KR20180049981A - Apparatus and method for detecting partial discharge in gas insulated switchgear - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas insulated switchgear partial discharge detection apparatus and method.
가스절연개폐기(gas insulated switchgear, GIS)는 발전소나 변전소 등에 설치되어 고전압의 큰 전류가 흐르며 개폐 동작을 수행할 수 있다. 이러한 가스절연개폐기에는 내부 이상에 의한 고장의 전조 현상으로 부분방전(Partial Discharge, PD)이 발생할 수 있다. 부분방전은 가스절연개폐기의 절연파괴를 유발할 수 있으며 발전소나 변전소의 전력공급에 커다란 지장을 초래할 수 있다. 따라서, 가스절연개폐기에 발생되는 부분방전을 탐지하여 절연파괴와 같은 사고를 예방하는 것은 중요하다.A gas insulated switchgear (GIS) is installed in a power plant, a substation, etc., so that a large current of a high voltage flows to perform an opening / closing operation. Partial discharge (PD) may occur in the gas insulated switchgear due to a phenomenon of failure due to an internal abnormality. Partial discharge can cause dielectric breakdown of the gas insulated switchgear and can cause a great disruption to the power supply of the power plant or substation. Therefore, it is important to detect a partial discharge generated in the gas insulated switchgear to prevent an accident such as insulation breakdown.
본 발명의 일 실시 예는, 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 함께 수행할 수 있는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a gas insulated switchgear partial discharge detection apparatus and method capable of performing partial discharge occurrence judgment and partial discharge occurrence position estimation together.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치되어 전자기파를 감지하는 복수의 전자기파 센서를 포함하는 센서부; 상기 센서부로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어하는 고주파 스위치부; 상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단부; 및 상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 센서부의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하는 발생위치 계산부; 를 포함할 수 있다.The gas insulated switchgear partial discharge detection device according to an embodiment of the present invention includes a sensor unit including a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of a gas insulated switchgear and sensing an electromagnetic wave; A high frequency switch unit for controlling the movement path of the electromagnetic wave signal transmitted from the sensor unit through a switching operation; A partial discharge determination unit for receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal to determine whether a partial discharge of the gas insulated switchgear is generated; A generating position calculator that receives an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and calculates a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit using the electromagnetic wave sensing points of the sensor unit; . ≪ / RTI >
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법은, 동작 모드를 제1 모드와 제2 모드 중 하나로 설정하는 단계; 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전자기파 센서로부터 전자기파 신호를 전달받는 단계; 설정된 동작 모드가 상기 제1 모드일 경우에 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 단계; 및 설정된 동작 모드가 상기 제2 모드일 경우에 상기 복수의 전자기파 센서의 전자기파 신호 감지 시점들을 이용하여 상기 가스절연개폐기에서 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계; 를 포함할 수 있다.A method of detecting a partial discharge of a gas insulated switch according to an embodiment of the present invention includes: setting an operation mode to one of a first mode and a second mode; Receiving electromagnetic wave signals from a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switchgear; Analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal when the set operation mode is the first mode and determining whether a partial discharge of the gas insulated switch is generated; Calculating a position at which electromagnetic waves are generated in the gas insulated switchgear using the electromagnetic wave signal sensing points of the plurality of electromagnetic wave sensors when the set operation mode is the second mode; . ≪ / RTI >
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 함께 수행할 수 있으며, 간헐적으로 발생되는 부분방전에 대한 신속한 통합탐지를 수행할 수 있다.The apparatus and method for detecting a partial discharge of a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention can perform a partial discharge occurrence determination and a partial discharge occurrence position estimation together and perform rapid integrated detection of an intermittently generated partial discharge .
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 서로 유기적으로 연계시킬 수 있으며, 부분방전에 대한 통합탐지 기능을 간소화시켜 구현할 수 있으며, 가스절연개폐기 관리자의 관리에 편의를 제공할 수 있다.Also, the apparatus and method for partially detecting a partial discharge of a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention can organically link the determination of partial discharge occurrence and the partial discharge occurrence position estimation, and the integrated detection function for partial discharge can be simplified And can provide convenience to the management of the gas insulated switchgear manager.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 부분방전에 따라 발생되는 전자기파의 감쇄를 반영하여 정확하게 부분방전 발생위치를 추정할 수 있다.Also, an apparatus and method for detecting partial discharge of a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention can accurately estimate a partial discharge occurrence position by reflecting an attenuation of an electromagnetic wave generated according to a partial discharge.
또한 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치 및 방법은, 가스절연개폐기 관리자가 직관적으로 부분방전 발생위치를 파악하게 할 수 있다.Also, the apparatus and method for detecting a partial discharge of a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention can allow a gas insulated switchgear manager to intuitively grasp a location of a partial discharge occurrence.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 구체적으로 예시한 도면이다.
