KR20130004477A - 전력선 상의 노이즈와 과전류를 평가하는 방법 - Google Patents

전력선 상의 노이즈와 과전류를 평가하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에 개시된 실시예들은 전력선 상의 노이즈와 과전류에 관한 파라미터를 평가하는 것에 관한 기술이다. 상기 실시예들은 특히 부분 방전을 특징짓고 노이즈나 과전류 소스의 위치를 식별하기에 적절하다.

Description

전력선 상의 노이즈와 과전류를 평가하는 방법{EVALUATING NOISE AND EXCESS CURRENT ON A POWER LINE}
본 명세서에 개시된 내용들의 일부는 저작권 보호의 대상이 된다. 본 명세서의 저작권 소유자는 타인이 특허 문헌 또는 특허 공보 형태로 재생산하는 것에는 이의가 없으나, 다른 형태로 저작권을 사용하는 것에 대해서는 제한한다.
본 발명의 일 실시예는 전기 전력 분배를 위한 전력선에 관한 것으로서, 특히, 상기 전력선 상의 노이즈와 과전류를 측정하기 위해 노이즈 또는 과전류 소스의 위치를 식별하는 것과 관련이 있다.
본 섹션에 개시되는 내용은 선행될 수 있었던 것으로, 반드시 이전에 착상되거나 선행되었던 것은 아니다. 그러므로, 본 섹션에 개시되는 내용은 본 명세서에 개시되어 있지 않더라도 본 출원의 청구항에 대한 종래기술이 아닐 수도 있으며, 본 섹션에 포함되는 종래기술로 인정되지 않을 수도 있다.
부분 방전(PD : Partial Discharge)은 노화, 물리적 손상, 또는 매우 높은 전기장에의 노출 등과 같은 손상을 입히는 전기 전력 케이블의 절연체에서 발생하는 현상이다. PD는 케이블, 커넥터, 서지(surge) 방지장치, 및 다른 고전압 장치에 영향을 줄 수 있다. 결함을 가진 오버헤드(overhead) 절연체는 PD와 유사한 주파수 및 위상 특성을 가지는 노이즈를 발생시킬 수 있다. PD는 지속시간이 나노-초(nano-second) 범위이거나 더 짧은 범위를 가진 단펄스를 발생시킨다. PD 펄스는 교류 전압의 일정 위상에서 발생하는 경향이 있고, 전력 주파수 또는 전력 주파수의 2배와 대략적으로 동기를 이루는 경향이 있다. PD는 선(line) 동기화된 노이즈 또는 선(line) 트리거링된 노이즈로서 알려진 노이즈 그룹의 한 구성이다. PD 펄스는 일반적으로 1kHz 내지 수백 MHz의 범위에 걸쳐서 연속하는 광대역 스펙트럼을 가진다.
미국 특허 7,532,012에는 PD 펄스를 캡쳐하기 위한 기술과 PD 펄스와 같이 선 주파수 동기화 현상과 관련된 파장과 “인그레스(ingress)”라는 단어로 불리우는, 선 주파수 주기성을 가지지 않는 외부 간섭을 구분하기 위한 파장을 평가하는 파라미터가 개시되어 있다. PD로부터 파생된 파장을 구별하기 위해, 상기 파라미터는 PD의 강도(intensity)를 수량화하는 추가 유틸리티를 가지고 있다.
상태가 악화된 케이블은 상기 매우 순간적으로 발생하는 고전류 펄스에 의해 문제가 발생될 수 있으며, 이러한 현상은 상기 고전류 펄스가 아크(arc)나 자체적으로 클리어 하는 다른 일시적인 쇼트(short) 회로로부터 발생될 수 있기 때문이다. 상기 상태가 악화된 케이블과 특히, 상기 케이블의 특정한 위치를 식별하는 것은 결함이 발생되기 전에 이루어지는 것이 바람직하다.
본 명세서는 PD와 과전류를 식별하고 수량화하며, PD나 과전류 소스의 위치를 식별하기 위한 실시예들을 개시하고 있다.
본 명세서에 개시된 실시예들은 전력선 상의 노이즈와 과전류에 관한 파라미터를 평가하는 것에 관한 기술이다. 상기 실시예들은 특히 부분 방전을 특징짓고 노이즈나 과전류 소스의 위치를 식별하기에 적절하다.
본 발명의 일 실시예에 따르는 방법은 (a) 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전 펄스의 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하는 단계, (b) 상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭이 발생하는 상기 전기 케이블 상에서 전력 주파수 신호의 위상을 결정하는 단계, (c) 상기 위상에서 상기 부분 방전 펄스의 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하는 단계, (d) 상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭과 상기 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭 간의 관계에 기초하여, 상기 부분 방전 전압이 발생하는 상기 전기 케이블 상의 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 방법은 (a) 전기 케이블 상의 전력 신호에서 하나의 주기 내의 복수의 위상을 통해 상기 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전(PD : partial discharge) 펄스의 스펙트럼 성분들의 피크(peak) 진폭들을 측정하는 단계, (b) 상기 피크 진폭들로부터 백그라운드 노이즈 레벨을 차감하고, 상기 차감에 따른 결과 진폭들을 산출하는 단계, (c) 상기 결과 진폭들을 합하고, 상기 전기 케이블 상의 PD 활동의 크기(magnitude)를 나타내는 PD 합을 산출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르는 방법은 (a) 전력 케이블 상의 제 1 위치에서, 임계값을 초과하는 제 1 전력 전류의 제 1 크기를 측정하는 단계, (b) 전력 케이블 상의 제 2 위치에서, 상기 임계값을 초과하지 않는 제 2 전력 전류의 제 2 크기를 측정하는 단계, (c) 상기 제 1 크기와 제 2 크기 간의 관계에 기초하여, 상기 전력 케이블 상의 결함 위치를 결정하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 상기 방법들을 실행하는 시스템과, 프로세서가 상기 방법들을 실행하도록 제어하는 명령을 포함하는 기록 매체를 포함한다.
추가로, 여기에 제공되는 시스템은,
(i) 단락 시 전력선으로부터 노이즈를 통과시키고, 개방 시 상기 노이즈를 통과시키지 않는 스위치;
(ii) 증폭된 출력을 생산하는, 상기 스위치의 하향을 향하는 증폭기;
(iii) 필터와 검출기를 가지는 채널;
(a) 상기 필터는 특정한 주파수대에서 상기 증폭된 출력의 스펙트럼 성분을 통과시켜, 필터링된 출력을 산출하고,
(b) 상기 검출기는 복수의 시점에서 상기 필터링된 출력의 값을 감지하여, 일련의 값들을 산출하며,
(iv) 아래와 같은 동작을 하는 프로세서;를 포함하며, 상기 동작은,
(a) 상기 스위치의 개방 시 상기 일련의 값들의 최저값을 결정하여 제 1 베이스라인 값을 획득하고,
(b) 상기 스위치의 단락 시 상기 일련의 값들의 최저값을 결정하여 제 2 베이스라인 값을 획득하며,
(c) 상기 제 1 베이스라인 값과 제 2 베이스라인 값 간의 차이를 결정하여 증폭기 노이즈 상의 전력선 노이즈의 초과를 나타내는 초과값을 산출하는 것이다.
도 1은 전력 분배 시스템 내의 케이블 상에서 PD를 감지하기 위한 구성들이 배열된 전력 분배 시스템 일부의 도면이다.
도 2는 PD 검출기의 블록도이다.
도 3은 전력 분배 시스템 내의 복수의 위치에서 PD를 감지하기 위한 PD 검출기와 커플러의 네트워크를 포함하는 전력 분배 시스템 일부의 도면이다.
도 4는 PD 검출기의 단일 채널에 사용되는 전력 주파수 신호의 한 주기에 대한 백그라운드 노이즈의 그래프이다.
도 5a는 PD 검출기 채널의 출력단에서의 단일 PD 펄스를 포함하는 신호의 그래프이다.
도 5b는 임계값을 초과하는 데이터 포인트에 대한 도 5a의 신호의 그래프이다.
도 6a는 PD 검출기의 채널에서 캡쳐된 두 개의 PD 펄스를 기록한 그래프이다.
도 6b는 PD 검출기의 또 다른 채널에 캡쳐된 것으로서 도 6a에 도시된 것과 동일한 두 개의 PD 펄스를 기록한 것이다.
도 7은 샘플링된 신호의 그래프로서, 각각의 샘플은 PD 검출기 또는 단일 채널에서 전력 주파수의 단일 주기에 대한 개개의 타임-빈, 예를 들어, 4도 위상을 의미한다.
도 8은 PD 검출기에서 맥스 홀드 모드(Max Hold Mode)와 단일 주기 모드(Single Cycle Mode) 간의 스위칭을 제어하는 상태 머신의 상태 다이어그램이다.
도 9는 피크 전류 레코더의 개략도이다.
전력선 통신 시스템에서, 전력 주파수는 통상 50 ~ 60 Hz의 범위에 있고, 데이터 통신 신호 주파수는 약 1 MHz보다 크고 통상 1 MHz ~50 MHz의 범위에 있다. 전력선 통신용 데이터 커플러는 전력선과 모뎀과 같은 통신 장치 사이에서 데이터 통신 신호를 연결한다.
이러한 데이터 커플러의 일례는 코어, 및 코어의 일부 주위를 감는 권선을 포함하는 유도성 커플러(inductive coupler)이다. 코어는 자성 재료로 만들어지고 개구부(aperture)를 포함한다. 유도성 커플러는 변압기로서 동작하고, 전력선이 개구부를 통해 라우트(route)되고 변압기의 1차 권선으로서 기능하도록 전력선 상에 위치하며, 유도성 커플러의 권선은 변압기의 2차 권선으로서 기능한다. 데이터 통신 신호는 전력선과 2차 권선 사이에서 코어를 통해 전달된다. 다음, 2차 권선은 통신 장치에 연결된다.
유도성 커플러의 다른 사용은 유도성 커플러를 상도체(phase conductor) 주위에 위치시키고, 부분 방전(Partial Discharge : 이하, PD라 한다)에 의해 발생되는 고주파수 에너지를 감지하는 것이다. 케이블 및 절연체 상태를 지속적으로 감지하는 것을 포함하는 기능들의 조합에 의해 달성되는 시너지(synergy), 및 데이터 통신은 특히 이점이 있다.
용량성 커플러(capacitive coupler) 또한 PD 감지용 및 통신용으로 사용될 수 있다. 그러나, 고전압 커패시터 자체는 케이블 또는 절연 PD와 구별하기 어려울 수 있는 내부 PD의 전개(development)에 취약하다. 따라서, 비록 용량성 커플러가 PD 감지용으로 사용될 수 있지만, 유도성 커플러가 이러한 작업에 더 적합하다.
도 1은 전력 분배 시스템(100) 내에서 케이블 상의 PD를 검출하는 구성의 배열로 구성된 전력분배 시스템(100)의 일부를 나타낸다. 전력 분배 시스템(100)은 중전압 지하 케이블, 즉, 케이블(105), 분배 변압기(101), 그라운드 로드(ground rod)(118), 유도성 커플러, 즉, 커플러(120) 및 PD 검출기(130)를 포함한다.
커플러(120)는 개구부(미도시)를 갖는 자기 코어(magnetic core)(미도시)를 포함한다. 커플러(120)는 변압기로서 동작하고, 케이블(105) 상에 위치하여 케이블(105)이 상기 개구부를 통해 라우트되고 커플러(120)의 1차 권선으로서 기능하도록 한다. 또한, 커플러(120)는 케이블(125)을 통해 PD 검출기(130)로 동작하는 리드(leads)를 가지는 2차 권선을 포함한다. 케이블(105)은 브레이드(braid)(112)처럼 함께 집합되며 개구부를 통해 그라운드 로드(rod)(118)로 라우트되는 동심원의 중성선(neutral conductors)(110)을 가진다.
개구부를 통한 브레이드(112)의 라우팅은 2차 커플러로 중성 전류가 유도되는 것을 막는다. 그 결과 최종적으로 커플러(120)는 케이블(105)의 상도체 내의 전류를 감지하며, 상기 전류는 전력 주파수 전류와 PD와 인그레스로 인한 전류를 포함한다. 상기 감지된 전류는 커플러(120)의 2차 권선으로 흐를 수 있으며, 그에 따라 케이블(125)을 통해 신호처럼 제공된다.
케이블(105) 상의 커플러(120)를 대안적으로 배열하는 경우나 케이블(105)이 다중 위상 전력 케이블과 같은 동심원의 중성선(110)을 포함하지 않는 경우에, 커플러(120)는 위상 전선의 절연체(106) 상에 직접적으로 배치될 수 있다. 이 경우, 커플러(120)는 상도체가 절연되지 않는 경우를 대비하여, 고장전류(fault current)가 접지되어 흘러나가도록 원활히 접지된 도전성 쉴드(shield) 내에서 패키지되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 커플러(120)는 브레이드(112) 상에 배치될 수 있다.
분배 변압기(101)는 케이블(105)를 통해 엘보우 커넥터(107)를 거쳐 전력을 공급받는다. 분배 변압기(101)는 그라운드 로드(118)에 연결된 중성선(115), 및 2차 단자(140)를 가진다. 분배 변압기(101)의 2차 단자(140) 는 전력 주파수에서 저전압을 제공한다. 케이블(105) 상의 전압(및 전류)의 위상과 2차 단자(140) 상의 저전압의 위상 간에는 실질적인 고정 위상 관계(fixed phase relationship)가 성립한다. 상기 위상 관계는 분배 변압기(101) 상의 부하 변화에 의해 근소하게 변할 수 있다.
PD 검출기(130)는 케이블(125)을 통해 커플러(120)로부터 감지된 전류를 수신하고, 케이블(145)을 통해 2차 단자(140)로부터 전력 주파수에서의 저전압을 수신한다. 전력 주파수에서의 저전압은 검출기(130)에 대한 위상 기준을 제공한다. PD 검출기(130)는 커플러(120)로부터 감지된 전류를 처리하여 케이블(105)의 PD를 검출하고, 통신 링크(도 1에 미도시 됨)에 연결된 출력(135)을 제공하여, 이러한 계속적인 흐름에 따라 PD 감시 데이터가 원격 감시 스테이션(도 1에 미도시 됨)에 도달되게 한다.
또한, 커플러(120)는 전력선 통신 데이터 커플러로서 기능한다. 즉, 케이블(125)은 통신 장치(도 1에 미도시 됨)로 라우트되고, 커플러(120)는 케이블(105)과 통신 장치 간의 데이터 통신 신호를 연결하도록 채용된다.
도 2는 PD 검출기(130)의 블록도이다. PD 검출기(130)는 스위치(205), 피크 전류 레코더(211), 증폭기(210), 마이크로컨트롤러(240), 트리거 회로(270) 및 각 채널이 CH1, CH2, CH3, CH4, CH5로 명명되는 다섯개의 채널로 조직된 컴포넌트(component)들의 그룹을 포함한다. 마이크로컨트롤러(240)는 멀티플렉서(multiplexer)(245), 아날로그 디지털 컨버터(이하, A/D라 한다)(265), 프로세서(250), 메모리(255)를 포함한다.
프로세서(250)는 명령에 응답하고 명령을 실행하는 로직 회로로 구성된다.
메모리(255)는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능 매체이다. 이와 관련하여, 메모리(255)는 프로세서(250)의 동작을 컨트롤하기 위해 프로세서(250)가 판독가능하고 실행가능한 명령과 데이터를 저장한다. 메모리(255)는 RAM(Random Access Memory), 하드 드라이브, ROM(Read Only Memory) 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 메모리(255)의 컴포넌트들 중 하나는 프로그램 모듈(260)이다.
프로그램 모듈(260)은 명령을 포함하며, 상기 명령은 프로세서(250)에서 판독될 때, 프로세서(250)가 PD 검출기(130)에 의해 채택되는 방법의 액션을 실행하도록 한다. 여기서 “모듈”이라는 용어는 독립된 컴포넌트로 구현되거나, 복수의 종속 컴포넌트들이 통합된 구성으로 구현될 수 있는 기능적인 동작이라는 의미를 나타내기 위하여 사용되었다. 그에 따라, 프로그램 모듈은 단일 모듈 또는 서로 협력하여 동작하는 복수의 모듈로 구현될 수 있다. 게다가, 여기서 프로그램 모듈(260)이 메모리(255) 내에 설치되어, 소프트웨어에 의해 구현되는 것으로 설명되었다고 할지라도, 프로그램 모듈(260)은 어떠한 하드웨어(예를 들어, 전기 회로), 펌웨어, 소프트웨어 또는 이러한 구성들의 조합으로도 구현될 수 있다.
프로그램 모듈(260)이 이미 메모리(255)에 탑재된 것으로 도시되었지만, 프로그램 모듈(260)은 차후에 메모리(255)로 탑재되기 위한 기록 매체(storage medium)(275) 내에 구성될 수 있다. 또한, 기록 매체(275)는 컴퓨터 프로그램으로 인코딩된 컴퓨터 판독 가능 매체이며, 유형의 형태로 기록 매체 내에 프로그램 모듈(260)을 저장하는 종래의 어떠한 비일시적인(non-transitory) 기록 매체(275)도 될 수 있다. 기록 매체(275)는 플로피 디스크, 컴팩트 디스크, 자기 테이프, ROM, 광학 기억 매체(optical storage media), USB(Universal Serial Bus) 플래쉬 드라이버, DVD(Digital Versatile Disc) 또는 짚 드라이브(zip drive)와 같은 매체로 구현될 수 있다. 대안적으로, 기록 매체(275)는 원격 저장 시스템(미도시)에 위치하며 네트워크(미도시)를 통해 메모리(255)와 연결되는 RAM이나 다른 타입의 전자 저장 장치 내에서 구현될 수 있다.
CH1은 대역통과필터(215A), 로그 검출기(logarithmic(log) detector)(220A), 피크 검출기(225A), 샘플 앤 홀드(Sample and Hold : 이하, S/H라 한다.)(230A)로 구성된다. CH2부터 CH5까지 각 채널은 CH1과 유사하게, 대역통과필터(215B ~ 215E), 로그 검출기(220B ~ 220E), 피크 검출기(225B ~ 225E), S/H(230B ~ 230E)로 구성된다. 바람직하게는, 대역통과필터(215A ~ 215E)는 SAW(Surface Acoustic Wave) 필터이다.
스위치(205)는 개방된 상태로 도시되어 있으나, 단락 시에 케이블(125, 도 1 참조)에서부터 증폭기(210)까지 신호(206)를 전달한다. 신호(206)는 전력 주파수 전류와 커플러(120)에 의해 감지되는 PD와 인그레스로 인한 전류를 포함한다. 증폭기(210)는 신호(206)를 증폭하여 신호(212)를 출력한다. 그에 따라, 신호(212)는 신호(206)의 증폭된 버전이 된다. 신호(212)는 각 채널(CH1 ~ CH5)로 라우트된다.
각 대역통과필터(215A ~ 215E)는 서로 다른 중심 주파수에 고정되며, 넓은 대역폭(예를 들어, 1MHz)을 가진다. 그에 따라, 각 채널(CH1 ~ CH5)은 서로 다른 주파수 대역에서 커플러로부터 신호를 “수신한다(listen)”. 하나 이상의 대역통과필터(예를 들어, 215A)는 케이블이 PD를 크게 악화시키지 못하도록 낮은 중심 주파수를 가지는 반면, 다른 대역통과필터(예를 들어, 215E)는 단위 거리당 악화 정도가 큰, 높은 중심 주파수를 가진다. 대역통과필터(215A ~ 215E)의 주파수 대역은 라디오 방송과 같은 종래의 인그레스 소스의 주파수를 피하도록 선택되는 것이 바람직하다.
CH1을 검토해본다. 대역통과필터(215A)가 신호(212)를 수신하고, 대역통과필터(215A)의 통과대역 내에 분포한 주파수의 신호(212)를 통과시켜, 신호(217A)를 산출한다. 로그 검출기(220A)는 신호(217A)를 수신하고, 신호(222A)를 나타내는 로그 형태로 변환한다. 피크 검출기(225A)는 신호(222A)를 수신하고, 신호(222A)의 피크값을 검출하여 신호(227A)를 산출한다. S/H(230A)는 신호(227A)의 피크값을 샘플링하고 홀딩하여, 신호(235A)를 산출한다.
PD 소스는 PD 검출기(130)의 가까이에 위치하여 강한 신호를 생성하거나, 커플러(120)와 멀리 위치하여 약한 PD 신호를 생성하고 케이블(105)을 따라 신호를 전파하면서 두드러지게 약해질 수도 있다. 그러므로, PD 신호는 넓은 동적 범위(dynamic range)에 걸치는 크기(magnitude)들을 가질 수 있다. 따라서, 신호(206, 212, 217A) 또한 넓은 동적 범위를 커버할 수 있다. 로그 검출기(220A)는 넓은 동적 범위를 갖는 신호(217A)를 다룰 수 있다. 그렇기는 하더라도, 본 명세서에 설명된 파라미터들은 로그형태 외에도 선형의(linear) 진폭이나 컴퓨터 사용의 편의를 위해 진폭 압력(amplitude compression)을 제공하는 일부 다른 비-로그(non-logarithmic) 함수로부터 연산될 수 있다.
채널(CH2 ~ CH5)은 CH1과 유사하게 동작하여 신호(235B ~ 235E)를 각각 산출한다.
트리거 회로(270)는 케이블(145)을 통해 신호(269)를 나타내는 전력 주파수에서 낮은 전압을 수신하며, 전력선 동기화 신호(272)를 생산한다. 대안적으로, 신호(269)를 수신하는 것 대신에, 트리거 회로(270)는 신호(212)를 수신하고 신호(212)로부터 전력 주파수 성분을 추출한다. 그럼에도 불구하고, 전력선 동기화 신호(272)는 예를 들어, 60Hz당 하나의 펄스 또는 50Hz당 하나의 펄스와 같이 전력 주파수의 주기당 하나의 펄스로 나타난다.
마이크로컨트롤러(240)는 신호(235A ~ 235E)와 전력선 동기화 신호(272)를 수신한다. 신호(235A ~ 235E)는 멀티플렉서(245)로 입력되며, 멀티플렉서(245)의 출력에서부터 A/D(265)까지 선택적으로 라우트된다. A/D(265)는 신호(235A ~ 235E)를 메모리(255)로 라우트되는 디지털 신호로 변환한다. 멀티플렉서(245)의 동작과 그에 따른 신호(235A ~ 235E)의 선택 및 라우팅은 아래에서 설명한다.
마이크로컨트롤러(240)는 컨트롤 라인(242)을 통하여 스위치(205)를 컨트롤하고, 또한 S/H(235A ~ 235E)를 컨트롤한다. 신호(235A ~ 235E)는 아날로그 신호이다. S/H(235A ~ 235E)의 목적은 짧은 시간 동안 신호(235A ~ 235E)의 아날로그값을 꾸준히 유지시켜, 신호(235A ~ 235E)가 멀티플렉서(245)를 통해 라우트되고, 질서정연하게 A/D(265)에 의해 디지털 데이터로 변환되게 하는 것이다.
신호(235A)를 검토해본다. 신호(235A)의 샘플 집합을 포함하는 데이터는 A/D(265)에 의해 디지털화된다. 이해를 돕기 위해, 하나의 전력 주파수 주기의 전체가 360도일 때 상기 집합은 4도 위상 간격을 갖는 90개의 값을 포함한다고 가정하자.(즉, 360도/4도는 90이다) 이 경우, 각각의 간격은 타임 빈(time bin)이라고 불리우며, 1/60/90초, 또는 60Hz의 전력 주파수의 경우 185.19μs, 또는 50Hz의 전력 주파수의 경우 222.22μs의 지속시간을 가진다. 이러한 타이밍은 마이크로컨트롤러(240) 내의 타이머(미도시)에 의해 전력선 동기화 신호(272)로부터 유도된다. 신호(235A)의 샘플 집합 내의 첫번째 샘플은 부호 변환점(zero-crossing)에서 양(positive)으로 향하는 신호(269), 즉, 전력 주파수의 낮은 전압 후에 발생하는 신호(272)에서의 로직 변환(logic transition)에 의해 트리거된다. 이러한 각 데이터 샘플은 신호(217A), 즉, 각 타임 빈 내에서 대역통과필터(215A)의 출력 신호의 진폭 피크값에 대한 로그에 비례한다. 90개의 값들은 메모리(255)로 라우트된다. 그에 따라, 단일 전력 주파수 주기에 대해서, 마이크로컨트롤러(240)는 CH1 채널로부터 90개의 값들을 획득한다.
마이크로컨트롤러(240)와 특히 프로세서(250), 그에 따른 프로그램 모듈(260)은 S/H(230A ~ 230E)와 멀티플렉서(245)를 컨트롤하고, 각 채널(CH1 ~ CH5)에 대한 90개의 값들을 획득하며, 상기 값들을 평가하여 하나 이상의 PD 펄스를 특징짓고, 상기 평가의 결과를 출력(135)을 통해 제공한다. 마이크로컨트롤러(240)는 단일 전력 주파수 주기에 대해서 상기 값들을 획득하거나, 후술하는 특정 상황에 대해서 복수의 전력 주파수 주기에 대한 값들을 획득할 수 있다.
도 3은 시스템(300) 내의 복수의 위치에서 PD를 감지하기 위한 PD 검출기와 커플러의 네트워크를 포함하는 전력 분배 시스템, 즉, 시스템(300) 일부의 도면이다. 시스템(300)은 분배 변압기(303, 329, 349), 전력 케이블(320, 340, 355), 커플러(302, 332, 352) 및 PD 검출기(304, 333, 353)을 포함한다. 분배 변압기(303), 커플러(302) 및 PD 검출기(304)는 위치(305)에 배열된다. 분배 변압기(329), 커플러(332) 및 PD 검출기(333)는 위치(330)에 배열된다. 분배 변압기(349), 커플러(352) 및 PD 검출기(353)는 위치(350)에 배열된다. 시스템(300)은 또한 감시 스테이션(365)를 포함한다.
분배 변압기(303, 329, 349)의 1차 측은 한 줄로 배열된 케이블(320, 340, 355)에 의해 케이블(355)에서 공급하는 전력을 제공받는다. 분배 변압기(329)는 전력 케이블(340)로부터 전력을 수신하고, 전력 케이블(320)을 통해 전력을 아래로 통과시킨다.
각 PD 검출기(304, 333, 353)는 전술한 PD 검출기(130)와 유사하게 동작하며, 출력(310, 335, 360)을 통해 결과물을 각각 제공한다.
커플러(332)는 중계기(repeater)로서 구성된 통신 노드(미도시)에 연결된다. 이러한 노드는 PD 검출기(333)를 포함할 수 있다. 이와 유사하게, 커플러(302)는 PD 검출기(304)를 포함할 수 있는 통신 노드에 연결될 수 있으며, 커플러(352)는 PD 검출기(353)를 포함할 수 있는 통신 노드에 연결될 수 있다.
감시 스테이션(365)은 프로세서(370), 사용자 인터페이스(375) 및 메모리(380)를 포함한다. 프로세서(370)는 명령에 응답하며, 명령을 실행하는 로직 회로로 구성된다. 메모리(380)는 프로세서(370)에서 판독될 수 있는 명령을 프로그램 모듈(385) 내에 포함하며, 상기 명령은 프로세서(370)에서 판독될 때, 프로세서(370)가 감시 스테이션(365)에 의해 채택되는 방법들의 액션을 실행하도록 한다. 프로그램 모듈(385)이 이미 메모리(380)에 탑재된 것으로 도시되었지만, 프로그램 모듈(385)은 차후에 메모리(380)로 탑재되기 위한 기록 매체(390) 내에 구성될 수 있다. 메모리(380)는 메모리(255)로 설명된 임의의 실시예들을 통해 구현될 수 있으며, 기록 매체(390)는 기록 매체(275)로 설명된 임의의 실시예들을 통해 구현될 수 있다.
사용자 인터페이스(375)는 키보드 또는 음성인식 하위시스템과 같은 입력장치를 포함하여, 사용자가 정보를 전송하고 프로세서(370)에 선택을 명령 하도록 할 수 있다. 또한, 사용자 인터페이스(375)는 디스플레이나 프린터와 같은 출력 장치를 포함한다. 마우스, 트랙볼(track-ball) 또는 조이 스틱과 같은 커서 컨트롤은 사용자가 디스플레이 상의 커서를 조정하여 추가 정보를 전송하고 프로세서(370)에 선택을 명령하게 할 수 있다.
시스템(300)에서, PD 검출기(304, 333, 353)는 각기 다른 위치(305, 330 또는 350)에 위치하기 때문에, 시스템(300)은 각 위치(305, 330, 350)에서 검출되는 전력선 상태에 대한 암시를 획득한다. 감시 스테이션(365)은 출력(310, 335, 360)(도 3에서 버블(A, B, C)을 통해 연결됨)을 수신하고, 출력(310, 335, 360)에 기초하여 케이블이나 장치 중에 어떠한 것이 손상을 입을 것인지 판단한다. 사용자 인터페이스(375)를 통해, 감시 스테이션(365)은 수리나 예방 관리를 위한 현장 방문의 긴급성을 보여주는 보고서를 제공한다.
상태가 악화된 케이블은 순간적으로 발생하는 고전류 펄스, 예를 들어, 약 1ms(milliseconds)에서 약 500ms(milliseconds)까지의 범위를 갖는 전류 펄스에 의해 문제가 발생될 수 있으며, 이러한 현상은 상기 순간적인 고전류 펄스가 아크(arc)나 자체적으로 클리어 하는 다른 일시적인 쇼트(short) 회로로부터 발생될 수 있기 때문이다. 다시 도 2를 참조하면, 이러한 펄스는 피크 전류 레코더(211)(도 9에서 더욱 상세히 도시됨)에 의해 측정될 수 있다. 피크 전류 레코더(211)는 커플러(120)로부터 전압을 수신하며, 케이블(105)의 상도체 내의 전류흐름과 비례하는 케이블(125)을 경유하여 수신한다. 피크 전류 레코더(211)는 케이블(105) 내에서 가장 높은 순간 전류흐름을 측정하고, 상기 가장 높은 순간 전류흐름을 멀티플렉서(245)에 입력으로 제공한다. 피크 전류 레코더(211)는 후술하는 피크 전류 측정 구간 동안 사용된다.
이하, 몇몇의 PD 평가 파라미터를 검토해본다.
노이즈 플로어 파라미터( Noise Floor Parameter )
도 1과 2를 다시 참조한다.
대역통과필터(215A ~ 215E)의 통과대역 주파수는 바람직하게는 방송대역 및 활성화된 통신대역을 피하도록, 즉, 중요한 인그레스 소스를 피하도록 선택되어야 한다. 그럼에도 불구하고, 송신기는 필터 스커트(skirts), 예를 들어, 대역통과필터(215A)의 스커트 내의 주파수에서 활성화될 수 있으며, 이때, 필터 감쇠는 인그레스 진폭을 무시할 수 있는 값으로 줄이기에 불충분할 수 있다.
데이터의 기록은 전력 주파수의 단일 주기 또는 전력 주파수의 복수의 주기에 대해서 수행될 수 있으며, 이때, 주기는 반드시 연속되는 것일 필요없다. 여기서, 단일 주기에 대해서 기록하는 것을 “단일 주기 모드(Single Cycle Mode)”라고 한다. 복수의 주기, 예를 들어 다섯 번의 주기에 대한 기록은 스펙트럼 분석기에서 채택되는 “맥스 홀드(max hold)”와 유사한 “맥스 홀드(max hold)”로 처리되며, 이어서, 복수의 주기에 대해서 기록하는 것은 “맥스 홀드 모드(Max Hold Mode)”라고 한다. “맥스 홀드 모드”에서, 각 타임-빈에 대해, 상기 타임-빈의 최대 진폭은 복수의 스윕(sweep) 또는 주기에 기록된 샘플들 사이에서 유지된다.
선-주파수-동기화된 PD와 다른 신호들을 구별하는 하나의 기술은 각 채널의 출력에서 내부 노이즈 플로어를 측정하는 방법을 포함한다. 예를 들어, CH1의 내부 노이즈 플로어는 대역통과필터(215A)의 통과대역 내에서 하강하며, 증폭기(210)에 의해 생성된 내부 노이즈를 나타낸다. 이러한 측정은 도 2에 도시된 바와 같이 스위치(205)가 개방된 상태에서 이루어진다.
프로세서(250)는 PD 검출기(130)를 컨트롤하고 프로그램 모듈(260)의 명령에 따라 상기 노이즈 플로어를 평가한다.
도 4는 PD 검출기(130)의 단일 채널, 즉, 채널(CH1)에 사용되는 전력 주파수 신호의 단일 주기에 대한 내부 백그라운드 노이즈(405), 즉, 노이즈(405)의 그래프이다. 노이즈(405)는 채널(CH1)의 내부 노이즈(405), 즉, 스위치(205)가 개방된 상태에서의 노이즈(405)를 나타낸다. 위상축, 즉, x축은 전력 주파수의 위상을 나타내며, 0도 ~ 360도 범위는 단일 주기, 예를 들어, 60Hz 전력 주파수의 경우 16.6ms(milliseconds)를 나타낸다. 0도는 전력 전압의 위상이 부호 변환점(zero-crossing)에서 양(positive)으로 향하는 것을 의미한다. 도 4의 그래프에는 90개의 구별된 데이터값이 나타나 있지만, 명확함을 위해, 90개의 데이터값을 연결하는 하나의 선이 도시되어 있다.
한 채널의 노이즈 플로어의 가장 하위 값(bottom)은 베이스라인(baseline)(410)이라는 용어로 명명되며, 이것은 90개의 샘플들 중 가장 작은 값으로 정의된다. 도 4에서, 36 dB이 베이스라인(410)이 되며, 0 dB 기준은 시스템 이득과 검출기 특성에 의해 결정되는 고정된 전력 레벨이다. 절대적인 신호 레벨은 분석에서 활용되지 않기 때문에, 모든 신호 레벨은 고정된 기준 레벨보다 상위의 dB로 명시된다.
커플러가 연결되지 않음에도 불구하고, 즉, 스위치(205)가 개방된 상태임에도 불구하고, 각 채널의 순간 출력, 예를 들어, 신호(235A)는 가장 낮은 베이스라인(410) 값보다 상위에서 유동한다. 이러한 유동의 진폭은 일차적으로 채널의 내부 노이즈(405)와 필터의 대역폭에 의존한다. 예를 들어, 도 4에서, 노이즈(405)는 낮게는 36 dB에서부터 높게는 43 dB까지 유동한다. 이러한 유동은 노이즈 유동(420)이라고 하며, 7 dB의 값을 가진다.(즉, 7 dB은 43 dB에서 36 dB을 차감한 결과임) 임계값은 내부 백그라운드 노이즈(405)가 절대로 초과될 수 없는 레벨로 정의된다. 도 4에서, 임계값은 44 dB이며, 이것은 베이스라인(410)과 노이즈 유동(420)의 합보다 근소하게 높은 값이다.
후술하는 방법에서는, 노이즈 플로어는 스위치(205)가 개방된 상태에서 측정될 뿐만아니라, 스위치(205)가 단락된 상태에서도 측정된다. 스위치(205)가 개방된 상태에서 실행된 측정은 “최초 베이스라인(410)”이 되며, 스위치(205)가 단락된 상태에서 실행된 측정은 “현재 베이스라인(410)”이 된다.
바람직한 실시예에서, 로그 검출기는 엔벨로프(envelope) 검출기이며, 엔벨로프 검출기의 0 dB 기준 레벨은 백그라운드 노이즈(405) 레벨보다 낮게 정해지고, 출력이 하나의 극성만을 가지는 경우, 예를 들어 항상 양극인 경우만 인정된다. 보통, 로그 검출기(220A)의 출력은 0 과 같거나 크므로 신호(235A) 또한 0과 같거나 크다. 그러므로, 스위치(205)가 단락된 상태에서 노이즈 플로어를 측정할 때, PD 펄스가 존재한다면, PD 펄스는 신호(235A)의 진폭을 양의 방향으로 더 증가시킬 수 있으나, 이것은 하나의 타임 빈 동안만 이루어진다. 대부분의 PD 펄스에서, 타임 빈이 발생하는 것은 백그라운드 노이즈(405)의 가장 낮은 값(410)에 대한 타임 빈이 발생하는 것과 다르다. 보통, 스위치가 단락된 상태에 대한 베이스라인(410)의 측정은 PD 펄스가 존재하거나 존재하지 않는 경우와 거의 동일한 낮은 값을 가진다.
PD 펄스는 일반적으로 전력 주파수 위상의 특정한 위상 간격을 넘어서는 범위에서 존재하지 않는다. 반면에, 전력선에 동기화된 신호는 종종 연속적인 캐리어 파동을 가지게 되어, 베이스라인(410)을 상승시킨다. 베이스라인(410) 값을 주기적으로 감시함으로써, 현재 베이스라인(410)을 획득하게 되고, 스위치(205)가 개방된 상태에서 측정된 최초의 베이스라인(410)과 현재의 베이스라인(410)을 비교하게 되며, 마이크로컨트롤러(240)는 PD 검출기(130)의 설치 시간과 차후의 감시 기간 동안에 특정한 채널에서의 신호들이 상당한 인그레스를 포함하는지 여부를 평가할 수 있다.
베이스라인(410)은 각 채널(CH1 ~ CH5)마다 서로 다르며, 단일 채널에서 단일 주기 모드(Single Cycle Mode)와 맥스 홀드 모드(Max Hold Mode)마다 다르다. 맥스 홀드 모드는 전력선 주파수에 동기화되지 않는 인그레스에 더욱 민감하며, 특히 그러한 인그레스가 직류일때보다는 교류일 때 더욱 민감하다.
최초의 베이스라인(410)은 스위치(205)가 개방된 상태에서 측정되며, 현재 베이스라인(410)은 스위치(205)가 단락된 상태에서 각 채널(CH1 ~ CH5)에 대해 측정된다.
정해진 하나의 채널에서, 현재 베이스라인(410)이 최초의 베이스라인(410)보다 높다면, 그것은 상기 채널이 동일한 인그레스 레벨을 가진다는 것을 의미한다. 만약 현재의 베이스라인(410)이 최초의 베이스라인(410)보다 상당히 높다면, 예를 들어, 5 dB만큼 높다면, 상기 채널은 상당한 인그레스를 받을 수 있으며, 상기 채널에서 PD를 검출하는 것이 둔감해질 수 있다. 그러므로, 더욱 높은 베이스라인(410)을 보상하기 위해서, 베이스라인(410) 위로 돌출된 펄스의 진폭에 상기 현재와 최초의 베이스라인(410)의 차이값을 더할 수 있다. 상기 증가량이 5 dB 보다 더 큰 경우에는, 예를 들어, 10 dB인 경우, 채널은 PD를 검출하지 못하게 될 수 있다.
따라서, 프로세서(250)는 PD 검출기(130)의 테스트를 진행하는 동안 베이스라인(410)을 평가할 수 있으며, PD 검출기(130)의 내부 노이즈 레벨을 알 수 있다. PD 검출기(130)의 필드 전개(field deployment)를 통해, 프로세서(250) 는 베이스라인(410)을 평가하여 특정한 채널의 인그레스를 검출하며, 상당한 인그레스가 있는 경우 PD 정량화(quantification) 또는 로컬리제이션(localization)을 실행함으로써 상기 채널을 제거한다.
여기서 제공되는 시스템은,
(i) 단락 시 전력선으로부터 노이즈를 통과시키고, 개방 시 상기 노이즈를 통과시키지 않는 스위치;
(ii) 증폭된 출력을 생산하는, 상기 스위치의 하향을 향하는 증폭기;
(iii) 필터와 검출기를 가지는 채널로서,
(a) 상기 필터는 특정한 주파수대에서 상기 증폭된 출력의 스펙트럼 성분을 통과시켜, 필터링된 출력을 산출하며,
(b) 상기 검출기는 복수의 시점에서 상기 필터링된 출력의 값을 감지하여, 일련의 값들을 산출하는 검출기를 가지고,
(iv) 아래와 같은 동작을 수행하는 프로세서;를 포함하며, 상기 동작은
(a) 상기 스위치의 개방 시 상기 일련의 값들의 최저값을 결정하여 제 1 베이스라인 값을 획득하고,
(b) 상기 스위치의 단락 시 상기 일련의 값들의 최저값을 결정하여 제 2 베이스라인 값을 획득하며,
(c) 상기 제 1 베이스라인 값과 제 2 베이스라인 값 간의 차이를 결정하여 증폭기 노이즈 상의 전력선 노이즈의 초과를 나타내는 초과값을 산출하는 것이다.
최대 피크 진폭( Highest Peak Amplitude )
도 5a는 채널의 출력단에서 단일 PD 펄스, 즉, PD 펄스(540)를 포함하는 신호에 대한 그래프이다.
도 5b는 임계값(430)을 초과하는 데이터 포인트에 대한 도 5a에 도시된 신호의 그래프이다. 도 5b는 도 5a로부터 알 수 있다. 도 5a는 모든 데이터 포인트에 대해 임계값(430), 즉, 44 dB을 차감한 것이며, 음의(negative) 결과값들은 모두 0으로 정하였다. 그러므로, PD 펄스(540A)는 도 5b에 도시된 바와 같이, 편평한 바닥의 상위에 나타나는 모양을 가진다.
다시 도 3의 시스템(300)을 참조한다. 정해진 하나의 PD 검출기에 대해, 단일 전력 주파수 주기 내에서 PD 펄스가 발생하지 않거나, 하나 이상의 PD 펄스가 발생할 수 있다.
위치(330)에서, PD 검출기(333)를 검토해본다. PD 검출기의 채널들 중 하나는 채널 M이며, 다른 채널은 채널 N이라고 가정하자. 채널 M과 N은 서로 다른 중심 주파수를 가진다. 그리고, 시스템(300) 내의 어딘가에서 발생하는 개개의 PD 펄스가 채널 M의 통과대역 내에서 하강하는 일부 스펙트럼 에너지와, 채널 N의 통과대역 내에서 하강하는 일부 스펙트럼 에너지를 포함할 수 있다는 것을 고려한다.
도 6a는 PD 검출기(333)의 채널 N에서 캡쳐된 두 개의 PD 펄스를 기록한 그래프이다. 두 개의 펄스는 각각 PD 펄스(605)와 PD 펄스(610)이다. PD 펄스(605)는 약 80도의 위상에서 발생하며, PD 펄스(610)은 약 265도의 위상에서 발생한다.
도 6b는 PD 검출기(330)의 채널 M에서 캡쳐된 것으로서 도 6a에 도시된 두 개의 PD 펄스를 기록한 것이며, 두 개의 PD 펄스 중 하나는 약 80도에 위치하며, 다른 하나는 약 265도에 위치한다. 도 6b에서, 상기 두 개의 펄스는 PD 펄스(615)와 PD 펄스(620)이다.
더욱 명백하게는, 각 PD 펄스는 채널 N과 M에서 캡쳐된다. 두 개의 PD 펄스 중 첫번째 펄스는 약 80도에서 발생하며, PD 펄스(605)와 같이 채널 N에서 캡쳐되고, PD 펄스(615)와 같이 채널 M에서 캡쳐된다. 두 개의 PD 펄스 중 두번째 펄스는 약 265도에서 발생하고, PD펄스(610)과 같이 채널 N에서 캡쳐되고, PD 펄스(620)과 같이 채널 M에서 캡쳐된다.
채널 N에서, 즉, 도 6a에서 PD 펄스(605)는 PD 펄스(610)보다 더 큰 진폭을 갖는다. 이 경우, PD 펄스(605)는 최대 진폭 즉, 24 dB을 가지며, 최대 진폭은 VpeakN으로 기록된다. 이러한 최대 진폭 샘플의 위상, 즉, 80도는 ФN으로 기록된다. 그에 따라, 채널 N의 피크 PD 펄스는 (ФN, VpeakN)의 데이터 쌍으로 정해진다. 상기와 같은 PD 펄스는 채널 M(도 6b 참조)에서 최대 진폭 샘플이 된다. 특히, PD 펄스(615)는 10 dB의 진폭을 가지며, (ФM, VpeakM)의 데이터 쌍으로 정해진다. ФM과 ФN이 동일하다는 것은 채널 M과 N이 상기와 같은 PD 펄스를 각각 동일한 주파수 대역에 기록하고 있다는 것을 통해 알 수 있다.
이하, 위치(305)의 PD 검출기(304)와 위치(350)의 PD 검출기(353)를 검토해본다. 세 개의 PD 검출기(304, 333, 353) 각각은 채널 M과 N을 포함하며, 같은 위상, 즉, 80도에서 최대 피크를 기록한다. 한 예로서, 채널 M의 중심 주파수가 채널 N의 중심 주파수보다 크다고 가정하고, 표 1에 제시된 최대 피크값을 검토해보자.
백그라운드 노이즈 레벨보다 높은 진폭의 PDM 최대 피크(dB)
위치(305)의
PD 검출기(304)		 위치(330)의
PD 검출기(333)		 위치(350)의
PD 검출기(353)
채널 N
(낮은 주파수)		 20 dB 24 dB
(도 6a 참조)		 21 dB
채널 M
(높은 주파수)		 5 dB 10 dB
(도 6b 참조)		 7 dB
각 PD 검출기(304, 333, 353)로부터의 데이터는 감시 스테이션(365)으로 전송되며, 표 1의 데이터는 감시 스테이션에서 처리된다.
시스템(300) 내의 PD 소스는 PD 펄스를 생산하며, 모든 PD 검출기(304, 333, 353)보다 적은 개수의 PD 검출기가 PD 펄스를 검출하도록 PD 펄스의 최대 주파수 성분은 감쇠된다. 따라서, 감시 스테이션(365)에서 실행될 수 있는 PD 소스의 위치에 대한 최초 근사치를 찾는 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. (a) PD가 이웃하는 PD 검출기들의 그룹에서 존재하는 최대 주파수 채널을 결정하는 단계; 이 경우, 상기 그룹은 PD 검출기(304, 333, 353)로 구성되며, 채널 M은 최대 주파수를 가진 채널이다. (b) 최대 주파수 채널로부터 최대 피크값을 획득하는 단계; 이러한 경우, 채널 M은 5 dB, 10 dB 및 7 dB를 가진다. (c) 최대 피크값을 가진 PD 검출기를 선택하여 PD 소스에 가장 가까이에 위치한 PD 검출기를 결정하는 단계, 이러한 경우, 위치(330)의 PD 검출기(333)가 최대 값, 즉, 10 dB을 가진다. 그러므로, PD 소스는 거의 위치(330)의 부근에 위치한다.
여기서 제공되는 방법은 (a) 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전 펄스의 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하는 단계; (b) 상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭이 발생하는 상기 전기 케이블 상에서 전력 주파수 신호의 위상을 결정하는 단계; (c) 상기 위상에서 상기 부분 방전 펄스의 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하는 단계; 및 (d) 상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭과 상기 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭 간의 관계에 기초하여, 상기 부분 방전 전압이 발생하는 상기 전기 케이블 상의 위치를 결정하는 단계;를 포함한다.
PD 합( PD sum )
최대 피크 진폭 파라미터를 보완하기 위하여 PD 방전의 강도(severity)를 보여주는 파라미터를 사용하며, 이러한 파라미터는 PD 합이 되고, 도 5b를 참조하면, PD 합은 단일 채널의 단일 주기 내에서 샘플된 임계값(430)을 초과하는 진폭값들의 합으로 정의된다. 도 6a에서, PD 합은 PD 펄스(605) 아래 영역과 PD 펄스(610) 아래 영역의 합을 나타낸다. PD 합은 PD 펄스의 진폭과 지속시간 모두 증가시킨다.
도 7은 샘플링된 신호의 그래프로서, 각각의 샘플은 PD 검출기의 단일 채널에서 전력 주파수의 단일 주기에 대한 개개의 타임-빈, 예를 들어, 4도 위상을 의미한다. 제 1 PD 펄스에 대해, 샘플(705)은 약 80도의 위상에서 획득되며, 샘플(710)은 약 84도의 위상에서 획득된다. 그에 따라, 제 1 PD 펄스는 하나의 타임-빈보다 큰 지속시간을 갖는다. 제 2 PD 펄스에 대해, 샘플(720)은 264도에서 획득되며, 샘플(715)는 268도에서 획득된다. 그에 따라 제 2 PD 펄스 또한 하나의 타임-빈 보다 큰 지속시간을 갖는다. 도 7에서, PD 합은 샘플들(705, 710, 715, 720) 진폭값의 합과 동일하다.
정해진 결함 위치에 대한 PD는 일반적으로 정해진 주기 동안 0개나 1개의 방전을 생성하며, 최대 두 개의 방전을 생성한다. 그러나, 다른 주기에서, PD 펄스의 위상은 작은 각도로 변화하며, 예를 들어, 제 1 주기 내의 86도와 제 2 주기 내의 90도에서 변화한다. 수많은 주기에 대해 기록하는 맥스 홀드 모드는 서로 다른 위상각에서 발생하는 복수의 방전을 캡쳐한다.
PD 합은 단일 주기 모드와 비교하여, 맥스 홀드 모드가 사용될 때가 PD를 더 민감하게 나타낼 수 있는 지표이다. 이러한 이유는, 단일 주기 모드에서는, 오로지 전력 주파수의 단일 주기만 고려되므로, PD가 단일 주기 동안 발생하지 않는 경우 PD가 검출되지 않기 때문이다. 그러나, 간헐적인 PD 조건하에서는, PD가 일부 주기에서는 나타나지만 모든 주기에서 나타나지 않으므로, 맥스 홀드 모드를 이용함으로써, PD 합은 0이 되지 않을 수 있다.
PD 소스(예를 들어, 케이블, 커넥터 등)의 상태가 악화됨에 따라, PD 펄스는 낮은 순간 전압 레벨에서 발생될 수 있으므로, 넓은 범위의 위상에 대한 방전 분배를 생성한다. 그러므로, 맥스 홀드 모드 기록에 대한 PD 합은 전력 전압 피크(예를 들어, 90도 또는 270도)에서만 방전하는 케이블에 대해 작은 값으로 시작할 수 있으나, 상기 케이블의 상태가 악화됨에 따라 방전의 위상 확산(phase-spread)에 비례하여 증가한다. 따라서, 맥스 홀드 모드 기록에 대한 PD 합은 PD 진폭과 위상 확산에 민감하다.
맥스 홀드 모드로 기록되는 동안, PD 합은 단일 숫자값, 예를 들어, 가끔씩 발생하는 단일 PD 펄스에서부터 수천개의 펄스, 예를 들어, 모든 주기에서 발생하는 몇몇의 PD까지 다양한 값을 가진다. 사용자 친화적인 범위에서 PD 합을 표현하는 편리한 수단은 “PD 강도(PD Severity)”이며, 이것은 여기서 20 로그(PD 합 + 1)로 정의된다. PD 강도는 일반적으로 0에서 약 70까지의 값을 가지며, 단일 주기 모드 기록보다 맥스 홀드 모드에 대해 더 높은 값을 가진다. 맥스 홀드 모드로 측정된 PD 강도는 단일 주기 모드로 측정된 PD 강도와 비교될 수 있으며, 맥스 홀드 모드로 측정된 PD 강도에서 보상 팩터를 차감함으로써 비교될 수 있다.
예를 들어, 맥스 홀드 모드로 측정된 PD 강도는 35가 될 수 있는 반면, 단일 주기 모드로 측정된 동일한 신호는 21이 될 수 있다. 맥스 홀드 측정으로부터 14를 차감함으로써, 21값을 얻을 수 있으며, 이것은 단일 주기 모드를 통해 얻은 값과 동일하다.
여기서 제공되는 방법은 (a) 전기 케이블 상의 전력 신호에서 하나의 주기 내의 복수의 위상을 통해 상기 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전(PD) 펄스의 스펙트럼 성분들의 피크 진폭들을 측정하는 단계; (b) 상기 피크 진폭들로부터 백그라운드 노이즈 레벨을 차감하고, 상기 차감에 따른 결과 진폭들을 산출하는 단계; 및 (c) 상기 결과 진폭들을 합하고, 상기 전기 케이블 상의 PD 활동의 크기(magnitude)를 나타내는 PD 합을 산출하는 단계;를 포함한다.
맥스 홀드( Max Hold )-단일 주기 상태 머신( Single Cycle State Machine )
전술한 바와 같이 PD 펄스를 기록하는 것은 단일 주기 모드나 맥스 홀드 모드 중 하나를 통해 실행될 수 있다. PD를 표시하기 시작하는 전력 케이블과 장치에 있어서, PD 펄스는 전력 주파수 신호의 대부분 주기에서 일어나지 않을 수 있다. 결론적으로, 단일 주기 모드는 어떠한 PD를 검출하지 못할 수도 있으며, 특히 PD가 몇 분마다 한번씩 활성화되는 경우에 더욱 검출하지 못할 수 있다. 그러므로, 최초에, 맥스 홀드 모드를 이용하는 것이 이로우며, 맥스 홀드 모드는 몇개의 주기, 예를 들어, 다섯 번의 주기에 대해 최대 신호 포인트를 검출한다.
PD 소스, 예를 들어, 전력 케이블이나 장치의 상태가 악화되고, PD가 더욱 만연해짐에 따라, 맥스 홀드 모드는 서로 다른 주기에서 기록되는 방전 중첩을 상당히 많이 표시하는 경향이 있다. 즉, PD 펄스는 일반적으로 복수의 주기 각각의 동일한 위상에서 발생하기 때문에, 중첩되며, 그러므로, 맥스 홀드 모드의 PD 합은 증가하지 않는다. 그러나, PD 소스의 상태가 더 악화됨에 따라, 이러한 방전의 위상 확산은 일반적으로 증가한다. 예를 들어, PD 펄스는 최초에 90도에서 발생하며, 차후에 86도에서 94도의 범위를 포괄하도록 분포한다. 보통, 높은 진폭 포인트의 크기는 맥스 홀드 모드를 포화시키는 경향이 있다. 이 경우, 단일 주기 모드의 스위치가 사용되는 것이 바람직하다. PD가 이후에 감소된다면, PD 검출기는 맥스 홀드 모드로 되돌아가는 것이 바람직하다.
그러므로, PD 활동이 낮은 레벨에서 이루어지는 경우, PD 합은 낮아지는 경향이 있기 때문에, 맥스 홀드 모드가 PD 활동을 기록하는 데에 더욱 적합하다. PD 활동이 높은 레벨에서 이루어지는 경우, PD 합은 높아지는 경향이 있기 때문에, 단일 주기 모드가 PD 활동을 기록하는 데에 더욱 적합하다. 맥스 홀드 모드와 단일 주기 모드 간의 자동 시프팅(automatic shifting)은 PD 검출기의 동적 범위를 증가시키며, 값이 없거나(blank) 포화되지 않은 파동의 파형분석을 가능케 한다.
상태 머신은 PD 합의 일부 임계 레벨에서 두 개의 기록 모드 사이의 “장치를 시프트(shift gears)” 할 수 있도록 작동될 수 있으며, 히스테리시스(hysteresis)의 양은 초과 시프트를 방지하기 위하여 제공된다. 두 개의 모드를 비교할 만한 스케일을 제공하기 위해, 맥스 홀드 모드에서 측정되는 PD 합은 보상 팩터(factor)에 의해 나누어진다.
도 8은 PD 검출기(130, 도 2 참조) 내의 맥스 홀드 모드와 단일 주기 모드 간의 스위칭을 컨트롤하는 상태 머신의 상태 다이어그램이다. 상태 머신은 마이크로컨트롤러(240) 내에서 구현될 수 있으며, 예를 들어, 프로세서(250)가 프로그램 모듈(260) 내의 명령에 따라 동작함으로써 구현될 수 있다.
기록은 맥스 홀드 모드에서부터 시작된다. 맥스 홀드 모드 기록이 시작될 때, PD 합은 0으로 초기화되며, 맥스 홀드 모드 기록은 몇개의 전력 주파수 주기, 예를 들어, 다섯 번의 주기 동안 수행된다. 상기 기록 후에, PD 합은 상기 기록 동안에 획득되는 데이터에 기초하여 연산된다. 보상 팩터에 의해 나누어지는 PD 합이 500을 초과하는 경우, PD 검출기(130)는 단일 주기 모드로 변경된다. 보상 팩터에 의해 나누어지는 PD 합이 500과 같거나 작은 경우, PD 검출기(130)는 맥스 홀드 모드를 그대로 유지한다.
단일 주기 모드에서, 기록이 시작될 때, PD 합은 0으로 초기화되며, 단일 주기 모드 기록은 단일 전력 주파수 주기에 대하여 수행된다. 상기 기록 후에, PD 합은 상기 기록 동안 획득되는 데이터에 기초하여 연산된다. PD 합이 400과 같거나 큰 경우, PD 검출기(130)는 단일 주기 모드를 그대로 유지한다. PD 합이 300보다 작은 경우 PD 검출기(130)는 맥스 홀드 모드로 변경된다.
로 데이터 스케일( Raw Data Scale ) - 선형 또는 로그( linear or logarithmic )
앞서 정의된 PD 파라미터, 즉, 베이스라인, 노이즈 유동, 최대 피크 진폭, PD 합 및 PD 강도는 단일 주기 모드와 맥스 홀드 모드 모두에 대해 연산된다. 각 데이터 샘플(예를 들어, 신호(235A)의 샘플)의 값은 대역통과필터(예를 들어, 대역통과필터(215A))의 출력(예를 들어, 신호(217A))에 대한 로그와 비례한다. 대안적으로, 이러한 값들은 상기 필터의 출력(예를 들어, 신호(217A))의 진폭에 직접적으로 비례할 수 있다.
알람 표준( Alarm Criteria )(특히, 빠른 변화와 관련된 알람)
도 3을 다시 참조하면, 앞서 정의된 몇몇의 PD 파라미터, 즉, 베이스라인, 노이즈 유동, 최대 피크 진폭, PD 합 및 PD 강도는 감시 스테이션(365)으로 전송되어, 막을 수 있는 결함이 발생되기 전에, 예정된 정기 점검을 진행하도록, 공급장치 상의 하나 이상 결함의 위치를 찾고, 케이블과 장치의 감쇠를 추적하는 데에 사용될 수 있다. 이러한 처리는 정전 방지를 통해 고가(高價)의 긴급 상황 서비스를 최소화하며, 이러한 처리가 없는 경우 매년 신뢰할 만한 서비스를 지속적으로 제공해야하는 케이블의 막대한 교체, 즉, 고가(高價)의 교체를 피하게 한다.
케이블과 장치를 수리하거나 교체하기 위한 선(line) 무리(crews)를 보내는 것은 소르티(sortie) 당 상당한 비용이 들기 때문에, 진정한 알람을 생성하기 위한 표준을 정의하는 것이 필요하다. 정전에 앞서, 알람은 특정한 장소에 있는 관리자의 주의를 집중하게 하는 데에 사용된다. 앞서 설명된 하나 이상의 파라미터들은 절대 임계값, 즉, “레벨 알람”으로 명명되는 임계값을 초과하는 경우에 기초하여 알람을 생성시킬 수 있으며, 독립적으로, 증분 임계값(increment threshold), 즉, “변화 알람”으로 명명되는 임계값을 초과하는 경우에 기초하여 알람을 생성시킬 수 있다.
PD 검출기의 위상을 설치할 때, 몇몇의 채널에 대한 PD 레벨은 메모리에 저장된다. 절대 임계값에 도달하기 전에, 즉, 레벨 알람이 울리기 전에, 변화 알람은 하나 이상의 채널에서 PD 파라미터가 증가하는 것에 반응하여 제공되며, 새로운 PD 레벨이 메모리에 저장된 값을 갱신한다. 짧은 시간 간격 동안 되풀이되는 변화 알람은 빠른 감쇠케이블을 나타내는 것으로 해석될 수 있으며, 예측된 장소에 있는 관리자의 주의를 이끌도록 할 수 있다.
예를 들어, PD 검출기(333, 도 3 참조)의 임의의 채널(CH1 ~ CH5)에 대한 PD 강도가 40에 도달하거나 넘을 경우, 레벨 알람이 감시 스테이션(365)에 보내어진다. 이와 구별되게, PD 강도가 이전에 측정된 레벨로부터 중요한 양만큼 증가한 경우(예를 들어, 23에서 33으로 증가하여, 10만큼 증가한 경우), 변화 알람이 보내어진다.
피크 전류 측정( Peak Current Measurement )
전술한 바와 같이, 상태가 악화되고 있는 케이블은 순간적인 고전류 펄스에 의해 문제를 발생시킬 수 있으며, 이러한 현상은 상기 순간적인 고전류 펄스가 아크(arc)나 자체적으로 클리어하는 다른 일시적인 쇼트 회로로부터 발생될 수 있기 때문이며, 이러한 펄스는 피크 전류 레코더(211, 도 2 참조)에 의해 측정될 수 있다. 다시 도 3을 참조하면, 각 PD 검출기(304, 333, 353)는 피크 전류 레코더(211)를 포함할 수 있다.
유도성 커플러(302, 332, 352)와 PD 검출기(304, 333, 353)와 예를 들어, 전력선 통신, 무선통신 또는 다른 매체를 통해 PD 검출기(304, 333, 353)를 감시 스테이션(365)에 연결하는 데이터 통신 인프라구조 설치를 기화로 하여, 전력 전류 펄스의 레벨은 각 PD 검출기(304, 333, 353)에 의해 기록 될 수 있다. 상기 전력 전류 펄스가 케이블의 최대 전류 비율과 같은 레벨을 초과하는 경우, 알람은 각각의 마이크로컨트롤러(240)에 의해 (마이크로컨트롤러의 출력(135)을 통해) 감시 스테이션(365)으로 전송된다. 이어서, 감시 스테이션(365)은 예를 들어, 사람에 의해 감시되며, 감시 스테이션(365)으로 전송된 알람은 전력 케이블 상의 유지보수 실행여부를 결정하는 데에 평가된다.
전력 케이블에 의해 공급받는 모든 소비자에게 정전을 야기하는 케이블 쇼트 회로의 경우를 검토해본다. 각 PD 검출기의 피크 전류 검출기는 PD 검출기의 장소에서 케이블의 전류를 측정한다. 상기 쇼트 회로의 상방을 향하는 위치, 즉, 케이블의 공급 포인트와 PD 검출기의 사이 위치는 매우 높은 고장전류를 측정하는 반면, 하방을 향하는 PD 검출기는 퓨즈와 같은 일부 방지 장치가 공급 포인트로부터 상기 케이블의 연결을 끊을 때까지 일반적인 부하 및 전류를 측정한다. 케이블을 따르는 측정된 전류의 패턴은 쇼트 회로의 근사적인 위치를 알려준다. 그러나, 이러한 정보는 PD 검출기의 자체 전력이 결함에 의해 끊기기 전에 PD 검출기가 상기 정보에 응답하지 않는 경우, 끊길 수 있다.
바람직한 실시예에서, 각 검출기, 즉, PD 검출기(304)는 배터리(미도시)와 같은 PD 검출기의 자체적인 백업 전력 소스를 가지고 있으며, 상기 백업 전력 소스는 PD 검출기(304)가 알람을 감시 스테이션(365)에 보낼 수 있을 정도로 충분한 기간 동안 동작하도록 유지한다. 전력선을 따라 배치된 복수의 PD 검출기(304, 333, 353)에서, 정전 되기 전 피크 전류의 패턴은 쇼트 회로의 결함 위치를 알려줄 수 있다. 예를 들어, 전력 입력 위치와 결함 위치 사이의 PD 검출기는 고장 전류를 측정하는 반면, 결함에서 멀리 떨어진 PD 검출기는 일반적인 부하 전류만을 측정한다.
여기서 제공되는 방법은, (a) 전력 케이블 상의 제 1 위치에서, 임계값을 초과하는 제 1 전력 전류의 제 1 크기를 측정하는 단계, (b) 전력 케이블 상의 제 2 위치에서, 상기 임계값을 초과하지 않는 제 2 전력 전류의 제 2 크기를 측정하는 단계 및 (c) 상기 제 1 크기와 제 2 크기 간의 관계에 기초하여, 상기 전력 케이블 상의 결함 위치를 결정하는 단계를 포함한다. 상기 임계값은 상기 전력 케이블에 대한 최대 전류 비율에서 정해질 수 있다. 상기 제 1 전력 전류와 제 2 전력 전류는 계속되는 지속시간 동안 발생하는 전류이거나, 1ms에서 500ms에 이르는 범위의 지속시간 동안 발생하는 순간적인 전력 전류일 수 있다. 프로세서(370)는 프로그램 모듈(385)에 따라 상기 방법을 실행한다.
도 9는 피크 전류 레코더(211, 도 2 참조)의 개략도이다. 피크 전류 레코더(211)는 증폭기와 인그레스와 PD를 거부하는(reject) 저역통과필터, 즉, 증폭기-필터(905), 하나의 극성의 전류 피크를 동일하게 감지하는 양파 정류 회로(full wave rectifier)(910), 신호를 아날로그 디지털 컨버터의 입력 범위에 맞추어 스케일링하는 증폭기(915) 및 피크 검출기(920)를 포함한다. 피크 검출기(920)는 아날로그 메모리로서 동작하는 커패시터(C44)를 가지며, 최대 값이 디지털 데이터 메모리로 전달되는 마지막 시간 후에 상기 기록된 최대 값을 저장한다.
일반적인 동작시, 피크 전류 값은 파고율(crest factor)이 곱해진 공급 전류의 실효값(root-mean-square value)과 동일하며, 사인파에 대한 2 제곱근과 동일하다. 200 암페어의 실효값을 가지는 일반적인 케이블에서, 일반적인 피크 전류값은 282 암페어가 될 수 있다. 상기 값을 초과하는 임의의 값은 감시 스테이션(365)에 알람이 울리게 할 수 있다.
여기서 설명하는 기술은 예시적인 것이고, 본 발명의 특정한 제한을 포함하는 것으로 이해되어서는 안된다. 다양한 대체, 조합 및 변형이 당업자에 의해 도출될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 설명된 과정들과 연관된 단계들은 명시적인 기재가 없는 한, 임의의 순서로 실행될 수 있다. 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위 내에서 이러한 대체, 변형 및 변화 모두를 포함하는 것으로 의도된다.
“포함하다(comprises)” 또는 “포함하고 있는(comprising)”이라는 용어는 언급된 특징, 정수, 단계 또는 컴포넌트들을 명시하는 것으로 해석되며, 그 이외의 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계 또는 컴포넌트 또는 그룹을 포함할 수도 있다.

Claims (20)

  1. 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전 펄스의 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하는 단계;
    상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭이 발생하는 상기 전기 케이블 상에서 전력 주파수 신호의 위상을 결정하는 단계;
    상기 위상에서 상기 부분 방전 펄스의 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하는 단계; 및
    상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭과 상기 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭 간의 관계에 기초하여, 상기 부분 방전 전압이 발생하는 상기 전기 케이블 상의 위치를 결정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  2. 전기 케이블 상의 전력 신호에서 하나의 주기 내의 복수의 위상을 통해 상기 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전(PD : Partial Discharge) 펄스의 스펙트럼 성분들의 피크(peak) 진폭들을 측정하는 단계;
    상기 피크 진폭들로부터 백그라운드 노이즈 레벨을 차감하고, 상기 차감에 따른 결과 진폭들을 산출하는 단계; 및
    상기 결과 진폭들을 합하고, 상기 전기 케이블 상의 PD 활동의 크기(magnitude)를 나타내는 PD 합을 산출하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 PD 합이 알람 임계값을 초과하는 경우 알람을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 PD 합은 제 1 시점에서 제 1 PD 합으로 정의될 때,
    시간이 흐른 뒤 상기 측정하고, 차감하고, 합하는 단계를 반복하여, 제 2 시점에서 제 2 PD 합을 산출하는 단계; 및
    상기 제 1 PD 합과 제 2 PD 합 간의 차이가 임계값보다 클 때 알람을 제공하는 단계;
    를 추가로 포함하는 방법.
  5. 전력 케이블 상의 제 1 위치에서, 임계값을 초과하는 제 1 전력 전류의 제 1 크기를 측정하는 단계;
    전력 케이블 상의 제 2 위치에서, 상기 임계값을 초과하지 않는 제 2 전력 전류의 제 2 크기를 측정하는 단계; 및
    상기 제 1 크기와 제 2 크기 간의 관계에 기초하여, 상기 전력 케이블 상의 결함 위치를 결정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 전류와 상기 제 2 전력 전류는 약 1ms(milliseconds)에서 약 500ms(milliseconds)까지 범위의 지속시간을 갖는 과도전류인, 방법.
  7. 단락 시 전력선으로부터 노이즈를 통과시키고, 개방 시 상기 노이즈를 통과시키지 않는 스위치;
    증폭된 출력을 생산하는, 상기 스위치의 하향을 향하는 증폭기;
    필터와 검출기를 가지는 채널; 및
    상기 필터는 특정한 주파수대에서 상기 증폭된 출력의 스펙트럼 성분을 통과시켜, 필터링된 출력을 산출하고,
    상기 검출기는 복수의 시점에서 상기 필터링된 출력의 값을 감지하여, 일련의 값들을 산출하며,
    하기 동작을 하는 프로세서;를 포함하며, 하기 동작은,
    (a) 상기 스위치의 개방 시 상기 일련의 값들의 최저값을 결정하여 제 1 베이스라인 값을 획득하고,
    (b) 상기 스위치의 단락 시 상기 일련의 값들의 최저값을 결정하여 제 2 베이스라인 값을 획득하며,
    (c) 상기 제 1 베이스라인 값과 제 2 베이스라인 값 간의 차이를 결정하여 증폭기 노이즈 상의 전력선 노이즈의 초과를 나타내는 초과값을 산출하는,
    것인 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로세서가 추가적으로,
    (d) 상기 초과값이 기 설정된 임계값을 초과하는 경우, 상기 채널이 부분 방전 검출기로서 동작하지 못하도록 동작하는, 시스템.
  9. 프로세서; 및
    상기 프로세서에서 판독될 수 있는 명령들을 저장하는 메모리;를 포함하며,
    상기 메모리는 상기 명령이 상기 프로세서에서 판독될 때 상기 프로세서가,
    전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전 펄스의 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하고,
    상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭이 발생하는 상기 전기 케이블 상에서 전력 주파수 신호의 위상을 결정하고,
    상기 위상에서 상기 부분 방전 펄스의 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하며,
    상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭과 상기 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭 간의 관계에 기초하여, 상기 부분 방전 전압이 발생하는 상기 전기 케이블 상의 위치를 결정하도록,
    동작시키는, 시스템.
  10. 프로세서; 및
    상기 프로세서에서 판독될 수 있는 명령들을 저장하는 메모리;를 포함하며,
    상기 메모리는 상기 명령이 상기 프로세서에서 판독될 때 상기 프로세서가,
    전기 케이블 상의 전력 신호에서 하나의 주기 내의 복수의 위상을 통해 상기 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전(PD : partial discharge) 펄스의 스펙트럼 성분들의 피크(peak) 진폭들을 측정하고,
    상기 피크 진폭들로부터 백그라운드 노이즈 레벨을 차감하고, 상기 차감에 따른 결과 진폭들을 산출하며,
    상기 결과 진폭들을 합하고, 상기 전기 케이블 상의 PD 활동의 크기(magnitude)를 나타내는 PD 합을 산출하도록,
    동작시키는, 시스템.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 명령은 추가적으로 상기 PD 합이 알람 임계값을 초과하는 경우 상기 프로세서가 알람을 제공하도록 하는 것인 시스템.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 PD 합은 제 1 시점에서 제 1 PD 합으로 정의될 때,
    상기 명령은 추가적으로 상기 프로세서가,
    시간이 흐른 뒤 상기 측정하고, 차감하며, 합하는 과정을 반복하여, 제 2 시점에서 제 2 PD 합을 산출하고,
    상기 제 2 PD 합이 상기 제 1 PD 합보다 임계값 이상으로 클 때 알람을 제공하도록 하는 것인 시스템.
  13. 프로세서; 및
    상기 프로세서에서 판독될 수 있는 명령들을 저장하는 메모리;를 포함하며,
    상기 메모리는 상기 명령이 상기 프로세서에서 판독될 때 상기 프로세서가 하기 액션을 수행하도록 하며, 하기 액션은,
    전력 케이블 상의 제 1 위치에서, 임계값을 초과하는 제 1 전력 전류의 제 1 크기를 측정하고,
    전력 케이블 상의 제 2 위치에서, 상기 임계값을 초과하지 않는 제 2 전력 전류의 제 2 크기를 측정하며,
    상기 제 1 크기와 제 2 크기 간의 관계에 기초하여 상기 전력 케이블 상에서 결함의 위치를 결정하는,
    것인 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 전류와 상기 제 2 전력 전류는 약 1ms에서 약 500ms까지 범위의 지속시간을 갖는 과도전류인, 시스템.
  15. 프로세서에서 판독될 수 있는 명령을 포함하는 비일시적인(non-transitory) 기록 매체로서, 상기 명령이 상기 프로세서에서 판독 될 때 상기 프로세서가,
    전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전 펄스의 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하고,
    상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭이 발생하는 상기 전기 케이블 상에서 전력 주파수 신호의 위상을 결정하고,
    상기 위상에서 상기 부분 방전 펄스의 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭을 측정하며,
    상기 제 1 스펙트럼 성분의 최대 진폭과 상기 제 2 스펙트럼 성분의 최대 진폭 간의 관계에 기초하여, 상기 부분 방전 전압이 발생하는 상기 전기 케이블 상의 위치를 결정하도록,
    동작시키는 비일시적인(non-transitory) 기록 매체.
  16. 프로세서에서 판독될 수 있는 명령을 포함하는 비일시적인(non-transitory) 기록 매체로서, 상기 명령이 상기 프로세서에서 판독 될 때 상기 프로세서가,
    전기 케이블 상의 전력 신호에서 하나의 주기 내의 복수의 위상을 통해 상기 전기 케이블 상에서 감지되는 부분 방전(PD : partial discharge) 펄스의 스펙트럼 성분들의 피크(peak) 진폭들을 측정하고,
    상기 피크 진폭들로부터 백그라운드 노이즈 레벨을 차감하여, 상기 차감에 따른 결과 진폭들을 산출하며,
    상기 결과 진폭들을 합하여, 상기 전기 케이블 상의 PD 활동의 크기(magnitude)를 나타내는 PD 합을 산출하도록,
    동작시키는, 비일시적인(non-transitory) 기록 매체.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 명령은 추가적으로 상기 PD 합이 알람 임계값을 초과하는 경우 상기 프로세서가 알람을 제공하도록 하는 것인 비일시적인(non-transitory) 기록 매체.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 PD 합은 제 1 시점에서 제 1 PD 합으로 정의될 때,
    상기 명령은 추가적으로 상기 프로세서가,
    시간이 흐른 뒤 상기 측정하고, 차감하며, 합하는 과정을 반복하여, 제 2 시점에서 제 2 PD 합을 산출하고,
    상기 제 2 PD 합이 상기 제 1 PD 합보다 임계값 이상으로 클 때 알람을 제공하도록 하는 것인 비일시적인(non-transitory) 기록 매체.
  19. 프로세서에서 판독될 수 있는 명령을 포함하는 비일시적인(non-transitory) 기록 매체로서, 상기 명령이 상기 프로세서에서 판독 될 때 상기 프로세서가 하기 액션을 수행하도록 하며, 하기 액션은,
    전력 케이블 상의 제 1 위치에서, 임계값을 초과하는 제 1 전력 전류의 제 1 크기를 측정하고,
    전력 케이블 상의 제 2 위치에서, 상기 임계값을 초과하지 않는 제 2 전력 전류의 제 2 크기를 측정하며,
    상기 제 1 크기와 제 2 크기 간의 관계에 기초하여 상기 전력 케이블 상에서 결함의 위치를 결정하는,
    것인 비일시적인(non-transitory) 기록 매체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 1 전력 전류와 상기 제 2 전력 전류는 약 1ms에서 약 500ms까지 범위의 지속시간을 갖는 과도전류인, 비일시적인(non-transitory) 기록 매체.
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