KR20050089610A - 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 센서를 이용하여 부분 방전에 동반되는 RF 신호 및 초음파 신호의 검출과 함께 형광등 조명을 통한 비접촉 전원위상검출 방안을 사용함으로써, 부분 방전의 발생유무, 종류, 위치 등의 정보를 획득하여 절연사고를 예방하기 위한 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치는 비접촉 방식으로 전원위상정보를 얻을 수 있는 인가전압 위상 설정부; 부분 방전발생원에서 발생되는 RF 신호와 초음파 신호를 각각 처리하는 RF 처리부와 초음파 처리부; 상기 각각 처리된 상기 각각 변환된 RF 신호 및 초음파 신호 사이의 시간지연 정도를 추정하는 동기성 검출부; 방전신호의 크기를 추정할 수 있는 신호크기 분류부; 및 상기 추정된 방전발생위상 구간과 시간지연 정도로부터 상기 부분 방전발생원의 위치에 대한 정보 그리고 신호크기의 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출방법은 (A) RF 신호 및 전원위상 신호를 사용하여 입력신호의 발생위상을 측정하고 이를 통해 발생위상의 구분이 가능한지를 판단하는 단계; (B) 동기성 검출부가 각각 처리된 상기 RF 신호 및 상기 초음파 신호를 수신하여 두 신호 사이의 지연시간 정도를 추정하는 단계; 및 (C) 방전위치 추정을 위한 상기 각 신호의 크기를 분류하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법{Apparatus for detecting partial discharge signal and method for detecting thereof}
본 발명은 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 센서를 이용하여 부분 방전에 동반하는 RF(Radio Frequency) 신호 및 초음파 신호를 검출함으로써 부분 방전의 발생유무, 종류, 위치 등의 정보를 획득하여 절연사고를 예방하기 위한 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법에 관한 것이다.
발전소, 변전소, 사무실 등에 설치된 수배전반용 큐비클(cubicle) 내의 구성기기나 절연지지물 등의 전력기기에서 절연열화로 인하여 절연파괴 사고가 발생하고 있는데, 이로 인하여 전력기기가 파손되거나 불시에 전원공급이 중단되는 등 그 피해가 매우 크다.
그러나, 현장에서는 아직도 인체의 오감을 이용하고 있는데, 이러한 경우 측정자의 주관에 의존하기 때문에 잘못된 측정결과를 얻을 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 절연파괴 사고를 예방하기 위한 점검 및 진단 방법으로 접촉식 상시 감시 장치와 RF 신호를 이용한 부분 방전신호 검출장치가 보편적으로 사용되고 있다.
그러나, 상시 감시 장치는 전력기기에 센서를 부착하여 열화 정도를 측정하므로, 이미 설치된 전력기기에 대해서 적용할 수 없는 문제점이 있었다. 또한, 전선이 땅에 떨어져 접지가 되거나 서지(surge) 유입시에 과도한 전류에 의하여 센서가 파손될 염려가 있기 때문에 사고의 위험성이 항상 존재하는 문제점도 있었다.
한편, RF 신호를 이용한 부분 방전신호 검출장치는 배경잡음에 대한 제거방법이 없어서 배경잡음의 영향을 크게 받으므로, 정밀한 방전신호를 검출하기 어려운 문제점이 있었다. 또한, 종래의 RF 신호를 이용한 부분 방전신호 검출장치는 하나의 신호만을 검출하므로, 방전발생원의 위치를 정확하게 추정할 수 없었던 문제점도 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 기술적 과제는 다중 센서를 이용하여 부분 방전으로 인한 RF 신호 및 초음파 신호를 검출하여 부분 방전발생원의 정확한 위치 및 방전의 종류를 측정하는 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 부분 방전발생원의 정확한 위치 및 방전의 종류를 측정하여 절연열화 사고를 예방하기 위한 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 외부조명을 이용하여 배경잡음의 영향을 최소화하는 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치는 비접촉 방식으로 전원위상정보를 얻을 수 있는 인가전압 위상 설정부; 부분 방전발생원에서 발생되는 RF 신호와 초음파 신호를 각각 처리하는 RF 처리부와 초음파 처리부; 상기 각각 처리된 상기 각각 변환된 RF 신호 및 초음파 신호 사이의 시간지연 정도를 추정하는 동기성 검출부; 방전신호의 크기를 추정할 수 있는 신호크기 분류부; 및 상기 추정된 방전발생위상 구간과 시간지연 정도로부터 상기 부분 방전발생원의 위치에 대한 정보 그리고 신호크기의 정보를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치의 상기 RF 처리부는 상기 부분 방전발생원에서 발생되는 상기 RF 신호를 검출하고 처리하는 RF 센서 및 신호처리기; 상기 검출되고 처리된 RF 신호를 배경잡음과 비교하는 RF 신호 비교기; 및 상기 RF 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 상기 RF 신호를 RF 펄스 신호로 변환하는 