KR20120115527A - 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치 - Google Patents
오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120115527A KR20120115527A KR1020127020126A KR20127020126A KR20120115527A KR 20120115527 A KR20120115527 A KR 20120115527A KR 1020127020126 A KR1020127020126 A KR 1020127020126A KR 20127020126 A KR20127020126 A KR 20127020126A KR 20120115527 A KR20120115527 A KR 20120115527A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- oil
- concentration
- discharge
- value
- parameter
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 65
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 49
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 claims description 27
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 19
- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 6
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 5
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 129
- 230000008859 change Effects 0.000 description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000007435 diagnostic evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
- G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
- G01R31/1281—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of liquids or gases
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
- G01N33/2841—Gas in oils, e.g. hydrogen in insulating oils
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits
Landscapes
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Housings And Mounting Of Transformers (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
오일(2)로 절연된 전기 장비(3)의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치가 제공된다. 이 방법은, 전기 장비(3)의 절연 오일(2)에 용해된 적어도 하나의 가스의 농도를 측정하는 단계와; 소정의 획득 시간 간격에서 측정되는 가스 농도와 상관된 적어도 하나의 농도 파라미터를 획득하는 단계와; 전기 장비(3)에서 일어나는 부분 전기 방전과 관련된 전기적 펄스를 측정하는 단계와, 여기서 부분 전기 방전은 상기 펄스를 발생시키고; 상기 소정의 획득 시간 간격과 실질적으로 동시에 측정되는 부분 방전과 상관된 적어도 하나의 방전 파라미터를 획득하는 단계와; 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값에 따라 전기 장비(3)의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 오일(oil)로 절연된 전기 장비(electrical equipment)의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치에 관한 것이다.
더 구체적으로, 본 발명은 오일로 절연된 전기 변압기의 진단 평가 분야에 관한 것이다. 사실, 중간-전압 변압기(medium-voltage transformer) 혹은 고전압 변압기(high-voltage transformer) 분야에서, 오일은 변압기를 절연하기 위해 빈번하게 사용된다.
오일로 절연된 변압기(또는 다른 중간-전압 장비 혹은 고전압 장비)의 절연 상태를 평가하는 진단 장치가 한동안 사용되어 오고 있다. 이러한 장치는, 오일에 용해된 가스(gas)의 농도를 추정하기 위해, DGA(Dissolved Gas Analysis, 용해 가스 분석)로 알려진 기술에 근거하고 있다.
DGA는, 변압기의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득하기 위해, 즉 오일 내에 가스를 발생시키는 소스(source)에 대한 표시를 획득하기 위해, 절연 오일에 용해된 소정 타입의 가스의 농도를 측정하는 것에 근거하고 있다.
더 구체적으로, DGA는, (하이드로겐(hydrogen), 메탄(methane), 에탄(ethane), 에틸렌(ethylene), 아세틸렌(acetylene), 카본 모녹사이드(carbon monoxide) 및 카본 다이옥사이드(carbon dioxide)를 포함하는) 복수의 가스의 농도를 분석하는데 사용된다.
포괄적 용어인 DGA는, 예를 들어, 듀발의 삼각법(Duval triangle method) 혹은 IEC 60599에 기반하는 기술과 같은 종래의 수 개의 기술을 포괄한다.
오일 내의 가스의 동일한 측정 농도 값으로부터 시작하여 변압기의 절연 상태를 진단하기 위해 서로 다른 종래 기술의 DGA 방법들을 사용하는 경우, 사용된 특정 기술에 따라, 종종 진단 표시들이 서로 상충한다. 사실, (오일에서 검출된 가스의 소스를 식별하기 위해 수집된 데이터를 해석하는 기준에 있어서) 이러한 기술들은 종종 서로 상충한다.
따라서, 공지된 진단 장치 및 DGA 진단 방법의 첫 번째 단점은, 이들이 종종 상대적으로 신뢰할 수 없는 표시를 제공한다는 것이다.
이러한 점에 비추어 볼 때, 변압기 및 더 일반적으로는 임의의 전기 장비에 대한 진단 표시의 신뢰도는 매우 중요하다는 것에 유의해야 하는데, 왜냐하면 기술 인력은 유지 보수 스케줄을 프로그래밍하기 위해 이러한 표시를 사용하고 그리고/또는 진단된 전기 장비의 최적의 절연 상태의 복원을 위한 신속한 조치를 취하기 위해 이러한 표시를 사용하기 때문이다.
DGA에 근거하는 종래 기술의 진단 장치의 두 번째 단점은, 오일에 용해된 가스의 소스를 식별해야 할 필요가 있다는 것, 그리고 서로 다른 가능한 소스들 간을 신뢰가능하게 구분을 해야 할 필요가 있다는 것이다.
사실, 종래의 DGA 기술에 있어서, 단지 매우 작은 수의 소스 타입만이 쉽고 신뢰가능하게 식별될 수 있다.
사실, 많은 타입의 소스를 식별하기 위해, 종래 기술은 매우 작은 농도로 존재하는 가스의 타입을 검출하는 것을 포함한다. 이것이 의미하는 것은 이러한 기술들의 신뢰도가 낮다는 것이며, 이러한 기술을 기반으로 하는 가스 검출 시스템을 더 복잡하게 함과 아울러 많은 비용을 요구한다는 것이다.
따라서, DGA 기반의 진단 장치는, 변압기 내에서 가스가 형성되도록 하는 단지 몇 가지의 소스(열화(degradation)의 원인)만을 식별하는데 사용될 수 있는 진단 표시를 제공할 수 있다.
더욱이, 더 진보된 DGA 기술을 기반으로 하는 진단 장치는, 가스에 대해 투과성(permeable)인 멤브레인(membrane)에 의해 오일 컨테이너(oil container)로부터 분리되는 측정 챔버(measuring chamber) 내부에서 측정되는 값에 따라, 후속 DGA에서 사용될 오일 내의 가스의 농도를 추정하는 것을 포함한다는 것에 유의해야 한다.
측정 챔버는 오일에 존재하는 가스의 일부를 멤브레인을 통해 수용한다.
이러한 종류의 진단 장치는, 측정 챔버 자체 내의 가스의 농도를 측정하기 위해 측정 챔버 내부에 하나 이상의 센서를 구비하고 있다.
오일에 용해된 가스의 농도의 잘못된 추정은 후속 DGA의 결과를 가치가 없게 만드는바, 이는 결과적으로 잘못된 진단 표시를 제공하거나, 최악의 경우, 전기 장비의 절연의 열화를 일으킬 수 있는 소스를 검출하지 못한다.
이것은 측정 챔버에서 측정된 가스의 양에 따라 오일 내의 가스 농도를 올바르게 추정해야 하는 문제를 제기한다. 사실, 가스가 오일로부터 측정 챔버로 이동(멤브레인을 통한 투과의 과도현상)하는 데는 상대적으로 긴 시간이 걸리고, 이것은 농도 추정에서 오류를 일으킨다.
따라서, 이러한 진단 장치의 또 다른 단점은 총체적인 오류에 있어 강하지 않고 노출되어 있다는 것인바, 이는 (공지된 진단 방법에서 사용되는) 추정된 가스 농도가 (특히, 오일 내에서 가스의 형성 이후 상기 과도현상 동안) 틀릴 수 있다는 현실적 위험이 존재하기 때문이다.
오일에 존재하는 가스는, 절연 오일에서 일어나거나 전기 장비의 절연의 다른 부분에서 일어나는, 전기 방전(electrical discharges)(이것은 또한 부분 방전(partial discharges)으로도 알려져 있음)에 의해 (일반적으로) 생성된다는 것에 유의해야 한다.
중간 전압 혹은 고전압이 인가된 전기 장비에서 부분 방전은 잘 알려진 현상이다.
부분 방전은 전기 시스템의 절연 중 일부분에 한정된 전기 방전이며, 따라서 부분 방전은 시스템의 즉각적인 손상을 일으키지는 않지만, 일반적으로 시스템의 점진적 열화를 일으킨다.
따라서, 바로 이러한 성질 때문에, 부분 방전은 어느 정도 절연 시스템에서의 결함에 실질적으로 한정된다.
고체 절연 혹은 가스 절연을 갖는 전기 장비의 경우 진단 목적으로 부분 방전 신호가 측정되고 분석됨에 유의해야 한다.
하지만, 오일로 절연된 전기 장비의 경우, 부분 방전 분석(Partial Discharge Analysis, PDA) 방법은 사용되지 않는다.
사실, 오일 절연은 자기-복원(self-restorative)되는바, 이것이 의미하는 바는 오일 절연물의 전형적인 결함(부분 방전 소스)은 변할 수 있고 심지어 시간이 경과함에 따라 사라질 수 있다는 것이다.
여기에 추가돼야 할 것으로, 오일로 절연된 변압기에 관해 측정된 부분 방전은 노이즈에 의해 크게 영향을 받으며 그리고 고체 절연물을 갖는 장비에 관해 보통 사용되는 해석 방법은 사용할 수 없다는 사실이다.
본 발명은, 앞서 언급된 종래 기술의 단점을 극복하는, 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치를 제공하는 것을 목표로 한다.
특히, 본 발명은, 전기 장비 자체의 절연 상태에 대해 신뢰가능하고 정확한 정보를 제공할 수 있는, 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치를 제공하는 것을 목표로 한다.
본 발명의 또 하나의 목표는, 변압기 자체의 절연에서의 다수의 결함을 간단하고 신뢰가능하게 식별할 수 있는, 오일로 절연된 변압기의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목표는, 첨부되는 특허청구범위에서 그 특징이 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 방법 및 장치에 의해 완전히 달성된다.
