KR20190052445A - 전력기기 내부이상 측정용 복합센서 및 이를 이용한 진단 장치 - Google Patents
전력기기 내부이상 측정용 복합센서 및 이를 이용한 진단 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전력기기 내부이상 측정용 복합센서 및 이를 이용한 진단 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 전력기기 내부이상 측정용 복합센서는, 좌/우측으로 감시가 가능한 실화상 카메라를 이용하여 전력기기의 내부에 발생된 이물질 및 이상현상을 감시하기 위한 실화상 측정부; 열화상 카메라를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 발생되는 온도 상승에 따라 이상상태를 확인하기 위한 열화상 측정부; 상기 전력기기의 내부에서 부분방전시 발생하는 빛을 감지하여 정량적인 수치로 누적하여 표현하여 아크발생 횟수를 측정하기 위한 아크 신호 측정부; UHF 센서를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 UHF 신호를 측정하기 위한 UHF 신호 측정부; 및 상기 전력기기의 점검창에 밀폐되어 조립 가능한 형태로 제작되고, 상기 실화상 측정부, 상기 열화상 측정부, 상기 아크 신호 측정부 및 상기 UHF 신호 측정부를 상기 전력기기의 내부를 향하게 하는 본체;를 포함한다.
Description
본 발명은 전력기기 내부이상 측정용 복합센서 및 이를 이용한 진단 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전력기기의 내부에 대한 실화상 및 열화상을 측정 및 영상 처리하고, 아크 신호 및 UHF 신호를 측정 및 신호 처리하는 센서들을 복합적으로 구성하는 복합센서를 이용하여 전력기기의 내부이상을 진단 및 판정함으로써, 전력기기의 내부이상을 신뢰성 있고, 신속하게 판단하기 위한, 전력기기 내부이상 측정용 복합센서 및 이를 이용한 진단 장치에 관한 것이다.
초고압 전력기기는 가스 절연 개폐기(Gas Insulated Switchgear, GIS), 주 변압기(Main Transformer, M.Tr) 등으로서, 내부의 이상 유무에 대한 확인이 필요하다.
이러한 전력기기는 밀폐형이므로, 내부 결합으로 인해 발생하는 UHF(500~1500㎒) 대역의 전자파에 의한 부분방전 및 초음파 측정 등을 통해 이상 유무를 진단하고 있다. 그리고, 부분방전 진단용 센서는 내/외장형 전자파 센서, 노이즈 센서 등이 이용될 수 있다.
일반적으로, 전력기기 내부 전자파(단일요소) 측정결과에 의한 이상유무 판단은 주로 4가지 유형의 부분방전 패턴에 근거하여 결정하고 있다.
도 1은 부분방전 종류별 기준패턴을 나타낸 도면이다. 도 1에서, (a)는 자유도체 방전을 나타내고, (b)는 부유전극 방전을 나타내며, (c)는 절연체결함 방전을 나타내고, (d)는 돌출전극 방전을 나타낸다.
한편, 부분방전 측정파형 분석결과 이상징후로 판정될 경우에는, 보다 정확한 진단을 위한 추적진단을 실시하거나, 오실로스코프를 활용하여 각 발생 파형별 전자파의 시간차를 측정하고 거리 계산식에 의거 부분방전 발생위치를 추정한 후 전력기기 휴전을 통해 해당 위치에 대한 분해점검을 통해 설비내부의 이상유무를 확인한다.
도 2는 부분방전 발생위치의 추정을 설명하는 도면이다. 도 2를 참조하면, 부분방전 발생위치는 아래 수학식 1과 같이 추정할 수 있다.
여기서, 'l1'은 센서1에서 부분방전 발생위치까지의 거리(㎝)이고, 'l2'는 센서2에서 부분방전 발생위치까지의 거리(㎝)이며, 'L'은 센서1에서 센서2까지의 거리(㎝)이다. 'C'는 전자파 속도(광속도)로서, 3×1010㎝/s이다. 'Dt'는 센서1 및 센서2의 파형간 시간차(㎱)를 나타낸다. 참고로, 빛은 1㎱ 동안 30㎝를 전파한다.
