KR20080048916A - 케이블 접속재 부분방전 감시시스템 및 케이블 접속재부분방전 감시 방법 - Google Patents

케이블 접속재 부분방전 감시시스템 및 케이블 접속재부분방전 감시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변전소의 가스절연개폐장치에 케이블 접속을 위해 설치된 케이블 접속재를 실시간 감시하도록 한 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템은 옥내변전소에 설치된 가스절연개폐장치(GIS)와 배전케이블을 연결하기 위한 케이블 접속재의 외주연에 설치되어 정전용량의 변화값을 감지하기 위한 부분방전 감지센서가 포함된 감지부, 상기 부분방전 감지센서로부터 전송된 각 케이블 접속재의 정전용량값을 인가받아 부분방전값으로 환산하고, 기설정된 이상 부분방전값과 비교함으로써 케이블 접속재의 내부 고장을 판단하거나, 고장을 예상할 수 있도록 한 부분방전 측정장치, 및 원격지에 설치되며, 데이터 통신망을 매개하여 부분방전 측정장치로부터 부분방전값을 제공받아 실시간으로 모니터링을 수행하며, 기설정값 이상의 부분방전값이 인가된 경우라면 경고를 발생시키고, 모선의 전단에 설치된 차단기를 개폐 제어하기 위한 관리자 단말기를 포함한다.

Description

케이블 접속재 부분방전 감시시스템 및 케이블 접속재 부분방전 감시 방법{REMOTE-MONITORING SYSTEM OF PARTIAL DISCHARGE FOR A CABLE CONNECTING DEVICE AND REMOTE-MONITORING METHOD OF PARTIAL DISCHARGE FOR A CABLE CONNECTING DEVICE}
본 발명은 옥내변전소의 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 변전소의 가스절연개폐장치에 케이블 접속을 위해 설치된 케이블 접속재를 실시간 감시하도록 한 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에 관한 것이다.
최근 정보통신기술의 발달로 말미암아 원거리 데이터통신망을 매개하여 다양한 분야에 대한 정보를 적어도 하나 이상의 호스트 서버를 통하여 다수의 가입자측으로 실시간 제공하는 정보제공기술의 개발이 활발하게 진행중이다.
이를 기반으로, 최근에는 가입자에게 정확한 정보를 보다신속하게 제공하기 위한 캐쉬메모리 확장기술 등 주변기술과 가입자의 취향 및 선호도에 보다 편리하게 접근할 수 있는 정보 선별기술 및 압축기술이 개발중이며, 이를 통한 각종 콘텐 츠 및 그 솔루션의 개발에도 박차를 가하고 있는 실정이다.
한편, 최근 발전소와 변전소의 개폐설비 대부분이 가스절연 개폐장치(Gas-Insulted Switchgear; GIS)로 건설됨에 따라 이 가스절연개폐장치(GIS)의 설비 수량이 대폭 증가하였으며 배전선로 계통에서 차지하는 비율도 점점 증가하는 실정인 바, 이러한 가스절연개폐장치(GIS)의 고장은 전력수급상의 문제를 야기할 뿐만 아니라 복귀에도 장시간이 소요되는 문제점이 있었다.
가스절연개폐장치(GIS)는 송변전 계통이나 전기회로에서 부하를 개폐하거나 접지 및 단락 등의 사고 발생시에 전류를 차단시켜서 계통을 보호하는 장치이고, 내부에 6불화유황(SF6) 절연가스가 충전된 철제용기 내에 단로기와 접지개폐기, 차단기 등의 개폐설비와 모선을 내장시킨 개폐장치이다.
그런데, 이 장치는 내부 볼트들의 풀림, 금속 이물질의 존재, 스페이스의 내부 공극 발생으로 인하여 부분 방전(Partial Discharge; PD)이 발생하고, 이 부분 방전이 점차적으로 증가하여 가스절연개폐장치(GIS)의 절연이 파괴되면 전력 디바이스(변전소)의 심각한 사고 중의 하나인 절연파괴를 초래하게 된다.
특히, 옥내 변전소의 가스절연개폐장치(GIS)와 배전케이블을 연결하기 위한 공지의 케이블 접속재는 정기적인 시험 및 측정 등이 이루어지지 않으므로 고장발생의 요인이 상시 존재하는 상태이다.
또한, 상기 케이블 접속재가 설치된 가스절연개폐장치(GIS)의 고장을 미연에 예방하기 위한 시스템이 전무한 실정이고 고장 위험에 전면 노출된 상태이다.