더 구체적으로는, 본 발명의 방법은,
- 전기 장비의 절연 오일에 용해된 가스의 농도를 측정하는 단계와;
- 소정의 획득 시간 간격에서 측정되는 가스의 농도와 상관된 적어도 하나의 농도 파라미터(concentration parameter)를 획득하는 단계를 포함한다.
이 방법은 또한,
- 전기 장비에서 일어나는 부분 전기 방전(partial electrical discharges)과 관련된 전기적 펄스(electrical pulses)를 측정하는 단계와, 여기서 부분 전기 방전은 상기 펄스를 발생시키고;
- 상기 소정의 획득 시간 간격과 실질적으로 동시에 측정되는 부분 방전과 상관된 적어도 하나의 방전 파라미터(discharge parameter)를 획득하는 단계와;
- 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값에 따라 전기 장비의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 장치에는 전기 장비의 절연 오일에 용해된 가스의 농도를 적어도 측정하는 디바이스가 구비되어 있다.
이 장치는, 전기 장비에서 일어나는 부분 전기 방전과 관련된 전기적 펄스를 측정하는 모듈(module)과, 여기서 부분 전기 방전은 상기 펄스를 발생시키고; 상기 디바이스에 연결됨과 아울러 부분 방전을 측정하는 모듈에 연결된 프로세싱 유닛(processing unit)을 함께 결합시켜 포함하는 것을 특징으로 하고, 여기서 상기 프로세싱 유닛은, 측정된 가스 농도와 상관된 적어도 하나의 농도 파라미터와, 그리고 부분 방전과 상관된 적어도 하나의 방전 파라미터를 획득하는 단계와, 그리고 결합되는 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값에 따라 전기 장비의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득하는 단계를 수행하도록 설계되어 있다.
바람직하게는, 농도 파라미터(의 값)와 방전 파라미터(의 값)의 결합은 비선형 결합이다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은, 첨부되는 도면을 참조하여, 이에 관한 바람직한 그리고 비한정적 의미의 실시예를 제시하는 다음의 설명으로부터 더 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 디바이스를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 나타낸 흐름도이다.
도면에서, 도면번호 11은 오일(2)로 절연된 전기 장비(3)의 절연 상태를 평가하는 진단 장치를 표시한다.
일반적으로 말해서, 전기 장비(3)는 오일로 절연된 (중간 전압용 혹은 고전압용) 임의의 전기 장비, 예를 들어, 변압기, 케이블, 혹은 스위치와 같은 것이다.
하지만, 특히, 본 발명은 오일로 절연된 변압기의 절연 상태를 평가하는 진단 장치에 관한 것이다.
따라서, 아래에 제시되는 설명에서, 장비(3)는 변압기다.
그러나, 이러한 것이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석돼서는 안 되는 바, 왜냐하면 진단 장치(11)는 예를 들어 오일로 절연된 케이블 혹은 임의의 전기 장비와 같은 다른 타입의 전기 장비와 관련될 수 있기 때문이다.
변압기의 오일(2)은 컨테이너(7)(이하에서는 오일의 컨테이너(7)로서 지칭됨) 내에 보유된다.
진단 장치(11)는 오일에 용해된 가스의 농도를 측정하는 디바이스(1)를 구비하고 있다.
바람직한 실시예에서, 디바이스(1)는 가스에 대해 투과성인 멤브레인(5)을 포함하는 바, 이 멤브레인(5)은 오일(2)의 컨테이너(7)와 측정 챔버(4) 사이에 위치하며, 가스가 멤브레인(5)을 통과해 오일의 컨테이너(7)로부터 측정 챔버(4)로 들어가도록 할 수 있다.
디바이스(1)는 또한, 센서(6) 및 제어 유닛(8)을 포함하는바, 센서(6)는 측정 챔버(4) 내에 장착되어 측정 챔버(4) 내의 가스의 농도를 측정한다.
센서(6)는 하나 이상의 소정 타입의 가스의 농도를 측정할 수 있다.
더 구체적으로, 디바이스(1)는 다음과 같은 가스, 즉
- 카본 모녹사이드(carbon monoxide)(이하에서는, CO로 지칭됨);
- 하이드로겐(hydrogen)(이하에서는, H2로 지칭됨) 중 적어도 하나를 측정하도록 구성된다.
바람직하게는, 디바이스(1)는 앞서 나열된 가스 양쪽 모두를 측정하도록 구성된다.
대안적으로, 단일 센서 대신(6)에, 디바이스(1)는 복수의 센서들을 포함할 수 있는바, 센서들 각각은 소정 타입의 가스의 농도를 측정하도록 설계된다.
디바이스(1)는 제어 유닛(control unit)(8)(혹은 프로세서나 임의의 다른 프로세싱 수단)을 포함하는바, 제어 유닛(8)은 센서(6)에 전기적으로 연결되어 측정 챔버(4)에서 측정된 소정 타입의 가스의 농도 값에 대응하는 신호를 센서(6)로부터 수신한다.
제어 유닛(8)은, 바람직하게는(그러나 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아님), 기억 모듈(memorization module)(도시되지 않음)을 포함하며, 그리고 기억 모듈에 동작가능하게 연결되는 프로세싱 모듈(processing module)(이것 또한 도시되지 않음)을 포함한다.
제어 유닛(8)은, 오일(2) 내의 가스 농도의 추정값을, 측정 챔버(4) 내부에서 측정된 가스 농도의 대응하는 값에 따라, 획득하도록 구성되는 프로세싱 수단(9)을 정의한다.
바람직하게는, 디바이스(1)는 또한, 제어 유닛(8)에 연결된 타이머(timer)를 포함하는바, 타이머는, 연속적으로 센서(6)가 측정을 행하는 대응하는 측정 순간들의 발생(및 기억)을 위해 제어 유닛(8)의 프로세싱 모듈에 의해 사용될 수 있는 신호를 발생시키도록 설계된다. 또한, 타이머는 제어 유닛(8)에 연결되어 복수의 측정(측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 값의 측정)이 소정의 측정 순간들에서 연속으로 행해질 수 있도록 한다.
제어 유닛(8)의 기억 모듈은 센서(6)에 의해 획득된 가스 농도 값을 기억하도록 설계된다.
제어 유닛(8)은 (예를 들어, 타이머에 의해 획득되며 가스 농도 값이 획득되는 획득 순간과 관련된) 시간 정보 아이템을, 공지된 기술에 따라, 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 각각의 획득된 값과 관련시킨다.
예를 들어, 측정 챔버(4)에서 측정된 각각의 가스 농도 값에 대해서, 제어 유닛(8)은 그 값이 획득되는 순간에 관한 시간 정보 아이템을 기억 모듈에 직접 기억시킬 수 있고, 그리고/또는 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 획득된 값을 소정의 시퀀스에 따라 분류할 수 있고, 그리고 소정의 샘플링 단계를 사용할 수 있다.
전기 절연 오일(2)에 용해된 가스의 농도를 획득하는 디바이스(1)의 동작이 아래에 설명된다.
이하에서는 다음과 같은 기호가 사용된다.
- ti는 시간 순간을 표시한다.
- Xi는 시간 순간(ti)에서 센서(6)에 의해 측정된 측정 챔버(4) 내부의 소정의 가스의 농도에 대한 값을 표시한다.
- Yi는 제어 유닛(8)에 의해 계산된, 오일 내의 가스 농도의 추정값을 표시한다.
- 
는 소정의 시간 간격을 표시한다.
- 
는 바람직하게는 소정의 시간 간격(
)에서, 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 변화의 소정의 간격을 표시한다.
- K는 (
보다 작지 않은 측정 시간 간격에서) 행해진 측정을 표시한다.
이하에서는 측정 챔버(4) 내부의 일반 가스 타입의 농도 측정에 있어서 수식이 참조된다.
따라서, 제안되는 본 방법은 측정 챔버(4) 내부의 임의의 가스(혹은 복수의 가스)의 농도를 측정하는데 사용될 수 있고, 이에 따라 오일(2) 내의 가스 농도를 추정하는데 사용될 수 있다.
전자 제어 유닛(8)은, 센서(6)로부터, 소정의 시간 간격(T)(여기서, T는 
보다 작지 않음)에서, 측정 챔버(4) 내부의 소정의 일 타입의 가스의 농도에 대한 복수의 값(X1, X2, ..., Xk)을 획득한다.
바람직하게는, 소정의 시간 간격(
)은 대략 24시간이다.
바람직하게는, 측정 챔버(4) 내부에서 측정되는 농도 값(X1, X2, ..., Xk)은 소정의 시간 간격에서 획득된다.
더 구체적으로, 바람직하게는(하지만 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아님), 측정 챔버(4) 내부에서 측정되는 농도 값(X1, X2, ..., Xk)은 일정한 시간 간격을 두고 이격되어 있는바, 즉 이러한 농도 값(X1, X2, ..., Xk)은, 바람직하게는, 일정한 샘플링 단계를 통해 제어 유닛(8)에 의해 획득된다.
이것은 제어 유닛(8)에 의한 그 측정되는 농도 값의 후속 프로세싱을 간소화시키는 이점을 제공한다.
측정 챔버(4) 내부에서 측정되는 농도 값(X1, X2, ..., Xk)은, 바람직하게는, 15-25분의 시간 간격을 두고, 더 바람직하게는, 대략 20분의 시간 간격을 두고 이격되어 있다.
하지만, 본 발명에 따르면, 측정 챔버(4) 내부에서 측정되는 농도 값(X1, X2, ..., Xk)은 또한, 일정하지 않은 시간 간격을 두고 이격될 수 있는바, 즉 이러한 농도 값(X1, X2, ..., Xk)은, 일정하지 않은 샘플링 단계를 통해 제어 유닛(8)에 의해 획득될 수 있다.