도 3은 전자기파 센서의 배치를 나타낸 도면이다.
도 4는 전자기파 센서에 의해 감지되는 부분방전의 위치를 나타낸 도면이다.
도 5는 부분방전 판단부가 출력하는 파형을 나타낸 도면이다.
도 6은 발생위치 계산부의 출력을 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 1 is a view illustrating a gas insulated switchgear partial discharge detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a gas insulated switchgear partial discharge detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the arrangement of the electromagnetic wave sensor.
4 is a view showing the position of a partial discharge sensed by an electromagnetic wave sensor.
5 is a diagram showing waveforms outputted by the partial discharge judgment unit.
6 is a diagram illustrating the output of the generation position calculation unit.
7 is a flowchart illustrating a method of detecting a partial discharge of a gas insulated switch according to an embodiment of the present invention.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating a gas insulated switchgear partial discharge detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 센서부(110), 고주파 스위치부(120), 부분방전 판단부(130) 및 발생위치 계산부(140)를 포함할 수 있다.1, the apparatus for detecting partial discharge of a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention includes a
센서부(110)는 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치되어 전자기파를 감지하는 복수의 전자기파 센서를 포함할 수 있다. 상기 센서부(110)에 의해 감지되는 전자기파의 대역은 UHF(Ultra High Frequency) 대역일 수 있으며, 500~1500MHz의 감지가능 주파수 범위를 가질 수 있다.The
예를 들어, 상기 센서부(110)는 무선통신에 사용되는 안테나와 유사한 형태를 가져서 전자기파를 수신할 수 있으며, 전기장 또는 자기장에 반응하도록 설계되어 전자기파의 전기장 또는 자기장에 대응되는 전류 또는 전압을 생성할 수도 있다.For example, the
가스절연개폐기에 육플루오린화황(SF6)과 같은 절연가스가 포함될 수 있으므로, 상기 센서부(110)는 상기 절연가스에 대한 화학적인 반응이 거의 없는 재질로 구현될 수 있다.Since the gas insulated switchgear may include an insulating gas such as hexafluoro-sulfur (SF 6 ), the
고주파 스위치부(120)는 센서부(110)로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어할 수 있다. 상기 이동경로는 센서부(110)부터 부분방전 판단부(130)까지의 제1 이동경로와, 센서부(110)부터 발생위치 계산부(140)의 제2 이동경로를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 고주파 스위치부(120)는 스위칭 동작을 통해 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치가 부분방전 발생 판단을 수행할지 부분방전 발생위치 추정을 수행할지 제어할 수 있다.The high
예를 들어, 상기 고주파 스위치부(120)는 가스절연개폐기 관리자의 입력에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있으며, 소정의 주기마다 반복적으로 스위칭 동작을 수행할 수 있으며, 부분방전 판단부(130)의 판단 결과에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있다. 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 상기 고주파 스위치부(120)의 스위칭 조건에 따라 다양한 원리로 부분방전 발생 판단과 부분방전 발생위치 추정을 유기적으로 연계시킬 수 있다.For example, the high-
부분방전 판단부(130)는 고주파 스위치부(120)에 전기적으로 연결되고 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단할 수 있다.The partial
예를 들어, 상기 부분방전 판단부(130)는 가스절연개폐기에 부분방전이 발생할 때의 전자기파 신호의 파형이 공통적으로 가지는 패턴을 사전에 저장할 수 있으며, 센서부(110)로부터 전달받은 전자기파 신호의 파형과 사전에 저장된 파형을 서로 비교할 수 있으며, 비교 결과에 따라 센서부(110)로부터 전달받은 전자기파 신호가 부분방전에 의한 것인지 판단할 수 있다.For example, the partial
예를 들어, 상기 부분방전 판단부(130)는 센서부(110)로부터 전달받은 전자기파 신호의 피크값이 기준값보다 큰 상태로 기준 시간동안 지속될 경우에 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단할 수 있다.For example, when the peak value of the electromagnetic wave signal transmitted from the
설계에 따라, 상기 부분방전 판단부(130)는 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 고주파 스위치부(120)에 스위칭 신호를 전달할 수 있다. 스위칭 신호를 전달받은 고주파 스위치부(120)는 스위칭 동작을 수행하여 발생위치 계산부(140)로 전자기파 신호를 전달할 수 있다. 이에 따라, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 간헐적으로 발생되는 부분방전에 대한 신속한 통합탐지를 수행할 수 있다.According to the design, the partial