따라서, 본 발명의 기술적 과제는 부분방전 감지센서를 통해 취득한 신호를 부분방전 측정장치를 통해 고장 가능성을 판단하며, 그 감지신호를 원격의 관리자 단말기로 전송하여 실시간 감시 및 예방이 가능한 케이블 접속재 부분방전 감시시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 케이블 접속재 부분방전 감시시스템은 옥내변전소에 설치된 가스절연개폐장치(GIS)와 배전케이블을 연결하기 위한 케이블 접속재의 외주연에 설치되어 정전용량의 변화값을 감지하기 위한 부분방전 감지센서가 포함된 감지부; 상기 부분방전 감지센서로부터 전송된 각 케이블 접속재의 정전용량값을 인가받아 부분방전값으로 환산하고, 기설정된 이상 부분방전값과 비교함으로써 케이블 접속재의 내부 고장을 판단하거나, 고장을 예상할 수 있도록 한 부분방전 측정장치; 및 원격지에 설치되며, 데이터 통신망을 매개하여 부분방전 측정장치로부터 부분방전값을 제공받아 실시간으로 모니터링을 수행하며, 기설정값 이상의 부분방전값이 인가된 경우라면 경고를 발생시키고, 모선의 전단에 설치된 차단기를 개폐 제어하기 위한 관리자 단말기를 포함한다.
상기 감지부는 상기 감지부 내부에 상기 상기 부분방전 감지센서로부터 감지된 정전용량 신호값을 인가받아 일정 대역을 필터링함으로써 노이즈를 제거하기 위 한 대역필터를 더 포함할 수 있다.
상기 부분방전 감지센서는 유연성 있는 밴드 형태로 구성되며, 그 내부에 다수의 코일이 상기 케이블 접속재의 외주연에 권취되게 형성될 수 있다.
상기 부분방전 측정장치는 복수의 접속채널이 복수의 상기 부분방전 감지센서로부터 부분방전 신호를 인가받는다.
상기 관리자 단말기는 부분방전상태의 정도를 표시하기 위해 다수개의 경고표시수단이 표시 화면 또는 발광 다이오드(LED)로 형성될 수 있다.
상기 부분방전 측정장치는 일정 대역 이외의 신호에 대한 노이즈를 제거함으로써 서지전압의 유입을 방지하기 위한 대역필터; 상기 대역필터로부터 인가된 정전용량값을 수신하기 위한 데이터수신부; 상기 데이터수신부를 통해 각 부분방전 감지센서로부터 수신된 정전용량값을 부분방전값으로 환산하기 위한 부분방전값 환산부; 상기 부분방전값 환산부를 통해 환산된 부분방전값을 인가받아 부분방전신호의 위상분포를 검출하여 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI)값을 검출하는 위상검출부; 상기 부분방전값 환산부를 통해 환산된 부분방전값을 인가받아 부분방전신호의 주기분포를 검출함으로써 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 값을 검출하는 펄스계수기; 상기 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)의 부분방전 데이터를 세븐세그먼트를 통해 표시하기 위한 표시부; 상기 표시부를 구동시키기 위한 표시구동부; 상기 부분 방전데이터를 데이터 통신망을 통해 원격의 관리자 단말기로 전송하기 위한 데이터 전송부; 상기 정전용량값 및 상기 부분방전값의 대응 데이터값이 저장되어져 있으며, 상기 부분방전 감지센서가 접속된 각 채널별 부분방 전 감지센서의 위치정보가 저장되어 있고, 경고 구동시의 기준설정값이 저장된 메모리; 및 부분방전 감지센서로부터 수신된 상기 정전용량값을 부분방전값으로 환산하고, 상기 환산값으로부터 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포를 검출하여 고장 여부 또는 고장 가능성을 예측하여 경보를 구동하도록 제어하는 제어부로 구성될 수 있다.