RF 펄스 발생기를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치의 상기 초음파 처리부는 상기 부분 방전발생원에서 발생되는 상기 초음파 신호를 검출하고 처리하는 초음파 센서 및 신호처리기; 상기 검출되고 처리된 초음파 신호를 배경잡음과 비교하는 초음파 신호 비교기; 및 상기 초음파 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 상기 초음파 신호를 초음파 펄스 신호로 변환하는 초음파 펄스 발생기를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치의 상기 신호크기 분류부는 상기 RF 센서 및 신호처리기와 상기 초음파 센서 및 신호처리기에서 각각 전송되는 RF 신호 및 초음파 신호의 크기를 분류하고, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치의 상기 표시부는 상기 신호크기 분류부에서 분류된 RF 신호 및 초음파 신호의 크기를 표시하는 신호크기 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치의 상기 인가전압 위상 설정부는 형광등 조명을 포함하는 외부 전력기기로부터 부분 방전발생원의 인가전압의 위상을 검출하는 인가전압 위상 검출기와, 상기 검출된 인가전압의 위상을 기준으로 부분 방전신호 측정에 적용할 위상창을 설정하는 측정용 위상창 설정기를 포함하고, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치의 상기 표시부는 상기 RF 펄스 발생기, 초음파 펄스 발생기 및 측정용 위상창 설정기에서 각각 전송되는 상기 RF 펄스 신호, 초음파 펄스 신호 및 측정용 위상창으로부터 배경잡음을 제거하고 표시하는 신호 및 위상 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치의 상기 측정용 위상창은 상기 인가전압의 위상을 기준으로 상기 부분 방전신호를 측정하기 위한 측정용 위상 영역; 및 상기 측정용 위상 영역에서 특정 위상에서 발생되는 배경잡음을 제거하기 위한 마스킹 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출방법은 (A) RF 신호 및 전원위상 신호를 사용하여 입력신호의 발생위상을 측정하고 이를 통해 발생위상의 구분이 가능한지를 판단하는 단계; (B) 동기성 검출부가 각각 처리된 상기 RF 신호 및 상기 초음파 신호를 수신하여 두 신호 사이의 지연시간 정도를 추정하는 단계; 및 (C) 방전위치 추정을 위한 상기 각 신호의 크기를 분류하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출방법의 상기 (A) 단계는 (A-1) 형광등을 이용한 간접적 방법으로 전원위상을 추정하는 과정; (A-2) 상기 RF 처리부의 RF 센서 및 신호처리기가 RF 신호를 검출하는 과정; 및 (A-3) 상기 RF 처리부의 RF 신호 비교기가 상기 배경잡음과 상기 RF 신호를 비교하여, 상기 RF 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우 상기 RF 처리부의 RF 펄스 발생기는 상기 RF 신호를 RF 펄스 신호로 변환시켜 상기 설정된 위상영역 내에서 방전발생 유무가 표시부의 신호 및 위상표시기를 통하여 나타나는 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출방법의 상기 (B) 단계는 (B-1) 배경잡음을 측정하는 과정; (B-2) 상기 RF 처리부의 RF 센서 및 신호처리기가 제 1 RF 또는 제 2 RF 신호를 검출하는 과정; (B-3) 상기 RF 처리부의 RF 신호 비교기가 상기 배경잡음과 상기 제 1 또는 제 2 RF 신호를 비교하여, 상기 제 1 또는 제 2 RF 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 펄스 발생기를 통하여 상기 동기성 검출부로 전송하는 과정; (B-4) 상기 초음파 처리부의 초음파 센서 및 신호처리기가 초음파 신호를 검출하는 과정; (B-5) 상기 초음파 처리부의 초음파 신호 비교기가 상기 배경잡음과 상기 초음파 신호를 비교하여, 상기 초음파 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 상기 동기성 검출부로 전송하는 과정; 및 (B-6) 상기 동기성 검출부는 상기 (B-3) 및 (B-5) 과정에서 각각 전송된 RF 신호 및 초음파 신호로부터, 두 신호 사이의 지연시간 정도를 추정하는 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 부분 방전신호 검출방법의 상기 (C) 단계는 (C-1) 상기 (B-2) 및 (B-4)를 통하여 검출된 신호는 신호크기 분류기로 전송되어 신호크기에 따라 분류되는 과정; 및 (C-2) 표시부의 신호크기 표시기를 통하여 분류된 신호를 나타내는 과정을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부분 방전신호 검출장치의 블록도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치는 RF 처리부(110), 초음파 처리부(120), 동기성 검출부(130), 신호크기 분류부(140), 인가전압 위상 설정부(150) 및 표시부(160)를 포함한다.