그런데, 전력기기는 부분방전 측정범위인 UHF(500~1500㎒) 대역의 전자파 측정 데이터에 의존하는 간접적인 진단방식에 의해 결함여부를 판단할 경우에, 이상유무 판단근거 부족 및 외부노이즈 유입 등과 같은 오판 요인의 내재로 인해 진단 신뢰성 및 효율성이 떨어질 수 있다.
예를 들어, 부분방전 유사신호와 같은 외부 노이즈가 과다하게 유입될 경우에는 전력기기 내부 결함에 의한 부분방전 발생여부 판단에 장애요소로 작용할 수 있다.
이처럼, 부분방전 판단에 영향을 미칠 수 있는 외부 노이즈 종류는 아래 표 1과 같다.
| 노이즈 종류 | 주파수 대역 (MHz) |
| FM 방송 | 88.1∼107.9 |
| 무선호출 | 162.43∼164.33, 167.25∼169.15 |
| TV 방송 | 470∼740 |
| 휴대전화 이동국, 기지국, LTE | 824∼849, 869∼894, 1,800 |
| 무선데이터 통신기지국, 휴대장치 | 898∼900, 938∼940 |
| 무선전화기 고정장치, 휴대장치 | 914.015∼914.987, 959.012∼959.987 |
| 항공기 이동 | 1,025∼1,150, 962∼1 |
| L-밴드 레이다, 군사용 | 1,200∼1,400 |
| 개인휴대통신 이동국, 기지국 | 1,750∼1,780, 1,840∼1,870 |
이와 같이, 전력기기 내부 부분방전 측정결과 이상신호발생이 불확실한(간헐적 신호발생 등) 경우에는, 설비상태 이상유무의 신속판단 및 조치가 곤란하고, 내부결함에 의한 부분방전 발생으로 판단되어도 별도의 장비(오실포스코프 등)를 활용하여 결함위치를 추적해야하는 시간적인 효율성 저하와 또 다른 진단이 불가피한 한계가 있다.
또한, 전력기기는 구조적으로 밀폐형이므로 내부 결함 여부 확인의 한계로 인한 설비 휴전, 기기분해 및 내부점검 등을 통해 이상유무를 장시간에 걸쳐 확인할 필요가 발생할 수 있다.
전력기기는 부분방전 측정결과 이상징후 발생시 추적 및 정밀진단 시행에 따른 소요시간 발생할 수 밖에 없다.
예를 들어, 전력기기 내부의 절연결함에 의해 발생하는 대표적 신호인 부분방전의 경우에는, 특별한 경우를 제외하고 안정적으로 장시간 연속적으로 발생하지 않는다는 특징이 있기 때문에, 이상유무 확인을 위해 장기간에 걸쳐 지속적으로 진단을 수행해야 하는 시간적인 제약을 받게 된다.
