이터의 신호로 재처리 하며, 중간층은 1개의 은닉층으로 구성하여 뉴런 개수를 20개로 설정하고, 출력층 뉴런은 3개로 설정하여 이를 고장원인(Source)으로 설정하며, 상기 신경망 알고리즘의 활성함수는 Sigmoid 전달함수를 사용하여 3차원 디스플레이를 위한 위상, 방전량, 방전갯수 정보의 특성을 분석하는 것을 특징으로 한다.In addition, the neural network input parameter for pattern recognition of the current pulse signal processing module accumulates 120 cycles in the phase-discharge amount Φ-q, divides the phase into 140 phases, and reprocesses the signals of the input data into an intermediate layer. Is composed of one hidden layer, and the number of neurons is set to 20, and the output layer neurons are set to 3, and it is set as the cause of failure, and the active function of the neural network algorithm is a three-dimensional display using the Sigmoid transfer function. Characterize the characteristics of the phase, discharge amount, discharge number information.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단방법은, 가스절연 개폐장치용 단로기의 이상상태 진단방법에 있어서, a) 상기 가스절연 개폐장치용 단로기의 부분방전을 검출하기 위한 입력센서를 선택하는 단계; b) 상기 a) 단계에서 선택된 입력센서가 유도성 전류센서일 경우, 상기 유도성 전류센서로부터 검출된 신호를 증폭 및 필터링하여 부분방전 횟수와 크기를 인가전압의 위상의 변화에 따라 디지트화된 신호로 입력받는 단계; c) 상기 인가전압의 위상에 기초한 최소 120주기로 상기 디지트화된 신호를 누적하는 단계; d) 상기 인가전압의 소정 범위로 분할된 위상에 대한 방전빈도를 2차원 파라메타로 추출하는 단계; e) 상기 2차원 파라메타의 추출 정보에 기초하여 부분방전 신호에 대한 위상분포도 변화를 검출하기 위한 방전량(PD)을 측정하는 단계; f) 상기 방전량의 측정치에 대한 검출 주기의 변화를 하나의 패턴으로 인지하고, 패턴의 변화를 기 저장된 이상신호의 기준패턴과 비교하여 부분방전의 이상상태를 판단하고 이에 대한 결과정보를 출력하는 단계; g) 상기 a) 단계에서 선택된 입력센서가 초음파센서일 경우, 다수 개의 초음파센서로부터 검출되는 각각의 부분방전 신호를 입력받아 디지트화된 정보로 소정 시간동안 누적시키는 단계; h) 각 부분 방전신호의 최고값만을 추출하며, 추출결과에 기초하여 각각의 초음파신호간 시간차를 산출하고, 산출결과를 통해 다수의 방전위치를 추출하는 단계; 및 i) 상기 다수의 방전위치에 대한 3차원 영상정보 및 위치정보를 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.On the other hand, the diagnostic method of the gas insulated switchgear disconnector according to the second aspect of the present invention for achieving the above object, in the method of diagnosing the abnormal state of the gas insulated switchgear disconnector, a) for the gas insulated switchgear Selecting an input sensor for detecting partial discharge of the disconnector; b) If the input sensor selected in step a) is an inductive current sensor, the signal detected from the inductive current sensor is amplified and filtered to digitize the number and magnitude of partial discharges according to the change of the applied voltage phase. Receiving an input; c) accumulating the digitized signal at least 120 cycles based on the phase of the applied voltage; d) extracting a discharge frequency for a phase divided into a predetermined range of the applied voltage as a two-dimensional parameter; e) measuring a discharge amount (PD) for detecting a change in phase distribution of the partial discharge signal based on the extraction information of the two-dimensional parameter; f) Recognizing the change in the detection period with respect to the measured value of the discharge amount as a pattern, and compares the change of the pattern with the reference pattern of the stored abnormal signal to determine the abnormal state of the partial discharge and output the result information step; g) when the input sensor selected in step a) is an ultrasonic sensor, receiving each partial discharge signal detected from a plurality of ultrasonic sensors and accumulating the digitized information for a predetermined time; h) extracting only the highest value of each partial discharge signal, calculating a time difference between each ultrasonic signal based on the extraction result, and extracting a plurality of discharge positions through the calculation result; And i) outputting three-dimensional image information and position information of the plurality of discharge positions.