측정 챔버(4) 내의 농도 값(Xi)의 각각의 획득시, 제어 유닛(8)은 
인지 여부를 점검하는바, 즉 소정의 시간 간격(
)이 제 1 샘플(X1)이 획득된 시간으로부터 경과했는지 여부를 점검한다(도 2의 도식적 도면의 블록 A에 예시된 바와 같음).
따라서, 획득 시간 간격(T)이, tk-t1과 동일하고 소정의 시간 간격(
)보다 작지 않음을 알아야 한다.
기간(
) 이후 획득된 첫 번째 값(Xk)은, 바람직하게는(그러나 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아님), 맨 처음 획득된 값(X1)과 비교된다.
대안적으로, 소정의 시간 간격(
) 이후 획득된 첫 번째 값은, 이전에 획득된 값들(
) 중 하나 이상의 값과 비교될 수 있다.
이러한 비교는 임계 유형의 비교인바, 즉, 차이(Xk-X1)가 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 변화의 소정의 간격(
)과 비교된다.
만약 차이(Xk-X1)가 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 변화의 소정의 간격(
)보다 크다면, 값(Xk)에 대응하는 오일 내의 가스 농도에 대한 추정값(Yk)은, 값(Xk)과 측정 챔버(4)에서 이전에 측정된 가스 농도 값(X1, X2, ..., Xk-1)의 비선형 함수에 의해 획득되는바, 즉, Yk=f(X1, X2, ..., Xk) 유형의 비선형 함수에 의해 획득된다.
앞서 설명된 바와 같이, 맨 처음 획득된 값(X1) 이후 획득된 임의의 다른 값(Xi)에 대해 이러한 점검이 또한 수행된다는 것을 알아야 한다.
사실, 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 변화의 소정의 간격(
)보다 크다는 것은, 전기 장비(3)의 오일(2) 내의 가스 농도에서의 다소 급격한 변화가 진행 중임을 표시하고, 이에 따라 멤브레인(5)을 통한 가스 이동이 과도현상 진행 중임을 표시한다.
이러한 조건 하에서는, 가스가 멤브레인(5)을 통과해 오일(2)로부터 측정 챔버(4)로 들어가게 되는 현상의 역학으로 인해, 오일(2) 내의 가스 농도와 측정 챔버(4) 내부의 가스 농도 간의 평형이 아직 이루어 지지 않았을 확률이 매우 높다.
비선형 함수는 또한, (차이(Xi-X1)가 소정의 값(
)보다 크다는 것이 발견된 이후) 처음 이후로 측정된 모든 농도 값(X1, X2, ...)에 대해서 오일 내의 가스 농도를 추정하는데 사용된다.
바람직하게는, (챔버(4)에서 측정된 소정의 가스 농도를 컨테이너(7) 내에 있는 오일(2) 내의 동일 가스의 대응하는 농도와 관련(link)시키는) 비선형 함수는, 측정 챔버(4)에서 획득된 가스 농도 값(Xk)에 대해, 예를 들어, 아래에 제시되는 함수이다.
여기서,
- 
는 온도와 압력의 함수인 오스트발트(Ostwald)의 용해도 계수(solubility coefficient)다.
- 
는 상보 오류 함수(complementary error function)다.
- Rd 및 Di는 멤브레인의 재료인 폴리머에 근거하여 계산된 실험 상수다.
오일 내의 가스 농도의 추정값(Yk)은, 제어 유닛(8)에 의해, 더 구체적으로는, 프로세싱 모듈에 의해, 계산된다.
이롭게는, 앞에서 언급된 비선형 함수는,
- 멤브레인(5)을 통한 가스 확산의 프로세스의 역학(이 확산 프로세스는 상대적으로 느림);
- 멤브레인(5)을 통한 가스의 흡수(absorption) 및 방출(de-absorption)의 프로세스를 고려한다.
따라서, 앞서 언급된 비선형 함수는 소정의 시간 간격(
)에서 멤브레인(5)을 통한 가수 투과의 과도현상을 고려한다.
이에 따라, 디바이스(1)는 이롭게도, 높은 정확도로, 오일(2) 내의 가스 농도의 값을 획득하는 것을 가능하게 하는바, 더 구체적으로, 디바이스(1)는 상대적으로 느린 가스-오일 시스템의 과도현상에 대해서도 오일(2) 내의 가스 농도의 좋은 추정치의 획득을 가능하게 한다.
더욱이, 이로운 것으로, 디바이스(1)는, 측정 챔버(4) 내부의 가스 농도의 값(Xk)(즉, 임의의 측정된 값(Xi))을, 종래 기술의 디바이스에서의 경우와 같이, 오일 내의 가스 농도의 값과 상관시키기 위한 복잡한 교정을 필요로 하지 않는다.
이것은 디바이스(1)의 준비 시간(setting up time)을 감소시키고, 그리고 또한, 특히 가스-오일 시스템이 열역학 평형을 이루지 않을 때, 오일 내의 가스 농도의 값을 너무 작게 추정하는 위험을 감소시킨다.
더욱이, 가스들이 측정 챔버(4) 내부에서 포화 상태에 도달하는 경우, 이들은 디바이스(1)에 의해 수행된 가스 농도 측정의 신뢰도를 감소시킴 없이 적어도 부분적으로 방전될 수 있다.
사실, 멤브레인(5)을 통한 가스 이동의 과도현상이 가스의 방전에 의해 촉발되는 경우에도, 디바이스(1)는 비선형 함수를 통해 오일 내의 가스 농도의 값을 정확하게 추정할 수 있다.
오일에 용해된 가스의 농도를 획득하는 본 방법은 바람직하게는, 제어 유닛(8)에 의해 (Xk-X1)이 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 변화의 소정의 값(혹은 간격)(
)보다 작음이 검출될 때(즉, 2와 k 사이에 있는 각각의 i에 대해, Xi-X1이 
보다 작을 때), 농도 값(Xi)에 대한 간이 선형 함수(즉, Yi=f(Xi) 유형의 선형 함수)를 통해 그 농도 값(Xi)에 대응하는 오일 내의 가스 농도에 대한 추정값을 획득하는 것을 고려한다.
사실, 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 변화의 소정의 간격(
)보다 크지 않다는 것은, 전기 장비(3)에서의 오일(2) 내의 가스 농도의 변화가 작은 상황을 표시하고, 이것은 또한 가스-오일 시스템의 실질적 평형 상태를 표시한다.
따라서, 농도의 변화의 소정의 값(혹은 간격)(
)보다 크지 않을 때, 디바이스(1)는 유리하게, 선형 함수를 사용하여, 제어 유닛(8)의 연산 부담을 감소시킴과 아울러 오일 내의 가스 농도의 추정값의 계산을 간소화시킨다.
아래에 제시되는 선형 함수는, 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 측정된 값(Xi)으로부터 오일 내의 가스 농도의 추정값(Yi)을 계산하는데 바람직하게 사용된다.
여기서,
- 
는 오스트발트의 용해도 계수다.
도 2에 도식적으로 예시되는, 오일에 용해된 가스의 농도를 획득하는 방법은, 블록 C와 관련하여, FIFO 로직(logic)(즉, 블록에 먼저 들어온 데이터 아이템이 블록에서 먼저 나오는 데이터 아이템이 되는 것)으로 바람직하게 구현된다.
사실, 선형 함수 혹은 비선형 함수를 사용하여 제어 유닛에 의해 계산되는 오일 내의 가스 농도의 제 1 추정값(Y1)은, 바람직하게는, 측정 챔버(4)에서 획득되는 가스 농도의 제1의 값(X1)에 대응하고, 그리고 나머지 값들에 대해서도 마찬가지다.
따라서, 앞서 제시된 설명은, 전기 장비의 전기 절연 오일(2)에 용해된 가스의 농도를 획득하는 방법을 정의하는바, 이 방법은,
- 가스에 대해 투과성인 멤브레인(5)을, 오일(2)의 컨테이너(7)와 측정 챔버(4) 사이에 위치하도록 제공하는 단계와, 여기서 측정 챔버(4)는 멤브레인(5)을 통해 가스의 일부를 수용하고;
- 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 값을 측정하는 단계와;
- 상기 측정된 값에 따라 오일(2) 내의 가스의 농도의 추정값을 획득하는 단계를 포함하며,
- 상기 측정하는 단계는, 계속되는 측정 순간들에서, 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 값의 복수의 측정을 행하는 것을 포함하고,
- 상기 획득하는 단계는, 상기 측정 순간들로부터 선택된 측정 순간에 측정된 값과 상기 선택된 측정 순간 이전의 측정 순간들 중 하나 이상의 측정 순간에 측정된 값의 비선형 함수에 따라, 상기 선택된 측정 순간에서, 오일(2) 내의 가스 농도의 추정값을 계산하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 계속되는 측정 순간들에서의 상기 복수의 측정은, 소정의 측정 시간 간격에서 행해지고, 상기 소정의 측정 시간 간격에서의 측정은 첫 번째 측정으로부터 마지막 측정까지 순차적으로 정렬될 수 있다.
바람직하게는, 본 방법은, 첫 번째 측정 이후의 측정 중 적어도 하나의 측정 이후에, 그 측정된 값과, 복수의 측정된 값 중 선행하는 값 가운데 적어도 하나의 값을 비교하는 단계를 포함한다.
측정에 대응하는 오일(2) 내의 가스 농도의 추정값을 획득하는 단계는, 상기 비교하는 단계에 따라,
- 상기 선택된 측정 순간에 측정된 값과 상기 선택된 측정 순간 이전의 측정 순간들 중 하나 이상의 측정 순간에 측정된 값의 비선형 함수에 따라 계산을 행하는 모드, 또는
- 상기 선택된 측정 순간에 측정된 값의 선형 함수에 따라 간이 계산을 행하는 모드로부터 선택된 모드에서 수행된다.