따라서, 초고압 전력기기는 내부결함 측정방식에 의한 간접방식에만 의존하여 이상유무를 진단함에 따라 여러가지 제약이 따르기 때문에, 이상유무 확인의 신뢰성과 신속성을 제공할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 전력기기의 내부에 대한 실화상 및 열화상을 측정 및 영상 처리하고, 아크 신호 및 UHF 신호를 측정 및 신호 처리하는 센서들을 복합적으로 구성하는 복합센서를 이용하여 전력기기의 내부이상을 진단 및 판정함으로써, 전력기기의 내부이상을 신뢰성 있고, 신속하게 판단하기 위한, 전력기기 내부이상 측정용 복합센서 및 이를 이용한 진단 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 전력기기 내부이상 측정용 복합센서는, 좌/우측으로 감시가 가능한 실화상 카메라를 이용하여 전력기기의 내부에 발생된 이물질 및 이상현상을 감시하기 위한 실화상 측정부; 열화상 카메라를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 발생되는 온도 상승에 따라 이상상태를 확인하기 위한 열화상 측정부; 상기 전력기기의 내부에서 부분방전시 발생하는 빛을 감지하여 정량적인 수치로 누적하여 표현하여 아크발생 횟수를 측정하기 위한 아크 신호 측정부; UHF 센서를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 UHF 신호를 측정하기 위한 UHF 신호 측정부; 및 상기 전력기기의 점검창에 밀폐되어 조립 가능한 형태로 제작되고, 상기 실화상 측정부, 상기 열화상 측정부, 상기 아크 신호 측정부 및 상기 UHF 신호 측정부를 상기 전력기기의 내부를 향하게 하는 본체;를 포함할 수 있다.
상기 실화상 카메라는, 좌/우측으로 180도 감시가 가능한 어안렌즈 또는 광각렌즈로서, 좌/우측 180도의 실화상을 생성할 수 있다.
상기 열화상 카메라는, 적외선을 이용하여 열을 감지하여 온도에 따라 다른 색으로 표현하는 열화상을 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치는, 전력기기의 내부에 대한 실화상 및 열화상을 측정 및 영상 처리하고, 아크 신호 및 UHF 신호를 측정 및 신호 처리하는 센서들을 복합적으로 구성하기 위한 복합센서; 및 상기 복합센서로부터 전달된 처리 결과를 이용하여 상기 전력기기의 내부이상을 진단 및 판정하기 위한 내부이상 진단부;를 포함할 수 있다.
상기 복합센서는, 좌/우측으로 감시가 가능한 실화상 카메라를 이용하여 상기 전력기기의 내부에 발생된 이물질 및 이상현상을 감시하기 위한 실화상 측정부; 열화상 카메라를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 발생되는 온도 상승에 따라 이상상태를 확인하기 위한 열화상 측정부; 상기 전력기기의 내부에서 부분방전시 발생하는 빛을 감지하여 정량적인 수치로 누적하여 표현하여 아크발생 횟수를 측정하기 위한 아크 신호 측정부; UHF 센서를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 UHF 신호를 측정하기 위한 UHF 신호 측정부; 및 상기 전력기기의 점검창에 밀폐되어 조립 가능한 형태로 제작되고, 상기 실화상 측정부, 상기 열화상 측정부, 상기 아크 신호 측정부 및 상기 UHF 신호 측정부를 상기 전력기기의 내부를 향하게 하는 본체;를 포함할 수 있다.
상기 내부이상 진단부는, 상기 좌/우측 실화상을 이용하여 증강현실을 통해 상기 전력기기 내부상태를 확인 가능한 상태로 제공할 수 있다.
본 발명은 전력기기의 내부에 대한 실화상 및 열화상을 측정 및 영상 처리하고, 아크 신호 및 UHF 신호를 측정 및 신호 처리하는 센서들을 복합적으로 구성하는 복합센서를 이용하여 전력기기의 내부이상을 진단 및 판정함으로써, 전력기기의 내부이상을 신뢰성 있고, 신속하게 판단할 수 있다.
또한, 본 발명은 전력기기 내부상태를 육안으로 확인 가능하므로, GIS 내부를 AR 기법을 통해 직접 확인 가능할 수 있다.
또한, 본 발명은 GIS 고장예방을 통한 고장복구비, 정전손실 및 사회적 비용 절감할 수 있다. 즉, 본 발명은 자재비, 복구비, 정전비용, 진단 및 점검비용 절감 등을 통해 약 1베이(bay) 당 15억을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
또한, 본 발명은 GIS 내부(점검창)에 운영중인 UHF 측정시스템에 영향을 주지 않고, 센서 설치(기설 UHF 센서 동시 사용)로 진단효율을 향상할 수 있다.