이와 같은 특징을 갖는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.Preferred embodiments of the present invention having such features will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 진단장치의 접속구조를 나타낸 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 진단장치의 주요기능을 나타낸 구성도이다. 도시된 바와 같이, 센서(103), 증폭기(105), 에이디 컨버터(ADC :107) 및 상기 에이디 컨버터(107)로부터 검출되는 각종 신호에 기초하여 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단을 위한 신호분석용 프로그램이 장착된 컴퓨터(101)로 구성된다. 상기 센서(103)는 유도성 전류센서 및 초음파센서가 가능하며, 센서의 중복사용 및 교체가 가능하다.1 is a block diagram showing a connection structure of the diagnostic device according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the main functions of the diagnostic device according to the present invention. As shown, for signal analysis for diagnosing the disconnector for the gas insulated switchgear on the basis of various signals detected from the sensor 103, the amplifier 105, the AD converter (ADC: 107) and the AD converter 107. It is composed of a computer 101 equipped with a program. The sensor 103 may be an inductive current sensor and an ultrasonic sensor, and redundant use and replacement of the sensor may be possible.
상기 에이디 컨버터(107)는 NI(National Instrument)사의 PCI-6040E& NI-DAQ를 사용하며, 최대 샘플링 Rate가 500MS/S(Single Channel Scanning)을 사용하며 연결되는 단자는 BNC Type의 8개 단자로 동시에 4가지의 신호를 처리할 수 있는 구조를 갖는다. 상기 컴퓨터(101)는 Intel Pentium-4, 2.0GHz의 Touch Panel용 컴퓨터를 사용하며, 도 2에 도시된 바와 같이 신호분석을 위해 부분방전시 모선으로부터 유도되는 전류의 변화(노이즈, 펄스신호)량을 측정하는 전류펄스신호 처리모듈(201)과 초음파신호 처리모듈(203) 및 데이터 분석모듈(205)을 포함한다. 분석 결과는 소정의 디스플레이장치 또는 출력장치를 통해 관리자로 제공된다. 또한, 상기 컴퓨터(101)는 센서(103)의 변경에 따라 진단프로그램을 선택할 수 있도록 하여 하나의 진단프로그램을 통한 다수 종류의 센서신호를 입력받아 이를 진단토록 한다.The AD converter 107 uses a PCI-6040E & NI-DAQ from NI (National Instrument) Inc., and the maximum sampling rate is 500MS / S (Single Channel Scanning). It has a structure that can process four signals. The computer 101 uses an Intel Pentium-4, 2.0 GHz Touch Panel computer, and the amount of change (noise, pulse signal) induced from the bus during partial discharge for signal analysis as shown in FIG. 2. It includes a current pulse signal processing module 201, an ultrasonic signal processing module 203 and a data analysis module 205 for measuring the. The analysis result is provided to the manager through a predetermined display device or output device. In addition, the computer 101 may select a diagnostic program according to the change of the sensor 103, and receive a plurality of types of sensor signals through one diagnostic program to diagnose the diagnosis program.
상기 전류펄스신호 처리모듈(201)은 Φ-q분석과 Φ-q-n분석을 통해 2차원 및 3차원 분석을 이행한다. 상기 Φ-q분석은 유도성 전류센서로부터 검출된 방전량(PD) 검출신호의 2차원 디스플레이와 신경망 알고리즘인 오류역전파 학습 알고리즘을 적용하여 패턴인식을 수행한다. 방전량은 1,2,10,50pps(Pulse per Second)로 선택하여 검출할 수 있으며, 패턴인식에 필요한 이상신호의 모델은 실험적 근거에 기초한 이상신호의 3가지 패턴 정보를 갖는 데이터 메모리(207)로부터 페치하여 각 패턴별로 대표적인 신호들을 상호 비교한다.The current pulse signal processing module 201 performs two-dimensional and three-dimensional analysis through Φ-q analysis and Φ-q-n analysis. The φ-q analysis performs pattern recognition by applying a two-dimensional display of a discharge amount (PD) detection signal detected from an inductive current sensor and an error back propagation learning algorithm, which is a neural network algorithm. The discharge amount can be selected and detected by 1,2,10,50pps (Pulse per Second), and the model of the abnormal signal required for pattern recognition is the data memory 207 having three pattern information of the abnormal signal based on the experimental basis. Fetch from to compare representative signals for each pattern.
