KR20170110462A - 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 전력설비 내부의 오존 농도를 측정하고, 측정된 오존 농도를 근거로 코로나방전을 감지하며, 코로나 방전이 감지된 경우 오존발생신호를 제어장치로 전송하는 오존측정장치, 상기 오존발생신호를 분석하여 오존 농도 및 발생시간을 추출하고, 상기 추출된 오존농도에 따른 위험도를 출력하는 제어장치를 포함한다.

Description

오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING CORONA DISCHARGE USING OZONE MEASUREMENT}
본 발명은 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력설비 내부의 오존 농도 측정을 통해 약한 코로나 방전을 감지할 수 있는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법에 관한 것이다.
수배전반 내부에 코로나 방전이 발생할 경우 플라즈마로 인해 전력 손실, 자외선 방출, 오존 생성 등의 현상이 발생하고, 오링(O-ring)같은 탄성중합체 부품이 오존 크래킹(오존의 산화력)으로 인한 손상으로 장기적으로 절연의 열화를 초래하여 불꽃방전을 일으킬 위험성을 내포하고 있다.
현재까지의 수배전반 내부의 코로나 방전을 감지하는 시스템은 대부분 자외선 감지 시스템이다.
그러나, 종래 시스템에서 약한 코로나 방전이 발생하면, 방출되는 자외선이 약하므로, 전력 설비 내부에서 발생하는 코로나 방전을 감지하지 못하고, 이로 인해 전력설비의 절연이 파괴되어, 전력설비의 고장으로 이어지게 되어 기기의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
선행기술1: 한국공개특허 제10-2012-0012854호(2012.02.13 공개)
본 발명의 목적은 전력설비 내부의 오존 측정을 통해 약한 코로나 방전을 검출할 수 있도록 하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
한편, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전력설비 내부의 오존 농도를 측정하고, 측정된 오존 농도를 근거로 코로나방전을 감지하며, 코로나 방전이 감지된 경우 오존발생신호를 제어장치로 전송하는 오존측정장치, 상기 오존발생신호를 분석하여 오존 농도 및 발생시간을 추출하고, 상기 추출된 오존농도에 따른 위험도를 출력하는 제어장치를 포함하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템이 제공된다.
상기 오존측정장치는, 상기 전력설비 내부에서 발생되는 오존 농도를 측정하는 오존 감지부, 상기 오존 감지부에서 측정된 오존 농도를 기 설정된 기준 오존 농도와 비교하고, 그 비교결과 기준 오존가스 농도 이상인 경우, 오존농도를 포함하는 오존 발생 신호를 상기 제어장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어장치는, 상기 오존발생신호를 분석하여, 오존 농도를 추출하고, 상기 추출된 오존 농도에 대응하는 위험도를 판단하는 제어부, 상기 위험도, 그 위험도에 따른 알람, 오존농도 중 적어도 하나를 출력하는 출력부, 상기 오존농도와 발생시간을 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 오존측정장치가 전력설비 내부의 오존 농도를 측정하고, 측정된 오존 농도를 근거로 코로나방전을 감지하며, 코로나 방전이 감지된 경우 오존발생신호를 제어장치로 전송하는 단계, (b) 상기 제어장치는 상기 오존발생신호를 분석하여 오존 농도 및 발생시간을 추출하고, 상기 추출된 오존농도에 따른 위험도를 출력하는 단계를 포함하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 방법이 제공된다.
상기 (a) 단계는, 상기 전력설비 내부에서 발생되는 오존 농도를 측정하는 단계, 상기 측정된 오존 농도를 기 설정된 기준 오존 농도와 비교하고, 그 비교결과 기준 오존가스 농도 이상인 경우, 오존농도를 포함하는 오존 발생 신호를 상기 제어장치로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 코로나 방전이 발생하기 전에 전력설비 내부의 오존 농도를 측정하고, 그 측정된 오존 농도의 변화를 확인하여 코로나 방전을 감지할 수 있다. 이처럼 전력설비 내부의 오존가스 농도 측정을 통해 약한 코로나 방전을 감지할 수 있고, 이를 통해 전력설비의 고장을 막을 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오존 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 '오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템 및 방법'을 상세하게 설명한다. 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 당업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에 의해 본 발명이 한정되지 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.
