KR20120056693A - 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 액체냉매를 포함하는 압력 용기에서 운전하는 초전도 전력기기를 위한 부분방전 측정장치에 있어서, 상기 초전도 전력기기의 부분방전 측정센서와 상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 음향센서 및 상기 액체냉매의 레벨 변화를 센싱하는 레벨센서를 포함하는 것을 특징으로 하며, 초전도 전력기기의 부분방전 측정이 정확하게 이루어 질 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초전도 전력기기의 부분방전 측정이 정확하게 이루어 질 수 있는, 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다.
초전도는 일정한 온도 이하가 되면 전기저항이 제로(zero)가 되며, 반자성을 나타내는 현상을 의미한다. 이러한 초전도 현상을 전력시스템에 적용하면 아주 얇은 도체에 큰 전류를 흘릴 수 있다. 초전도선은 구리 도체보다 단위 면적당 전류밀도를 100배 이상으로 증가시킬 수 있다.
따라서, 고온 초전도 전력기기인 초전도 케이블, 초전도 변압기, 초전도 한류기는 송배전 시스템의 용량 및 효율 향상, 그리고 신뢰성 개선에 있어서 21세기 핵심기술이 될 잠재력을 가지고 있다.
현재 사용하고 있는 상전도 전력기기는 냉각을 위하여 오일, SF6 가스를 사용하므로 폭발이나 화재의 위험성이 있고 온실가스도 증가시킨다.
하지만, 초전도 전력기기는 냉각을 위하여 액체냉매를 사용하므로 폭발이나 화재 등의 환경 문제가 없고, 기존 전력기기에 비해서 전력손실도 대폭 절감시켜 결과적으로 온실가스 배출도 저감시킬 수 있는 장점을 가진다.
이러한 초전도 전력기기는 냉각방식에 따라 극저온 냉동기를 사용하는 전도 냉각방식, 액체 냉매를 사용하는 액체 냉매 냉각방식, 고체 질소 등을 사용하는 고체 냉매 냉각방식 등으로 구분되며, 주로 액체 질소를 사용하는 액체 냉매 냉각방식이 초전도 전력기기의 연구개발에 많이 이용되고 있다.
한편, 현재 변전소 등에서 사용되고 있는 전력기기는, 내부 절연이 파괴되는 등의 내부 결함이 존재하면 국소적으로 전계가 높아져 부분방전이 발생한다. 즉, 기기내의 불순물과 작은 결함에서 발생되는 부분방전은 장시간 지속되면 심각한 고장으로 발전할 수 있다.
따라서, 기기의 고장을 미연에 방지하고 예방 진단할 수 있는 다양한 진단 기술이 필요한데, 그 중 전력기기의 내부 결함을 진단하기 위하여 부분방전을 측정하는 방법이 많이 이용되고 있다.
그런데, 초전도 전력기기는 극저온의 액체냉매를 사용하고, 고전압에 상대적으로 취약한 초전도체를 사용함으로 인하여 이상 징후의 신속한 파악 및 대처를 위한 진단 기법이 상당히 절실하다.
하지만, 초전도 전력기기의 경우는 아직까지 부분방전 측정 방법에 대하여 규정된 바가 없고, 초전도 전력기기에 대한 부분방전 진단기법은 현재 전 세계적으로 연구 초기단계에 있다.
또한, 극저온 액체냉매 하에서 운전하는 초전도 전력기기의 경우 주위로부터 열이 침입하여 액체냉매가 증발하거나 내부 및 외부의 압력 변화 등에 의하여 기포가 발생하게 되며, 이로 인해 기체 방전 현상이 발생한다.
이러한 상황에서, 초전도 전력기기의 내부 결함을 진단하기 위하여 기존의 전력기기에 사용되던 부분방전 측정방법을 이용하여 부분방전을 측정하면, 기포에 의한 기체 방전도 부분방전으로 인식하여 초전도 전력기기의 고장으로 판단될 수 있는 문제점이 있다.
이렇게 기포에 의한 기체 방전을 부분방전으로 판단하여 초전도 전력기기의 고장으로 판단하게 되면, 이로 인해 초전도 전력기기의 운전을 중단하고 유지 보수를 해야 하는 등의 불필요한 인력 동원 및 비용 증가 등의 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은, 초전도 전력기기 내부의 결함을 진단하기 위한 부분방전 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 초전도 전력기기의 부분방전 측정이 정확하게 이루어 질 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 함을 목적으로 한다.