상기 관리자 단말기는 상기 관리자 단말기 내부에 상기 부분방전 측정장치로부터 전송된 시간대별 부분방전 데이터 및 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 수신하고, 전력 차단기로의 차단신호를 전송하기 위한 통신모듈; 상기 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터의 비교에 따라 고장판단 또는 고장 예측판단시 관리자가 전력 차단기의 개폐 제어신호를 입력하기 위한 전력차단기 개폐 조작부; 상기 부분방전 측정장치로부터 전송된 시간대별 부분방전 데이터 및 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 각 부분방전 측정장치마다, 시간대별의 그래픽 데이터를 변경 처리하기 위한 부분방전값 그래픽 환산부; 상기 부분방전값 그래픽 환산부를 통해 그래픽 데이터로 변경처리된 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 화면에 출력하고 기설정값과의 비교로 인해 고장 또는 고장 예측신호를 화면 표시하기 위한 표시부; 상기 표시부에 고장신호 발생시 그 경고신호를 표시 구동하거나, 별도의 부저 또는 스피커를 통해 고장 또는 고장예측 경고음을 발생시키는 경고 발생부; 상기 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 그래픽 데이터로 변경처리하기 위한 그래픽 데이터, 각 부분방전 측정장치의 위치정보, 전력 차단기의 차단이력 정보, 경고 발생이력 정보를 저장하기 위한 메모리; 및 상기 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 화면에 출력하고 기설정값과의 비교로 인해 고장 또는 고장 가능성 여부를 판단하여 이상상태 발생시 경고가 발생되게 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 관리자 단말기는 상기 관리자 단말기 내부에 상기 제어부의 고장 판단 또는 고장 가능성 판단시 모선을 보호하기 위해 상기 제어부로부터 차단 제어신호를 인가받아 모선으로 전달되는 전력을 자동으로 차단하기 위한 자동 전력차단부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 케이블 접속재 부분방전 감시 방법은 부분방전 측정장치에 경고설정값을 설정하는 단계; 부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계; 상기 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 전송받아 상기 부분방전 측정장치에서 부분방전값으로 환산하는 단계; 상기 부분방전값을 통해 상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계; 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계; 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하여 이상상태를 감지하는 단계; 상기 이상상태가 감지되면 부분방전상태를 카운트하는 단계; 상기 부분방전상태의 정도를 판단하여 경고를 발생시키는 단계; 부분방전 발생위치 및 추출값을 표시하는 단계; 차단신호 수신 단계; 및 상기 차단신호가 수신되면 차단 스위치를 작동하는 단계를 포함한다.
상기 부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계에서, 상기 감지 신호의 수신은 감지부 내의 상기 부분방전 감시센서로부터 감지된 정전용량 신호값을 인가받아 일정 대역을 필터링함으로써 노이즈를 게거하는 단 계를 포함할 수 있다.
상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계에서, 상기 위상분포 및 주기분포는 부분방전값의 크기(QMAX), 부분방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC) 값의 산출을 통해 검출할 수 있다.
상기 이상상태를 감지하는 단계에서, 상기 이상상태가 감지되지 않으면 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 차단신호 수신 단계에서, 상기 차단신호가 수신되지 않으면 상기 차단신호 수신 단계로 피드백되는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 케이블 접속재 부분방점 감시 방법은 부분방전 측정장치에 경고설정값을 설정하는 단계; 부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계; 상기 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 전송받아 상기 부분방전 측정장치에서 부분방전값으로 환산하는 단계; 상기 부분방전값을 통해 상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계; 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계; 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하여 이상상태를 감지하는 단계; 상기 이상상태가 감지되면 부분방전상태를 카운트하는 단계; 상기 부분방전상태의 정도를 판단하여 경고를 발생시키는 단계; 부분방전 발생위치 및 추출값을 표시하는 단계; 차단신호 수신 단계; 및 자동으로 차단 스위치를 작동하는 단계를 포함한다.
상기 부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계에서, 상기 감지 신호의 수신은 감지부 내의 상기 부분방전 감시센서로부터 감지된 정전용량 신호값을 인가받아 일정 대역을 필터링함으로써 노이즈를 게거하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계에서, 상기 위상분포 및 주기분포는 부분방전값의 크기(QMAX), 부분방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC) 값의 산출을 통해 검출하는 것이 바람직하다.
상기 이상상태를 감지하는 단계에서, 상기 이상상태가 감지되지 않으면 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계를 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 옥내변전소의 케이블 접속재 부분방전 감시시스템은 실질적으로 모선의 주변압기 소손으로 이어지는 케이블 접속재의 부분방전을 조기에 검출하기 위해 그 케이블 접속재의 외주연에 부분방전감지센서를 설치하고 원격의 관리자 단말기에서 실시간 모니터링하고 고장설정값과의 자동 비교를 통해 경보신호를 발생함으로써 부분방전으로 인한 고장범위의 확대를 조기에 차단할 수 있는 장점이 있다.
상기 기술적 과제 외에 본 발명의 다른 기술적 과제 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템은 변전소의 가스절연개폐장치(GIS)에 케이블 접속을 위해 설치된 케이블 접속재의 외피에 부분방전 감지센서를 부착하고 그 케이블 접속재의 정전용량 변화값을 부분방전값으로 환산하여 소정의 부분방전 감지센서를 다수의 부분방전 측정장치를 통해 고장 가능성을 판단하며, 그 감지신호를 원격의 관리자 단말기로 전송하여 실시간 감시 및 예방이 가능토록 하고, 고장 가능성의 정도에 따라 부분방전 상태를 단계적으로 표시함으로써 비숙련 관리자라 할지라도 신속한 조치를 취할 수 있게 할 수 있는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템이다.