상기 전류펄스신호 처리모듈(201)의 패턴인식을 위한 신경회로망 입력 파라메타는 위상-방전량(Φ-q)에 120Cycle을 누적하여, 위상을 140개로 분할하며, 입력데이터의 신호로 재처리 한다. 이 때, 중간층은 1개의 은닉층으로 구성하여 뉴런 개수를 20개로 설정하며, 출력층 뉴런은 3개로 설정하여 이를 고장원인(Source)으로 설정한다. 신경망 알고리즘의 활성함수는 Sigmoid 전달함수를 사용하며, Φ-q-n분석의 3차원 디스플레이를 통하여 위상, 방전량, 개수 등 부분방전의 특성을 한번에 분석할 수 있도록 한다.The neural network input parameter for pattern recognition of the current pulse signal processing module 201 accumulates 120 cycles in a phase-discharge amount Φ-q, divides the phase into 140 phases, and reprocesses the signal into input data. At this time, the middle layer is composed of one hidden layer and the number of neurons is set to 20, and the output layer neurons are set to 3 and this is set as the cause of failure (Source). The active function of the neural network algorithm is sigmoid transfer function, and the three-dimensional display of Φ-q-n analysis enables to analyze the characteristics of partial discharge such as phase, discharge amount and number at once.
즉, 도 3의 S301 단계에서와 같이, 유도성 전류센서에서 검출된 신호를 적절히 증폭하고 필터링하여 부분방전 횟수와 크기를 인가전압의 위상의 변화에 따라 디지트화된 신호로 입력받으며, S303 단계로 진입하여 이를 소정의 메모리에 누적시킨다. 데이터 누적은 최소 120주기로 하며, 누적된 위상신호는 S305, S307 단계에서 3차원 및 2차원 분석을 수행한다.That is, as in step S301 of FIG. 3, by appropriately amplifying and filtering the signal detected by the inductive current sensor, the number and magnitude of partial discharges are input as a digitized signal according to the change of the phase of the applied voltage. Enter and accumulate it in a predetermined memory. Data accumulation is at least 120 cycles, and the accumulated phase signals are subjected to three-dimensional and two-dimensional analysis in steps S305 and S307.
상기 3차원 분석은 이물질에 의한 부분방전이 발생할 경우 부분방전이 일어나는 전압위상, 방전량, 횟수가 불규칙(Random)하기 때문에 이 부분방전 신호의 특성으로부터 그 원인을 찾는다. 이와 같이, 유도성 전류센서로부터 검출되는 부분방전 신호는 증폭기(105)를 거쳐 광대역 저잡음 증폭된 후, 소정 주파수를 필터링하기 위한 대역선택필터에서 부분방전 신호만 추출한다. 추출된 부분방전 신호는 상기 대역필터에서 파형의 윤곽만이 추출되며 에이디 컨버터(107)를 통해 각 부분 방전신호의 최고값만 추출하며, 측정대상에 인가된 전압신호를 통해 부분방전신호의 위상분포, 부분방전 신호의 주기분포를 각각 추출한다. 이 때, 인가전압 위상에 대한 크기 또는 빈도의 비교로서 불규칙한 신호로 표시되는 부분방전에 의한 측정데이터에 기초하여 전압의 위상과 방전량 및 소정 기준시간에서의 방전횟수를 추출한다.The three-dimensional analysis finds the cause from the characteristics of the partial discharge signal because the voltage phase, the discharge amount, and the frequency of the partial discharge that occur when the partial discharge is caused by the foreign matter are random. As described above, the partial discharge signal detected by the inductive current sensor is amplified by the broadband low noise through the amplifier 105, and only the partial discharge signal is extracted by the band selection filter for filtering a predetermined frequency. The extracted partial discharge signal extracts only the outline of the waveform from the band pass filter, and extracts only the highest value of each partial discharge signal through the AD converter 107, and phase distribution of the partial discharge signal through the voltage signal applied to the measurement target. The periodic distribution of the partial discharge signals is extracted. At this time, the phase of the voltage, the amount of discharge, and the number of discharges at a predetermined reference time are extracted based on the measurement data of the partial discharge displayed as an irregular signal as a comparison of magnitude or frequency with respect to the applied voltage phase.
