KR20150089271A

KR20150089271A - 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법

Info

Publication number: KR20150089271A
Application number: KR1020140009701A
Authority: KR
Inventors: 박찬용; 이도훈; 권현호
Original assignee: 엘에스산전 주식회사
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2014-01-27
Publication date: 2015-08-05

Abstract

배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법으로서, 몰드 변압기의 베이스 접지에 제1 센서를 취부하고, 상기 배전반 외함의 최종 접지 라인에 제2 센서를 취부하는 단계; 및 제1 센서 및 제2 센서에 의해 신호를 측정하고, 각 센서에서 측정된 신호의 세기 또는 신호의 도달 시간차를 비교하여 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와, 외부로부터 유입된 노이즈 신호를 판별하는 단계를 포함하는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.

Description

배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법{discriminant method between Partial Discharge signal and imported noise on mold transfomer in switchboard}

본 발명은 배전반내 몰드변압기(Mold Transfomer)에서 부분방전(PD:Partial Discharge)발생 시 외부에서 유입된 노이즈와 몰드변압기 내부에서 발생된 PD 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법에 관한 것이다.

배전반 내에는 다양한 전력기기들이 취부되어 있으며, 그 중 몰드변압기는 전력변환장치로써 매우 중요한 요소이다.

이러한 변압기의 고장 예방을 위한 감시장치로써 많은 센서들이 취부되고 있으며, 주로 활선상에서 센서취부가 편리한 접지측 HFCT(HFCT:High Frequency Current Transfomer) 센서를 이용한 방식이 사용되고 있다.

도 1은 종래의 HFCT 센서를 이용하여 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 배전반에 설치된 몰드 변압기(Mold Transfomer)(1)에서 절연 열화가 진행됨에 따라 내부에서 부분 방전(Partial Discharge: PD) 신호(2)가 발생하게 된다.

몰드 변압기(1)내부에서 발생된 PD신호는 변압기 베이스(3)에 연결된 접지선(4)을 따라 흐르게 된다.

접지선(4)을 따라 흐르는 PD 신호(2)는 측정센서인 HFCT 센서(5)에 의해 검출되어 신호 확인이 가능한 오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치(6)에 의해 표시되어 진다.

이와 같이 HFCT를 이용한 PD 측정법은 클램프 타입(clamp type)으로 접지선에 센서를 취부하므로 활선상태에서도 센서설치 및 신호측정이 가능하다는 장점이 있어 널리 사용되고 있다.

그러나, 접지선에 흐르는 PD 신호를 측정함에 있어 그 신호가 미약하여 외부에서 유입되는 노이즈에 영향을 받기 쉬우며, 대부분 미소 방전이 발생하더라도 노이즈 신호에 묻혀 신호검출이 어렵다.

또한, 센서에서 신호가 검출되더라도 실제 몰드 변압기의 내부에서 발생된 PD 신호인지 외부에서 유입된 노이즈 신호 인지에 대한 진위여부(판별)에 대한 논란이 항상 일어나고 있다.

그로 인해 배전반내 몰드변압기 상태를 진단함에 있어 내부열화에 대한 판단에 많은 시간이 소요되고 있으며, 정밀진단 및 제품교체 주기를 결정함에 있어 많은 어려움이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 배전반내 몰드변압기의 부분방전 발생 시 부분방전 신호를 좀 더 효율적으로 측정하기 위하여 배전반내 몰드변압기에서 PD 발생시 센서로부터 검출된 신호의 크기, 극성, 도달시간차를 이용한 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측면에 의하면, 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법으로서, 몰드 변압기의 베이스 접지에 제1 센서를 취부하고, 배전반 외함의 최종 접지 라인에 제2 센서를 취부하는 단계; 및 제1 센서 및 제2 센서에 의해 신호를 측정하고, 각 센서에서 측정된 신호의 세기 또는 신호의 도달 시간차를 비교하여 몰드 변압기에서 발생된 부분방전 신호와, 외부로부터 유입된 노이즈 신호를 판별하는 단계를 포함하는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법이 제공된다.