그리고 본 발명은, 초전도 전력기기의 부분방전 측정의 정확성을 위하여 다양한 센서를 이용하여 신뢰성 있는 측정 결과를 제공하고자 함을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치는, 액체냉매를 포함하는 압력 용기에서 운전하는 초전도 전력기기를 위한 부분방전 측정장치에 있어서, 상기 초전도 전력기기의 부분방전 측정센서와 상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 음향센서 및 상기 액체냉매의 레벨 변화를 센싱하는 레벨센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 부분방전 측정센서, 상기 음향센서 및 상기 레벨센서에서 측정된 신호가 전송되고, 상기 부분방전 측정센서에서 센싱된 신호에서 상기 음향센서 또는 상기 레벨센서에서 센싱된 신호를 제거한 최종 신호를 출력하는 신호처리부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 부분방전 측정센서는 UHF(Ultra High Frequency) 센서, 캐패시터 센서, HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
나아가, 상기 신호처리부는, 상기 음향센서에서 센싱된 신호에서 음향신호를 검출하는 제1 비교기와 상기 레벨센서에서 센싱된 신호에서 액체냉매의 레벨변화를 검출하는 제2 비교기와 상기 부분방전 측정센서에서 센싱된 신호에서 상기 제1 비교기 또는 상기 제2 비교기에서 검출된 신호를 제거하는 신호제거부 및 상기 신호제거부에 연결되어 최종 신호를 출력하는 출력부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 신호처리부는, 상기 제1 비교기에 연결되어 상기 제1 비교기에서 출력되는 음향신호의 패턴을 분석하여 상기 액체냉매에서 발생한 기포가 터지면서 생기는 소음을 검출하는 신호패턴분석부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법은, 액체냉매를 포함하는 압력 용기에서 운전하는 초전도 전력기기를 위한 부분방전 측정방법에 있어서, 상기 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱하는 단계와 상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 단계와 상기 액체냉매의 레벨 변화를 센싱하는 단계와 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 음향 신호 또는 상기 레벨 변화 신호를 제거하는 단계 및 최종 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱하는 단계는, UHF 센서, 캐패시터 센서, HFCT 센서 중 어느 하나를 이용하여 부분방전 신호를 측정하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 단계는, 상기 센싱된 음향 신호의 패턴을 분석하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법은, 액체냉매를 포함하는 압력 용기에서 운전하는 초전도 전력기기를 위한 부분방전 측정방법에 있어서, (a) 상기 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱하는 단계와 (b) 상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 단계와 (c) 상기 센싱된 음향 신호가 있는 경우, 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 음향 신호를 제거하는 단계와 (d) 상기 센싱된 음향 신호가 없는 경우, 상기 액체냉매의 레벨 변화를 센싱하는 단계와 (e) 상기 센싱된 레벨 변화가 있는 경우, 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 센싱된 레벨 변화 신호를 제거하는 단계 및 상기 (c) 또는 상기 (e) 단계에서 제거된 최종 신호를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계는, 상기 센싱된 음향 신호의 패턴을 분석하여 상기 액체냉매에서 발생한 기포가 터지면서 생기는 소음을 검출하는 단계 및 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 기포가 터지면서 생기는 소음을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법에 따르면, 초전도 전력기기 내부의 결함을 진단하기 위한 부분방전 측정장치 및 측정방법을 제공함으로써, 초전도 전력기기 내부의 결함을 신속하게 측정하여, 기기내의 불순물과 작은 결함에서 심각한 고장으로 발전되는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법에 따르면, 초전도 전력기기의 부분방전 측정이 정확하게 이루어 질 수 있는 장치 및 방법을 제공함으로써, 잘못된 부분방전 측정 결과로 인하여 초전도 전력기기의 운전을 중단하고 유지 보수를 하는 등의 불필요한 인력 동원 및 비용 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 따르면, 초전도 전력기기의 부분방전 측정의 정확성을 위하여 다양한 센서를 이용하여 신뢰성 있는 측정 결과를 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 부분방전 측정방법을 초전도 전력기기에 적용하여 부분방전 신호를 측정하는 일예를 보여주기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이며,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치의 신호처리부를 설명하기 위한 구성도이며,
도 4는 본 발명에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이며,
도 5는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
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도 4는 본 발명에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이며,
도 5는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이하에 기재된 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것이며, 본 발명의 실시 범위가 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법은 초전도 전력기기의 부분방전을 측정하기 위하여, 기본적으로는 기존의 전력기기의 부분방전 측정을 위해 사용하던 UHF(Ultra High Frequency) 법, 캐패시터 삽입법 등을 이용한다.