또한, 실시간으로 다수의 케이블 접속재를 감시하고, 이상신호 발생시 관리자 단말기에서 자동으로 해당 가스절연개폐장치(GIS)의 차단기를 차단하고 경보를 발생시킴으로써 모선으로의 고장확산을 방지토록 한 케이블 접속재 부분방전 감시 시스템이다.
이를 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에는 옥내변전소에 설치된 가스절연개폐장치(GIS)와 배전케이블을 연결하기 위한 다양한 형태의 케이블 접속재의 외주연에 설치되어 정전용량의 변화값을 감지하기 위한 부분방전 감지센서(Partial Discharge; PD)(2)가 구비되고, 그 부분방전 감지센서(2)로부터 감지된 정전용량 신호값을 인가받아 일정 대역을 필터링함으로써 노이즈를 제거하기 위한 대역필터(4)를 구비하는 감지부(6)를 포함한다. 여기서, 부분방전 감지센서(2), 대역필터(4) 및 감지부(6)는 다수로 구비될 수 있다.
이때, 상기 부분방전 감지센서(2)는 기존의 센서들과는 상이하게 유연성이 있는 밴드 형태로 구성되며, 그 내부에 다수의 코일이 상기 케이블 접속재의 외주연에 권취되게 설치됨으로써 그 케이블 접속재의 정전용량을 감지할 수 있게 된 센서이다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에는 상기 다수의 부분방전 감지센서(2)로부터 전송된 각 케이블 접속재의 정전용량값을 인가받아 부분방전값으로 환산하고, 기설정된 이상 부분방전값과 비교함으로써 케이블 접속재의 내부 고장을 판단하거나, 고장을 예상할 수 있도록 한 부분 방전 측정장치(8)를 포함한다. 여기서, 부분방전 측정장치(8)는 다수로 구비될 수 있다.
즉, 상기 가스절연개폐장치(GIS)와 배전케이블을 연결하기 위한 케이블 접속재에 부분방전(Partial Discharge; PD)이 발생되게 되면 그 부분방전은 일정시간동안 점진적으로 진행되게 된다. 따라서, 본 발명의 시스템은 상기 케이블 접속재에 서 발생되는 부분방전의 초기상태를 감지하여 미리 상기 케이블 접속재의 소손을 예방함으로써 모선의 소손을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 부분방전 측정장치(8)는 다수의 접속채널이 구비되어져 있으므로, 어느 한 부분방지 측정장치(8)는 다수의 부분방전 감지센서(2)로부터 부분방전 신호를 인가받을 수 있어서 경제적으로도 유리하고 설치가 용이하다. 바람직하게는, 15개 또는 그 이상의 접속채널 및 부분방전 감지센서(2)로 형성될 수 있다.
또한, 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에는 원격지에 설치되며, 데이터 통신망을 매개하여 다수의 부분방전 측정장치(8)로부터 부분방전값을 제공받아 실시간으로 모니터링을 수행하며, 기설정값 이상의 부분방전값이 인가된 경우라면 경고를 발생시키고, 모선의 전단에 설치된 차단기(미도시)를 개폐 제어하기 위한 관리자 단말기(10)를 포함한다.
상기 부분방전값은 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)로 구성되어져 있다, 바람직하게는 상기 관리자 단말기(10)는 상기한 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)에 대한 설정 기준값이 저장되어져 있으며, 상기 3가지 요소중 어느 한 가지 요소가 해당되는 경우라면 정밀 진단 최소 요구상태로 판단하여 1개의 경고 발광 다이오드(Light Emitted Diode; LED)를 구동시키고, 2가지 요소에 해당되는 경우에는 2개의 경고 발광 다이오드(LED)를 구동시키고, 3가지 요소에 모두 해당되는 경우라면 3개의 경고 발광 다이오드(LED)를 구동시킴으로써 부분 방전 상태를 그 수위별로 표시할 수 있도록 하는 것이 좋다.
이때, 경고 표시는 단지 발광 다이오드(LED)를 통한 표시로 한정되는 것이 아니고, 상기 관리자 단말기(10)의 모니터를 통해서 발생시키는 것도 충분히 가능하다.