판별하는 단계는, 제1 센서에 의해 몰드 변압기의 베이스 접지에서 제1 신호를 측정하고, 제2 센서에 의해 배전반 외함의 최종 접지 라인에서 제2 신호를 측정하는 단계; 제1 센서에 의해 측정된 제1 신호가 제2 센서에 의해 측정된 제2 신호보다 도달시간이 빠르거나 큰가를 판단하는 단계; 판단 결과, 제1 센서에 의해 측정된 제1 신호가 제2 센서에 의해 측정된 제2 신호보다 도달시간이 빠르거나 크면 몰드 변압기의 PD가 발생한 것으로 판정하고, 그렇지 않으면 외부 노이즈가 유입된 것으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.

배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법은 제1 신호 및 제2 신호의 파형이 서로 반대 극성의 파형인지 판단하는 단계; 및 반대 극성의 파형에 대한 판단 결과, 판단 결과, 제1 센서에 의해 측정된 제1 신호의 파형과 제2 센서에 의해 측정된 제2 신호의 파형이 서로 반대 극성의 파형인 경우에는 다른 배전반 접지 라인에서 노이즈가 유입된 것으로 판정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

제1 센서 및 제2 센서는 HFCT 센서일 수 있다.

배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법은 판정 결과를 화면으로 제공하거나, 음성으로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

판별하는 단계는, 오실로스코프 또는 데이터 취득 장치에서 수행될 수 있다.

판별하는 단계는, 원격에 있는 서버에서 오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치로부터 제1 센서에 의해 측정된 제1 신호와 제2 센서에 의해 측정된 제2 신호를 수신하여 수행될 수 있다.

판별하는 단계는, 원격에 있는 서버에서 무선 통신 모듈이 구비된 제1 센서 및 제2 센서로부터 제1 센서에 의해 측정된 제1 신호와 제2 센서에 의해 측정된 제2 신호를 수신하여 수행될 수 있다.

본 발명에 의하면, 몰드변압기 베이스 접지에 하나의 센서(HFCT)만을 취부하여 PD를 측정하는 기존방식에서 배전반 최종접지라인에 센서를 하나 더 취부함으로써 두 개의 센서로 내부에서 발생된 PD신호와 외부에서 유입되는 노이즈성 신호를 판별할 수 있다.

이로 인해 노이즈 영향을 최소화하기 위해 별도로 취부되었던 센서 비용 또한 절감할 수 있다. 뿐만 아니라 내부 PD신호와 외부 노이즈 신호를 판별함으로써 기존에 화두가 되었던 실제 발생된 PD신호인지에 대한 진위여부를 밝힘에 있어 좀 더 명확한 답을 찾을 수 있다.

그로 인해 진위여부 판단에 소요되었던 시간을 단축시킴으로써 몰드변압기 상태진단 및 대응이 좀 더 신속히 이루어질 수 있다.

또한, 몰드변압기 상태진단이 좀 더 명확이 이루어짐으로써 배전반 사고로 진전될 가능성을 축소시킬 수 있으며, 더 나아가 전력계통 사고로 인한 정전사고 및 산업재해를 예방할 수 있다.

도 1은 종래의 HFCT 센서를 이용하여 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호를 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법에 의해 몰드 변압기에서 PD가 발생된 것을 보여주는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법에 의해 외부 노이즈가 유입된 것을 보여주는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.

즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 몰드 변압기(20)의 베이스 접지(11)에 제1 센서(12)를 취부하고, 배전반 최종 접지 라인(13)에 제2 센서(14)를 취부하여, 두 개의 센서로 몰드 변압기(20)의 내부에서 발생된 PD 신호(15)와 외부에서 유입되는 노이즈성 신호(16)를 판별할 수 있다. 이때, 제1 센서(12) 및 제2 센서(14)는 HFCT 센서를 사용할 수 있다.

제1 센서(14)는 몰드 변압기(20)의 베이스 접지선(11)에 취부되어 몰드 변압기(20) 내부에서 발생되어 접지로 흘러나가는 PD 신호를 먼저 검출하게 된다.배전반 외함(10)의 최종 접지 라인(13)에 취부된 제2 센서(14)는 몰드 변압기(20)외에 외부로부터 유입되는 노이즈 신호를 먼저 검출하게 된다.

측정된 신호들은 오실로스코프 또는 데이터 취득 장치(17)를 통해 최종적으로 신호를 확인할 수 있다.

몰드 변압기(20) 내부에서 PD가 발생 될 경우, 제1 센서(12)의 신호가 제2 센서(14)에 비해 신호가 먼저 검출되며, 그 크기 또한 크다.

반대로 외부에서 노이즈가 유입될 경우 제2 센서(14)의 신호가 제1 센서(12)에 비해 신호가 먼저 검출되며, 제2 센서(14)에 더 큰 신호가 유입된다.

두 경우가 아닌 다른 배전반 접지라인(18)에서 신호가 유입된다면, 제1 센서(12)와 제2 센서(14)에서 검출된 신호파형의 극성이 서로 반대로 되어 내부 PD가 발생된 경우와 구별하여 판별이 가능하다.

도 3은 본 발명의 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법에 의해 몰드 변압기에서 PD가 발생된 것을 보여주는 그래프이다. 도 4는 본 발명의 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법에 의해 외부 노이즈가 유입된 것을 보여주는 그래프이다.

도 3의 (a) 및 도 4의 (a)를 참조하면, 제1 센서의 신호와 제2 센서의 신호의 크기를 비교하여 몰드변압기에서 발생되는 PD 신호와 외부노이즈를 판별할 수 있다.

몰드 변압기(20)에서 PD가 발생된 경우, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 파형(HFCT #1)의 신호 세기가, 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 파형(HFCT #2)의 신호 세기에 비하여 더 큰 것을 확인할 수 있다.

반대로, 외부에서 노이즈가 유입된 경우, 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 파형(HFCT #2)의 신호 세기가, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 파형(HFCT #1)의 신호 세기에 비하여 더 큰 것을 확인할 수 있다.

도 3의 (b) 및 도 4의 (b)를 참조하면, 제1 센서 및 제2 센서에서의 신호 도달 시간 차이를 비교하여 몰드변압기에서 발생되는 PD 신호와 외부노이즈를 판별할 수 있다.

몰드 변압기(20)에서 PD가 발생된 경우, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 파형(HFCT #1)의 신호 도달 시간이 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 파형(HFCT #2)의 신호 도달 시간에 비하여 빠름을 확인할 수 있다. 아울러, 신호 세기의 크기도 제1 파형(HFCT #1)이 제2 파형(HFCT #2)보다 크게 나타나 있다.

반대로, 외부에서 노이즈가 유입된 경우, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 파형(HFCT #2)의 신호 도달 시간이, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 파형(HFCT #1)의 신호 도달 시간에 비하여 더 빠름을 확인할 수 있다. 아울러, 신호 세기의 크기도 제2 파형(HFCT #2)이 제1 파형(HFCT #1)보다 크게 나타나 있다.

이와 같이, 제1 센서(12) 및 제2 센서(14)에서 측정된 신호의 도달 시간차를 이용하여서도 신호의 유입경로를 파악할 수 있다.

한편, 외부배전반에서 신호가 유입될 경우 제1 센서(12)의 방향으로 진행하는 신호와 제2 센서(14) 방향으로 진행하는 신호는 반대방향이며, 이것은 방향성을 지니는 HFCT 센서에 의해 서로 극성이 반대인 신호파형으로 출력되게 된다.

이에 따라, 외부 배전반 접지라인에서 신호(18)가 유입될 경우, 제1 센서(12)와 제2 센서(14)에서 측정된 파형의 극성이 반대인 것을 이용하여 외부 배전반 접지라인에서 유입된 신호라는 것을 알 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법은 제1 센서(12)에 의해 몰드 변압기(20)의 베이스 접지(11)에서 제1 신호를 측정하고, 제2 센서(14)에 의해 배전반 외함(10)의 최종 접지 라인(13)에서 제2 신호를 측정한다(S1).

오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치(6)에 의해 제1 신호 및 제2 신호의 파형이 서로 반대 극성의 파형인지 판단한다(S2).

S2 단계의 판단 결과, 서로 반대 극성의 파형이 아니면, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 신호가 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 신호보다 도달시간이 빠르거나 큰가를 판단한다(S3).

S3 단계의 판단 결과, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 신호가 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 신호보다 도달시간이 빠르거나 크면 몰드 변압기의 PD가 발생한 것으로 판정한다(S4).

한편, S4 단계의 판단 결과, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 신호가 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 신호보다 도달시간이 빠르거나 큰 것이 아닌 경우에는 외부 노이즈가 유입된 것으로 판정한다(S5).

한편, S2 단계의 판단 결과, 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 신호의 파형과 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 신호의 파형이 서로 반대 극성의 파형인 경우에는 다른 배전반 접지 라인에서 노이즈가 유입된 것으로 판정한다(S6).

S2 단계 내지 S6 단계의 수행은 오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치(6)에 의해 검사자가 시각적으로 판단하여 이루어질 수 도 있으며, 오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치(6)에 의해 구비된 테스트 프로그램에 의해 수행되어 판정 결과를 화면으로 제공하거나, 음성으로 제공할 수 도 있다.

예를 들어, 테스트 프로그램이 구비된 오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치(6)가 "테스트 결과, 몰드 변압기의 PD가 발생된 것으로 판정되었습니다." 또는 "테스트 결과, 외부 노이즈가 유입된 것으로 판정되었습니다." 또는 테스트 결과, 다른 배전환 접지 라인에서 노이즈가 유입된 것으로 판정되었습니다." 라는 음성 또는 화면 결과를 제공할 수 있다.

한편, 다른 변형예로서, 원격에 있는 서버에서 오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치(6)로부터 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 신호와 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 신호를 수신하여 수행될 수 도 있다. 또 다른 변형예로서, 원격에 있는 서버에서 무선 통신 모듈이 구비된 제1 센서(12) 및 제2 센서(14)로부터 제1 센서(12)에 의해 측정된 제1 신호와 제2 센서(14)에 의해 측정된 제2 신호를 수신하여 수행될 수 도 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법으로서,
상기 몰드 변압기의 베이스 접지에 제1 센서를 취부하고, 상기 배전반 외함의 최종 접지 라인에 제2 센서를 취부하는 단계;
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서에 의해 신호를 측정하고, 각 센서에서 측정된 신호의 세기 또는 신호의 도달 시간차를 비교하여 상기 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와, 외부로부터 유입된 노이즈 신호를 판별하는 단계를 포함하는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.
제1 항에 있어서, 상기 판별하는 단계는,
상기 제1 센서에 의해 상기 몰드 변압기의 베이스 접지에서 제1 신호를 측정하고, 상기 제2 센서에 의해 상기 배전반 외함의 최종 접지 라인에서 제2 신호를 측정하는 단계;
상기 제1 센서에 의해 측정된 상기 제1 신호가 상기 제2 센서에 의해 측정된 상기 제2 신호보다 도달시간이 빠르거나 큰가를 판단하는 단계; 및
판단 결과, 상기 제1 센서에 의해 측정된 상기 제1 신호가 상기 제2 센서에 의해 측정된 제2 신호보다 도달시간이 빠르거나 크면 몰드 변압기의 PD가 발생한 것으로 판정하고, 그렇지 않으면 외부 노이즈가 유입된 것으로 판정하는 단계를 포함하는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.
제2 항에 있어서,
상기 제1 신호 및 제2 신호의 파형이 서로 반대 극성의 파형인지 판단하는 단계; 및
반대 극성의 파형에 대한 판단 결과, 판단 결과, 상기 제1 센서에 의해 측정된 상기 제1 신호의 파형과 상기 제2 센서에 의해 측정된 상기 제2 신호의 파형이 서로 반대 극성의 파형인 경우에는 다른 배전반 접지 라인에서 노이즈가 유입된 것으로 판정하는 단계를 더 포함하는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.
제1 항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 센서 및 상기 제2 센서는 HFCT 센서인 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.
제1 항 내지 제 3항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 판정 결과를 화면으로 제공하거나, 음성으로 제공하는 단계를 더 포함하는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.
제1 항에 있어서, 상기 판별하는 단계는, 오실로스코프 또는 데이터 취득 장치에서 수행되는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.
제1 항에 있어서, 상기 판별하는 단계는,
원격에 있는 서버에서 오실로스코프나 또는 데이터 취득 장치로부터 상기 제1 센서에 의해 측정된 상기 제1 신호와 상기 제2 센서에 의해 측정된 상기 제2 신호를 수신하여 수행되는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.
제1 항에 있어서, 상기 판별하는 단계는,
원격에 있는 서버에서 무선 통신 모듈이 구비된 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서로부터 상기 제1 센서에 의해 측정된 상기 제1 신호와 상기 제2 센서에 의해 측정된 상기 제2 신호를 수신하여 수행되는 배전반내 몰드변압기에서 발생된 부분방전 신호와 외부 노이즈 신호와의 판별 방법.