설계에 따라, 상기 부분방전 판단부(130)는 HMI(Human Machine Interface)로 구현되어 전자기파 신호의 파형을 디스플레이하고, 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 경우에 알람을 출력하고, 가스절연개폐기 관리자로부터 신호를 입력 받아서 통합 제어를 수행할 수도 있다.According to the design, the partial
발생위치 계산부(140)는 고주파 스위치부(120)에 전기적으로 연결되고 센서부(110)의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 센서부(110)에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산할 수 있다. 구체적인 계산 과정은 도 4를 참조하여 후술한다.The generation
설계에 따라, 상기 부분방전 판단부(130) 및 발생위치 계산부(140)는 하나의 모듈 내에서 구현될 수 있으며, 복수의 모듈로 구분되어 구현될 수도 있다.According to the design, the partial
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치를 구체적으로 예시한 도면이다.FIG. 2 is a view illustrating a gas insulated switchgear partial discharge detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 고주파 스위치부는 각각 트랜지스터로 구현되어 일 단자를 통해 제어 신호를 전달받아서 다른 단자들을 통해 전자기파 신호를 통과 또는 차단시키는 제1 내지 제8 고주파 스위치(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the high-frequency switch unit includes first to eighth high-
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 서지 보호부(150), 저잡음 증폭부(160), 필터부(170) 및 아날로그-디지털 변환부(180)를 더 포함할 수 있다.2, the gas insulated switchgear partial discharge detection apparatus includes a
서지 보호부(150)는 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)에 전기적으로 연결되어 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)로부터 유입되는 서지(surge)를 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 서지 보호부(150)는 서지 주파수의 신호를 필터링하는 필터로 구현될 수 있으며, 차단기 또는 퓨즈로 구현되어 큰 서지가 저잡음 증폭부(160)로 유입되는 것으로부터 보호할 수도 있다.The
저잡음 증폭부(160)는 서지 보호부(150)에 전기적으로 연결되어 전자기파 신호를 증폭할 수 있다. 예를 들어, 상기 저잡음 증폭부(160)는 공통 게이트 증폭단 또는 공통 소스 증폭단으로 구성된 복수의 트랜지스터를 포함할 수 있다.The
필터부(170)는 제1 내지 제8 고주파 스위치(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)와 부분방전 판단부(130)의 사이에 전기적으로 연결되어 전자기파 신호에 대한 필터링 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터부(170)는 광대역을 가지는 밴드 패스 필터로 구현될 수 있으며, 연산 증폭기를 포함하는 능동형 필터 또는 수동 소자로 구현된 수동형 필터로 구현될 수 있다.The
아날로그-디지털 변환부(180)는 필터부(170) 및 제1 내지 제8 고주파 스위치(121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128)에 전기적으로 연결되어 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 상기 아날로그-디지털 변환부(180)는 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)의 감지가능 주파수 범위의 주파수보다 높은 샘플링 주파수를 가질 수 있다. 여기서, 샘플링 주파수는 1GS/s일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 아날로그-디지털 변환부(180)는 오프셋 상쇄를 위한 피드백 회로를 가질 수 있다.The analog-to-
도 2를 참조하면, 도 1에 도시된 부분방전 판단부 및 발생위치 계산부는 FPGA(191), 위상 동기화부(192), 임베디드 보드(193) 및 컴퓨터(194)로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 부분방전 판단부 및 발생위치 계산부는 FPGA(191), 위상 동기화부(192), 임베디드 보드(193) 및 컴퓨터(194) 각각에서 독립적인 공간을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 부분방전 판단부는 임베디드 보드(193) 및 컴퓨터(194)로 구현되고, 상기 발생위치 계산부는 FPGA(191) 및 위상 동기화부(192)로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 2, the partial discharge determination unit and the generation position calculation unit shown in FIG. 1 may be implemented by an
FPGA(191)는 디지털 신호를 고속으로 처리할 수 있다. 예를 들어, 상기 FPGA(191)는 다중 Trigger 알고리즘 방식으로 전자기파 신호로부터 부분방전 펄스(pulse)의 데이터들만 추출할 수 있다.The
위상 동기화부(192)는 16.66ms를 1주기로 하여 제1 내지 제4 전자기파 센서(111, 112, 113, 114)로부터 각각 전달된 전자기파 신호들을 동기화할 수 있다.The
임베디드 보드(193)는 추출된 펄스의 데이터들을 처리하고 컴퓨터(194)로 전달할 수 있다.The embedded
컴퓨터(194)는 전달받은 데이터에 대한 분석 동작 및 저장 동작을 수행할 수 있다.The
도 3은 전자기파 센서의 배치를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing the arrangement of the electromagnetic wave sensor.