바람직하게는, 상기 측정 순간들로부터 선택된 측정 순간에서의 오일 내의 가스 농도의 추정값이, 상기 선택된 측정 순간에 측정된 값과 상기 선택된 측정 순간 이전의 모든 측정 순간에 측정된 값의 비선형 함수에 따라, 계산됨을 알아야 한다.
본 발명에 따르면, 진단 장치(11)는 또한, 장비(3)(더 구체적으로는, 변압기(3))에서 일어나는 부분 전기 방전(이하에서는, 용어 "부분 방전(Partial Discharges)"의 약어인 PD로도 지칭됨)과 관련된 전기적 펄스(electric pulses)를 측정하는 측정 모듈(10)과, 그리고 프로세싱 유닛(12)을 포함한다.
제어 유닛(8)과 프로세싱 유닛(12)은 단일 프로세싱 유닛에 통합될 수 있고, 어느 경우에 있어서는, 제어 유닛(8)과 프로세싱 유닛(12)은 프로세싱 수단(9)을 정의한다는 것에 유의해야 한다.
더 구체적으로는(하지만, 반드시 필요한 것은 아님), 전기적 펄스를 측정하는 측정 모듈(10)은 전기식(electrical type)이며(대안적으로, 이것은 광학식(optical type)이거나 음파식(acoustical type)일 수 있음), 측정 모듈(10)은, 변압기(3)의 전류 펄스(이것은 전기 시스템과 결합된 측정 회로를 통과함)를 측정하도록 구성된다.
프로세싱 유닛(12)은 디바이스(1)에 연결됨과 아울러, 부분 방전을 측정하는 측정 모듈(10)에 연결된다. (제어 유닛(8) 내에 통합되거나 제어 유닛(8)에 연결되는) 프로세싱 유닛(12)은, 소정의 획득 시간 간격에서 측정되는 가스 농도와 상관된 적어도 하나의 농도 파라미터(concentration parameter)와, 그리고 동일 획득 시간 간격과 동시에 측정되는 부분 방전과 상관된 적어도 하나의 방전 파라미터(discharge parameter)를 획득하는 단계를 수행하도록 설계된다.
특히, 표현 "동시에"에 관하여 다음과 같은 의미를 갖는다는 것에 유의해야 한다.
표현 "동시에"의 의미는, 방전 파라미터와 상관된 전기 방전이, 가스 농도가 측정되는 획득 시간 간격과 동일한 획득 시간 간격에서 측정될 수 있거나, 혹은 그 시간 간격 직후 혹은 진전에 측정될 수 있음을 나타내기 위해 사용되었는바, 즉, 방전은 가스 농도가 획득되는 시간 간격과 동일한 시간 간격에서 반드시 획득될 필요는 없으며 그 시간 간격 이전에 혹은 이후에 획득될 수도 있는데, 이것은, 언제나, 가스 농도 신호 및 PD 신호와 관련된 측정된 데이터가 동일한 소스(source)와 관련되어 있다는 것을 보증할 만큼 충분히 가스 측정 시간과 PD 측정 시간이 근접해 있다는 전제 조건 하에서 가능하다.
사실, 일반적으로 말해서, 장비(3)의 절연에서의 결함이, 바로, 가스의 소스가 되고 부분 전기 방전의 소스가 됨을 알아야 한다(종종, 오일 혹은 종이 절연(paper insulation)에서 일어나는 방전은 그 자체가 가스를 발생시킴).
프로세싱 유닛(12)은 식별 모듈(미도시)을 포함하는바, 이 식별 모듈은, 적어도 농도 파라미터와 방전 파라미터로 구성된 데이터 세트와 관련된 소정의 표시자의 기준 값을 포함하는 데이터베이스에 연결가능하다.
데이터베이스에 포함된 소정의 표시자의 이러한 기준 값은, 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 소스의 소정의 카테고리(category)들의 특성값이다.
식별 모듈은, 프로세싱 유닛(12)에 의해 획득된 농도 파라미터의 값과 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를, 데이터베이스 내의 데이터와 비교하여, 데이터 세트를 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 소스의 이러한 소정의 카테고리들 중 하나 이상의 카테고리에 할당하도록 프로그래밍된다.
바람직하게는, 장치(11)는 또한, 프로세싱 유닛(12)에 연결된 디스플레이 수단(미도시)(예를 들어, 디스플레이 유닛)을 포함하는바, 이 디스플레이 수단은 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 식별된 소스에 관한 진단 표시를 디스플레이하도록 설계된다.
진단 장치(11)의 동작이 아래에서 설명된다.
디바이스(1)는 전기 장비(3)의 절연 오일에 용해된 적어도 하나의 가스의 농도를 (앞에서 설명된 방식으로) 측정한다.
더 구체적으로, 디바이스(1)는 소정의 시간 간격에서 오일 내의 CO의 농도와 H2의 농도를 측정하고, 이 농도를 프로세싱 유닛(12)에 전송한다.
프로세싱 유닛(12)은 오일에 용해된 적어도 하나의 가스의 측정된 농도에 따라 적어도 하나의 농도 파라미터를 획득한다.
바람직하게는, 프로세싱 유닛(12)은 다음과 같은 2개의 농도 파라미터, 즉
- 오일 내의 CO 농도의 값;
- 오일 내의 H2 농도의 값을 획득한다.
측정 모듈(10)은, 오일에서 일어나는 부분 전기 방전과 관련된 전기적 펄스를 측정한다(부분 전기 방전이 상기 펄스를 발생시킴).
더 구체적으로, 변압기에 교류 전압이 인가되었다고 가정하고, 이러한 경우, 펄스가 측정되는 순간에 변압기(혹은 전기 장비(3))에 인가되는 전압의 위상(혹은 값)이 주어지면, 측정된 각각의 전기적 펄스(부분 방전)에 위상 파라미터의 값을 할당하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 측정된 각각의 펄스에 대해, 프로세싱 유닛(12)은 펄스의 파형과 상관된 파라미터의 값을 추출한다.
더 구체적으로는, 측정된 각각의 펄스에 대해, 프로세싱 유닛(12)은,
- 측정된 펄스의 진폭과 상관된 진폭 파라미터의 값;
- 펄스의 측정 순간에 전기 장비에 인가된 교류 전압의 값을 나타내는 위상 파라미터의 값;
- 펄스의 주파수 특징과 상관된 제 1 형상 파라미터(W)의 값;
- 펄스의 지속시간과 상관된 제 2 형상 파라미터(T)의 값을 획득한다.
앞서 언급된 형상 파라미터(T 및 W)를 획득하기 위해 프로세싱 유닛(12)은, 바람직하게는, 다음과 같은 동작, 즉
- 제 1 형상 파라미터(W)가, 주파수 영역에서 프로세싱된 부분 방전 펄스의 표준 편차로서 획득되는 동작;
- 제 2 형상 파라미터(T)가, 시간 영역에서 프로세싱된 부분 방전 펄스의 표준 편차로서 획득되는 동작을 수행하도록 프로그래밍됨에 유의해야 한다.
따라서, 프로세싱 유닛은, 측정된 각각의 펄스에 대해, 측정된 펄스의 진폭과 상관되는, 진폭 파라미터의 앞서 언급된 형상 파라미터(T 및 W)의 값과, 그리고 펄스를 측정하는 순간에 전기 장비에 인가된 교류 전압의 값을 나타내는, 위상 파라미터의 값을 포함하는 데이터 세트를 생성한다.
바람직하게는, 프로세싱 유닛(12)은 데이터 세트를 프로세싱하여, 데이터 세트와 관련된 부분 방전의 특성을 부분 방전의 소소의 성질과 상관되는 하나 이상의 카테고리에 할당하는바, 여기서 하나 이상의 카테고리는 바람직하게는 다음과 같은 카테고리, 즉
- 내부(internal) 카테고리,
- 표면(surface) 카테고리,
- 코로나(corona) 카테고리로부터 선택된다.
"부분 방전의 소소의 성질과 상관된다"는 표현은 카테고리들이 PD가 일어나는 (부분 방전을 발생시키는 결함의) 공간 영역 내에서의 전기장의 분포를 나타낸다는 의미로 특정되는바, 사실, 부분 방전 특성(즉, 기준 시간 간격에서 순차적으로 일어나는 부분 방전의 크기, 위상 및 시간 시퀀스)은 방전이 일어나는 영역 내에서의 전기장의 분포와 밀접하게 상관됨을 알아야 한다.
"내부(internal)" 카테고리는, 유전체 표면 혹은 유전 고체 및 금속 전극에 의해 그 범위가 정해지는 공기층(air gap)에서 일어나는 부분 방전의 특성과 관련되며, 이것은 표면(고정된 층)에 대해 수직 방향에서 전기장의 중요 성분을 갖는다.
"표면(surface)" 카테고리는, 고체 및/또는 액체 절연 물질의 표면을 포함하는 부분 방전의 특성과 관련되며, 이것은 방전 표면에 대해 접선 방향에서 전기장의 중요 성분을 갖는다.
"코로나(corona)" 카테고리는 뾰족한 소자로부터 시작하여 공기에서 발생하는 부분 방전의 특성과 관련된다.
바람직하게는, 프로세싱 유닛(12)은, 측정된 펄스들의 진폭 파라미터와 위상 파라미터를 포함하는 세트의 데이터를, 데이터베이스에 포함된 기준 데이터(이것은 부분 방전을 발생시키는 소스의 앞서 언급된 카테고리(즉, 내부, 표면 및 코로나)에 대해 진폭 파라미터와 위상 파라미터에 의해 채택되는 기준 값과 관련되어 있음)와 비교한다.