한편, 이하에서 표현되는 각 구성부는 본 발명을 구현하기 위한 예일 뿐이다. 따라서, 본 발명의 다른 구현에서는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 구성부가 사용될 수 있다.
또한, 각 구성부는 순전히 하드웨어 또는 소프트웨어의 구성만으로 구현될 수도 있지만, 동일 기능을 수행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합으로 구현될 수도 있다. 또한, 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어에 의해 둘 이상의 구성부들이 함께 구현될 수도 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 '포함'한다는 표현은, '개방형'의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템은 전력설비 내부에 구비된 오존측정장치(100), 오존측정장치(100)와 연결된 제어장치(200)를 포함한다. 오존측정장치(100)와 제어장치(200)는 예컨대, RS232, RS485 등을 이용하여 통신을 수행한다.
오존측정장치(100)는 코로나 방전시 발생하는 자외선, 오존 등에서 오존농도를 측정하고, 오존농도의 변화량을 계산하여 코로나방전을 감지하며, 코로나 방전이 감지된 경우 오존발생신호를 상위의 제어장치(200)로 전송한다. 여기서, 오존발생신호는 오존농도, 발생시간, 오존측정장치 식별정보 등을 포함할 수 있다.
이러한 오존측정장치(100)에 대해서는 도 2를 참조하기로 한다.
제어장치(200)는 오존측정장치(100)로부터 오존발생신호를 수신하고, 오존 농도에 따른 위험도를 표시하며, 오존 농도를 시간과 함께 저장한다. 관리자는 저장된 오존농도와 시간을 이용하여 수배전반 내부를 재정비할 수 있다.
또한, 제어장치(200)는 코로나 방전이 감지된 오존농도 값을 전압 값으로 변환하고, 상기 변환된 전압값을 이용하여 전력 설비의 이상 정도를 판단한다. 이때, 오존농도값에 따른 전압값은 미리 정해진 값일 수 있다.
제어장치(200)는 산출된 전압 값을 미리 설정된 복수의 기준 전압 값들과 비교하여, 전압 값에 따라 전력 설비의 이상 정도, 예를 들면, 관찰, 주의, 경고 및 교체 등의 상태로 판단할 수 있다.
또한, 제어장치(200)는 오존농도에 따른 경보신호를 스피커 등의 출력수단을 통해 출력시킬 수 있다.
여기서는 하나의 오존측정장치만을 도시하였으나, 제어장치(200)는 복수의 오존측정장치를 관리 및 제어할 수 있다.
상기와 같이 구성된 시스템은 전력 설비에서 코로나 방전이 발생하기 전에 오존 농도의 변화를 통해 코로나 방전을 감지할 수 있다. 또한, 수배전반이 설치된 지역의 환경 요소(고지대, 저지대, 해안가 등)에 따라 평소 오존농도에 차이가 있으므로, 코로나 방전이 발생하기 전에 수배전반 내부의 오존 농도를 측정하고, 그 측정된 오존 농도의 변화를 확인하여 코로나 방전을 감지할 수 있다. 이처럼 전력설비 내부의 오존 농도 측정을 통해 약한 코로나 방전을 감지할 수 있고, 이를 통해 전력설비의 고장을 막을 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 오존 측정 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 오존측정장치(100)는 오존 감지부(110), 제어부(120), 통신부(130), 전원부(140)를 포함한다.
오존 감지부(110)는 전력설비 내부에서 발생되는 오존 농도를 측정한다. 여기서, 전력설비는 송배전선로, 전력설비의 접속개소 또는 송배전 전력설비의 애자일 수 있다.