도 3을 참조하면, 가스절연개폐기는 개폐 동작을 수행하는 제1 차단기(CB1), 제2 차단기(CB2), 제3 차단기(CB3)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 전자기파 센서(111)는 상기 제1 차단기(CB1)의 일측에 배치될 수 있고, 제2 전자기파 센서(112)는 상기 제1 차단기(CB1)와 제2 차단기(CB2)의 사이에 배치될 수 있고, 제3 전자기파 센서(113)는 상기 제2 차단기(CB2)와 제3 차단기(CB3)의 사이에 배치될 수 있고, 제4 전자기파 센서(114)는 상기 제3 차단기(CB3)의 일측에 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3, the gas insulated switchgear may include a first circuit breaker CB1, a second circuit breaker CB2, and a third circuit breaker CB3 for performing opening and closing operations. The first
이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 제1 내지 제3 차단기(CB1, CB2, CB3) 중 어떤 차단기에서 부분방전이 발생하였는지 판단할 수 있다.Accordingly, the partial discharge detecting device for a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention can determine which of the first to third circuit breakers CB1, CB2, CB3 has generated a partial discharge.
도 4는 전자기파 센서에 의해 감지되는 부분방전의 위치를 나타낸 도면이다.4 is a view showing the position of a partial discharge sensed by an electromagnetic wave sensor.
도 4를 참조하면, 제1 전자기파 센서(Sensor1)과 제2 전자기파 센서(Sensor2)간의 이격거리는 D1이고, 제2 전자기파 센서(Sensor2)과 제3 전자기파 센서(Sensor3)간의 이격거리는 D2이고, 제3 전자기파 센서(Sensor3)과 제4 전자기파 센서(Sensor4)간의 이격거리는 D3이고, 부분방전의 발생위치(fault)와 제2 전자기파 센서(Sensor2)간의 거리는 d이다. 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 둘은 제1 내지 제3 조합으로 묶일 수 있다.4, a separation distance between the first electromagnetic sensor (Sensor1) and the second electromagnetic wave sensor (Sensor2) is D1, a separation distance between the second electromagnetic wave sensor (Sensor2) and the third electromagnetic wave sensor (Sensor3) is D2, The distance between the electromagnetic wave sensor (Sensor3) and the fourth electromagnetic wave sensor (Sensor4) is D3, and the distance between the occurrence position of the partial discharge and the second electromagnetic wave sensor (Sensor2) is d. Two of the first to fourth electromagnetic wave sensors may be bundled into a first to a third combination.
본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 하기의 수학식 1에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △t를 적용하여 부분방전의 발생위치(fault)를 계산할 수 있다. 여기서, C는 광속도이다.The partial discharge detecting apparatus for a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention can calculate the occurrence position of a partial discharge by applying an attenuation coefficient α and a time difference value Δt to Equation 1 below. Here, C is the speed of light.
만약 부분방전의 발생위치(fault)가 제2 전자기파 센서(Sensor2)와 제3 전자기파 센서(Sensor3)의 사이일 경우, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 수학식 1의 D에 D2를 적용하고 △t에 제2 전자기파 센서(Sensor2)의 감지 시점과 제3 전자기파 센서(Sensor3)의 감지 시점과의 차이값을 적용하여 d와 α를 포함하는 식을 산출할 수 있다.If the partial discharge fault is between the second electromagnetic sensor (Sensor2) and the third electromagnetic wave sensor (Sensor3), the gas insulated switchgear partial discharge detector applies D2 to D in Equation (1) The equation including d and alpha can be calculated by applying the difference between the sensing point of the second electromagnetic wave sensor Sensor2 and the sensing point of the third electromagnetic wave sensor Sensor3.
또한, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 D1에서 C를 나누고 제1 전자기파 센서(Sensor1)의 감지 시점과 제2 전자기파 센서(Sensor2)의 감지 시점간의 차이값을 나눠서 a1을 산출할 수 있다.Also, the gas insulated switchgear partial discharge detecting apparatus may divide C at D1 and divide the difference between the sensing point of the first electromagnetic wave sensor (Sensor1) and the sensing point of the second electromagnetic wave sensor (Sensor2) to calculate a1.
또한, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 D3에서 C를 나누고 제3 전자기파 센서(Sensor3)의 감지 시점과 제4 전자기파 센서(Sensor4)의 감지 시점간의 차이값을 나눠서 α2를 산출할 수 있다.Further, the gas insulated switchgear partial discharge detecting device may divide C at D3 and divide the difference between the sensing point of the third electromagnetic wave sensor (Sensor3) and the sensing point of the fourth electromagnetic wave sensor (Sensor4) to produce alpha 2.
이후, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 α1 내지 α2의 범위에 속하는 값을 수학식 1의 α에 적용하여 d를 계산할 수 있다.Thereafter, the gas insulated switchgear partial discharge detecting apparatus can calculate d by applying a value belonging to the range of alpha 1 to alpha 2 to alpha in equation (1).
이에 따라, 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는 부분방전에 따라 발생되는 전자기파의 감쇄를 반영하여 정확하게 부분방전 발생위치를 추정할 수 있다.Accordingly, the gas insulated switchgear partial discharge detection device can accurately estimate the partial discharge generation position by reflecting the attenuation of the electromagnetic wave generated in accordance with the partial discharge.