RF 처리부(110)는 부분 방전발생원에서 발생되는 RF 신호를 처리한 후, 처리된 신호를 동기성 검출부로 전송하는 역할을 하며, RF 센서 및 신호처리기(111), RF 신호 비교기(112) 및 RF 펄스 발생기(113)를 포함한다.
상기 RF 센서 및 신호처리기(111)는 부분 방전발생원에서 발생되는 부분 방전에 관련된 물리적 신호들 중 특정한 부분의 RF 신호를 검출하고 처리한 후, RF 신호 비교기(112)로 전송하는 역할을 한다.
상기 RF 신호 비교기(112)는 상기 RF 센서 및 신호처리기(111)에 연결되어 있으며, 전송된 RF 신호와 배경잡음과 비교하여 RF 신호가 배경잡음보다 큰 경우, RF 신호를 RF 펄스 발생기(113)로 전송하는 역할을 한다.
상기 RF 펄스 발생기(113)는 상기 RF 신호 비교기(112)에 연결되어 있으며, 전송된 RF 신호를 일정한 폭의 펄스 신호로 변환한 후, 동기성 검출부(130)로 전송하는 역할을 한다.
초음파 처리부(120)는 부분 방전발생원에서 발생되는 초음파 신호를 처리한 후, 처리된 신호를 동기성 검출부로 전송하는 역할을 하며, 초음파 센서 및 신호처리기(121), 초음파 신호 비교기(122) 및 초음파 펄스 발생기(123)를 포함한다.
상기 초음파 센서 및 신호처리기(121)는 부분 방전발생원에서 발생되는 부분 방전에 관련된 물리적 신호들 중 특정한 부분의 초음파 신호를 검출하고 처리한 후, 초음파 신호 비교기(122)로 전송하는 역할을 한다.
상기 초음파 신호 비교기(122)는 상기 초음파 센서 및 신호처리기(121)에 연결되어 있으며, 전송된 초음파 신호와 배경잡음과 비교하여 초음파 신호가 배경잡음보다 큰 경우, 초음파 신호를 초음파 펄스 발생기(123)로 전송하는 역할을 한다.
상기 초음파 펄스 발생기(123)는 상기 초음파 신호 비교기(122)에 연결되어 있으며, 전송된 초음파 신호를 일정한 펄스 신호로 변환한 후, 동기성 검출부(130)로 전송하는 역할을 한다.
동기성 검출부(130)는 RF 펄스 발생기(113) 및 초음파 펄스 발생기(123)에 연결되어 있으며, RF 펄스 발생기(113) 및 초음파 펄스 발생기(123)에서 각각 전송된 펄스 신호로부터 두 신호간의 시간지연 정도를 추정한 후, 이 두 신호간의 시간지연 정도를 동기성 신호 표시기(161)로 전송하는 역할을 한다.
신호크기 분류부(140)는 상기 RF 센서 및 신호처리기(111)와 초음파 센서 및 신호처리기(121)에 연결되어 있으며, RF 센서 및 신호처리기(111)와 초음파 센서 및 신호처리기(121)에서 각각 전송된 RF 신호 및 초음파 신호의 특성 파악을 위하여, 측정조건의 변화에 따른 두 신호의 크기(진폭)를 분류한 후, 신호크기 표시기(162)로 전송하는 역할을 한다.
인가전압 위상 설정부(150)는 형광등 조명 등의 외부 전력기기로부터 부분 방전발생원(예를 들면, 발전소, 변전소, 사무실 등에 설치된 수배전반용 큐비클 내의 구성기기나 절연지지물 등의 전력기기)의 인가전압의 위상을 검출한 후, 인가전압의 위상을 기준으로 부분 방전신호 측정에 적용할 위상을 설정하는 역할을 하며, 인가전압 위상 검출기(151) 및 측정용 위상창 설정기(152)를 포함한다.