측정된 방전 특성(즉, 측정된 데이터 세트)을 내부/표면/코로나 카테고리에 할당하는 것은, 측정된 방전의 위상 및 진폭과 관련된 데이터를 프로세싱함으로써 일어남을 알아야 하며, 바람직하게는, 이 프로세싱은 데이터 세트와 관련된 위상-진폭 패턴을 평가하는 것으로 이루어져 있으며, 더 구체적으로, 이러한 평가는, 바람직하게는, 퍼지 추론 엔진(fuzzy inference engine)을 사용하여 수행된다.
부분 방전 소스의 앞서 언급된 카테고리에 할당된 (측정된 펄스의 위상 파라미터와 진폭 파라미터를 포함하는) 데이터 세트는 방전 파라미터를 구성한다.
바람직하게는, 프로세싱 유닛(12)은 다음과 같은 방전 파라미터, 즉
- 장비(3)(즉, 변압기) 내의 부분 방전의 존재 혹은 부존재의 표시;
- 장비(3)(즉, 변압기) 내의 간헐적 부분 방전의 존재의 표시;
- 측정된 부분 방전(즉, 측정된 복수의 PD와 관련된 데이터 세트)의 내부 카테고리, 표면 카테고리, 및 코로나 카테고리로의 할당을 획득한다.
따라서, 프로세싱 유닛(12)은 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 장비 절연 결함의 타입을 식별하는 식별 모듈을 정의한다.
프로세싱 유닛(12)의 식별 모듈은, 농도 파라미터의 값과 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를, 데이터베이스에 포함된 농도 파라미터와 방전 파라미터와 관련된 소정의 표시자의 기준 값과 비교하여, 그 데이터 세트를 가스 및/또는 부분 방전의 소스의 이러한 소정의 카테고리들 중 하나 이상의 카테고리에 할당하도록 한다.
이것은, 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 소스의 타입이 가스 및/또는 부분 방전의 하나 이상의 소정의 카테고리로부터 식별될 수 있게 한다.
더 구체적으로, 장비(3)가 변압기로 구성되는 경우를 참조하는 설명이 아래에 제시된다.
진단 장치(11)는, 변압기 내의 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 소스(혹은 소스들 중 하나 이상의 소스)를, 아래에 나열되는 소스의 카테고리, 즉
- 변압기의 과열;
- 변압기의 코어(core)에서의 전기 아크(electric arcing);
- 변압기의 종이 절연에서의 결함;
- 변압기의 고전압 전극에 의해 오일에 생성된 전기 방전;
- 변압기 내부의 불량 주입 구역에서의 전기 방전;
- 오일 버블(oil bubbles);
- 변압기의 절연의 외부 표면을 따라 생성된 방전 중에서 식별하도록 구성된다.
프로세싱 유닛(12)은, 만약 오일 내의 CO 농도의 값이 데이터베이스 내에 존재하는 대응하는 기준 값보다 크고, 변압기 내의 부분 방전이 존재하지 않는다면, 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "변압기의 과열" 카테고리에 할당한다.
CO 농도에 대한 소정의 데이터베이스 기준 값은, 변압기의 최적 작동 상태(즉, 변압기가 과열되지 않은 상태) 하에서의 오일 내의 CO 농도를 고려한다.
바람직하게는, CO 농도에 대한 소정의 데이터베이스 기준 값은 1500 ppm이다.
더 바람직하게는, CO 농도에 대한 소정의 데이터베이스 기준 값은 400 ppm이다.
프로세싱 유닛(12)은, 만약 오일 내의 H2 농도의 값이, 대응하는 제 1 기준 값(이것은 H2의 "높은" 농도에 대응함)보다 크고 부분 방전이 존재하지 않는다면, 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "변압기의 코어에서의 전기 아크" 카테고리에 할당한다.
바람직하게는, H2 농도에 대한 대응하는 제 1 기준 값(이것은 H2의 "높은" 농도에 대응함)은 10000 ppm이다.
바람직하게는, 상기 대응하는 제 1 기준 값은 오일 내의 H2의 "높은" 농도와 관련된다.
프로세싱 유닛(12)은, 만약 오일 내의 H2 농도의 값이, 대응하는 제 1 기준 값(이것은 H2의 "높은" 농도에 대응함)보다 크고 코로나 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "변압기의 고전압 전극에 의해 오일에 생성된 전기 방전" 카테고리에 할당한다.
바람직하게는, H2 농도에 대한 대응하는 제 1 기준 값(이것은 "높은" 농도에 대응함)은 10000 ppm이다.
프로세싱 유닛(12)은 또한, 데이터 세트를 "고전압 전극에 의해 오일에 생성된 전기 방전" 카테고리에 할당하기 위해, 또 다른 방전 파라미터로서, T 형상 파라미터와 W 형상 파라미터를 사용하여, 더 높은 신뢰도를 갖는 진단 표시를 획득할 수 있다.
사실, 앞서 언급된 획득된 T 형상 파라미터와 W 형상 파라미터는, 가스 및/또는 부분 방전의 소스가 고전압 전극에 의해 오일에 생성된 전기 방전인 경우, 소정의 기준 값보다 큰 (T "높은") 값과, 또 다른 소정의 기준 값보다 작은 (W "낮은") 값을 각각 갖는다.
바람직하게는, T에 대한 소정의 기준 값은 5 mS이고, 반면 W에 대한 소정의 기준 값은 1 Mhz이다.
T 및 W에 대해 앞서 언급된 기준 값(5 ms 및 1 Mhz)은, 전기적 펄스와 관련된 신호가 용량성 커플러(capacitive coupler)의 전형적인 통과대역에서 운반될 때, 적용된다.
프로세싱 유닛(12)은, 만약 오일 내의 H2 농도의 값이, 대응하는 기준 값(이것은 오일 내의 H2의 "낮은" 농도와 관련됨)보다 크고 간헐적 부분 방전이 존재한다면, 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "변압기의 종이 절연에서의 결함" 카테고리에 할당한다.
바람직하게는, H2 농도에 대한 대응하는 기준 값(이것은 H2의 "낮은" 농도에 대응함)은 200 ppm이다.
프로세싱 유닛(12)은, 만약 오일 내의 H2 농도의 값이, 대응하는 기준 값(이것은 H2의 "높은" 농도와 관련됨)보다 크고 내부 및/또는 표면 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "변압기 내부의 불량 주입 구역에서의 전기 방전" 카테고리에 할당한다.
프로세싱 유닛(12)은 또한, 데이터 세트를 "변압기 내부의 불량 주입 구역에서의 전기 방전" 카테고리에 할당하기 위해, 또 다른 방전 파라미터로서, T 형상 파라미터와 W 형상 파라미터를 사용하여, 더 높은 신뢰도를 갖는 진단 표시를 획득할 수 있다.
사실, 앞서 언급된 획득된 T 형상 파라미터와 W 형상 파라미터는, 가스 및/또는 부분 방전의 소스가 변압기 내부의 불량 주입 구역에서의 전기 방전인 경우, 소정의 기준 값보다 큰 값과, 또 다른 소정의 기준 값보다 작은 값을 각각 갖는다.
바람직하게는, T에 대한 소정의 기준 값은 5 mS이고, 반면 W에 대한 소정의 기준 값은 1 Mhz이다.
T 및 W에 대해 앞서 언급된 기준 값(5 ms 및 1 Mhz)은, 전기적 펄스와 관련된 신호가 용량성 커플러의 전형적인 통과대역에서 운반될 때, 적용된다.
프로세싱 유닛(12)은, 만약 오일 내의 H2 농도의 값이, 대응하는 기준 값(이것은 오일 내의 H2의 "낮은" 농도와 관련됨)보다 작고 내부 및/또는 표면 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 변압기 내의 "오일 버블" 카테고리에 할당한다.
바람직하게는, H2 농도에 대한 기준 값(이것은 H2의 "낮은" 농도에 대응함)은 200 ppm이다.
더욱이, 프로세싱 유닛(12)이 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "오일 버블" 카테고리에 할당할 때, 방전 파라미터를 포함하는 데이터 세트를 부분 방전 소스의 성질과 상관된 카테고리(내부, 표면, 코로나)에 할당하는 정도는 "내부" 카테고리에 대해 가장 높다.
프로세싱 유닛(12)은, 만약 오일 내의 H2 농도의 값이, 대응하는 제 1 기준 값(이것은 오일 내의 H2의 "높은" 농도와 관련됨)보다 작고, 대응하는 제 2 기준 값(이것은 오일 내의 H2의 "낮은" 농도와 관련됨)보다 크며, 내부 및/또는 표면 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "변압기의 절연의 외부 표면을 따라 생성된 전기 방전" 카테고리에 할당한다.
바람직하게는, H2 농도에 대한 제 1 기준 값(이것은 H2의 "높은" 농도에 대응함)은 10000 ppm이고, H2 농도에 대한 제 2 기준 값(이것은 H2의 "낮은" 농도에 대응함)은 200 ppm이다.
더욱이, 프로세싱 유닛(12)이 획득된 농도 파라미터와 방전 파라미터의 데이터 세트를 "변압기의 절연의 외부 표면을 따라 생성된 전기 방전" 카테고리에 할당할 때, 방전 파라미터를 포함하는 데이터 세트를 부분 방전 소스의 성질과 상관된 카테고리(내부, 표면, 코로나)에 할당하는 정도는 "표면" 카테고리에 대해 가장 높다.
아래에 제시되는 표 1은, 본 발명의 진단 방법 및 진단 장치를 사용하여, 농도 파라미터의 값 및 방전 파라미터의 값에 따라, 가스 및/또는 부분 방전의 소스를 할당하는 것을 나타낸다.