도 5는 부분방전 판단부가 출력하는 파형을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing waveforms outputted by the partial discharge judgment unit.
도 5를 참조하면, 제1 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch1)과 제2 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch2)과 제3 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch3)과 제4 전자기파 센서로부터 전달되는 파형(Ch4)은 한 화면에 각각 출력될 수 있다. 즉, 부분방전 판단부는 다중 Trigger기능을 사용할 수 있다.5, a waveform Ch1 transmitted from the first electromagnetic wave sensor, a waveform Ch2 transmitted from the second electromagnetic wave sensor, a waveform Ch3 transmitted from the third electromagnetic wave sensor, and a waveform Ch3 transmitted from the fourth electromagnetic wave sensor, (Ch4) can be outputted on one screen, respectively. That is, the partial discharge determination unit can use the multiple trigger function.
만약 Ch1 내지 Ch4 파형 중 하나에서 부분방전에 따른 패턴이 나타날 경우, 부분방전 판단부는 전체 데이터 중 박스 해당영역의 펄스 데이터만 선별하여 펄스를 추출하고 저장할 수 있으며, 나머지 데이터를 삭제할 수 있다. 부분방전 판단부는 추출된 펄스를 이용하여 파형들에 대한 저장 및 패턴 분석을 심층적으로 진행할 수 있다.If a pattern corresponding to the partial discharge appears in one of the waveforms Ch1 to Ch4, the partial discharge determination unit can extract and store only the pulse data of the box corresponding area in the entire data, store the pulse, and delete the remaining data. The partial discharge determination unit can perform the storage and pattern analysis on the waveforms in depth using the extracted pulses.
도 6은 발생위치 계산부의 출력을 예시한 도면이다.6 is a diagram illustrating the output of the generation position calculation unit.
도 6을 참조하면, 발생위치 계산부는 제1 및 제2 전자기파 센서(S1, S2)의 위치가 반영된 제1 맵과, 제2 및 제3 전자기파 센서(S2, S3)의 위치가 반영된 제2 맵과, 제3 및 제4 전자기파 센서(S3, S4)의 위치가 반영된 제3 맵을 디스플레이할 수 있다.Referring to FIG. 6, the generation position calculation unit calculates a generation position of the first and second electromagnetic wave sensors S1 and S2 based on a first map reflecting the positions of the first and second electromagnetic wave sensors S1 and S2 and a second map reflecting the positions of the second and third electromagnetic wave sensors S2 and S3. And a third map reflecting the positions of the third and fourth electromagnetic wave sensors S3 and S4.
여기서, 상기 제1 맵의 각 위치는 가스절연개폐기에서 A구간의 위치에 대응될 수 있으며, 상기 제2 맵의 각 위치는 가스절연개폐기에서 B구간의 위치에 대응될 수 있으며, 상기 제3 맵의 각 위치는 가스절연개폐기에서 C구간의 위치에 대응될 수 있다.Here, each position of the first map may correspond to the position of the section A in the gas insulated switchgear, and each position of the second map may correspond to the position of the section B in the gas insulated switchgear, May correspond to the position of the section C in the gas insulated switchgear.
또한, 상기 발생위치 계산부는 첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 각각 제1 및 제2 전자기파 센서(S1, S2) 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 상기 d에 대응되는 위치와 상기 제2 맵에서 제2 소정의 위치와 상기 제3 맵에서 제4 소정의 위치의 디스플레이 값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2 소정의 위치는 상기 제2 맵의 좌측 가장자리에 인접할 수 있으며, 제4 소정의 위치는 상기 제3 맵의 좌측 가장자리에 인접할 수 있다.When the electromagnetic wave sensor senses the first electromagnetic wave and the electromagnetic wave sensor senses the second electromagnetic wave as one of the first and second electromagnetic wave sensors S1 and S2, The second predetermined position in the second map, and the fourth predetermined position in the third map. For example, the second predetermined position may be adjacent to the left edge of the second map, and the fourth predetermined position may be adjacent to the left edge of the third map.
또한, 상기 발생위치 계산부는 첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 각각 제2 및 제3 전자기파 센서(S2, S3) 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 제1 소정의 위치와 상기 제2 맵에서 상기 d에 대응되는 위치와 상기 제3 맵에서 상기 제4 소정의 위치의 디스플레이 값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제1 소정의 위치는 상기 제1 맵의 우측 가장자리에 인접할 수 있다.In the case where the electromagnetic wave sensor that senses the first electromagnetic wave and the electromagnetic wave sensor that senses the second electromagnetic wave are one of the second and third electromagnetic wave sensors S2 and S3 respectively, The display value of the predetermined position and the position corresponding to the d in the second map and the fourth predetermined position in the third map can be changed. For example, the first predetermined position may be adjacent to the right edge of the first map.