상기 전압의 위상과 방전량은 부분방전 신호가 발생할 때, 인가전압 위상에 대한 방전빈도를 360도 위상에 소정 분할 예컨대, 140등분하여 소정 시간동안 측정한 방전횟수를 나타낸 2차원 분석을 위한 파라메타이다. 이는 170kV용 가스절연 개폐장치용 단로기의 전송로에 과다 전압이 인가되었을 때 금속성 이물질에 의해 발생된 부분방전 신호에 대한 전압의 위상분포도 변화를 검출하는 것으로, 인가전압이 증가할 수록 부분방전과 방전사이의 시간간격(주기)이 증가한다. S309 단계에서 이러한 주기의 변화를 인지하기 위한 방전량을 측정하며, 상기의 방전량은 1,2,10,50pps로 선택하여 검출한다.The phase and discharge amount of the voltage are parameters for two-dimensional analysis showing the number of discharges measured for a predetermined time by dividing the discharge frequency with respect to the applied voltage phase by a predetermined division, for example, 140 degrees, when the partial discharge signal is generated. . This is to detect the change in phase distribution of the voltage for the partial discharge signal caused by the metallic foreign substance when excessive voltage is applied to the transmission path of the 170kV gas insulated switchgear.The partial discharge and discharge are increased as the applied voltage increases. The time interval between them increases. In step S309, the discharge amount for detecting the change of the period is measured, and the discharge amount is selected and detected as 1,2,10,50pps.
상기 방전량의 측정치에 대한 검출 주기의 변화를 하나의 패턴으로 인지하며, 패턴의 변화를 상기 데이터 메모리(207)에 기 저장된 이상신호의 기준패턴과 비교한다. 즉, S311 단계로 진입하여 부분방전의 발생갯수, 발생위치 등에 대한 기준정보 패턴을 데이터 메모리(207)로부터 페치한다. 이와 같은 패턴정보는 신경망 알고리즘에 의한 오류역전파 학습 알고리즘을 적용한 것으로, 다수의 입력정보에 기초하여 생성된다. S313 단계에서, 상기 컴퓨터(101)의 데이터 분석모듈(205)은 상기의 패턴정보를 입력받아 현재 검출된 방전량 검출결과 정보와 비교함으로써, 부분방전의 이상상태 즉, 고장시의 고장원인을 포함하여 위험상태의 여부를 판단한다.The change of the detection period with respect to the measured value of the discharge amount is recognized as one pattern, and the change of the pattern is compared with the reference pattern of the abnormal signal previously stored in the data memory 207. That is, the process proceeds to step S311 to fetch the reference information pattern for the number of occurrences, the location of the partial discharge, etc. from the data memory 207. The pattern information is an error back propagation learning algorithm using a neural network algorithm, and is generated based on a plurality of input information. In step S313, the data analysis module 205 of the computer 101 receives the pattern information and compares it with the currently detected discharge amount detection result information, thereby including an abnormal state of partial discharge, that is, a cause of failure in case of failure. To determine the risk.
한편, 상기한 센서(103)를 유도성 전류센서로 사용하지 않고 초음파 진단을 위한 초음파센서를 사용할 경우, 상기 증폭기(105)의 입력단으로 3개의 초음파센서가 접속된다. 이 때, 상기 초음파신호 처리모듈(203)은 초음파 센서로부터 검출되는 가스절연 개폐장치용 단로기내의 부분방전에 의한 음파의 발생여부를 판단하고, 다수 개의 초음파 센서로부터 발생 음파의 위치를 판단하는 것으로, 초음파신호 처리모듈(203)의 검출결과에 기초한 데이터 분석모듈(205)은 개폐기의 고장원인 및 위험상태를 판단한다. 이와 같이 개폐기의 이상유무 판정은 도 4에 도시되며, 3개의 초음파센서로부터 부분방전시 발생하는 아크의 진동신호를 문턱값(Threshhold) 설정에 기초한 노이즈를 제거하고 5분간의 데이터를 누적하여 센서 사이의 시간차에 의한 위치표정을 하여 3차원 디스플레이를 수행한다.On the other hand, when using the ultrasonic sensor for ultrasonic diagnosis without using the sensor 103 as an inductive current sensor, three ultrasonic sensors are connected to the input terminal of the amplifier 105. At this time, the ultrasonic signal processing module 203 determines whether the sound wave is generated by the partial discharge in the disconnecting device for the gas insulation switchgear detected by the ultrasonic sensor, and determines the position of the generated sound wave from the plurality of ultrasonic sensors. The data analysis module 205 based on the detection result of the ultrasonic signal processing module 203 determines the cause of failure and the dangerous state of the switch. As shown in FIG. 4, the abnormality of the switch is shown in FIG. 4. The vibration signal of the arc generated during the partial discharge is removed from the three ultrasonic sensors to remove noise based on the threshold setting and accumulate data for 5 minutes between the sensors. 3D display is performed by positioning by time difference of.
이를 위해 상기 초음파신호 처리모듈(203)은 S401 단계로 진입하여, 3개의 초음파센서로부터 각각의 신호를 입력받는다. 입력되는 신호는 S403 단계에서, 소정 메모리로 5분간의 누적정보로서 저장된다. 즉, 부분방전을 검출하기 위한 3개의 초음파센서에서 검출된 가스절연기기의 부분방전신호가 신호합성부에서 여러개의 센서신호로 합성되어 광대역 저잡음 증폭되고, 이 광대역 저잡음 증폭된 신호가 대역선택필터에서 부분방전 신호만 추출한다. 이 때, 이 추출된 부분방전 신호가 대역필터에서 파형의 윤관만이 추출되어 상기 에이디 컨버터(107)를 통해 각 부분 방전신호의 최고값만을 추출하며, 추출결과에 기초하여 3개의 초음파신호간 시간차를 산출한다.To this end, the ultrasonic signal processing module 203 enters step S401 and receives each signal from three ultrasonic sensors. The input signal is stored as accumulated information for 5 minutes into the predetermined memory in step S403. That is, the partial discharge signal of the gas insulated device detected by the three ultrasonic sensors for detecting the partial discharge is synthesized into a plurality of sensor signals in the signal synthesizing unit, thereby wideband low noise amplification, and the wideband low noise amplified signal is Extract only the partial discharge signal. At this time, the extracted partial discharge signal is extracted from the bandpass filter only the lubrication of the waveform, and extracts only the highest value of each partial discharge signal through the AD converter 107, and based on the extraction result, the time difference between the three ultrasonic signals is calculated. Calculate.
상기 데이터 분석모듈(205)은 S405 단계에서, 초음파신호간 시간차에 대응하는 방전위치를 산출한다. 이는 3차원 그래픽을 통해 디스플레이할 수 있으며, 3차원 위치분석을 통해 좌표화된 정보로 제공될 수 있다. 데이터 분석모듈(205)은 디지트화된 부분방전신호의 최고값만을 추출함에 있어, 3개의 초음파센서에서 검출되는 각각의 최고값 정보가 상호 연관성이 있어야 함을 전제로 한다. 이는 3개의 초음파 센서가 동일(유사)한 위치에 존재하고, 방전에 따른 방전위치가 일지점일 경우 초음파 센서에서 검출되는 각각의 최고값은 그 크기가 동일하거나 유사할 것이다. 물론, 방전위치가 다수 개일 경우에는 상호 간섭이 발생할 수 있으나, 각 초음파 센서의 위치가 유사할 경우 간섭의 영향 또한 유사할 것이며, 따라서 각 초음파 센서에서 검출되는 각각의 최대값은 어느 한 지점의 방전위치를 추출한다. 또한, 디지털 처리된 각 초음파센서의 최대값을 제외한 다른 최대값을 통해 또 다른 방전위치를 산출하며, 이와 같은 과정을 통해 다수의 방전위치를 산출한다.In step S405, the data analysis module 205 calculates a discharge position corresponding to the time difference between the ultrasonic signals. This may be displayed through three-dimensional graphics, and may be provided as coordinated information through three-dimensional position analysis. In extracting only the highest value of the digitized partial discharge signal, the data analysis module 205 assumes that the highest value information detected by the three ultrasonic sensors must be correlated with each other. This means that the three ultrasonic sensors are located at the same (similar) position, and when the discharge position according to the discharge is one point, each maximum value detected by the ultrasonic sensor will be the same or similar in size. Of course, mutual interference may occur when there are a plurality of discharge positions, but when the positions of the respective ultrasonic sensors are similar, the effects of the interference will be similar, so that each maximum value detected by each ultrasonic sensor is discharged at any one point. Extract the location. In addition, another discharge position is calculated through the maximum value other than the maximum value of each digitally processed ultrasonic sensor, and through this process, a plurality of discharge positions are calculated.
데이터 분석모듈(205)은 S407 단계에서, 소정 시간동안 검출된 초음파센서의 검출신호에 기초하여 다수개의 방전위치를 추출하며, 데이터 출력모듈(209)을 통해 방전위치에 대한 3차원 영상정보 또는 위치정보를 제공한다.The data analysis module 205 extracts a plurality of discharge positions based on the detection signal of the ultrasonic sensor detected for a predetermined time in step S407, and the 3D image information or the position of the discharge positions through the data output module 209. Provide information.
따라서, 상기 컴퓨터(101)는 방전량(PD) 또는 초음파센서를 이용하여 검출된 신호를 토대로 이상신호의 패턴과 방전위치를 추출하고 이에 기초한 진단을 수행할 수 있다.Accordingly, the computer 101 may extract the pattern of the abnormal signal and the discharge position based on the detected signal using the discharge amount PD or the ultrasonic sensor and perform a diagnosis based on the detected signal.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치 및 진단방법을 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment for the diagnostic device and diagnostic method of the gas insulated switchgear disconnector according to the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiment, it is claimed in the claims As will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention, the technical spirit of the present invention may be changed to the extent that various modifications can be made.
이상 설명된 바와 같이, 본 발명인 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치 및 진단방법은 PD와 초음파를 이용하여 170kV 가스절연개폐장치를 무정전 상태에서 측정할 수 있도록 함과 동시에, 진단장치의 본체를 이용하고 센서만 변경하면 여러종류의 측정법에 적용이 가능한 구조를 보유함에 따라, 범용화된 시스템을 구현하여 가변적인 환경에서의 시스템 장착의 용이성을 향상시키고 이에 대한 진단효율을 극대화할 수 있는 효과를 제공한다.As described above, the diagnostic apparatus and diagnostic method of the present invention gas insulated switchgear disconnector enables the measurement of the 170 kV gas insulated switchgear in an uninterruptible state by using PD and ultrasonic waves, and the body of the diagnostic apparatus. In addition, by changing the sensor, it has a structure that can be applied to various types of measurement methods. Therefore, by implementing a general-purpose system, it is possible to improve the ease of mounting the system in a variable environment and to maximize the diagnostic efficiency thereof. .
또한, 시스템의 단순조합과 진단프로그램의 선택적 운용이 가능하여 시스템의 중복투자가 불필요할 뿐만 아니라, 고도의 기술을 보유하지 않아도 손쉽게 진단결과를 추출할 수 있어 관리비용을 격감시키는 효과를 제공한다.In addition, the simple combination of the system and the selective operation of the diagnosis program are possible, which eliminates the need for redundant investment of the system, and provides the effect of reducing the management cost by easily extracting the diagnosis result without having the advanced technology.
도 1은 본 발명에 사용되는 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing a diagnosis system of a disconnector for a gas insulated switchgear used in the present invention.
도 2는 도 1에서 적용되는 컴퓨터의 주요기능을 설명하기 위한 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating main functions of a computer applied to FIG. 1.
도 3은 본 발명에 따른 유도성 전류센서를 이용하여 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.3 is a flow chart for explaining a method of diagnosing a disconnector for a gas insulated switchgear using an inductive current sensor according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 초음파센서를 이용하여 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단방법을 설명하기 위한 플로우챠트이다.Figure 4 is a flow chart for explaining the diagnostic method of the disconnect switch for gas insulated switchgear using the ultrasonic sensor according to the present invention.
<주요도면에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Drawings>
101 : 컴퓨터 103 : 센서101: computer 103: sensor
105 : 증폭기 107 : 에이디 컨버터105: amplifier 107: AD converter
201 : 전류펄스신호 처리모듈 203 : 초음파신호 처리모듈201: current pulse signal processing module 203: ultrasonic signal processing module
205 : 데이터 분석모듈 207 : 데이터 메모리205: data analysis module 207: data memory
209 : 데이터 출력모듈209 data output module
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