오존 감지부(110)는 요오드 적정법, 인디고법, ACVK법, 자외선 흡수법, 요오드 흡광 광도법, 케미루미네센스법, 반도체법, 격막폴라로그라프법, 요오드전량 적정법, 갈바니셀법, 자외선 흡광법, 반도체 센세식, 전기화학식 센서식, 가스 탈리법, 자외선 직접 조사 방법, 적정법 등의 방법을 이용하여 오존 농도를 측정한다.
오존 감지부(100)는 측정된 오존 농도를 제어부(120)로 전달한다.
제어부(120)는 오존 감지부(110)에서 측정된 오존 농도를 기 설정된 기준 오존 농도와 비교하고, 그 비교결과를 근거로 코로나 방전을 감지한다. 즉, 제어부(120)는 측정된 오존 농도가 기준 오존 농도 이상인 경우, 전력설비 내부의 코로나 방전 발생을 감지하여 통신부(130)를 통해 제어장치로 오존 발생 신호를 전송한다.
전원부(140)는 오존측정장치(100)에 전원을 공급하거나 전원 공급을 종료한다. 이러한 전원부(140)는 배터리, 외부 전원 등을 포함할 수 있다.
한편, 오존 측정 장치(100)는 케이싱(미도시), 케이싱 내부에 설치된 고정자(미도시), 고정자와 대응되는 회전자(미도시)가 내부에서 회전 가능하게 설치될 수 있다. 여기서, 고정자는 일반적으로 철심들과 코일 및 철심들의 사이와 철심과 코일의 사이를 절연시키는 절연재로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제어장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 제어장치(200)는 통신부(210), 제어부(220), 출력부(230), 저장부(240)를 포함한다.
통신부(210)는 오존측정장치로부터 오존발생신호를 수신한다. 이러한 통신부(210)는 다양한 유선 통신 모듈 또는 무선 통신 모듈을 포함할 수 있으며, 다양한 무선 또는 유선 통신 규격을 통해 데이터를 송신 또는 수신할 수 있다. 예를 들어, 통신부(210)는, ITU, IEEE, ISO, IEC 등의 다양한 표준 통신 모듈을 포함하는 형태로 구현될 수 있으며, 이러한 표준 통신 모듈 이외에도 다양한 통신 모듈을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
제어부(220)는 통신부(210)를 통해 수신한 오존발생신호를 분석하여, 오존 농도 값과 발생시간을 추출하고, 오존 농도 값에 대응하는 위험도를 판단하여, 출력부(230)를 통해 출력한다. 즉, 제어부(220)는 오존 농도값에 대응하는 위험도에 대한 정보를 미리 저장하고 있으므로, 오존발생신호에서 추출된 오존 농도값에 대응하는 위험도를 판단할 수 있다. 그런 후, 제어부(220)는 위험도에 따라 소리, 문자 등의 다양한 방법을 통해 알람을 발생한다.
제어부(220)는 오존측정장치들의 오존농도 값과 발생시간을 저장부(240)에 저장한다.
또한, 제어부(220)는 코로나 방전이 감지된 오존농도 값을 전압 값으로 변환하고, 상기 변환된 전압값을 이용하여 전력 설비의 이상 정도를 판단한다. 이때, 오존농도값에 따른 전압값은 미리 정해진 값일 수 있다. 즉, 제어부(220)는 산출된 전압 값을 미리 설정된 복수의 기준 전압 값들과 비교하여, 전압 값에 따라 전력 설비의 이상 정도, 예를 들면, 관찰, 주의, 경고 및 교체 등의 상태로 판단할 수 있다.
이러한 제어부(220)는 각 구성에 특정한 명령을 내려 각 구성이 본래의 기능대로 동작할 수 있도록 하는 구성으로, 데이터 처리가 가능한 프로세서 등에 의해 구현될 수 있으며, 각각이 분리되어 상이한 프로세서에 의해 구현될 수도, 하나의 프로세서 내에서 기능적으로 분리될 수도 있다. 즉, 제어부(220)는 적어도 하나의 연산 장치를 포함할 수 있는데, 여기서 상기 연산 장치는 범용적인 중앙연산장치(CPU), 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다.