프로세싱 유닛(12)은 또한, 필터링 모듈(filtering module)(즉, 필터(filter))을 포함할 수 있는바, 이 필터링 모듈(즉, 필터)은, 획득 시간 간격에서 측정된 부분 방전과 관련된 전기적 펄스의 일부분만을 선택하여 단지 부분 방전의 선택된 부분에 관해서만 방전 파라미터를 획득하도록 구성가능하다.
예를 들어, 필터는, 프로세싱 유닛(12)으로 하여금, 노이즈에 영향을 받지 않고 신뢰가능한 방전 파라미터를 유리하게 획득하도록 하기 위해, 소정 타입의 노이즈로 인한 전기적 방전을 배제한 (부분 방전과 상관된) 하나 이상의 방전 파라미터를 획득할 수 있게 한다.
진단 장치(11)는 전기 장비(특히, 변압기)의 절연 상태에 관해 신뢰도가 높은 진단 표시를 유리하게 획득할 수 있도록 한다.
사실, 진단 장치(11)는, DGA를 PDA와 결합시킴으로써, 전기 장비의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득한다.
따라서, 제안된 장치(11)는, DGA와 PDA 양쪽 모두와 관련하여, 측정된 데이터의 불확실성에 대항하는 능력이 특히 강하다.
사실, 본 발명에 따르면, (결함의 타입을 구분할 수 있는 뛰어난 분별 능력으로) 신뢰가능한 진단을 수행하기 위해, 농도가 가장 높은 가스(CO 및 H2)를 측정하고(이에 따라, 측정이 매우 쉽고 신뢰가능함) 이로부터 PD 소스의 성질에 관한 표시를 획득하면 충분하다.
DGA 기반의 종래 기술의 진단 장치와 비교하면, 본 진단 장치는, 더 작은 수의 가스의 (오일 내에서의) 농도를 측정함으로써 더 많은 수의 진단 표시를 제공할 수 있는바, 이것은 진단 장치의 동작 신뢰도 및 비용 면에서 명백히 이로운 것이다.
더욱이, 종래 기술의 DGA 해법과 달리, 오일 내의 하나 이상의 가스의 농도를 추정할 때의 임의의 오류는 장치(11)에 의해 획득되는 진단 표시의 신뢰도를 크게 감소시키지 않는바, 사실, 진단 정보는, DGA에 의해 획득된 적어도 하나의 농도 파라미터와, 그리고 PDA에 의해 획득된 적어도 하나의 방전 파라미터를 사용하여, 얻어진다.
따라서, 이로운 것으로, 오일 내의 가스의 농도를 측정하기 위해 진단 장치(11) 내에서 사용되는 센서는, 종래 기술(DGA 기반의 장치)에서보다 덜 정밀하고 정확해도 되는바, 이것은 비용 면에서 명백히 이로운 것이다.
본 발명의 또 다른 이점은, 본 발명이, 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 복수의 소스를 변압기 내에서 식별할 수 있는 진단 장치(11)를 (이러한 소스를 구분할 수 있는 높은 분별력을 가지고 하지만 본 장치를 복잡하게 하지는 않으면서) 제공한다는 것이다.
더욱이, 본 발명의 진단 장치는, 앞서 언급된 진단 표시를 획득하기 위해, 농도 파라미터 및 방전 파라미터에 관해 동작하는 퍼지 추론 엔진을 사용한다.
퍼지 추론 엔진은, 농도 파라미터 및 방전 파라미터에 적용되는 소정의 규칙을 사용하여, 농도 파라미터의 값과 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를, 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 소스의 하나 이상의 카테고리에 할당할 수 있게 한다.
이롭게도 이것은 훨씬 더 정확한 진단 표시(여기에는 제공된 표시의 확실성(혹은 불확실성)(일반적으로 "가능성(likelihood)"이라는 용어로 지칭됨)에 대한 표시가 포함됨)가 획득될 수 있게 한다.
진단 장치의 다른 실시예에서, 변압기의 절연 상태에 대한 다른 진단 표시는, 앞서 설명된 것들 중에서, 하나 이상의 농도 파라미터와 하나 이상의 방전 파라미터의 결합으로 이루어진 데이터 세트에 근거하여 획득된다.
어느 경우에 있어서도, 적어도 하나의 농도 파라미터와 하나의 방전 파라미터를 포함하는 데이터 세트는, 농도 파라미터와 방전 파라미터의 결합(이로부터 가스 및/또는 전기 방전의 앞서 언급된 소스들 중 적어도 하나의 소스가 식별가능해야 함)을 포함해야 한다.
더욱이, 장치(11)는, 앞서 설명된 것들과 비교하여 그 획득되는 진단 표시의 신뢰도를 개선하기 위해 또 다른 농도 파라미터 및 방전 파라미터를 획득할 수 있다.
앞서 제시된 설명은 또한, 오일(2)로 절연된 전기 장비(3)의 절연 상태를 평가하는 진단 방법을 정의하는바, 이 진단 방법은,
- 전기 장비(3) 내의 절연 오일(2)에 용해된 적어도 하나의 가스의 농도를 측정하는 단계와;
- 소정의 획득 시간 간격에서 측정되는 가스 농도와 상관된 적어도 하나의 농도 파라미터를 획득하는 단계와;
- 전기 장비(3)에서 일어나는 부분 전기 방전과 관련된 전기적 펄스를 측정하는 단계와, 여기서 부분 전기 방전은 상기 펄스를 발생시키고;
- 상기 소정의 획득 시간 간격과 실질적으로 동시에 측정되는 부분 방전과 상관된 적어도 하나의 방전 파라미터를 획득하는 단계와;
- 결합되는 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값에 따라 전기 장비(3)의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 본 방법에서, 상기 진단 표시를 획득하는 단계는,
- 적어도 상기 농도 파라미터와 상기 방전 파라미터를 포함하는 데이터 세트와 관련된 소정의 표시자의 기준 값을 포함하는 데이터베이스를 제공하는 단계와, 여기서 상기 기준 값은 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 소스의 소정의 카테고리들의 특성을 나타내고;
- 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를 데이터베이스 내의 데이터와 비교하여 상기 데이터 세트를 상기 소스의 카테고리들 중 하나 이상의 카테고리에 할당함으로써, 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 소스의 타입을 식별하는 단계를 포함한다.
진단 방법의 또 다른 실시예에서, 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를 데이터베이스 내의 데이터와 비교하여 상기 데이터 세트를 상기 소스의 카테고리들 중 하나 이상의 카테고리에 할당하는 단계는, 전기 장비(3)의 절연 상태에 관한 신호를 제공하기 위해 수행된다.
이 신호는 절연의 상태에 관한 정보(예를 들어, 만약 절연의 상태가 양호하다면 경고등은 녹색, 혹은 만약 절연이 양호한 상태가 아니라면 경고등은 적색이고, 이 경우 전기 장비는 주의를 필요로 함)를 포함할 수 있거나, 혹은 변압기에서 수행될 동작에 관한 정보를 포함할 수 있다.
더욱이, 진단 방법의 또 다른 실시예에서, 진단 표시를 획득하는 단계는, 상기 진단 표시를 획득하기 위해, 적어도 하나의 농도 파라미터 및 적어도 하나의 방전 파라미터에 관해 동작하는 퍼지 추론 엔진을 사용하는 것을 포함한다.
설명된 본 발명은 산업적 응용에서 사용될 수 있고 그리고 본 발명의 개념의 범위를 벗어남이 없이 여러 가지 방법으로 변경 및 수정될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 본 발명의 모든 세부사항들은 기술적으로 등가인 요소들로 대체될 수 있다.