한편, 상기 관리자 단말기(10)는 상기 부분방전 감지센서(2)로부터 인가된 부분방전값에 따라 차단기(미도시)를 자동으로 스위칭시켜 모선의 변압기 등의 장비를 보호할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에 포함된 부분방전 측정장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 상기 부분방전 측정장치(8)는 일정 대역 이외의 신호에 대한 노이즈를 제거함으로써 서지전압의 유입을 방지하기 위한 대역필터(82)가 구비되고, 그 대역필터(82)로부터 인가된 정전용량값을 수신하기 위한 데이터수신부(84), 상기 데이터수신부(84)를 통해 각 부분방전 감지센서(2)로부터 수신된 정전용량값을 부분방전값으로 환산하기 위한 부분방전값 환산부(86)를 포함한다.
또한, 상기 부분방전값 환산부(86)를 통해 환산된 부분방전값을 인가받아 부분방전신호의 위상분포를 검출하여 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 검출하는 위상검출부(88), 상기 부분방전값 환산부(86)를 통해 환산된 부분방전값을 인가받아 부분방전신호의 주기분포를 검출함으로써 초당 부분방전의 발생 빈도(PPS)값을 검출하는 펄스계수 기(90)를 포함한다.
또한, 상기 부분방전 측정장치(8)는 그 내부에 상기 부분방전 데이터를 세븐세그먼트 등을 통해 표시하기 위한 표시부(92)가 구비되며, 그 표시부(92)를 구동시키기 위한 표시구동부(94)가 구비되고, 부분 방전데이터를 데이터 통신망을 통해 원격의 관리자 단말기(10)로 전송하기 위한 데이터 전송부(96)를 포함한다.
한편, 상기 부분방전 측정장치(8)는 그 내부에 정전용량값 대 부분방전값의 대응 데이터값이 저장되며, 부분방전 감지센서(2)가 접속된 각 채널별 부분방전 감지센서의 위치정보가 저장되고, 경고 구동시의 기준설정값이 저장된 메모리(98), 각 부분방전 감지센서(2)로부터 수신된 정전용량값을 부분방전값으로 환산하고, 그 환산값으로부터 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포를 검출하여 고장 여부 또는 고장 가능성을 예측하여 경보를 구동하도록 제어하는 제어부(100)를 포함한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 관리자 단말기의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 관리자 단말기(10)는 그 내부에 상기 다수의 부분방전 측정장치로부터 전송된 시간대별 부분방전 데이터 및 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 수신하고, 전력 차단기(미도시)로의 차단신호를 전송하기 위한 통신모듈(102), 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터의 비교에 따라 고장판단 또는 고장 예측판단시 관리자가 전력 차단기의 개폐 제어신호를 입력하기 위한 전력차단기 개폐 조작부(104), 상기 부분방전 측정장 치로부터 전송된 시간대별 부분방전 데이터 및 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 각 부분방전 측정장치별, 시간대별의 그래픽 데이터를 변경 처리하기 위한 부분방전값 그래픽 환산부(106)를 포함한다.
또한, 상기 관리자 단말기(10)는 그 내부에 상기 부분방전값 그래픽 환산부(106)를 통해 그래픽 데이터로 변경처리된 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 화면에 출력하고 기설정값과의 비교로 인해 고장 또는 고장 예측신호를 화면 표시하기 위한 표시부(108), 상기 표시부(108)에 고장신호 발생시 그 경고신호를 표시 구동하거나, 별도의 부저 또는 스피커(미도시)를 통해 고장 또는 고장예측 경고음을 발생시키는 경고 발생부(110)를 포함한다.
한편, 상기 관리자 단말기(10)는 그 내부에 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 그래픽 데이터로 변경처리하기 위한 그래픽 데이터, 각 PD측정장치의 위치정보, 전력 차단기의 차단이력 정보, 경고 발생이력 정보를 저장하기 위한 메모리(114), 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 화면에 출력하고 기설정값과의 비교로 인해 고장 또는 고장 가능성 여부를 판단하여 이상상태 발생시 경고가 발생되게 제어하는 제어부(116)를 포함한다.
바람직하게, 상기 관리자 단말기(10)는 그 내부에 상기 제어부(116)의 고장 판단 또는 고장 가능성 판단시 모선을 보호하기 위해 상기 제어부(116)로부터 차단 제어신호를 인가받아 모선으로 전달되는 전력을 자동으로 차단하기 위한 자동 전력차단부(112)가 더 구성되고, 상기 제어부(116)는 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 화면에 출력하고 기설정값과의 비교로 인해 고장 가능성이 높은 시 점에 상기 자동 전력차단부(112)를 자동 차단할 수 있도록 함으로써 관리자의 부재시에도 모선이나 주변압기를 자동적으로 보호할 수 있도록 한다.