출력부(230)는 제어장치의 동작과 관련된 다양한 정보를 출력하기 위한 구성으로, 오존측정장치들의 오존 농도값, 위험도, 알람 등을 출력할 수 있다. 이러한 출력부(230)는 LCD, LED 등을 포함하는 다양한 디스플레이 장치 또는 소리를 출력하는 음성 출력 장치를 통해 구현될 수 있다.
저장부(240)는 제어장치의 동작과 관련된 데이터들을 저장하는 구성이다. 예를 들어, 저장부(240)는 통신부(210)를 통해 전달되는 데이터 등을 포함하는 다양한 데이터들을 저장할 수 있다. 이러한 저장부(240)는 다양한 종류의 메모리 소자를 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 방법을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 전원이 인가되면(S402), 시스템은 내부에서 발생되는 오존 농도를 측정한다(S404).
그런 후, 시스템은 측정된 오존 농도를 기 설정된 기준 오존 농도와 비교하여, 기준 오존 농도 이상인지를 판단한다(S406).
S406의 판단결과, 기준 오존 농도 이상이면, 시스템은 시스템 내부의 코로나 방전 발생을 감지하여(S408), 알람을 발생한다(S410). 이때, 시스템은 오존 농도에 따른 위험도에 해당하는 알람을 소리, 문자, 그림 등의 다양한 방법을 이용하여 출력한다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 실시 형태로 실시될 수 있다는 것을 인지할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시 예들은 예시적인 것일 뿐이며, 그 범위를 제한해놓은 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 의해 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 이상에서 기술한 실시 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 실시 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 오존측정장치 110 : 오존 감지부
120, 220 : 제어부 130, 210 : 통신부
140 : 전원부 200 : 제어장치
230 : 출력부 240 : 저장부

Claims (5)

  1. 전력설비 내부의 오존 농도를 측정하고, 상기 측정된 오존 농도를 근거로 코로나방전을 감지하며, 코로나 방전이 감지된 경우 오존발생신호를 제어장치로 전송하는 오존측정장치; 및
    상기 오존발생신호를 분석하여 오존 농도 및 발생시간을 추출하고, 상기 추출된 오존농도에 따른 위험도를 출력하는 제어장치;
    를 포함하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오존측정장치는,
    상기 전력설비 내부에서 발생되는 오존 농도를 측정하는 오존 감지부; 및
    상기 오존 감지부에서 측정된 오존 농도를 기 설정된 기준 오존 농도와 비교하고, 그 비교결과 기준 오존 농도 이상인 경우, 오존농도를 포함하는 오존 발생 신호를 상기 제어장치로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는,
    상기 오존발생신호를 분석하여, 오존 농도를 추출하고, 상기 추출된 오존 농도에 대응하는 위험도를 판단하는 제어부;
    상기 위험도, 그 위험도에 따른 알람, 오존농도 중 적어도 하나를 출력하는 출력부;
    상기 오존농도와 발생시간을 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 시스템.
  4. (a) 오존측정장치가 전력설비 내부의 오존 농도를 측정하고, 측정된 오존 농도를 근거로 코로나방전을 감지하며, 코로나 방전이 감지된 경우 오존발생신호를 제어장치로 전송하는 단계;
    (b) 상기 제어장치는 상기 오존발생신호를 분석하여 오존 농도 및 발생시간을 추출하고, 상기 추출된 오존농도에 따른 위험도를 출력하는 단계;
    를 포함하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    상기 전력설비 내부에서 발생되는 오존 농도를 측정하는 단계;
    상기 측정된 오존 농도를 기 설정된 기준 오존 농도와 비교하고, 그 비교결과 기준 오존가스 농도 이상인 경우, 오존농도를 포함하는 오존 발생 신호를 상기 제어장치로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 측정을 이용한 코로나 방전 감지 방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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