Claims (18)
- 오일(oil)(2)로 절연된 전기 장비(electrical equipment)(3)의 절연 상태를 평가하는 진단 방법으로서,
- 상기 전기 장비(3) 내의 절연 오일(2)에 용해된 적어도 하나의 가스(gas)의 농도를 측정하는 단계와;
- 소정의 획득 시간 간격에서 측정되는 상기 가스의 농도와 상관된 적어도 하나의 농도 파라미터(concentration parameter)를 획득하는 단계를 포함하여 구성되고,
- 상기 전기 장비(3)에서 일어나는 부분 전기 방전과 관련된 전기적 펄스를 측정하는 단계와, 여기서 상기 부분 전기 방전은 상기 펄스를 발생시키고;
- 상기 소정의 획득 시간 간격과 실질적으로 동시에 측정되는 상기 부분 방전과 상관된 적어도 하나의 방전 파라미터(discharge parameter)를 획득하는 단계와;
- 결합되는 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값에 따라 상기 전기 장비(3)의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제1항에 있어서,
상기 진단 표시를 획득하는 단계는,
- 적어도 상기 농도 파라미터와 상기 방전 파라미터를 포함하는 데이터 세트와 관련된 소정의 표시자의 기준 값을 포함하는 데이터베이스를 제공하는 단계와, 여기서 상기 기준 값은 상기 오일에 용해된 가스 및/또는 상기 부분 방전을 발생시키는 소스의 소정의 카테고리(category)들의 특성을 나타내고;
- 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를 상기 데이터베이스 내의 데이터와 비교하여 상기 데이터 세트를 상기 소스의 카테고리들 중 하나 이상의 카테고리에 할당하도록 하고 상기 전기 장비(3)의 절연 상태에 관한 신호를 제공하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제1항에 있어서,
상기 진단 표시를 획득하는 단계는,
- 적어도 상기 농도 파라미터와 상기 방전 파라미터를 포함하는 데이터 세트와 관련된 소정의 표시자의 기준 값을 포함하는 데이터베이스를 제공하는 단계와, 여기서 상기 기준 값은 상기 오일에 용해된 가스 및/또는 상기 부분 방전을 발생시키는 소스의 소정의 카테고리들의 특성을 나타내고;
- 상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를 상기 데이터베이스 내의 데이터와 비교하여 상기 데이터 세트를 상기 소스의 카테고리들 중 하나 이상의 카테고리에 할당하도록 함으로써 상기 오일에 용해된 가스 및/또는 상기 부분 방전을 발생시키는 소스의 타입을 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제3항에 있어서,
상기 전기 장비는 변압기이고, 그리고 상기 오일에 용해된 가스 및/또는 상기 부분 방전을 발생시키는 소스의 소정의 카테고리들은,
- 상기 변압기의 과열;
- 상기 변압기의 코어(core)에서의 전기 아크(electric arcing);
- 상기 변압기의 종이 절연(paper insulation)에서의 결함;
- 상기 변압기의 고전압 전극에 의해 상기 오일에 생성된 전기 방전;
- 상기 변압기 내부의 불량 주입 구역에서의 전기 방전;
- 오일 버블;
- 상기 변압기의 절연의 외부 표면을 따라 생성된 방전으로 구성된 목록으로부터의 카테고리들 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 농도 파라미터를 구성하는, 상기 오일 내의 CO의 농도와, 그리고 상기 적어도 하나의 방전 파라미터를 구성하는, 상기 변압기에서 측정된 부분 방전의 존재 혹은 부존재의 표시를 획득하는 단계를 포함하고,
측정된 상기 데이터 세트는, 만약 상기 오일 내의 CO 농도의 값이 대응하는 기준 값보다 크고 부분 방전이 존재하지 않는다면, 상기 변압기의 과열의 카테고리에 할당되는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 농도 파라미터를 구성하는, 상기 오일(2) 내의 H2의 농도와, 그리고 상기 적어도 하나의 방전 파라미터를 구성하는, 상기 변압기에서 측정된 부분 방전의 존재 혹은 부존재의 표시를 획득하는 단계를 포함하고,
측정된 상기 데이터 세트는, 만약 상기 오일 내의 H2 농도의 값이 대응하는 기준 값보다 크고 부분 방전이 존재하지 않는다면, 상기 변압기의 코어에서의 전기 아크의 카테고리에 할당되는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 농도 파라미터를 구성하는, 상기 오일(2) 내의 H2의 농도와, 그리고 상기 적어도 하나의 방전 파라미터를 구성하는, 상기 변압기에서 측정된 간헐적 부분 방전의 존재 혹은 부존재의 표시를 획득하는 단계를 포함하고,
측정된 상기 데이터 세트는, 만약 상기 오일 내의 H2 농도의 값이 대응하는 기준 값보다 크고 간헐적 부분 방전이 존재한다면, 상기 변압기의 종이 절연에서의 결함의 카테고리에 할당되는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제4항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 방전 파라미터를 획득하는 단계는,
- 측정된 상기 펄스 각각에 대해, 측정된 상기 펄스의 진폭과 상관된 진폭 파라미터의 값을 포함함과 아울러, 상기 펄스를 측정하는 순간에 상기 전기 장비에 인가된 교류 전압의 값을 나타내는 위상 파라미터의 값을 포함하는 데이터 세트를 발생시키는 것과, 그리고
- 상기 데이터 세트를 프로세싱하여, 상기 데이터 세트와 관련된 부분 방전의 특성을, 상기 부분 방전의 소소의 성질과 상관된 하나 이상의 카테고리들에 할당하도록 하는 것을 포함하고,
상기 부분 방전의 소소의 성질과 상관된 하나 이상의 카테고리들은, 내부(internal) 카테고리, 표면(surface) 카테고리, 및 코로나(corona) 카테고리로부터 선택되고, 부분 방전 소스의 상기 할당된 카테고리들은 상기 적어도 하나의 방전 파라미터를 구성하는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 농도 파라미터를 구성하는, 상기 오일(2) 내의 H2의 농도를 획득하는 단계를 포함하고,
측정된 상기 데이터 세트는, 만약 상기 오일 내의 H2 농도의 값이 대응하는 기준 값보다 크고 상기 코로나 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 상기 변압기의 고전압 전극에 의해 상기 오일에 생성된 전기 방전의 카테고리에 할당되는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 적어도 하나의 농도 파라미터를 구성하는, 상기 오일(2) 내의 H2의 농도를 획득하는 단계를 포함하고,
측정된 상기 데이터 세트는, 만약 상기 오일 내의 H2 농도의 값이 대응하는 기준 값보다 크고 상기 표면 카테고리 혹은 상기 코로나 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 상기 변압기 내부의 불량 주입 구역에서의 전기 방전의 카테고리에 할당되는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 농도 파라미터를 구성하는, 상기 오일(2) 내의 H2의 농도를 획득하는 단계를 포함하고,
측정된 상기 데이터 세트는, 만약 상기 오일 내의 H2 농도의 값이 대응하는 기준 값보다 작고 상기 표면 카테고리 혹은 상기 코로나 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 상기 변압기 내의 오일 버블의 카테고리에 할당되는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 농도 파라미터를 구성하는, 상기 오일(2) 내의 H2의 농도를 획득하는 단계를 포함하고,
측정된 상기 데이터 세트는, 만약 상기 오일 내의 H2 농도의 값이 대응하는 제 1 기준 값보다 작고 대응하는 제 2 기준 값보다 크며 상기 표면 카테고리 혹은 상기 코로나 카테고리에 할당된 부분 방전의 특성이 존재한다면, 상기 변압기의 절연의 외부 표면을 따라 생성된 방전의 카테고리에 할당되고,
상기 제 2 기준 값은 상기 제 1 기준 값보다 작은 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 앞선 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 진단 표시를 획득하는 단계는, 상기 진단 표시를 획득하기 위해, 상기 적어도 하나의 농도 파라미터 및 상기 적어도 하나의 방전 파라미터에 관해 동작하는 퍼지 추론 엔진(fuzzy inference engine)을 사용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 앞선 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 전기 장비의 상기 절연 오일에 용해된 가스의 농도를 측정하는 단계는,
- 상기 가스에 대해 투과성(permeable)인 멤브레인(membrane)(5)을, 상기 오일(2)의 컨테이너(container)(7)와 측정 챔버(measuring chamber)(4) 사이에 위치하도록 제공하는 단계와, 여기서 상기 측정 챔버(4)는 상기 멤브레인(5)을 통해 상기 가스의 일부를 수용하고;
- 계속되는 측정 순간들에서, 상기 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 값의 복수의 측정을 행하는 단계와, 여기서 상기 측정 챔버(4)는 상기 투과성인 멤브레인(5)에 의해 상기 오일의 컨테이너로부터 분리되고;
- 상기 측정 순간들로부터 선택된 측정 순간에 측정된 값과 상기 선택된 측정 순간 이전의 측정 순간들 중 하나 이상의 측정 순간에 측정된 값의 비선형 함수(non-linear function)에 따라, 상기 선택된 측정 순간에서, 상기 오일(2) 내의 가스 농도의 값을 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법. - 오일(2)로 절연된 전기 장비(3)의 절연 상태를 평가하는 진단 장치(11)로서, 상기 진단 장치(11)에는 상기 전기 장비(3)의 절연 오일(2)에 용해된 가스의 농도를 적어도 측정하는 디바이스(1)가 구비되어 있고,
상기 진단 장치는,
- 상기 전기 장비(3)에서 일어나는 부분 전기 방전과 관련된 전기적 펄스를 측정하는 모듈(module)(10)과, 여기서 상기 부분 전기 방전은 상기 펄스를 발생시키고;
- 상기 디바이스(1)에 연결됨과 아울러 상기 부분 방전을 측정하는 상기 모듈(10)에 연결된 프로세싱 유닛(processing unit)(12)을 함께 결합시켜 포함하고,
상기 프로세싱 유닛(12)은,
상기 가스 농도와 상관된 적어도 하나의 농도 파라미터와, 그리고 상기 부분 방전과 상관된 적어도 하나의 방전 파라미터를 획득하는 단계와, 그리고
결합되는 상기 획득된 적어도 하나의 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 적어도 하나의 방전 파라미터의 값에 따라 상기 전기 장비(3)의 절연 상태에 대한 진단 표시를 획득하는 단계를 수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 장치. - 제15항에 있어서,
적어도 상기 농도 파라미터와 상기 방전 파라미터를 포함하는 데이터 세트와 관련된 소정의 표시자의 기준 값을 포함하는 데이터베이스에 연결될 수 있는 식별 모듈(identification module)을 포함하고,
상기 기준 값은, 상기 오일에 용해된 가스 및/또는 부분 방전을 발생시키는 상기 소정의 소스 카테고리들의 특성을 나타내고,
상기 식별 모듈은,
상기 획득된 농도 파라미터의 값과 상기 획득된 방전 파라미터의 값으로 구성된 데이터 세트를 상기 데이터베이스 내의 데이터와 비교하여 상기 데이터 세트를 상기 소스 카테고리들 중 하나 이상의 카테고리에 할당하도록 함으로써, 상기 오일에 용해된 가스 및/또는 상기 부분 방전을 발생시키는 소스의 타입을 식별하도록 프로그래밍되어 있는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 장치. - 제16항에 있어서,
상기 전기 장비는 변압기이고, 그리고
상기 식별 모듈은, 상기 오일에 용해된 가스 및/또는 상기 부분 방전을 발생시키는 소스의 상기 소정의 카테고리들의 목록으로터의 카테고리들 중 하나 이상을 식별하도록 되어 있으며,
상기 목록은,
- 상기 변압기의 과열;
- 상기 변압기의 코어에서의 전기 아크;
- 상기 변압기의 종이 절연에서의 결함;
- 상기 변압기의 고전압 전극에 의해 상기 오일에 생성된 전기 방전;
- 상기 변압기 내부의 불량 주입 구역에서의 전기 방전;
- 오일 버블;
- 상기 변압기의 절연의 외부 표면을 따라 생성된 방전으로 구성되는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 장치. - 제15항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 디바이스(1)는,
- 상기 오일(2)의 컨테이너(7)와 측정 챔버(4) 사이에 위치하며 상기 가스에 대해 투과성인 멤브레인(5)과, 여기서 상기 측정 챔버(4)는 상기 멤브레인(5)을 통해 상기 가스의 일부를 수용하고;
- 상기 측정 챔버(4) 내에 장착되어 상기 측정 챔버(4) 내의 가스 농도의 값을 측정하는 센서(sensor)(6)와;
- 상기 센서(6)에 연결되어, 상기 측정 챔버(6)에서 측정된 값에 따라, 상기 오일(2) 내의 가스 농도의 추정값을 획득하는 제어 수단(8)을 포함하여 구성되며,