상기 인가전압 위상 검출기(151)는 외부 전력기기로부터 부분 방전발생원의 인가전압의 위상을 검출한 후, 측정용 위상창 설정기(152)로 전송하는 역할을 한다.
상기 측정용 위상창 설정기(152)는 상기 인가전압 위상 검출기(151)에 연결되어 있으며, 인가전압 위상 검출기(151)로부터 전송된 인가전압의 위상을 기준으로 부분 방전신호 측정에 적용할 위상창을 설정하는 역할을 한다.
표시부(160)는 부분 방전발생원의 위치를 표시하고, RF 신호와 초음파 신호의 크기 및 배경잡음이 제거된 RF 펄스 신호와 초음파 펄스 신호 등의 각종 신호의 특성을 표시하는 역할을 하며, 동기성 신호 표시기(161), 신호크기 표시기(162) 및 신호 및 위상 표시기(163)를 포함한다.
상기 동기성 신호 표시기(161)는 상기 동기성 검출부(130)에 연결되어 있으며, 전송된 두 신호간의 시간지연 정도에 따라, 부분 방전발생원의 위치를 추정하는 역할을 한다.
상기 신호크기 표시기(162)는 상기 신호크기 분류부(140)에 연결되어 있으며, 신호크기 분류부(140)로부터 전송된 측정조건의 변화에 따른 RF 신호 및 초음파 신호의 크기를 표시하여 측정자가 두 검출 신호크기의 특성파악을 할 수 있게 하는 역할을 한다.
상기 신호 및 위상 표시기(163)는 상기 RF 펄스 발생기(113), 초음파 펄스 발생기(123) 및 측정용 위상창 설정기(152)에 연결되어 있으며, RF 펄스 발생기(113), 초음파 펄스 발생기(123) 및 측정용 위상창 설정기(152)로부터 각각 전송된 RF 펄스 신호, 초음파 펄스 신호 및 측정용 위상창으로부터 배경잡음을 제거하여, 현장에서의 부분 방전신호 검출을 보다 용이하도록 표시하는 역할을 한다.
상술한 RF 센서 및 신호처리기(111), RF 신호 비교기(112), RF 펄스 발생기(113), 초음파 센서 및 신호처리기(121), 초음파 신호 비교기(122), 초음파 펄스 발생기(123), 동기성 검출부(130) 및 동기성 신호 표시기(161)로부터 부분 방전발생원의 위치 추정에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2(a)는 본 발명의 일실시예에 따라 검출된 RF 신호를 나타내고, 도 2(b)는 본 발명의 일실시예에 따라 검출된 초음파 신호를 나타내며, 도 2(c)는 본 발명의 일실시예에 따라 변환된 RF 펄스 신호를 나타내고, 도 2(d)는 본 발명의 일실시예에 따라 변환된 초음파 펄스 신호를 나타내며, 도 2(e)는 본 발명의 일실시예에 따른 RF 펄스 신호와 초음파 펄스 신호의 동기 펄스 신호를 나타낸다.
RF 센서 및 신호처리기(111)에서 검출된 RF 신호는 RF 신호 비교기(112)를 거쳐 RF 펄스 발생기(113)로 전송된 후, RF 펄스 신호로 변환되어 동기성 검출부(130)로 전송된다.
한편, 초음파 센서 및 신호처리기(121)에서 검출된 초음파 신호는 초음파 신호 비교기(122)를 거쳐 초음파 펄스 발생기(123)로 전송된 후, 초음파 펄스 신호로 변환되어 동기성 검출부(130)로 전송된다.
동기성 검출부(130)는 전송된 상기 RF 펄스 신호 및 초음파 펄스 신호로부터 동기 펄스 신호를 출력하며, 두 신호간 지연시간이 동기성 검출부(130)에 내장된 시간/전압 변환기(도시되지 않음)를 통하여 동기성 신호 표시기(161)에 표시함으로써, 부분 방전발생원의 위치 추정이 가능하다.
이러한 두 신호간 지연시간으로부터 부분 방전발생원의 정확한 위치를 추정하는 이론적인 방법의 일례를 수학식 1 ∼ 수학식 3을 통하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 부분 방전발생원에서 발생되는 RF 신호와 초음파 신호가 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치까지 거리를 각각 표현하면 수학식 1과 같다.