또한, 상기 발생위치 계산부는 첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 상기 제3 및 제4 전자기파 센서(S3, S4) 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 제1 소정의 위치와 상기 제2 맵에서 제3 소정의 위치와 상기 제3 맵에서 상기 d에 대응되는 위치의 디스플레이 값을 변경할 수 있다. 예를 들어, 제3 소정의 위치는 상기 제2 맵의 우측 가장자리에 인접할 수 있다.When the electromagnetic wave sensor senses an electromagnetic wave first and the electromagnetic wave sensor that senses an electromagnetic wave secondly is one of the third and fourth electromagnetic wave sensors S3 and S4, The display value of the predetermined position, the third predetermined position in the second map, and the position corresponding to the d in the third map can be changed. For example, the third predetermined position may be adjacent to the right edge of the second map.
상기 발생위치 계산부는 제1 내지 제3 맵을 활용하여 디스플레이함으로써, 가스절연개폐기 관리자가 부분방전의 발생위치를 직관적으로 파악할 수 있게 할 수 있다.The occurrence position calculator may display the first to third maps so that the gas insulated switchgear manager can intuitively grasp the generation position of the partial discharge.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method of detecting a partial discharge of a gas insulated switch according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법은, 동작 모드를 제1 모드와 제2 모드 중 하나로 설정하는 단계(S10)와, 가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전자기파 센서로부터 전자기파 신호를 전달받는 단계(S20)와, 설정된 동작 모드가 상기 제1 모드일 경우에 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 단계(S30)와, 설정된 동작 모드가 상기 제2 모드일 경우에 상기 복수의 전자기파 센서의 전자기파 신호 감지 시점들을 이용하여 상기 가스절연개폐기에서 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계(S40)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, a method for detecting a partial discharge of a gas insulated switchgear according to an embodiment of the present invention includes: setting (S10) an operation mode to one of a first mode and a second mode; (S20) of receiving an electromagnetic wave signal from a plurality of electromagnetic wave sensors disposed in the first mode, and analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal when the set operation mode is the first mode to determine whether a partial discharge of the gas- (S40), and calculating a position where the electromagnetic wave is generated in the gas insulated switch by using the electromagnetic wave signal sensing points of the plurality of electromagnetic sensors when the set operation mode is the second mode have.
여기서 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치는, 상기 판단하는 단계(S30)에서 상기 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 스위칭 신호를 생성할 수 있으며, 상기 스위칭 신호가 생성된 경우에 상기 설정하는 단계(S10)에서 상기 동작 모드를 변경할 수 있다.Here, the gas insulated switchgear partial discharge detection device may generate a switching signal when it is determined that a partial discharge has occurred in the gas insulated switchgear in the determining step S30, and when the switching signal is generated, The operation mode can be changed in step S10.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Anyone can make various variations.
110: 센서부
111-114: 전자기파 센서
120: 고주파 스위치부
121-128: 고주파 스위치
130: 부분방전 판단부
140: 발생위치 계산부
150: 서지 보호부
160: 저잡음 증폭부
170: 필터부
180: 아날로그-디지털 변환부
191: FPGA
192: 위상 동기화부
193: 임베디드 보드
194: 컴퓨터
CB1-CB3: 차단기110:
111-114: Electromagnetic wave sensor
120: high frequency switch section
121-128: High frequency switch
130: partial discharge judgment unit
140: Generated position calculation unit
150: Surge protection unit
160: Low-noise amplifier section
170:
180: analog-to-digital conversion section
191: FPGA
192: phase synchronization unit
193: Embedded board
194: Computer
CB1-CB3: Circuit breaker
Claims (11)
상기 센서부로부터 전달되는 전자기파 신호의 이동경로를 스위칭 동작을 통해 제어하는 고주파 스위치부;
상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단부; 및
상기 고주파 스위치부로부터 전자기파 신호를 전달받고 상기 센서부의 전자기파 감지 시점들을 이용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하는 발생위치 계산부; 를 포함하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
A sensor unit including a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switchgear to sense electromagnetic waves;
A high frequency switch unit for controlling the movement path of the electromagnetic wave signal transmitted from the sensor unit through a switching operation;
A partial discharge determination unit for receiving an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal to determine whether a partial discharge of the gas insulated switchgear is generated; And
A generation position calculator that receives an electromagnetic wave signal from the high frequency switch unit and calculates a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit using the electromagnetic wave sensing points of the sensor unit; Wherein the gas detector comprises a gas detector.
상기 고주파 스위치부는 상기 부분방전 판단부가 상기 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 스위칭 동작을 수행하여 상기 이동경로를 변경하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the high frequency switch unit performs a switching operation to change the movement path when the partial discharge determination unit determines that a partial discharge has occurred in the gas insulated switchgear.