또한, 본 발명은 154kV급 이상 GIS(345kV, 765kV급 등)의 설비를 내부 진단할 때 사용하는데, 현장에서 고장예방 진단 및 유지, 보수관련 점검업무용으로 활용하고, IEC61850 및 광통신을 부가하여 원격으로 감시할 수 있다.
또한, 본 발명은 M.Tr(가스형, 유입형 등)의 내부 진단용으로도 응용 활용 가능하며, 변전소 종합예방진단시스템 등과 연계를 통한 변전설비 진단 신뢰도를 향상할 수 있다.
도 1은 부분방전 종류별 기준패턴을 나타낸 도면,
도 2는 부분방전 발생위치의 추정을 설명하는 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력기기 내부이상 측정용 복합센서에 대한 도면,
도 4는 상기 도 3의 복합센서를 이용한 진단 장치를 나타낸 도면,
도 5는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치가 GIS에 설치된 경우를 나타낸 도면이다.
도 2는 부분방전 발생위치의 추정을 설명하는 도면,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력기기 내부이상 측정용 복합센서에 대한 도면,
도 4는 상기 도 3의 복합센서를 이용한 진단 장치를 나타낸 도면,
도 5는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치가 GIS에 설치된 경우를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전력기기 내부이상 측정용 복합센서에 대한 도면이고, 도 4는 상기 도 3의 복합센서를 이용한 진단 장치를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전력기기 내부이상 측정용 복합센서(이하 '복합센서'라 함, 110)는, 간접 측정뿐만 아니라 직접 측정(육안 확인 등)으로 전력기기의 내부이상을 측정 가능한 센서들을 복합적으로 융합함으로써 전력기기의 내부이상을 신뢰성 있고 신속하게 진단할 수 있다.
이러한 복합센서(110)는 직접 측정을 위해 실화상 측정부(111)와 열화상 측정부(112)를 구비하고, 간접 측정을 위해 아크 신호 측정부(113)와 UHF 신호 측정부(114)를 구비한다.
구체적으로, 실화상 측정부(111)는 밀폐형 전력기기의 내부에 발생된 이물질 및 이상현상 등을 육안으로 직접 감시하기 위해, 좌/우측으로 180° 감시가 가능한 어안렌즈(fish-eye lens) 또는 광각렌즈가 부착된 고해상도 실화상 카메라 2개를 이용하여 외부에서 전력기기의 내부상태를 감시할 수 있게 한다.
여기서, 실화상 카메라는 좌/우측으로 180도 감시가 가능하므로 좌/우측 180도의 실화상을 생성하며, 좌/우측 실화상은 증강현실(Augmented Reality, AR)을 위한 전력기기의 내부상태가 외부에서 확인될 수 있다. 즉, 전력기기 관리자는 외부에서 VR-Glass를 이용하여 전력기기의 내부상태를 육안으로 확인 가능하게 된다.
다음으로, 열화상 측정부(112)는 전력기기 내부에서 발생되는 전류 집중으로 인한 온도 상승의 이상상태를 확인하기 위해, 고해상도 열화상 카메라를 이용하여 외부에서 전력기기의 상태를 감시할 수 있게 한다.
여기서, 열화상 카메라는 적외선(Infrared)을 이용하여 열을 감지하여 온도에 따라 다른 색으로 표현함으로써 전력기기 내부온도를 외부에서 확인 가능하게 한다.
다음으로, 아크 신호 측정부(113)는 전력기기의 내부 이상에 의해 간헐적으로 발생하는 부분방전 신호(예를 들어, 830㎚ 대역의 아크광)를 확인하기 위해, 감도가 높은 아크 검출 요소를 이용하여 부분방전시 발생하는 빛을 감지하여 정량적인 수치로 누적하여 표현함으로써 아크발생 횟수를 측정한다.
UHF 신호 측정부(114)는 UHF 센서를 이용하여 기존의 전자파를 검출한다.