여기서, SPD는 부분 방전발생원까지의 거리이고, vRF 및 tRF는 각각 RF 신호의 속도 및 부분 방전발생원에서 RF 센서까지 걸린 시간이며, vUS 및 tUS는 각각 초음파 신호의 속도 및 부분 방전발생원에서 초음파 센서까지 걸린 시간이다.
한편, RF 신호와 초음파 신호간의 지연시간 Δt는 수학식 2와 같다.
위의 수학식 1 및 수학식 2로부터 부분 방전발생원까지 거리 SPD는 수학식 3과 같이 표현된다.
따라서, 동일한 매질(예를 들면, 공기)에서 RF 신호의 속도, 초음파 신호의 속도 및 두 신호간의 지연시간을 알면 부분 방전발생원의 위치를 정확히 추정할 수 있다.
한편으로, 상술한 인가전압 위상 검출기(151), 측정용 위상창 설정기(152) 및 신호 및 위상 표시기(163)로부터 배경잡음 제거에 대하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 인가전압의 위상을 나타내고, 도 3(b)는 본 발명의 일실시예에 따라 인가전압의 위상에서 배경잡음 제거를 위하여 설정된 부분 방전의 검출신호 측정 영역을 나타내며, 도 3(c)는 본 발명의 일실시예에 따라 부분 방전의 검출신호 측정 영역과 중복되는 위상에서의 배경잡음 제거를 위해 설정된 마스킹(masking) 영역을 나타낸다.
인가전압 위상 검출기(151)는 형광등 조명 등의 외부 전력기기로부터 검출된 인가전압의 위상(예를 들면, 60Hz의 위상)을 측정용 위상창 설정기(152)로 전송한다.
측정용 위상창 설정기(152)는 전송된 인가전압의 위상을 기준으로 부분 방전의 검출 신호 측정용 위상 영역을 설정한다. 이러한 측정용 위상 영역은 인가전압의 위상에 따라 주기적으로 발생되는 검출 신호의 영역과 배경잡음의 영향이 적은 영역을 설정하는 것이 바람직하다.
한편으로, 측정용 위상창 설정기(152)는 설정된 측정용 위상 영역에서 발생되는 배경잡음 중에서 특정 위상에서 주로 발생되는 배경잡음을 제거하기 위하여 마스킹 영역을 설정한다.
이러한 측정용 위상 영역과 마스킹 영역의 설정으로부터, 인가전압의 위상에 따라 주기적으로 발생되는 부분 방전의 RF 신호 및 초음파 신호에 대한 배경잡음의 영향을 최소화할 수 있으므로, 보다 정밀하게 부분 방전의 검출 신호를 측정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부분 방전신호 검출방법의 흐름도이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, RF 센서 및 신호처리기(111)는 30MHz RF 신호를, 인가전압 위상 검출기(151)는 전원위상신호를 각각 검출하여 배경잡음을 먼저 측정하고(S105), RF 펄스 발생기(113)의 출력이 나타나는 발생위상을 측정용 위상창 설정기(152)의 적절한 조절을 통하여 검출한다(S110).
그 후에, 신호 및 위상표시기(163)는 발생위상의 구분 가능 여부를 표시하여주게 된다(S115).
30MHz RF 신호가 배경잡음보다 큰 경우, RF 신호 비교기(112)는 부분 방전이 발생하는 것으로 판단하고, RF 센서 및 신호처리기(111)는 보다 정밀한 위치 추정을 수행할 수 있도록 장파대역의 300kHz RF 신호를 검출한다(S120). 한편으로, 초음파 센서 및 신호처리기(121)는 40kHz 초음파 신호를 검출한다(S125).
초음파 신호 비교기(122)는 배경잡음 크기 이상의 영역에서 검출된 40kHz의 초음파 신호가 존재하는지 판단한다(S130).
초음파 신호가 존재하는 경우, 초음파 신호 비교기(122)는 외부방전(예를 들면, 방전원이 공기에 노출되는 경우)으로 판단하고, RF 펄스 발생기(113)와 초음파 펄스 발생기(123)는 각각 펄스 신호로 변환시킨 후, 동기성 검출부(130)는 300kHz의 RF 펄스 신호와 40kHz의 초음파 펄스 신호간의 지연시간 정도를 추정하여 부분 방전발생원의 위치를 추정한다(S135).