상기 복수의 전자기파 센서의 개수는 적어도 3개이고,
상기 발생위치 계산부는 하기의 수학식:
에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △t를 적용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고,
상기 복수의 전자기파 센서의 제1 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값과, 제2 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고,
제3 조합에 포함된 전자기파 센서들의 감지 시점 차이값을 상기 △t에 적용하고,
여기서, d는 상기 복수의 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 복수의 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도인 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the number of the plurality of electromagnetic wave sensors is at least three,
The occurrence position calculator calculates the occurrence position by using the following equation:
And calculates a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit by applying the attenuation coefficient? And the time difference value? T,
Calculating a damping coefficient? Using the difference between the sensing time points of the electromagnetic wave sensors included in the first combination of the plurality of electromagnetic wave sensors and the sensing time difference value of the electromagnetic wave sensors included in the second combination,
The difference value of the sensed time of the electromagnetic wave sensors included in the third combination is applied to the [Delta] t,
Wherein d is a distance between one of the plurality of electromagnetic wave sensors and a generation position of the electromagnetic wave, D is a distance between one of the plurality of electromagnetic wave sensors and another, and C is a light speed.
상기 가스절연개폐기는 제1, 제2 및 제3 차단기를 포함하고,
상기 센서부는 상기 제1 차단기의 일측에 배치되는 제1 전자기파 센서와, 상기 제1 차단기와 제2 차단기의 사이에 배치되는 제2 전자기파 센서와, 상기 제2 차단기와 제3 차단기의 사이에 배치되는 제3 전자기파 센서와, 상기 제3 차단기의 일측에 배치되는 제4 전자기파 센서를 포함하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the gas insulated switch comprises first, second and third circuit breakers,
The sensor unit includes a first electromagnetic wave sensor disposed at one side of the first breaker, a second electromagnetic wave sensor disposed between the first breaker and the second breaker, and a second electromagnetic wave sensor disposed between the second breaker and the third breaker A third electromagnetic wave sensor, and a fourth electromagnetic wave sensor disposed on one side of the third circuit breaker.
상기 발생위치 계산부는 하기의 수학식:
에 감쇄계수 α와 시점 차이값 △t를 적용하여 상기 센서부에 의해 감지된 전자기파의 발생위치를 계산하고,
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전자기파 센서 중 가장 먼저 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 인접 전자기파 센서의 감지 시점 차이값을 상기 △t에 적용하고, 상기 △t에 관여되지 않은 전자기파 센서 각각과 상기 △t에 관여된 전자기파 센서의 감지 시점 차이값들을 이용하여 상기 감쇄계수 α를 계산하고,
여기서, d는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 상기 전자기파의 발생위치간의 거리이고, D는 상기 제1 내지 제4 전자기파 센서 중 하나와 다른 하나간의 거리이고, C는 광속도인 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
5. The method of claim 4,
The occurrence position calculator calculates the occurrence position by using the following equation:
And calculates a generation position of the electromagnetic wave sensed by the sensor unit by applying the attenuation coefficient? And the time difference value? T,
The difference between the sensed time points of the first electromagnetic wave sensor and the second electromagnetic wave sensor, which is the earliest of the first, second, third, and fourth electromagnetic wave sensors, is applied to the Δt, And the sensed time difference values of the electromagnetic wave sensor involved in the [Delta] t are used to calculate the attenuation coefficient [alpha]
Here, d is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and a generation position of the electromagnetic wave, D is a distance between one of the first to fourth electromagnetic wave sensors and the other, and C is a light- Partial discharge detection device.
상기 제1 및 제2 전자기파 센서의 위치가 반영된 제1 맵과 상기 제2 및 제3 전자기파 센서의 위치가 반영된 제2 맵과 상기 제3 및 제4 전자기파 센서의 위치가 반영된 제3 맵을 디스플레이하고,
첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 각각 상기 제1 및 제2 전자기파 센서 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 상기 d에 대응되는 위치와 상기 제2 맵에서 제2 소정의 위치와 상기 제3 맵에서 제4 소정의 위치의 디스플레이 값을 변경하고,
첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 각각 상기 제2 및 제3 전자기파 센서 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 제1 소정의 위치와 상기 제2 맵에서 상기 d에 대응되는 위치와 상기 제3 맵에서 상기 제4 소정의 위치의 디스플레이 값을 변경하고,
첫번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서와 두번째로 전자기파를 감지한 전자기파 센서가 각각 상기 제3 및 제4 전자기파 센서 중 하나일 경우에 상기 제1 맵에서 제1 소정의 위치와 상기 제2 맵에서 제3 소정의 위치와 상기 제3 맵에서 상기 d에 대응되는 위치의 디스플레이 값을 변경하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
6. The apparatus according to claim 5,
A third map reflecting the positions of the first and second electromagnetic wave sensors, a second map reflecting the positions of the second and third electromagnetic wave sensors, and a third map reflecting the positions of the third and fourth electromagnetic wave sensors ,
When the first electromagnetic wave sensor and the second electromagnetic wave sensor are one of the first electromagnetic wave sensor and the second electromagnetic wave sensor, respectively, the position corresponding to the d in the first map and the position corresponding to the d in the second map, 2 < / RTI > and a display value at a fourth predetermined position in the third map,
When the first electromagnetic wave sensor senses an electromagnetic wave and the second electromagnetic wave sensor senses an electromagnetic wave sensor as one of the second and third electromagnetic wave sensors, the first predetermined position in the first map and the d And changes the display value of the fourth predetermined position in the third map,
When an electromagnetic wave sensor that senses an electromagnetic wave firstly and an electromagnetic wave sensor that senses an electromagnetic wave that is secondarily one of the third and fourth electromagnetic wave sensors respectively receive a first predetermined position in the first map and a third predetermined position in the second map, And changes a display value at a predetermined position and a position corresponding to the d in the third map.