이와 같이, 복합센서(110)는 기존 센서들의 기술적인 호환성을 높이고 복합요소의 기능을 더함으로써 전력기기의 내부이상에 대한 진단 신뢰성 및 효율성을 향상시켜줄 수 있다.
이러한, 복합센서(110)는 기존 전력기기의 점검창에 밀폐되어 조립 가능한 형태로 제작되는 본체(115)에 실화상 측정부(111), 열화상 측정부(112), 아크 신호 측정부(113) 및 UHF 신호 측정부(114)가 형성된다(도 5 참조). 도 5는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치가 GIS에 설치된 경우를 나타낸 도면이다.
여기서, 실화상 측정부(111), 열화상 측정부(112), 아크 신호 측정부(113) 및 UHF 신호 측정부(114)는 본체(115)가 전력기기에 조립될 때 전력기기의 내부로 향하게 된다.
도 4를 참조하면, 복합센서(110)를 이용한 진단 장치는, 복합센서(110), 실화상 영상 처리부(121), 열화상 영상 처리부(122), 아크 신호 처리부(123), UHF 신호 처리부(124), 내부이상 진단부(130)를 포함한다.
복합센서(110)는 영상 처리 또는 신호 처리를 위한 구성으로서, 실화상 영상 처리부(121), 열화상 영상 처리부(122), 아크 신호 처리부(123), UHF 신호 처리부(124)를 포함하여 구성할 수 있으나, 여기서는 설명의 편의상 별도의 구성으로 분리하여 설명하기로 한다.
실화상 영상 처리부(121)는 실화상 측정부(111)를 통해 획득된 좌/우측 실화상에 대한 영상처리를 통해 3차원 실화상으로 제공한다.
열화상 영상 처리부(122)는 열화상 측정부(112)를 통해 획득된 열화상에 대해 적외선 영상처리를 통해 2차원 열화상으로 제공한다.
아크 신호 처리부(123)는 아크 신호 측정부(113)를 통해 측정된 아크신호에 대해 유효신호를 검출하고 계량형태로 누적하여 디지털 보류신호(digital hold signal)를 생성한다.
UHF 신호 처리부(124)는 UHF 신호 측정부(114)를 통해 측정된 UHF 신호의 정전용량을 처리하여 N 타입 아날로그 신호를 생성한다.
내부이상 진단부(130)는 실화상 영상 처리부(121), 열화상 영상 처리부(122), 아크 신호 처리부(123) 및 UHF 신호 처리부(124)를 통해 전달된 결과를 이용하여 전력기기의 내부이상을 1차로 진단 및 판정한다. 즉, 내부이상 진단부(130)는 전력기기의 내부이상을 1차로 진단 및 판정한 후, 최종으로 이상신호만을 상위로 전송한다. 이는 외부 노이즈에 의한 전력기기의 내부이상 판정에 대한 오류를 줄이고, 전력기기 내부이상에 대한 진단 능력을 향상시켜 통신망의 트래픽 영향을 최소화하기 위함이다.
이 경우, 내부이상 진단부(130)는 인공지능 알고리즘을 탑재하여 자기학습 기능을 토대로 1차적으로 전력기기 내부이상을 판정 가능하다.
내부이상 진단부(130)는 IEC61850 기반의 통신방식으로 외부와 유무선으로 통신이 가능하다. 즉, 내부이상 진단부(130)는 IEC61850 및 광통신을 통해 원격으로 감시할 수 있는 상태를 제공할 수 있다.
또한, 내부이상 진단부(130)는 실화상 영상 처리부(121)를 통해 전달된 좌/우측 실화상을 이용하여 증강현실을 통해 전력기기의 내부상태가 외부에서 확인 가능하게 할 수 있다.