초음파 신호가 존재하지 않는 경우, 초음파 신호 비교기(122)는 내부방전(예를 들면, 전선 케이블 내의 절연체에 기공이 존재하는 경우)으로 판단한다(S140).
이러한 외부 방전발생원 또는 내부 방전발생원의 위치 추정 방법은 동일한 매질에서 두 가지 주파수 영역에서의 검출감도와 매질 전송속도 차이로 인한 지연시간의 크기로부터 정확하게 추정할 수 있다.
한편, S120 단계 및 S125 단계에서 각각 검출된 300kHz의 RF 신호와 40kHz의 초음파 신호는 신호크기 분류기(140)로 전송되어 신호크기에 따라 분류되고, 신호크기 표시기(162)는 분류된 신호들을 표시한다(S145).
단계 S115로 돌아가면, 30MHz RF 신호가 배경잡음보다 작은 경우, 부분 방전이 없음 또는 측정불가로 판단한다(S150).
상술한 바와 같은 30MHz 및 300kHz의 RF 신호와 40kHz의 초음파 신호의 주파수 대역은 부분 방전발생원에서 발생하는 신호들의 크기가 비교적 크고 배경잡음의 크기가 비교적 작은 주파수 대역을 선택한 일실시예이다. 따라서, 측정 장소, 측정 시간, 측정하고자 하는 전력기기 등의 측정 조건에 따라 선택되는 주파수 대역은 변할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대하여 설명하였으나 이는 일실시예에 지나지 않는 바, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 얼마든지 다양한 변화 및 변형이 가능함은 당업자에게는 자명한 사실일 것이다. 하지만, 이들은 본 발명의 범위 내에 속한다는 것은 이하의 청구범위를 통해서 확연해 질 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 다중 센서를 이용하여 부분 방전에 동반하는 RF 신호 및 초음파 신호를 검출하여 부분 방전발생원의 위치 및 부분 방전의 종류를 파악할 수 있는 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법을 제공한다.
따라서, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법은 부분 방전발생원의 위치 및 부분 방전의 종류를 정확하게 파악할 수 있으므로, 절연열화로 인한 사고를 예방할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법은 외부조명을 이용하여 인가전압의 위상에 대한 정보를 활용하여 배경잡음의 영향을 최소화할 수 있으므로, 부분 방전으로 인한 RF 신호 및 초음파 신호를 검출할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 부분 방전신호 검출장치 및 그 검출방법은 부분 방전의 검출로 절연 사고를 예방할 수 있으므로, 전력기기의 사고로 인한 인명과 경제적 손실을 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부분 방전신호 검출장치의 블록도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 일실시예에 따라 부분 방전발생원의 위치 추정을 위한 다양한 신호의 개략도.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 배경잡음의 제거를 위한 다양한 신호의 개략도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 부분 방전신호 검출방법의 흐름도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110 : RF 처리부 111 : RF 센서 및 신호처리기
112 : RF 신호 비교기 113 : RF 펄스 발생기
120 : 초음파 처리부 121 : 초음파 센서 및 신호처리기
122 : 초음파 신호 비교기 123 : 초음파 펄스 발생기
130 : 동기성 검출부 140 : 신호크기 분류부
150 : 인가전압 위상 설정부 151 : 인가전압 위상 검출기
152 : 측정용 위상창 설정기 160 : 표시부
161 : 동기성 신호 표시기 162 : 신호크기 표시기
163 : 신호 및 위상 표시기

Claims (10)

  1. 부분 방전발생원에서 발생되는 RF 신호를 처리하는 RF 처리부;
    부분 방전발생원에서 발생되는 초음파 신호를 처리하는 초음파 처리부;
    상기 각각 처리된 상기 각각 변환된 RF 신호 및 초음파 신호 사이의 시간지연 정도를 추정하는 동기성 검출부; 및
    상기 추정된 시간지연 정도로부터 상기 부분 방전발생원의 위치를 표시하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 RF 처리부는
    상기 부분 방전발생원에서 발생되는 상기 RF 신호를 검출하고 처리하는 RF 센서 및 신호처리기;
    상기 검출되고 처리된 RF 신호를 배경잡음과 비교하는 RF 신호 비교기; 및
    상기 RF 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 상기 RF 신호를 RF 펄스 신호로 변환하는 RF 펄스 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 처리부는
    상기 부분 방전발생원에서 발생되는 상기 초음파 신호를 검출하고 처리하는 초음파 센서 및 신호처리기;
    상기 검출되고 처리된 초음파 신호를 배경잡음과 비교하는 초음파 신호 비교기; 및
    상기 초음파 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 상기 초음파 신호를 초음파 펄스 신호로 변환하는 초음파 펄스 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부분 방전신호 검출장치는 상기 RF 센서 및 신호처리기와 상기 초음파 센서 및 신호처리기에서 각각 전송되는 RF 신호 및 초음파 신호의 크기를 분류하는 신호크기 분류부를 더 포함하고,
    상기 표시부는 상기 신호크기 분류부에서 분류된 RF 신호 및 초음파 신호의 크기를 표시하는 신호크기 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출장치.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부분 방전신호 검출장치는 형광등 조명을 포함하는 외부 전력기기로부터 부분 방전발생원의 인가전압의 위상을 검출하는 인가전압 위상 검출기와, 상기 검출된 인가전압의 위상을 기준으로 부분 방전신호 측정에 적용할 위상창을 설정하는 측정용 위상창 설정기를 포함하는 인가전압 위상 설정부를 더 포함하고,
    상기 표시부는 상기 RF 펄스 발생기, 초음파 펄스 발생기 및 측정용 위상창 설정기에서 각각 전송되는 상기 RF 펄스 신호, 초음파 펄스 신호 및 측정용 위상창으로부터 배경잡음을 제거하고 표시하는 신호 및 위상 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 측정용 위상창은
    상기 인가전압의 위상을 기준으로 상기 부분 방전신호를 측정하기 위한 측정용 위상 영역; 및
    상기 측정용 위상 영역에서 특정 위상에서 발생되는 배경잡음을 제거하기 위한 마스킹 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출장치.
  7. (A) RF 신호 및 전원위상 신호를 사용하여 입력신호의 발생위상을 측정하고 이를 통해 발생위상의 구분이 가능한지를 판단하는 단계;
    (B) 동기성 검출부가 각각 처리된 상기 RF 신호 및 상기 초음파 신호를 수신하여 두 신호 사이의 지연시간 정도를 추정하는 단계; 및
    (C) 방전위치 추정을 위한 상기 각 신호의 크기를 분류하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분방전 신호검출방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 (A) 단계는
    (A-1) 형광등을 이용한 간접적 방법으로 전원위상을 추정하는 과정;
    (A-2) 상기 RF 처리부의 RF 센서 및 신호처리기가 RF 신호를 검출하는 과정; 및
    (A-3) 상기 RF 처리부의 RF 신호 비교기가 상기 배경잡음과 상기 RF 신호를 비교하여, 상기 RF 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우 상기 RF 처리부의 RF 펄스 발생기는 상기 RF 신호를 RF 펄스 신호로 변환시켜 상기 설정된 위상영역 내에서 방전발생 유무가 표시부의 신호 및 위상표시기를 통하여 나타나는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 (B) 단계는
    (B-1) 배경잡음을 측정하는 과정;
    (B-2) 상기 RF 처리부의 RF 센서 및 신호처리기가 RF 신호를 검출하는 과정;
    (B-3) 상기 RF 처리부의 RF 신호 비교기가 상기 배경잡음과 상기 RF 신호를 비교하여, 상기 RF 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 펄스 발생기를 통하여 상기 동기성 검출부로 전송하는 과정;
    (B-4) 상기 초음파 처리부의 초음파 센서 및 신호처리기가 초음파 신호를 검출하는 과정;
    (B-5) 상기 초음파 처리부의 초음파 신호 비교기가 상기 배경잡음과 상기 초음파 신호를 비교하여, 상기 초음파 신호가 상기 배경잡음보다 큰 경우, 상기 동기성 검출부로 전송하는 과정; 및
    (B-6) 상기 동기성 검출부는 상기 (B-3) 및 (B-5) 과정에서 각각 전송된 RF 신호 및 초음파 신호로부터, 두 신호 사이의 지연시간 정도를 추정하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 (C) 단계는
    (C-1) 상기 (B) 단계에서 검출된 신호는 신호크기 분류부로 전송되어 신호크기에 따라 분류되는 과정; 및
    (C-2) 표시부의 신호크기 표시기를 통하여 상기 분류된 신호를 나타내는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부분 방전신호 검출방법.
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