또한, 상기 제어부(116)는 상기 자동 전력차단부(112)의 차단 조건으로 상기 부분방전값의 분석으로 인해 검출된 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC) 요소 중 소정개수 이상의 요소가 기설정치를 초과한 경우 상기 자동 전력차단부(112)가 자동으로 스위칭되도록 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 관리자 단말기의 부분방전 표시화면을 나타내는 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 관리자 단말기의 부분방전 표시화면(12)은 도 4에 도시된 바와 같이, 부분방전 측정장치의 각 위치별 코드정보가 출력되는 위치코드 표시부(14), 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 각각 표시하는 출력부(16,18,20,22)와, 상기 출력부(16,18,20,22)를 통해 출력되는 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값의 크기 정보에 따라 부분방전의 경고상태를 표시하는 부분방전 경고상태 표시부(24)를 포함한다. 여기서 부분방전 경고상태 표시부(24)는 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값의 이상정도에 따라 3가지 경고상태를 표시하는 경고등(26)가 마련된다. 즉, 상기 경고등(24)이 모두 점등된 경우라면 즉시 전력차단기를 스위칭하여 모선의 주변압기를 보호해야할 경고상태인 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템의 감시 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템의 감시 방법은 경고설정값 설정 단계(S100), 감지 신호 수신 및 저장 단계(S110), 부분방전값으로 환산 단계(S120), 위상분포 및 주기분포 검출 단계(S130), 비교 단계(S140), 이상상태 감지 단계(S150), 카운트 단계(S160), 경고 발생 단계(S170), 표시 단계(S180), 차단신호 수신 단계(S190) 및 차단 스위치를 작동 단계(S192)를 포함한다.
먼저, 다수의 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 인가받아 경보를 발생시키기 위한 부분방전 측정장치에 경고설정값을 설정한다.
그리고, 상기 부분방전 측정장치가 상기 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 전송받으면 미리 저장된 매칭데이터에 의해 그 정전용량값을 부분방전값으로 환산하고, 그 부분방전값을 통해 상기 부분방전 측정장치는 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 산출한다. 즉, 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출한다.
이어서, 상기 부분방전 측정장치는 기설정된 고장설정값과 검출된 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 비교하고, 동시에 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 원격의 관리자 단말기로 전송한다.
다음으로, 상기 부분방전 측정장치 및 관리자 단말기는 데이터 비교를 통해 케이블 접속재가 부분방전상태가 이상상태인지를 판단한다. 즉, 고장발생 가능성이 높은 상태인지를 판단한다.
그리고, 상기 부분방전 측정장치 및 관리자 단말기는 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)의 요소들의 부분방전상태를 카운트하고, 고장 위험상태라고 판단되면 경고를 발생시킨다.
또한, 상기 부분방전 측정장치 및 관리자 단말기는 부분방전 발생위치 및 그 추출값을 표시하고, 상기 관리자 단말기는 차단기에 대한 차단신호가 수신되는 지를 판단하며 차단기 차단신호가 수신되면 차단기를 스위칭하여 모선의 주변압기를 보호할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템의 감시 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감 시시스템의 감시 방법은 경고설정값 설정 단계(S200), 감지 신호 수신 및 저장 단계(S210), 부분방전값으로 환산 단계(S220), 위상분포 및 주기분포 검출 단계(S230), 비교 단계(S240), 이상상태 감지 단계(S250), 카운트 단계(S260), 경고 발생 단계(S270), 표시 단계(S280) 및 자동 차단 스위치를 작동 단계(S290)를 포함한다.
먼저 다수의 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 인가받아 경보를 발생시키기 위한 부분방전 측정장치에 경고설정값을 설정한다.
그리고, 상기 부분방전 측정장치가 상기 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 전송받으면 미리 저장된 매칭데이터에 의해 그 정전용량값을 부분방전값으로 환산하고, 그 부분방전값을 통해 상기 부분방전 측정장치는 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 산출한다. 즉, 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출한다.
이어서, 상기 부분방전 측정장치는 기설정된 고장설정값과 검출된 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 비교하고, 동시에 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)값을 원격의 관리자 단말기로 전송한다.
다음으로, 상기 부분방전 측정장치 및 관리자 단말기는 데이터 비교를 통해 케이블 접속재가 부분방전상태가 이상상태인지를 판단한다. 즉, 고장발생 가능성이 높은 상태인지를 판단한다.
그리고, 상기 부분방전 측정장치 및 관리자 단말기는 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)의 요소들의 부분방전상태를 카운트하고, 고장 위험상태라고 판단되면 경고를 발생시킨다.