즉, 기존의 전력기기의 부분방전을 측정하기 위한 다양한 공지의 방법이 본 발명에도 적용될 수 있으며, 도 1은 일반적인 부분방전 측정방법을 초전도 전력기기에 적용하여 부분방전 신호를 측정하는 일예를 보여주기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력설비 부분방전 진단 시 사용되는 IEC60270 규격으로 측정하며, HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서를 이용하여 측정한 예를 나타낸다.
부분방전의 측정에는 HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서뿐만 아니라, UHF(Ultra High Frequency) 센서, 캐패시터 센서, 초음파 센서, 온도 센서 등 다양한 센서들이 적용될 수 있음은 물론이다.
액체냉매 용기인 저온유지장치(100)는 예를 들어, 내부 지름 40cm, 높이 130cm 인 GFRP(Glass Fiber-Reinforced Plastics) 용기로 열의 침입을 막기 위하여 진공으로 된 열절연층으로 구성되어 있다.
결함 셀에서 발생되는 누설전류를 HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서(110)로 검출하여 오실로스코프(120)로 데이터를 측정하고 분석 프로그램(130)으로 부분방전 패턴을 분석하고 저장한다.
또한, 변압기(140)를 이용하여 저온유지장치(100)의 내부 결함으로부터 발생된 부분방전 신호들을 검출하고, 예를 들어 IEC60270에 부합하는 HACFELY TE571TM(150)을 통해 분석한다.
부분방전은 절연재료 자체의 결함, 도체 모서리 부분, 기포 및 금속가루, 불순물 환입, 금속 쉴드나 도체 연결 불량 등과 같은 결함에 의해 발생할 수 있으며, 부분방전 발생시 나타나는 징후로는 방전펄스전류발생, 초음파, 진동, 방사전자계, 광, 절연물 분해 및 변질(가스생성), 전력손실증가, 부분적인 절연파괴 등이 있고, 부분방전의 측정방법에는 이러한 재 특성을 이용한 화학적, 기계적, 광학적, 전기적인 방법 등이 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치는 저온유지장치(100), 부분방전 측정센서(200), 음향센서(300), 레벨센서(400) 및 신호처리부(600)를 포함한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 초전도 전력기기는 압력용기, 즉 저온유지장치(100)에서 운전을 하며 내부에 초전도 소자(500)가 액체냉매(510)에 담겨져있다.
액체냉매의 온도는 극저온으로 매우 낮으므로 주위로부터 열이 침입함으로써 액체냉매(510)가 증발하여 기포(550)가 발생하거나 내외부의 압력의 변화 영향 등에 의하여 기포(550)가 발생할 수 있다.
본 발명에서는 도 1에서 설명한 부분방전 측정방법뿐만 아니라 UHF(Ultra High Frequency) 법, 캐패시터 삽입법 등 다양한 방식으로 초전도 전력기기의 부분방전을 측정할 수 있으며, 부분방전의 측정을 위하여 초전도 전력기기의 외부에 상기 부분방전 측정센서(200)를 형성한다.
이러한 부분방전 측정센서(200)로는 UHF(Ultra High Frequency) 센서, 캐패시터 센서, HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서 등을 사용할 수 있다.
상기 음향센서(300)는 액체냉매(510)에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 센서로서, 특히 액체냉매(510) 내에서 발생한 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 센싱하기 위한 센서이다.
상기 레벨센서(400)는 액체냉매(510) 내에서 발생한 기포(550)가 터지면서 액체냉매(510) 레벨의 변화 유뮤를 센싱하기 위한 센서이다.
상기 신호처리부(600)는, 상기 부분방전 측정센서(200), 상기 음향센서(300) 및 상기 레벨센서(400)에서 측정된 신호가 전송되고, 상기 부분방전 측정센서(200)에서 센싱된 신호에서 상기 음향센서(300) 또는 상기 레벨센서(400)에서 센싱된 신호를 제거한 최종 신호를 출력한다.
이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치에 대하여 좀 더 자세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치의 신호처리부(600)를 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치는 부분방전 측정센서(200), 음향센서(300), 레벨센서(400) 및 신호처리부(600)를 포함한다.
상기 부분방전 측정센서(200), 음향센서(300) 및 레벨센서(400)에 대해서는 도 2에서 설명한 내용과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
상기 신호처리부(600)는 제1 비교기(610), 신호패턴분석부(620), 제2 비교기(630), 신호제거부(650) 및 출력부(670)를 포함할 수 있다.
상기 제1 비교기(610)는 상기 음향센서(300)에서 센싱된 신호에서 음향신호를 검출하고, 상기 신호패턴분석부(620)는 상기 제1 비교기(610)에 연결되어 상기 제1 비교기(610)에서 출력되는 음향신호의 패턴을 분석하여 상기 액체냉매(510)에서 발생한 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 검출한다.
상기 저온유지장치(100) 내부에는 기포(550)로 인한 소음 이외에도 여러 가지 소음이 발생할 수 있다.
그러나, 초전도 전력기기 내부는 밀폐 압력용기로 되어 있고 다른 소리가 침투하기가 용이하지 않으므로 저온유지장치(100) 내부에서 발생할 수 있는 소음의 경우는 제한적이고, 액체냉매(510)에서 발생한 기포(550)가 터지면서 생기는 소음과 그 이외의 소음은 다른 패턴을 가지고 있으므로 상기 신호패턴분석부(620)에서는 저온유지장치(100) 내부에서 발생한 음향신호의 패턴 분석을 통해 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 구분해 낼 수 있다.
상기 제2 비교기(630)는 상기 레벨센서(400)에서 센싱된 신호에서 액체냉매(510)의 레벨변화를 검출한다.
극저온 액체냉매(510) 하에서 운전하는 초전도 전력기기의 경우 주위로부터 열이 침입하여 액체냉매가 증발하거나 내부 및 외부의 압력 변화 등에 의하여 기포(550)가 발생하게 되며, 이로 인해 기체 방전 현상이 발생한다.
이러한 기포(550)는 초전도 전력기기의 내부 결함에 의한 것이 아니므로 기포에 의한 기체 방전도 부분방전으로 인식하여 초전도 전력기기의 고장으로 판단하지 않도록, 부분방전 측정센서(200)에서 센싱된 신호에서 기포(550)에 의한 기체 방전 부분을 제거해 줘야 한다.
즉, 기포(550)에 의한 방전은 상기 음향센서(300)에서 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 검출하거나 상기 레벨센서(400)에서 기포(550)가 터지므로 인해 액체냉매(510)의 레벨변화를 검출함으로써 측정할 수 있다.
상기 신호제거부(650)는 상기 부분방전 측정센서(200)에서 센싱된 신호에서 상기 제1 비교기(610) 또는 상기 제2 비교기(630)에서 검출된 신호, 좀 더 정확히 말하면, 상기 제1 비교기(610)를 거쳐 상기 신호패턴분석부(620) 또는 상기 제2 비교기(630)에서 검출된 신호를 제거한다.
이러한 과정을 통해 액체냉매(510)에서 발생한 기포(550)로 인한 방전을 전체 부분방전 신호에서 제거하여 초전도 전력기기 내부의 결함에 의한 부분방전 만을 정확하게 검출할 수 있다.
상기 출력부(670)는 상기 신호제거부(650)에 연결되어 전체 부분방전 신호에서 기포(550)에 의한 방전 부분이 제거된 최종 신호를 출력한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법에 대하여 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법은, 먼저, UHF(Ultra High Frequency) 법, 캐패시터 삽입법 등 다양한 방법을 통하여 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱(S100)한다.
이어, 저온유지장치(100) 내의 액체냉매(510)에서 발생하는 여러 가지 음향에 대한 음향 신호를 센싱(S110)하여, 센싱된 음향 신호의 패턴을 분석(S115)함으로써 액체냉매(510)에서 발생한 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 검출한다.
즉, 저온유지장치(100) 내부에는 기포(550)로 인한 소음 이외에도 여러 가지 소음이 발생할 수 있다. 그러나, 초전도 전력기기 내부는 밀폐 압력용기로 되어 있고 다른 소리가 침투하기가 용이하지 않으므로 저온유지장치(100) 내부에서 발생할 수 있는 소음의 경우는 제한적이고, 액체냉매(510)에서 발생한 기포(550)가 터지면서 생기는 소음과 그 이외의 소음은 다른 패턴을 가지고 있으므로, 저온유지장치(100) 내부에서 발생한 음향신호의 패턴 분석을 통해 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 구분해 내는 것이다.
다음으로, 액체냉매(510)의 레벨 변화를 센싱(S130)하는데, 이는 액체냉매(510) 내에서 발생한 기포(550)가 터지므로 인해 액체냉매(510)의 레벨에 변화가 생기는 것을 센싱하는 것이다.
이어, 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 음향 신호 또는 상기 레벨 변화 신호를 제거(S150)하여 최종 신호를 출력(S170)한다.
이하, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법에 대하여 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법은, 먼저, UHF(Ultra High Frequency) 법, 캐패시터 삽입법 등 다양한 방법을 통하여 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱(S200)한다.
이어, 저온유지장치(100) 내의 액체냉매(510)에서 발생하는 여러 가지 음향에 대한 음향 신호를 센싱(S210)한다.
상기 센싱 결과 음향 신호가 존재하는 경우(S220), 센싱된 음향 신호의 패턴을 분석(S230)하여 액체냉매(510)에서 발생한 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 검출(S240)한다.
즉, 저온유지장치(100) 내부에는 기포(550)로 인한 소음 이외에도 여러 가지 소음이 발생할 수 있으므로, 저온유지장치(100) 내부에서 발생한 음향신호의 패턴 분석을 통해 기포(550)가 터지면서 생기는 소음을 구분해 내는 것이다.
이어, 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 음향 신호(기포(550)가 터지면서 생기는 소음)를 제거(S270)하여 최종 신호를 출력(S280)한다.
한편, 상기 음향 신호를 센싱(S210)한 결과 음향 신호가 존재하지 않는 경우(S220), 액체냉매(510)의 레벨 변화를 센싱(S250)하는데, 이는 액체냉매(510) 내에서 발생한 기포(550)가 터지므로 인해 액체냉매(510)의 레벨에 변화가 생기는 것을 센싱하는 것이다.
센싱 결과, 레벨 변화가 존재하면(S260), 상기 센싱된 부분방전 신호에서 레벨 변화 신호를 제거(S270)하여 최종 신호를 출력(S280)하고, 레벨 변화가 존재하지 않으면(S260) 부분방전센서에서 센싱된 신호를 최종신호로 출력(S280)하고, 본 프로세스를 종료한다.
본 실시예에 따른 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법에서는, 액체냉매(510) 내에서 발생한 기포(550)가 터질 때 그로 인한 소음도 발생하고 액체냉매(510)의 레벨변화도 생긴 경우, 전체 부분방전 신호에서 음향센서에 의해 센싱된 신호를 전체 부분방전 신호에서 우선 제거하도록 한 것이다.
즉, 음향센서 및 레벨센서에서 각각 센싱된 신호를 전체 부분방전 신호에서 모두 제거하게 되면, 동일한 기포에 의한 방전이 전체 부분방전 신호에서 중복하여 제거되므로, 그로 인하여 정확하지 않은 결과가 출력되는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 음향센서에서 기포(550)가 터질 때 발생한 소음을 센싱하지 못한 경우, 좀 더 정확한 센싱을 위하여 레벨센서를 동작시켜 액체냉매(510) 내에서 기포(550)가 터지므로 인한 레벨 변화를 센싱함으로써, 음향센서의 오동작의 경우에도 레벨센서를 통해 정확하게 부분방전을 측정할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치 및 측정방법에 따르면, 초전도 전력기기 내부의 결함을 진단하기 위한 부분방전 측정장치 및 측정방법을 제공함으로써, 초전도 전력기기 내부의 결함을 신속하게 측정하여, 기기내의 불순물과 작은 결함에서 심각한 고장으로 발전되는 것을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 초전도 전력기기의 부분방전 측정이 정확하게 이루어 질 수 있는 장치 및 방법을 제공함으로써, 잘못된 부분방전 측정 결과로 인하여 초전도 전력기기의 운전을 중단하고 유지 보수를 하는 등의 불필요한 인력 동원 및 비용 증가를 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 초전도 전력기기의 부분방전 측정의 정확성을 위하여 다양한 센서를 이용하여 신뢰성 있는 측정 결과를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 기재된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 저온유지장치 200: 부분방전 측정센서
300: 음향센서 400: 레벨센서
600: 신호처리부 610: 제1 비교기
620: 신호패턴분석부 630: 레벨센서
650: 신호제거부 670: 출력부
300: 음향센서 400: 레벨센서
600: 신호처리부 610: 제1 비교기
620: 신호패턴분석부 630: 레벨센서
650: 신호제거부 670: 출력부
Claims (10)
- 액체냉매를 포함하는 압력 용기에서 운전하는 초전도 전력기기를 위한 부분방전 측정장치에 있어서,
상기 초전도 전력기기의 부분방전 측정센서;
상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 음향센서; 및
상기 액체냉매의 레벨 변화를 센싱하는 레벨센서;
를 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치.
- 제1항에 있어서,
상기 부분방전 측정센서, 상기 음향센서 및 상기 레벨센서에서 측정된 신호가 전송되고, 상기 부분방전 측정센서에서 센싱된 신호에서 상기 음향센서 또는 상기 레벨센서에서 센싱된 신호를 제거한 최종 신호를 출력하는 신호처리부;
를 더 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 부분방전 측정센서는 UHF(Ultra High Frequency) 센서, 캐패시터 센서, HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 신호처리부는,
상기 음향센서에서 센싱된 신호에서 음향신호를 검출하는 제1 비교기;
상기 레벨센서에서 센싱된 신호에서 액체냉매의 레벨변화를 검출하는 제2 비교기;
상기 부분방전 측정센서에서 센싱된 신호에서 상기 제1 비교기 또는 상기 제2 비교기에서 검출된 신호를 제거하는 신호제거부; 및
상기 신호제거부에 연결되어 최종 신호를 출력하는 출력부;
를 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치.
- 제4항에 있어서,
상기 신호처리부는,
상기 제1 비교기에 연결되어 상기 제1 비교기에서 출력되는 음향신호의 패턴을 분석하여 상기 액체냉매에서 발생한 기포가 터지면서 생기는 소음을 검출하는 신호패턴분석부;
를 더 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정장치.
- 액체냉매를 포함하는 압력 용기에서 운전하는 초전도 전력기기를 위한 부분방전 측정방법에 있어서,
상기 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱하는 단계;
상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 단계;
상기 액체냉매의 레벨 변화를 센싱하는 단계;
상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 음향 신호 또는 상기 레벨 변화 신호를 제거하는 단계; 및
최종 신호를 출력하는 단계;
를 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법.
- 제6항에 있어서,
상기 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱하는 단계는,
UHF 센서, 캐패시터 센서, HFCT 센서 중 어느 하나를 이용하여 부분방전 신호를 측정하는 것을 특징으로 하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법.
- 제6항에 있어서,
상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 단계는,
상기 센싱된 음향 신호의 패턴을 분석하는 단계;
를 더 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법.
- 액체냉매를 포함하는 압력 용기에서 운전하는 초전도 전력기기를 위한 부분방전 측정방법에 있어서,
(a) 상기 초전도 전력기기의 부분방전 신호를 센싱하는 단계;
(b) 상기 액체냉매에서 발생하는 음향 신호를 센싱하는 단계;
(c) 상기 센싱된 음향 신호가 있는 경우, 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 음향 신호를 제거하는 단계;
(d) 상기 센싱된 음향 신호가 없는 경우, 상기 액체냉매의 레벨 변화를 센싱하는 단계;
(e) 상기 센싱된 레벨 변화가 있는 경우, 상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 센싱된 레벨 변화 신호를 제거하는 단계; 및
상기 (c) 또는 상기 (e) 단계에서 제거된 최종 신호를 출력하는 단계;
를 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법.
- 제9항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 센싱된 음향 신호의 패턴을 분석하여 상기 액체냉매에서 발생한 기포가 터지면서 생기는 소음을 검출하는 단계; 및
상기 센싱된 부분방전 신호에서 상기 기포가 터지면서 생기는 소음을 제거하는 단계;
를 더 포함하는 초전도 전력기기의 부분방전 측정방법.
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