상기 센서부와 상기 고주파 스위치부의 사이에 전기적으로 연결되어 상기 센서부로부터 유입되는 서지(surge)를 제거하는 서지 보호부;
상기 서지 보호부와 상기 고주파 스위치부의 사이에 전기적으로 연결되어 상기 서지가 제거된 전자기파 신호를 증폭하는 저잡음 증폭부; 및
상기 고주파 스위치부와 상기 부분방전 판단부의 사이에 전기적으로 연결되어 상기 저잡음 증폭부에 의해 증폭된 전자기파 신호에 대한 필터링 동작을 수행하는 필터부; 를 더 포함하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
The method according to claim 1,
A surge protector electrically connected between the sensor unit and the high frequency switch unit to remove a surge introduced from the sensor unit;
A low noise amplifying unit electrically connected between the surge protection unit and the high frequency switch unit to amplify the electromagnetic wave signal from which the surge is removed; And
A filter unit electrically connected between the high frequency switch unit and the partial discharge determination unit to perform a filtering operation on the electromagnetic wave signal amplified by the low noise amplifier unit; Further comprising: a gas insulated switchgear partial discharge detection device.
상기 고주파 스위치부에 전기적으로 연결되고, 상기 센서부의 감지가능 주파수 범위의 주파수보다 높은 샘플링 주파수를 가지는 아날로그-디지털 변환부를 더 포함하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
The method according to claim 1,
And an analog-to-digital converter electrically connected to the high-frequency switch unit and having a sampling frequency higher than a frequency of the frequency range of the sensible frequency of the sensor unit.
상기 부분방전 판단부는 상기 복수의 전자기파 센서 각각으로부터 전달되는 전자기파 신호의 파형들을 출력하고, 상기 파형들 중 하나의 피크값이 기준값을 초과할 경우에 상기 파형들에 대한 저장 및 패턴 분석을 시작하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the partial discharge determination unit outputs waveforms of the electromagnetic wave signals transmitted from each of the plurality of electromagnetic wave sensors, and detects a gas that starts storing and analyzing the pattern for the waveforms when one peak value of the waveforms exceeds a reference value Insulation breaker partial discharge detector.
가스절연개폐기의 서로 다른 위치에 배치된 복수의 전자기파 센서로부터 전자기파 신호를 전달받는 단계;
설정된 동작 모드가 상기 제1 모드일 경우에 상기 전자기파 신호의 패턴을 분석하여 상기 가스절연개폐기의 부분방전 발생 여부를 판단하는 단계; 및
설정된 동작 모드가 상기 제2 모드일 경우에 상기 복수의 전자기파 센서의 전자기파 신호 감지 시점들을 이용하여 상기 가스절연개폐기에서 전자기파가 발생한 위치를 계산하는 단계; 를 포함하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법.
Setting an operation mode to one of a first mode and a second mode;
Receiving electromagnetic wave signals from a plurality of electromagnetic wave sensors disposed at different positions of the gas insulated switchgear;
Analyzing a pattern of the electromagnetic wave signal when the set operation mode is the first mode and determining whether a partial discharge of the gas insulated switch is generated; And
Calculating a position at which the electromagnetic wave is generated in the gas insulated switch using the electromagnetic wave signal sensing points of the plurality of electromagnetic sensors when the set operation mode is the second mode; Wherein the gas detection switch is configured to detect a partial discharge of the gas insulated switchgear.
상기 판단하는 단계는 상기 가스절연개폐기에 부분방전이 발생한 것으로 판단한 경우에 스위칭 신호를 생성하고,
상기 설정하는 단계는 상기 스위칭 신호가 생성된 경우에 상기 동작 모드를 변경하는 가스절연개폐기 부분방전 탐지 방법.11. The method of claim 10,
Wherein the step of determining comprises generating a switching signal when it is determined that a partial discharge has occurred in the gas insulated switch,
Wherein the setting step changes the operating mode when the switching signal is generated.
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