즉, 내부이상 진단부(130)는 열화상과 실화상의 경우에 화면상에 표시하여 관리자가 육안으로 이물질을 직접 확인 가능하게 하며, 아크 신호의 경우에 복합센서(110)로부터 읽어온 누적 데이터를 통해 이상신호의 발생횟수와 빈도수를 경향성을 제공하여 내부이상 상태를 진단 가능하게 한다.
이와 같이, 내부이상 진단부(130)는 전력기기가 밀폐되어 있어 운전상태에서 개방할 수 없는 구조일 뿐만 아니라, 24시간 관리자가 내부이상 상태를 감시할 수 없기 때문에, 복합센서(110)를 이용하여 복합적으로 내부이상 상태를 진단하는 것이 필요하다.
즉, 내부이상 진단부(130)는 전력기기의 내부이상 징후를 간접측정 요소(아크 신호, UHF 대역 전자파)를 통해 1차적으로 확인한 다음, 전력기기의 내부이상 징후가 감지될 경우에 간접측정 요소 뿐만 아니라 직접측정 요소를 복합적으로 판정하여 전력기기의 내부이상을 2차적으로 확인 가능한 상태를 관리자에게 제공한다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.
110 : 복합센서
111 : 실화상 측정부
112 : 열화상 측정부 113 : 아크 신호 측정부
114 : UHF 신호 측정부 121 : 실화상 영상처리부
122 : 열화상 영상처리부 123 : 아크 신호 처리부
124 : UHF 신호 처리부 130 : 내부이상 진단부
112 : 열화상 측정부 113 : 아크 신호 측정부
114 : UHF 신호 측정부 121 : 실화상 영상처리부
122 : 열화상 영상처리부 123 : 아크 신호 처리부
124 : UHF 신호 처리부 130 : 내부이상 진단부
Claims (8)
- 좌/우측으로 감시가 가능한 실화상 카메라를 이용하여 전력기기의 내부에 발생된 이물질 및 이상현상을 감시하기 위한 실화상 측정부;
열화상 카메라를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 발생되는 온도 상승에 따라 이상상태를 확인하기 위한 열화상 측정부;
상기 전력기기의 내부에서 부분방전시 발생하는 빛을 감지하여 정량적인 수치로 누적하여 표현하여 아크발생 횟수를 측정하기 위한 아크 신호 측정부;
UHF 센서를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 UHF 신호를 측정하기 위한 UHF 신호 측정부; 및
상기 전력기기의 점검창에 밀폐되어 조립 가능한 형태로 제작되고, 상기 실화상 측정부, 상기 열화상 측정부, 상기 아크 신호 측정부 및 상기 UHF 신호 측정부를 상기 전력기기의 내부를 향하게 하는 본체;
를 포함하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 실화상 카메라는,
좌/우측으로 180도 감시가 가능한 어안렌즈 또는 광각렌즈로서, 좌/우측 180도의 실화상을 생성하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서.
- 제 1 항에 있어서,
상기 열화상 카메라는,
적외선을 이용하여 열을 감지하여 온도에 따라 다른 색으로 표현하는 열화상을 생성하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서.
- 전력기기의 내부에 대한 실화상 및 열화상을 측정 및 영상 처리하고, 아크 신호 및 UHF 신호를 측정 및 신호 처리하는 센서들을 복합적으로 구성하기 위한 복합센서; 및
상기 복합센서로부터 전달된 처리 결과를 이용하여 상기 전력기기의 내부이상을 진단 및 판정하기 위한 내부이상 진단부;
를 포함하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 복합센서는,
좌/우측으로 감시가 가능한 실화상 카메라를 이용하여 상기 전력기기의 내부에 발생된 이물질 및 이상현상을 감시하기 위한 실화상 측정부;
열화상 카메라를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 발생되는 온도 상승에 따라 이상상태를 확인하기 위한 열화상 측정부;
상기 전력기기의 내부에서 부분방전시 발생하는 빛을 감지하여 정량적인 수치로 누적하여 표현하여 아크발생 횟수를 측정하기 위한 아크 신호 측정부;
UHF 센서를 이용하여 상기 전력기기 내부에서 UHF 신호를 측정하기 위한 UHF 신호 측정부; 및
상기 전력기기의 점검창에 밀폐되어 조립 가능한 형태로 제작되고, 상기 실화상 측정부, 상기 열화상 측정부, 상기 아크 신호 측정부 및 상기 UHF 신호 측정부를 상기 전력기기의 내부를 향하게 하는 본체;
를 포함하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 실화상 카메라는,
좌/우측으로 180도 감시가 가능한 어안렌즈 또는 광각렌즈로서, 좌/우측 180도의 실화상을 생성하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 열화상 카메라는,
적외선을 이용하여 열을 감지하여 온도에 따라 다른 색으로 표현하는 열화상을 생성하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치.
- 제 6 항에 있어서,
상기 내부이상 진단부는,
상기 좌/우측 실화상을 이용하여 증강현실을 통해 상기 전력기기 내부상태를 확인 가능한 상태로 제공하는 전력기기 내부이상 측정용 복합센서를 이용한 진단 장치.
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102079813B1 (ko) * | 2020-01-28 | 2020-02-20 | 주식회사 한국이알이시 | 부분방전 진단 기능 및 ＩｏＴ 기술을 구비한 25.8 ｋＶ 친환경 개폐장치 |
| CN111541877A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-14 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 一种变电站设备自动监测系统 |
| CN112436600A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-02 | 山东理工大学 | 一种基于飞行巡检模式下的电力设备监控系统 |
| KR102288450B1 (ko) * | 2020-06-30 | 2021-08-10 | 한국로봇융합연구원 | 실외 감시용 멀티모달 센서 모듈 |
| WO2021215600A1 (ko) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | (주)에스엠인스트루먼트 | 열화상 카메라를 탑재한 휴대용 초음파 가시화 장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100577347B1 (ko) | 2004-02-20 | 2006-05-10 | 한국 전기안전공사 | 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치 및 진단방법 |
| KR101207493B1 (ko) | 2008-10-22 | 2012-12-03 | 현대중공업 주식회사 | 부분방전 감시기능을 갖는 가스절연차단기 예방진단 시스템 |
-
2017
- 2017-11-08 KR KR1020170148138A patent/KR20190052445A/ko not_active Application Discontinuation
-
2023
- 2023-12-21 KR KR1020230187810A patent/KR20240040676A/ko unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100577347B1 (ko) | 2004-02-20 | 2006-05-10 | 한국 전기안전공사 | 가스절연 개폐장치용 단로기의 진단장치 및 진단방법 |
| KR101207493B1 (ko) | 2008-10-22 | 2012-12-03 | 현대중공업 주식회사 | 부분방전 감시기능을 갖는 가스절연차단기 예방진단 시스템 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102079813B1 (ko) * | 2020-01-28 | 2020-02-20 | 주식회사 한국이알이시 | 부분방전 진단 기능 및 ＩｏＴ 기술을 구비한 25.8 ｋＶ 친환경 개폐장치 |
| WO2021215600A1 (ko) * | 2020-04-21 | 2021-10-28 | (주)에스엠인스트루먼트 | 열화상 카메라를 탑재한 휴대용 초음파 가시화 장치 |
| CN111541877A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-14 | 国网河南省电力公司南阳供电公司 | 一种变电站设备自动监测系统 |
| KR102288450B1 (ko) * | 2020-06-30 | 2021-08-10 | 한국로봇융합연구원 | 실외 감시용 멀티모달 센서 모듈 |
| WO2022004937A1 (ko) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 | 한국로봇융합연구원 | 실외 감시용 멀티모달 센서 모듈 |
| CN112436600A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-03-02 | 山东理工大学 | 一种基于飞行巡检模式下的电力设备监控系统 |
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