또한, 상기 부분방전 측정장치 및 관리자 단말기는 부분방전 발생위치 및 그 추출값을 표시하고, 상기 관리자 단말기는 자동으로 차단기에 대한 차단신호를 발생하게 된다. 따라서, 관리자 부재시에도 신속하게 모선의 전력투입을 차단하여 주변압기를 보호할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 옥내변전소의 케이블 접속재 부분방전 감시시스템은 단지 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변경이 가능하다.
이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음이 자명하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템에 포함된 부분방전 측정장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 관리자 단말기의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 관리자 단말기의 부분방전 표시화면을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템의 감시 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 케이블 접속재 부분방전 감시시스템의 감시 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2 : 부분방전 감지센서 4 : 대역필터
6 : 감지부 8 : 부분방전 측정장치 10 : 관리자단말기

Claims (17)

  1. 옥내변전소에 설치된 가스절연개폐장치(GIS)와 배전케이블을 연결하기 위한 케이블 접속재의 외주연에 설치되어 정전용량의 변화값을 감지하기 위한 부분방전 감지센서가 포함된 감지부;
    상기 부분방전 감지센서로부터 전송된 각 케이블 접속재의 정전용량값을 인가받아 부분방전값으로 환산하고, 기설정된 이상 부분방전값과 비교함으로써 케이블 접속재의 내부 고장을 판단하거나, 고장을 예상할 수 있도록 한 부분방전 측정장치; 및
    원격지에 설치되며, 데이터 통신망을 매개하여 부분방전 측정장치로부터 부분방전값을 제공받아 실시간으로 모니터링을 수행하며, 기설정값 이상의 부분방전값이 인가된 경우라면 경고를 발생시키고, 모선의 전단에 설치된 차단기를 개폐 제어하기 위한 관리자 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 감지부는
    상기 감지부 내부에 상기 상기 부분방전 감지센서로부터 감지된 정전용량 신호값을 인가받아 일정 대역을 필터링함으로써 노이즈를 제거하기 위한 대역필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 감지센서는
    유연성 있는 밴드 형태로 구성되며, 그 내부에 다수의 코일이 상기 케이블 접속재의 외주연에 권취되게 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 측정장치는
    복수의 접속채널이 복수의 상기 부분방전 감지센서로부터 부분방전 신호를 인가받는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 관리자 단말기는
    부분방전상태의 정도를 표시하기 위해 다수개의 경고표시수단이 표시 화면 또는 발광 다이오드(LED)로 형성된 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감 시시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 측정장치는
    일정 대역 이외의 신호에 대한 노이즈를 제거함으로써 서지전압의 유입을 방지하기 위한 대역필터;
    상기 대역필터로부터 인가된 정전용량값을 수신하기 위한 데이터수신부;
    상기 데이터수신부를 통해 각 부분방전 감지센서로부터 수신된 정전용량값을 부분방전값으로 환산하기 위한 부분방전값 환산부;
    상기 부분방전값 환산부를 통해 환산된 부분방전값을 인가받아 부분방전신호의 위상분포를 검출하여 부분 방전값의 크기(QMAX), 부분 방전값의 에너지양(PDI)값을 검출하는 위상검출부;
    상기 부분방전값 환산부를 통해 환산된 부분방전값을 인가받아 부분방전신호의 주기분포를 검출함으로써 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 값을 검출하는 펄스계수기;
    상기 주기당 부분방전 발생빈도(PPC)의 부분방전 데이터를 세븐세그먼트를 통해 표시하기 위한 표시부;
    상기 표시부를 구동시키기 위한 표시구동부;
    상기 부분 방전데이터를 데이터 통신망을 통해 원격의 관리자 단말기로 전송 하기 위한 데이터 전송부;
    상기 정전용량값 및 상기 부분방전값의 대응 데이터값이 저장되어져 있으며, 상기 부분방전 감지센서가 접속된 각 채널별 부분방전 감지센서의 위치정보가 저장되어 있고, 경고 구동시의 기준설정값이 저장된 메모리; 및
    부분방전 감지센서로부터 수신된 상기 정전용량값을 부분방전값으로 환산하고, 상기 환산값으로부터 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포를 검출하여 고장 여부 또는 고장 가능성을 예측하여 경보를 구동하도록 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 관리자 단말기는
    상기 관리자 단말기 내부에 상기 부분방전 측정장치로부터 전송된 시간대별 부분방전 데이터 및 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 수신하고, 전력 차단기로의 차단신호를 전송하기 위한 통신모듈;
    상기 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터의 비교에 따라 고장판단 또는 고장 예측판단시 관리자가 전력 차단기의 개폐 제어신호를 입력하기 위한 전력차단기 개폐 조작부;
    상기 부분방전 측정장치로부터 전송된 시간대별 부분방전 데이터 및 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 각 부분방전 측정장치마다, 시간대별의 그래픽 데이터를 변경 처리하기 위한 부분방전값 그래픽 환산부;
    상기 부분방전값 그래픽 환산부를 통해 그래픽 데이터로 변경처리된 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 화면에 출력하고 기설정값과의 비교로 인해 고장 또는 고장 예측신호를 화면 표시하기 위한 표시부;
    상기 표시부에 고장신호 발생시 그 경고신호를 표시 구동하거나, 별도의 부저 또는 스피커를 통해 고장 또는 고장예측 경고음을 발생시키는 경고 발생부;
    상기 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 그래픽 데이터로 변경처리하기 위한 그래픽 데이터, 각 부분방전 측정장치의 위치정보, 전력 차단기의 차단이력 정보, 경고 발생이력 정보를 저장하기 위한 메모리; 및
    상기 부분방전신호의 위상분포 및 주기분포 데이터를 화면에 출력하고 기설정값과의 비교로 인해 고장 또는 고장 가능성 여부를 판단하여 이상상태 발생시 경고가 발생되게 제어하는 제어부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 관리자 단말기는
    상기 관리자 단말기 내부에 상기 제어부의 고장 판단 또는 고장 가능성 판단시 모선을 보호하기 위해 상기 제어부로부터 차단 제어신호를 인가받아 모선으로 전달되는 전력을 자동으로 차단하기 위한 자동 전력차단부를 더 포함하는 것을 특 징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시시스템.
  9. 부분방전 측정장치에 경고설정값을 설정하는 단계;
    부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계;
    상기 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 전송받아 상기 부분방전 측정장치에서 부분방전값으로 환산하는 단계;
    상기 부분방전값을 통해 상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계;
    상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계;
    상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하여 이상상태를 감지하는 단계;
    상기 이상상태가 감지되면 부분방전상태를 카운트하는 단계;
    상기 부분방전상태의 정도를 판단하여 경고를 발생시키는 단계;
    부분방전 발생위치 및 추출값을 표시하는 단계;
    차단신호 수신 단계; 및
    상기 차단신호가 수신되면 차단 스위치를 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계에서,
    상기 감지 신호의 수신은 감지부 내의 상기 부분방전 감시센서로부터 감지된 정전용량 신호값을 인가받아 일정 대역을 필터링함으로써 노이즈를 게거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계에서,
    상기 위상분포 및 주기분포는 부분방전값의 크기(QMAX), 부분방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC) 값의 산출을 통해 검출하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 이상상태를 감지하는 단계에서,
    상기 이상상태가 감지되지 않으면 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계를 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 차단신호 수신 단계에서,
    상기 차단신호가 수신되지 않으면 상기 차단신호 수신 단계로 피드백되는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
  14. 부분방전 측정장치에 경고설정값을 설정하는 단계;
    부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계;
    상기 부분방전 감지센서로부터 정전용량값을 전송받아 상기 부분방전 측정장치에서 부분방전값으로 환산하는 단계;
    상기 부분방전값을 통해 상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계;
    상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계;
    상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하여 이상상태를 감지하는 단계;
    상기 이상상태가 감지되면 부분방전상태를 카운트하는 단계;
    상기 부분방전상태의 정도를 판단하여 경고를 발생시키는 단계;
    부분방전 발생위치 및 추출값을 표시하는 단계;
    차단신호 수신 단계; 및
    자동으로 차단 스위치를 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이 블 접속재 부분방전 감시방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 부분방전 감지센서로부터 감지 신호를 수신하여 메모리에 저장하는 단계에서,
    상기 감지 신호의 수신은 감지부 내의 상기 부분방전 감시센서로부터 감지된 정전용량 신호값을 인가받아 일정 대역을 필터링함으로써 노이즈를 게거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 부분방전값의 위상분포 및 주기분포를 검출하는 단계에서,
    상기 위상분포 및 주기분포는 부분방전값의 크기(QMAX), 부분방전값의 에너지양(PDI), 초당 부분방전의 발생빈도(PPS) 및 주기당 부분방전 발생빈도(PPC) 값의 산출을 통해 검출하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 이상상태를 감지하는 단계에서,
    상기 이상상태가 감지되지 않으면 상기 경고설정값 및 상기 부분방전값을 비교하는 단계를 수행하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속재 부분방전 감시방법.
KR1020070098516A 2007-09-29 2007-09-29 케이블 접속재 부분방전 감시시스템 및 케이블 접속재부분방전 감시 방법 KR100986671B1 (ko)

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