상기 제어 수단(9)은,
계속되는 측정 순간들에서, 상기 측정 챔버 내의 가스 농도의 값의 복수의 측정을 행하는 단계와, 그리고
상기 측정 순간들로부터 선택된 측정 순간에 측정된 값과 상기 선택된 측정 순간 이전의 측정 순간들 중 하나 이상의 측정 순간에 측정된 값의 비선형 함수에 따라, 상기 선택된 측정 순간에서, 상기 오일 내의 가스 농도의 상기 추정값을 계산하는 단계를 수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 장치.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITBO2010A000017 | 2010-01-14 | ||
| ITBO2010A000017A IT1397472B1 (it) | 2010-01-14 | 2010-01-14 | Procedimento diagnostico ed apparato per valutare la condizione di isolamento di un'apparecchiatura elettrica isolata in olio. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120115527A true KR20120115527A (ko) | 2012-10-18 |
Family
ID=42635039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020127020126A KR20120115527A (ko) | 2010-01-14 | 2011-01-10 | 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20120290229A1 (ko) |
| EP (1) | EP2524235B1 (ko) |
| KR (1) | KR20120115527A (ko) |
| CN (1) | CN102713649A (ko) |
| IT (1) | IT1397472B1 (ko) |
| WO (1) | WO2011086482A1 (ko) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1397471B1 (it) * | 2010-01-14 | 2013-01-16 | Techimp Technologies S A Ora Techimp Technologies S R L | Procedimento e dispositivo per derivare la concentrazione di un gas disciolto in un olio di isolamento elettrico. |
| US9535134B2 (en) * | 2011-12-26 | 2017-01-03 | Hyosung Corporation | Method for diagnosing internal fault of oil-immersed transformer through content ratios of dissolved gases |
| WO2013100591A1 (ko) * | 2011-12-26 | 2013-07-04 | 주식회사 효성 | 유중가스 조성비를 통한 유입변압기의 내부결함 진단방법 |
| JP6166092B2 (ja) * | 2013-04-19 | 2017-07-19 | 愛知電機株式会社 | 植物性絶縁油の劣化診断方法 |
| FR3015800B1 (fr) * | 2013-12-19 | 2016-01-22 | Air Liquide | Methode de suivi de la deterioration des isolants d’un moteur ou d’un alternateur |
| CN104730378B (zh) * | 2015-02-13 | 2017-12-22 | 国家电网公司 | 基于油中溶解气体的变压器内部复合缺陷模糊诊断方法 |
| CN105589017B (zh) * | 2015-12-15 | 2017-09-12 | 国家电网公司 | 一种基于特征气体检测的开关柜内绝缘件缺陷预测方法 |
| CN105445357B (zh) * | 2015-12-25 | 2019-03-29 | 宝山钢铁股份有限公司 | 轧辊电火花毛化过程中绝缘油中石墨浓度的测量方法 |
| US10444219B2 (en) * | 2016-03-21 | 2019-10-15 | International Business Machines Corporation | Predictive modeling to estimate data values between sampling events |
| CN105785244B (zh) * | 2016-04-21 | 2017-02-08 | 陈盈洁 | 一种新型变压器油绝缘特性的判定方法 |
| CN108959769A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-12-07 | 国网北京市电力公司 | 一种绝缘油的状态评估方法及装置 |
| CN110045251B (zh) * | 2019-05-05 | 2021-05-18 | 湖北工业大学 | 一种电力电缆内部绝缘缺陷检测及探伤装置及方法 |
| EP3792644B1 (en) * | 2019-09-12 | 2024-06-12 | Ostbayerische Technische Hochschule Regensburg | Non-destructive testing of a dielectric strength of a liquid |
| US11796585B2 (en) * | 2020-05-06 | 2023-10-24 | Baker Hughes Holdings Llc | Charge detection and quantization |
| CN112198397B (zh) * | 2020-08-17 | 2022-11-29 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种gis盆式绝缘子局部放电色谱诊断方法 |
| CN113447616B (zh) * | 2021-06-22 | 2022-09-02 | 成都归谷环境科技有限责任公司 | 一种co2传感器pwm输出数值计算方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4654806A (en) * | 1984-03-30 | 1987-03-31 | Westinghouse Electric Corp. | Method and apparatus for monitoring transformers |
| US5046018A (en) * | 1989-09-11 | 1991-09-03 | Nellcor, Inc. | Agent gas analyzer and method of use |
| US6289716B1 (en) * | 1998-08-19 | 2001-09-18 | Electric Power Research Institute, Inc. | Method for on-line assessment and indication of transformer conditions |
| WO2003075294A1 (en) * | 2002-03-01 | 2003-09-12 | Anil Kohli | On-line detection and measurement system for gases in oil-filled electrical equipment |
| CN1261195C (zh) * | 2003-10-24 | 2006-06-28 | 深圳奥特迅电气设备有限公司 | 一种油气分离膜、其制造方法以及用其制成的气体传感器 |
| EP1637879A1 (de) * | 2004-09-21 | 2006-03-22 | EMH Energie-Messtechnik GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur quantitativen Analyse von Gasen und/oder Ölfeuchte in einem Transformatoröl |
-
2010
- 2010-01-14 IT ITBO2010A000017A patent/IT1397472B1/it active
-
2011
- 2011-01-10 CN CN2011800060331A patent/CN102713649A/zh active Pending
- 2011-01-10 KR KR1020127020126A patent/KR20120115527A/ko not_active Application Discontinuation
- 2011-01-10 US US13/519,528 patent/US20120290229A1/en not_active Abandoned
- 2011-01-10 WO PCT/IB2011/050081 patent/WO2011086482A1/en active Application Filing
- 2011-01-10 EP EP11705253.0A patent/EP2524235B1/en not_active Revoked
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2524235A1 (en) | 2012-11-21 |
| CN102713649A (zh) | 2012-10-03 |
| IT1397472B1 (it) | 2013-01-16 |
| EP2524235B1 (en) | 2014-05-21 |
| ITBO20100017A1 (it) | 2011-07-15 |
| WO2011086482A1 (en) | 2011-07-21 |
| US20120290229A1 (en) | 2012-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20120115527A (ko) | 오일로 절연된 전기 장비의 절연 상태를 평가하는 진단 방법 및 장치 | |
| US8616045B2 (en) | Method and device for deriving the concentration of a gas dissolved in an electrical insulation oil | |
| US11408874B2 (en) | Sensing system and method | |
| US8814996B2 (en) | Methods and sensors for the detection of active carbon filters degradation with EMIS-ECIS PWAS | |
| KR20040017857A (ko) | 유체 속의 이물질을 검출하는 방법 및 장치 | |
| EP2581753A1 (en) | Systems and methods for monitoring electrical contacts | |
| CN102565186B (zh) | 飞行器中的结构的无损探伤 | |
| US8743365B2 (en) | Apparatus and method for on-line, real-time analysis of chemical gases dissolved in transformer oil | |
| CN110779966B (zh) | 轻瓦斯告警特征气体检测方法及装置 | |
| Majchrzak et al. | Application of the acoustic emission method for diagnosis in on-load tap changer | |
| Skelly | Photo-acoustic spectroscopy for dissolved gas analysis: Benefits and Experience | |
| CN110058117B (zh) | 一种基于外包封振动分布的电抗器匝间短路故障检测方法 | |
| JP2005037351A (ja) | コイル絶縁検査装置 | |
| JP2009266988A (ja) | 油入電気機器の内部異常の診断方法 | |
| Herath et al. | Long term dga trend evaluation of transmission power transformers | |
| JP2007085873A (ja) | 探傷装置 | |
| Guastavino et al. | A study about partial discharge measurements performed applying to insulating systems square voltages with different rise times | |
| RU2807402C1 (ru) | Способ диагностики высоковольтного импульсного конденсатора | |
| EP2989444B1 (en) | Method and system for monitoring the quality of fluids | |
| KR102404594B1 (ko) | 분해가스 분석 기반 진단 시스템, 이를 위한 휴대용 가스 절연 기기 분석 장비 | |
| Haputhanthirige et al. | Remote Monitoring Tool for Condition Assessment of Power Transformers | |
| Schwarz et al. | Measurement techniques for transformer diagnostic | |
| Bramantyo et al. | Experimental investigation on the role of corrosive sulphur on the development of partial discharges in power transformers | |
| Hardie | A Prototype Transformer Partial Discharge Detection System | |
| Ghani et al. | Diagnostic criteria based on the correlation of the measurement of DGA, moisture contents with PD & tan d in MV oil-filled underground cable |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |