KR20140004398A

KR20140004398A - 배전급 예방 진단 시스템

Info

Publication number: KR20140004398A
Application number: KR1020120071899A
Authority: KR
Inventors: 정동오
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-13

Abstract

본 발명은 배전급 예방 진단 시스템에 관한 것으로, 배전반 및 몰드 변압기 내부 기기의 열화 시에 발생되는 부분방전을 검출하는 배전급 예방 진단 시스템에 있어서, 절연물 부분방전 발생 시에 방사 전자파 및 순간 접지 전위를 계측하는 부분방전 센서부; 시스템 외부 및 내부의 온도를 감시하는 온도 센서부; 시스템 내부의 습도를 계측하는 습도 센서부; 상기 온도 센서부와 상기 습도 센서부에 필요한 전류를 입력하는 전류 입력부; 상기 부분방전 센서부에서 계측한 부분방전신호, 상기 온도 센서부에서 감시한 온도센서신호, 상기 습도 센서부에서 계측한 습도센서신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터; 상기 A/D 컨버터에서 변환된 부분방전신호, 온도센서신호, 습도센서신호를 인가받아 상기 배전반 및 몰드 변압기의 부분방전을 검출 및 분석하는 제어부; 상기 제어부로부터 인가되는 정보를 표시해 주는 디스플레이부; 상기 제어부의 데이터 처리 시에 사용되며, 이벤트 및 각종 설정값을 저장하는 외부 메모리부; 상기 제어부를 상위 시스템과 부분방전 분석 시스템에 통신 접속시켜 주는 통신부; 내부 배선망을 형성시켜 상기 제어부를 상기 A/D 컨버터, 상기 디스플레이부, 상기 외부 메모리부, 상기 통신부 각각에 연결시켜 주는 CPLD; 및 타임 클럭을 발생시켜 상기 제어부에 인가하여 데이터 로깅 시에 타임 태그용으로 사용되도록 하는 RTC를 포함한다. 이러한 배전급 예방 진단 시스템은 기기의 고장, 전기화재 등으로 인한 피해를 방지할 수 있고 설비의 품질 확보 및 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

배전급 예방 진단 시스템{Preventive Diagnostic System for Distribution Switchgear and Transformer}

본 발명은 배전급 예방 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 배전반 및 몰드 변압기 내부 기기의 열화 시에 발생되는 부분방전(Partial Discharge)을 검출하여 기기의 이상을 사전에 예측하여 유지 보수하도록 한 배전급 예방 진단 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 전력기기의 사고예방을 위한 점검 및 진단 방법으로는, 접촉식 상시 감시장치와 휴대용 점검 장비를 이용한 방식이 있다.

기존의 접촉식 상시 감시장치는 전력기기에 센서를 부착하여 열화 정보를 측정해야 함으로써, 이미 설치되어 있는 기기에 대해서는 적용할 수 없는 문제점이 있다. 또한, 지락 시 또는 서어지 유입 시에 대전류에 의해 센서가 소손되거나 기기가 파손될 염려가 있기 때문에 사고의 위험성이 항상 존재하는 단점이 있다.

그리고 기존의 휴대용 점검 장비는 비접촉형과 접촉형으로 구분할 수 있으나, 일회용 점검으로 끝나기 때문에 상시 감시체계를 구축할 수 없는 단점이 있다. 또한 활성 상태에서 휴대 장비를 이용하여 전력 기기를 점검하는 경우에는 감전 사고 등의 안전사고 위험성이 존재하는 단점도 있다.

따라서 현장에서는 아직까지도 인체의 오감을 이용하는 경우가 많다. 이러한 경우에 측정자의 주관에 의존하기 때문에 잘못된 측정결과를 얻을 수 있는 문제점이 있다. 또한, 적외선 온도계, 코로나 탐지기 등과 같은 간이 측정장비를 이용하는 경우에 은폐된 부분, 특히 폐쇄 배전반에 대한 점검 및 측정이 불가능하므로, 사고 조기 예방에 한계가 있으며, 정전 후 점검으로 기기 열화 진행상태 파악이 곤란하며, 전력기기 열화 측정에 많은 전문 인력과 시간을 투자해야 하는 문제점이 있다.

한국등록실용신안 제20-0278981호는 폐쇄 배전반, 가스절연 개폐장치(GIS), 전력 케이블과 같은 전력기기의 절연 열화 감시 시스템에 관한 것으로, 부분방전에 따른 방사 전자파를 감지하여 전력기기의 부분방전을 검출하는데, 전력기기의 부분방전 검출장치에 있어서, 적어도 폐쇄 배전반, 전력 케이블 및 가스절연 개폐장치(GIS)에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파신호를 가각 검출하기 위한 전자파 검출 센서들과; 상기 전자파 검출 센서 각각으로부터 출력되는 신호를 증폭한 후 노이즈 제거된 중간주파수 형태의 전자파 신호만을 출력하는 전자파 검출부들과; 어느 하나의 전자파 검출부로부터 출력되는 중간주파수 처리된 전자파를 적분하여 적분 이전의 값과 비교하여 부분방전에 의한 펄스를 출력하는 펄스 생성부와; 상기 중간주파수 처리된 전자파를 복수의 기준 전압과 각각 비교하여 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 출력하는 전자파 레벨 처리부와; 상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들과 부분방전에 의한 펄스를 파형정형하여 출력하는 파형 정형부와; 일정시간 동안 파형정형된 상기 부분방전에 의한 펄스를 카운트하여 1싸이클당 평균 펄스수를 산출하고, 파형정형된 상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 입력하여 소정 단위의 부분방전량을 산출하여 상기 평균 펄스수와 함께 통신부를 통해 외부 감시 시스템으로 전송하는 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 개시된 기술에 따르면, 전력기기의 열화정보를 원격지에서 항시 감시할 수 있으며, 부분방번 발생기기의 위치를 탐색할 수 있기 때문에 유지 보수가 용이하며, 전력기기의 열화를 점검함에 있어 안전사고 발생 확률을 격감시킬 수 있는 잇점이 있다.

한국등록실용신안 제20-0278981호

본 발명의 일 실시예는 배전반 및 몰드 변압기 내부 기기의 열화 시에 발생되는 부분방전을 검출하여 기기의 이상을 사전에 예측하고 유지 보수하여, 기기의 고장 및 전기화재로 인한 피해를 방지하고 설비의 품질 확보 및 수명을 연장시키도록 한 배전급 예방 진단 시스템을 제공하고자 한다.

실시예들 중에서, 배전급 예방 진단 시스템은 배전반 및 몰드 변압기 내부 기기의 열화 시에 발생되는 부분방전을 검출하는 배전급 예방 진단 시스템에 있어서, 절연물 부분방전 발생 시에 방사 전자파 및 순간 접지 전위를 계측하는 부분방전 센서부; 시스템 외부 및 내부의 온도를 감시하는 온도 센서부; 시스템 내부의 습도를 계측하는 습도 센서부; 상기 온도 센서부와 상기 습도 센서부에 필요한 전류를 입력하는 전류 입력부; 상기 부분방전 센서부에서 계측한 부분방전신호, 상기 온도 센서부에서 감시한 온도센서신호, 상기 습도 센서부에서 계측한 습도센서신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터; 상기 A/D 컨버터에서 변환된 부분방전신호, 온도센서신호, 습도센서신호를 인가받아 상기 배전반 및 몰드 변압기의 부분방전을 검출 및 분석하는 제어부; 상기 제어부로부터 인가되는 정보를 표시해 주는 디스플레이부; 상기 제어부의 데이터 처리 시에 사용되며, 이벤트 및 각종 설정값을 저장하는 외부 메모리부; 상기 제어부를 상위 시스템과 부분방전 분석 시스템에 통신 접속시켜 주는 통신부; 내부 배선망을 형성시켜 상기 제어부를 상기 A/D 컨버터, 상기 디스플레이부, 상기 외부 메모리부, 상기 통신부 각각에 연결시켜 주는 CPLD; 및 타임 클럭을 발생시켜 상기 제어부에 인가하여 데이터 로깅 시에 타임 태그용으로 사용되도록 하는 RTC를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 부분방전 센서부는 절연물 부분방전 발생 시에 방사 전자파를 계측하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 UHF 센서; 및 절연물 부분방전으로 인한 순간 접지 전위를 계측하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 TEV 센서를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제어부는 상기 UHF 센서에서 계측된 방사 전자파를 부분방전 측정 장비에 입력시켜, 부분방전 위상, 시간, 크기를 표시하여 부분방전 발생 유형을 분석하도록 해 줄 수 있다.

그리고 상기 제어부는 상기 TEV 센서에서 계측된 순간 접지 전위를 오실로스코프에 입력시켜, 부분방전 크기 및 시간차를 표시하여 부분방전 발생 위치를 표정해 줄 수 있다.

일 실시예에서, 상기 온도 센서부는 시스템 외부의 운전 온도를 측정하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 2채널의 NTC 온도센서; 및 시스템 내부의 온도를 측정하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 1채널의 비접촉식 온도센서를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제어부는 상기 비접촉식 온도센서를 이용하여 고전압부 온도를 감시하여 고전압부 온도 데이터를 관리할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 외부 메모리부는 데이터 처리용으로 사용되는 SRAM; 이벤트 저장용으로 사용되는 NVRAM; 및 상기 RTC에 내장되고 각종 설정값 저장용으로 사용되는 E2PROM을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 통신부는 상위 시스템과 연결시켜 실시간 통신으로 설정, 이벤트 알람, 현재상태 등을 수행하는 상위 시스템용 접속 통신; 및 PC 인터페이스로 실시간 로깅 및 정밀진단 통신을 수행하는 부분방전 분석 시스템용 접속 통신을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 매 싸이클 당 64개의 부분방전신호를 샘플링하여 해당 샘플링된 부분방전신호를 8(bit) 이상으로 분석할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 3D PRPD 분석 프로그램을 이용하여 위상에 따른 부분방전의 분포를 확인하여 부유전극, 절연물 내 기공, 금속 돌기, 자유 도체를 분석할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 부분방전 센서부로부터 인가되는 부분방전 변화량을 감시하여 부분방전 진행 정도를 확인하여 이상 유무를 사전에 인지하도록 해 줄 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 온도 센서부를 통해 도체 접속부 및 배전반 내 온도를 감시하여 접촉 이상 및 과부하 시에 온도 변화를 확인하도록 해 줄 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 통신부를 통해 모니터링 서버와 연결하여 모바일 모니터링을 제공하여, 사고 직전에 따른 부분방전 횟수의 급격한 증가 및 부분방전 크기의 증가로 인식하도록 해 줄 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제어부는 동기화를 위한 전원 기본파형에 상기 부분방전 센서부로부터 입력되는 부분방전신호를 동기시켜, 부분방전의 발생 위치를 실시간으로 확인하도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 배전급 예방 진단 시스템은 폐쇄 배전반 내부 기기의 열화 시에 발생되는 코로나, 아크 등과 같은 부분방전을 검출하고 기기의 이상을 사전에 예측하여 유지 보수하도록 함으로써, 기기의 고장, 전기화재 등으로 인한 피해를 방지할 수 있고 설비의 품질 확보 및 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전급 예방 진단 시스템을 설명하는 블록도이다.
도 2는 도 1에 있어 기본파에 동기된 부분방전신호에 대한 오실로그램을 나타낸 그래프이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전급 예방 진단 시스템을 설명하는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 배전급 예방 진단 시스템(100)은 HIPDS-D(Hyundai Intelligent Preventive Diagnostic System for Distribution Switchgear and Transformer)로서, 부분방전 센서부(110), 온도 센서부(120), 습도 센서부(130), 전류 입력부(140), A/D(Analog to Digital) 컨버터(150), 디스플레이부(160), 외부 메모리부(170), 통신부(180), CPLD(Complex Programmable Logic Device)(190), RTC(Real Time Clock)(210), 제어부(220)를 포함한다.

부분방전 센서부(110)는 UHF(Ultra High Frequency) 센서(111)와 TEV(Transient Earth Voltage) 센서(112)로 2채널을 사용한다. UHF 센서(111)는 측정영역이 부분방전 신호의 측정주파수 대역으로 0.3㎓ ~ 3.0㎓이고 부분방전의 검출영역이 300㎒ ~ 800㎒이며, 측정대상이 배전반 내 부분방전으로, 절연물 부분방전 발생 시에 방사 전자파를 계측하여 A/D 컨버터(150)로 인가한다. TEV 센서(112)는 측정영역이 20㎒ ~ 80㎒이고 부분방전의 검출영역이 20㎒ ~ 80㎒이며, 측정대상이 배전반 내 부분방전으로, 절연물 부분방전으로 인한 순간 접지 전위를 계측하여 A/D 컨버터(150)로 인가한다.

온도 센서부(120)는 2채널의 NTC(Negative Temperature Coefficient of Resistance) 온도센서(121, 122)과 1채널의 비접촉식 온도센서(123)로 이루어지며, NTC 온도센서(121, 122)는 시스템 외부의 온도를 감시하고 비접촉식 온도센서(123)는 시스템 내부의 온도를 감시하도록 한다. NTC 온도센서(121, 122)는 온도범위가 -50℃ ~ 200℃이고 측정범위가 -10℃ ~ 80℃이고 케이블 길이가 5M이며, 시스템 외부의 운전 온도를 측정하여 A/D 컨버터(150)로 인가한다. 비접촉식 온도센서(123)는 온도범위가 -20℃ ~ 300℃이고 측정범위가 -10℃ ~ 80℃이고 측정거리가 50mm /30? 또는 1000mm/50?이며, 시스템 내부의 온도를 측정하여 A/D 컨버터(150)로 인가한다. 예를 들어, 적외선 온도센서(Infrared Temperature Senssor)의 경우에는 온도범위가 0℃ ~ 300℃이고, 측정범위가 80cm 거리에서 직경 10cm 범위 내의 평균 온도를 측정할 수 있다.

습도 센서부(130)는 1채널로 시스템 내부의 습도를 계측하여 A/D 컨버터(150)로 인가한다.

전류 입력부(140)는 3채널로 온도 센서부(120) 및 습도 센서부(130)에 필요한 4~20mA의 전류를 입력해 준다.

A/D 컨버터(150)는 내부에서 부분방전 센서부(110)로부터 인가되는 부분방전신호, 온도 센서부(120)로부터 인가되는 온도센서신호(예로, 적외선센서 신호), 습도 센서부(130)로부터 인가되는 습도센서신호를 디지털 신호로 변환시켜 제어부(220)로 전달해 준다.

디스플레이부(160)는 제어부(220)로부터 인가되는 정보를 표시해 주는데, 128*64 풀닷 매트릭스(Full Dot Matrix) LCD(Liquid Crystal Display), 5개의 상태 표시 LED(Light Emitted Diode), 및 4개의 입력 키로 이루어져, 편리한 사용자 환경으로 편리하게 현장 조작이 가능하도록 한다.

외부 메모리부(170)는 SRAM(Static Random Access Memory)(171), NVRAM(Nonvolatile RAM)(172), E2PROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)(173)의 3가지의 외부 메모리를 적용하여 시스템의 메모리 공간과 확장성을 확보하도록 하는데, 제어부(220)의 제어에 따라 SRAM(171)은 데이터 처리용으로 사용하고, NVRAM(172)은 이벤트 저장용으로 사용하고, E2PROM(173)은 RTC(210)에 내장된 메모리로 각종 설정값 저장용으로 사용한다.

통신부(180)는 상위 시스템용 접속 통신인 전력제어시스템용 RS485 통신(181)과, 부분방전 분석 시스템용 접속 통신인 실시간 부분방전 분석용 이더넷(Ethernet)(182)으로 구분된다. RS485 통신(181)은 상위 시스템인 전력제어시스템과 연결시켜 실시간 통신으로 설정, 이벤트 알람, 현재상태 등을 수행하며, 입력과 출력이 분리(Isolation)된 ISO3082 칩을 적용하여 통신의 신뢰도를 확보하도록 한다. 이더넷(182)은 PC 인터페이스로의 역할을 수행하여 실시간 로깅 및 정밀진단 통신을 수행하며, MAC(Media Access Control)과 물리계층(PHY)이 원칩(Onechip) 솔루션으로 적용된 W5300 칩을 적용하여 강력한 통신 환경을 설계하며, UDP(User Datagram Protocol) 통신 연결 시에 실시간 부분방전 정보를 사용자에게 제공하도록 한다. 사양의 주요 내용은 아래의 표 1과 같다.

목 록	용도	프로토콜	비고
RS485 통신	전력제어시스템 (상단 통신)	모드버스-RTU
이더넷	실시간 부분방전 분석	UDP	PC 인터페이스

CPLD(190)는 내부 배선망을 형성시켜 상기 제어부(220)와 각 구성 블록(즉, A/D 컨버터(150), 디스플레이부(160), 외부 메모리부(170), 및 통신부(180)) 간에 자유롭게 접속할 수 있도록 해 준다.

RTC(210)는 E2PROM(173)이 내장된 DS1388 칩을 사용하며, 타임 클럭을 발생시켜 제어부(220)에 인가하여 데이터 로깅 시에 타임 태그(Time Tag)용으로 사용되도록 한다.

제어부(220)는 A/D 컨버터(150)에서 변환된 부분방전신호, 온도센서신호, 습도센서신호를 인가받아 배전반 및 몰드 변압기의 부분방전을 검출하는데, 이때 매 싸이클(Cycle) 당 64개의 부분방전신호를 샘플링(Sampling)하여 해당 샘플링된 부분방전신호를 8(bit) 이상으로 분석한다.

여기서, 제어부(220)는 3D PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 분석 프로그램을 이용하여 위상에 따른 부분방전의 분포를 확인하여 부유전극, 절연물 내 기공, 금속 돌기, 자유 도체를 분석한다. 또한, 제어부(220)는 부분방전 센서부(110)로부터 인가되는 부분방전 변화량을 감시하여 부분방전 진행 정도를 확인하여 이상 유무를 사전에 인지하도록 하며, 온도 센서부(120)를 통해 도체 접속부 및 배전반 내 온도를 감시하여 접촉 이상 및 과부하 시에 온도 변화를 확인하도록 하며, 비접촉식 온도센서(123)를 이용하여 고전압부 온도를 감시하여 고전압부 온도 데이터를 관리한다.

그리고 제어부(220)는 온라인 감시를 제공하는데, 통신부(180)를 통해 모니터링 서버와 연결하여 모바일 모니터링을 제공할 수 있도록 한다. 다시 말해서, 제어부(220)는 사고 직전에 따른 부분방전 횟수(Activity)의 급격한 증가 및 부분방전 크기(Amplitude)의 증가로 인식하도록 하며, 운전 부하, 습도, 온도 등의 조건에 따라 영향을 받을 수 있으므로, 온라인 상시 감시 시스템을 통한 경향 분석을 필수적으로 수행하도록 한다.

예를 들어, 제어부(220)는 TI사의 TMS320F28335 DSP(Digital Signal Processor)(950MHz, 플로팅 포인트(Floating Point))를 메인 CPU로 적용하고 CPU의 사양은 아래의 표 2와 같다.

항 목	사 양	비 고
클 럭	950MHz
전 원	코어: 1.9V, I/O; 3.3V
내부 A/D컨버터	12Bit, 16채널, 80nsec 변환시간
내부 플래시 메모리	512KB
내부 SRAM	68KB
외부메모리(확장)	4MB	외부 SRAM, NVRAM적용

도 2는 기본파에 동기된 부분방전신호에 대한 오실로그램을 나타낸 그래프이다.

도 2를 참조하면, 제어부(220)에서는 부분방전의 발생 위치를 실시간으로 확인하여 노이즈와 분리하기 위해서, 동기화를 위한 전원 기본파형에 부분방전신호 입력을 동기시켜 준다.

이때, 배전반에서의 부분방전 검출은, 전자파 신호가 금속성 벽면을 관통하지 못하므로, TEV 신호가 금속성 벽면을 타고 이동하게 되는데, 이때 부분방전 발생 시에 고주파 전자기파를 UHF 센서(111)에서 검출하게 되며, 또한 고주파 전자기파에 의해 TTEV(Transient Traveling Earth Voltage)가 생성되므로, 이를 TEV 센서(112)에서 검출하게 된다.

그리고 측정조건이 외부 부분방전 또는 노이즈 Q=400pC 인 경우에 외부에서 발생하는 부분방전은 레벨이 높기는 하지만, 500MHz 이상의 주파수가 발생하는 방전은 드물고 타 기기에서 발생되는 낮은 주파수 전파가 유입될 가능성이 높으며, 또한 내부 부분방전 또는 노이즈 Q=8pC 인 경우에 내부에서 발생하는 부분방전은 700~9500MHz 대역에서 나타나며, 고주파수는 전달 거리 및 장애물 통과율이 낮고 대부분 가까운 거리에서 계측되고 내부 방전일 가능성이 높기 때문에, UHF 센서(111)를 사용하여 UHF 대역의 신호를 검출하도록 한다.

한편, 내장형 센서인 UHF 센서(111)는 계측된 방사 전자파를 부분방전 측정 장비에 입력시켜 줌으로써, 부분방전 측정 장비를 통해 부분방전 위상, 시간, 크기를 표시하여 부분방전 발생 유형을 분석할 수 있다.

그리고 외장형 센서인 TEV 센서(112)는 계측된 순간 접지 전위를 오실로스코프에 입력시켜 줌으로써, 오실로스코프를 통해 부분방전 크기 및 시간차를 표시하여 부분방전 발생 위치를 표정할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 배전급 예방 진단 시스템
110: 부분방전 센서부
111: UHF 센서
112: TEV 센서
120: 온도 센서부
121, 122: NTC 온도센서
123: 비접촉식 온도센서
130: 습도 센서부
140: 전류 입력부
150: A/D 컨버터
160: 디스플레이부
170: 외부 메모리부
171: SRAM
172: NVRAM
173: E2PROM
180: 통신부
190: CPLD
210: RTC
220: 제어부

Claims

배전반 및 몰드 변압기 내부 기기의 열화 시에 발생되는 부분방전을 검출하는 배전급 예방 진단 시스템에 있어서,
절연물 부분방전 발생 시에 방사 전자파 및 순간 접지 전위를 계측하는 부분방전 센서부;
시스템 외부 및 내부의 온도를 감시하는 온도 센서부;
시스템 내부의 습도를 계측하는 습도 센서부;
상기 온도 센서부와 상기 습도 센서부에 필요한 전류를 입력하는 전류 입력부;
상기 부분방전 센서부에서 계측한 부분방전신호, 상기 온도 센서부에서 감시한 온도센서신호, 상기 습도 센서부에서 계측한 습도센서신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터;
상기 A/D 컨버터에서 변환된 부분방전신호, 온도센서신호, 습도센서신호를 인가받아 상기 배전반 및 몰드 변압기의 부분방전을 검출 및 분석하는 제어부;
상기 제어부로부터 인가되는 정보를 표시해 주는 디스플레이부;
상기 제어부의 데이터 처리 시에 사용되며, 이벤트 및 각종 설정값을 저장하는 외부 메모리부;
상기 제어부를 상위 시스템과 부분방전 분석 시스템에 통신 접속시켜 주는 통신부;
내부 배선망을 형성시켜 상기 제어부를 상기 A/D 컨버터, 상기 디스플레이부, 상기 외부 메모리부, 상기 통신부 각각에 연결시켜 주는 CPLD; 및
타임 클럭을 발생시켜 상기 제어부에 인가하여 데이터 로깅 시에 타임 태그용으로 사용되도록 하는 RTC를 포함하는 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 부분방전 센서부는
절연물 부분방전 발생 시에 방사 전자파를 계측하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 UHF 센서; 및
절연물 부분방전으로 인한 순간 접지 전위를 계측하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 TEV 센서를 포함하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제어부는
상기 UHF 센서에서 계측된 방사 전자파를 부분방전 측정 장비에 입력시켜, 부분방전 위상, 시간, 크기를 표시하여 부분방전 발생 유형을 분석하도록 하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제2항에 있어서, 상기 제어부는
상기 TEV 센서에서 계측된 순간 접지 전위를 오실로스코프에 입력시켜, 부분방전 크기 및 시간차를 표시하여 부분방전 발생 위치를 표정해 주는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 온도 센서부는
시스템 외부의 운전 온도를 측정하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 2채널의 NTC 온도센서; 및
시스템 내부의 온도를 측정하여 상기 A/D 컨버터로 인가하는 1채널의 비접촉식 온도센서를 포함하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제5항에 있어서, 상기 제어부는
상기 비접촉식 온도센서를 이용하여 고전압부 온도를 감시하여 고전압부 온도 데이터를 관리하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 외부 메모리부는
데이터 처리용으로 사용되는 SRAM;
이벤트 저장용으로 사용되는 NVRAM; 및
상기 RTC에 내장되고 각종 설정값 저장용으로 사용되는 E2PROM을 포함하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 통신부는
상위 시스템과 연결시켜 실시간 통신으로 설정, 이벤트 알람, 현재상태 등을 수행하는 상위 시스템용 접속 통신; 및
PC 인터페이스로 실시간 로깅 및 정밀진단 통신을 수행하는 부분방전 분석 시스템용 접속 통신을 포함하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
매 싸이클 당 64개의 부분방전신호를 샘플링하여 해당 샘플링된 부분방전신호를 8(bit) 이상으로 분석하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
3D PRPD 분석 프로그램을 이용하여 위상에 따른 부분방전의 분포를 확인하여 부유전극, 절연물 내 기공, 금속 돌기, 자유 도체를 분석하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
상기 부분방전 센서부로부터 인가되는 부분방전 변화량을 감시하여 부분방전 진행 정도를 확인하여 이상 유무를 사전에 인지하도록 하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
상기 온도 센서부를 통해 도체 접속부 및 배전반 내 온도를 감시하여 접촉 이상 및 과부하 시에 온도 변화를 확인하도록 하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
상기 통신부를 통해 모니터링 서버와 연결하여 모바일 모니터링을 제공하여, 사고 직전에 따른 부분방전 횟수의 급격한 증가 및 부분방전 크기의 증가로 인식하도록 해 주는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제어부는
동기화를 위한 전원 기본파형에 상기 부분방전 센서부로부터 입력되는 부분방전신호를 동기시켜, 부분방전의 발생 위치를 실시간으로 확인하도록 하는 것을 특징으로 배전급 예방 진단 시스템.