KR20200119532A - 부분방전 진단 및 위치 검출 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부분방전 진단 및 위치 검출 방법에 관한 것으로, 전력설비에 구비된 복수의 부분방전센서에서 획득되는 제1 센싱 신호를 기반으로 트리거 신호를 설정하는 단계, 복수의 부분방전센서에서 획득된 제2 센싱 신호를 트리거 신호와 비교하는 단계, 제2 센싱 신호가 트리거 신호 이상인 시점부터 임계시간 동안 추출된 제2 센싱 신호를 기반으로 부분방전신호의 발생위치를 검출하는 단계 및 검출된 발생위치가 GIS(geographic information system)좌표에 포함되면 검출된 발생위치를 부분방전신호의 발생위치로 확정하는 단계를 포함하며, 다른 실시 예로도 적용이 가능하다.

Description

부분방전 진단 및 위치 검출 방법{Method for Diagnosis and Detecting Location of Partial Discharge}
본 발명은 부분방전 진단 및 위치 검출 방법에 관한 것이다.
전력설비에서 발생되는 부분방전(partial discharge) 신호는 결함이나 열화가 원인이 되어 발생된다. 일반적으로 부분방전을 일으키는 방전원의 크기가 대부분 매우 작기 때문에 부분방전의 위치를 정확하게 측정하기 어려워 방전원을 제거하는데 어려움이 있다. 그러나, 부분방전 신호 발생 시에 발생원에 대한 조치를 취하지 않으면 결함 및 열화가 진행되어 사고로 이어질 수 있으므로, 부분방전 위치를 측정하는 기술은 전력설비의 고장을 예방하는데 매우 중요한 기술이다.
부분방전 위치를 측정하는 기술은 크게 방전에 의해 발생한 전자파 방전신호의 전파에 따른 감쇠를 이용하는 방법과 전자파 방전신호가 부분방전센서에 도달하는 시간차를 이용한 방법으로 구분할 수 있다.
전자의 방법에서는 부분방전센서의 간격유지가 어려우며 부분방전센서에서 감지한 신호가 계측기로 전달되는 동안 감쇠나 변형이 발생하여 방전위치의 신뢰도가 낮아지는 문제점이 발생한다. 또한, 후자의 방법에서는 전력설비의 내부 구조물에 의해 부분방전 신호가 직선경로로 부분방전 센서에 전달되지 않기 때문에 이론상의 도착시간과 실제 도착시간 사이의 오차가 발생하여 위치검출의 정확도가 저하되는 문제점이 있다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시 예들은 전력설비에서 발생한 부분방전을 진단하고 부분방전의 위치를 정확하게 검출할 수 있는 부분방전 진단 및 위치 검출 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 부분방전 진단 및 위치 검출 방법은, 전력설비에 구비된 복수의 부분방전센서에서 획득되는 제1 센싱 신호를 기반으로 트리거 신호를 설정하는 단계, 상기 복수의 부분방전센서에서 획득된 제2 센싱 신호를 상기 트리거 신호와 비교하는 단계, 상기 제2 센싱 신호가 상기 트리거 신호 이상인 시점부터 임계시간 동안 추출된 제2 센싱 신호를 기반으로 상기 부분방전신호의 발생위치를 검출하는 단계 및 상기 검출된 발생위치가 GIS(geographic information system)좌표에 포함되면 상기 검출된 발생위치를 상기 부분방전신호의 발생위치로 확정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 부분방전신호의 발생위치로 확정하는 단계는, 상기 검출된 발생위치가 기저장된 부분방전 빈발구역에 포함되면 상기 검출된 발생위치에 가중치를 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 부분방전신호의 발생위치로 확정하는 단계는, 상기 검출된 발생위치와 기저장된 부분방전 빈발구역의 중심과의 일치 및 유사 정도를 기반으로 상기 검출된 발생위치가 상기 부분방전신호의 발생위치일 확률을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 부분방전신호의 발생위치일 확률을 산출하는 단계 이후에, 상기 산출된 확률이 임계값 이상이면 상기 발생위치에서 상기 부분방전신호가 발생하였음을 알리는 알람을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 트리거 신호를 설정하는 단계 이전에, 상기 부분방전센서에서 획득하고자 하는 센싱 신호의 주파수 대역을 설정하는 단계 및 상기 전력설비 내에서 상기 설정된 주파수 대역의 센싱 신호의 감쇠가 가장 적은 위치를 확인하여 상기 부분방전센서의 설치위치를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 부분방전신호의 발생위치를 검출하는 단계는, 상기 제2 센싱 신호가 상기 부분방전신호로 확인되면, 상기 복수의 부분방전센서 각각에서 상기 제2 센싱 신호가 획득된 시각을 확인하되, 상기 제2 센싱 신호의 첫 번째 피크 값을 갖는 시각을 확인하는 단계 및 상기 확인된 첫 번째 최고 피크 값을 갖는 시각을 기반으로 상기 부분방전신호의 발생위치를 검출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 부분방전 진단 및 위치 검출 방법은, 전력설비에 설치된 부분방전 센서에서 획득된 센싱 신호 중에서 특정 신호 이상의 신호 값을 갖는 센싱 신호를 추출하고, 추출된 센싱 신호에서의 노이즈 제거를 통해 부분방전을 진단함으로써 부분방전 신호의 진단 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 부분방전 진단 및 위치 검출 방법은, 전력설비에 설치된 복수의 부분방전 센서에서 부분방전 신호를 획득한 시간 차를 이용하여 부분방전 위치를 검출함으로써 부분방전이 발생된 위치에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다른 부분방전 진단 및 위치 검출을 수행하는 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부분방전 진단 및 위치 검출을 위한 조건을 설정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부분방전 진단 및 위치 검출 방법을 설명하기 위한 전체순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 상세순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 검출된 위치를 부분방전이 발생한 위치로 확정하는 방법을 설명하기 위한 상세순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 트리거 신호를 기반으로 부분방전 신호를 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 센서에서 획득된 부분방전 신호의 획득시간을 확인하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략할 수 있고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, “또는”, “적어도 하나” 등의 표현은 함께 나열된 단어들 중 하나를 나타내거나, 또는 둘 이상의 조합을 나타낼 수 있다. 예를 들어, “A 또는 B”, “A 및 B 중 적어도 하나”는 A 또는 B 중 하나만을 포함할 수 있고, A와 B를 모두 포함할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 다른 부분방전 진단 및 위치 검출을 수행하는 장치의 주요 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전자장치(100)는 센서부(110), 입력부(120), 표시부(130), 메모리(140) 및 제어부(150)를 포함한다.
센서부(110)는 전력설비에 설치되어 전력설비 내부에 구비된 전력기기 등의 동작에 의해 발생되는 부분방전(PD; partial discharge) 신호를 획득하는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)를 구비한다. 이때, 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)는 부분방전 신호를 획득하는 부분방전센서이고, 전력설비의 전압 위상정보를 실시간으로 모니터링한다. 아울러, 센서부(110)는 노이즈 센서(115)를 구비하여 전력설비의 내부 및 외부에서 발생되는 노이즈 신호를 획득한다. 또한, 센서부(110)는 각 센서에서 획득된 신호를 제어부(150)로 제공한다.
이를 위해, 센서부(110) 또는 각 센서는 제어부(150)와 BLE(Bluetooth low energy), NFC(near field communication), 지그비(zigbee) 등의 무선 통신을 수행할 수 있고, 제어부(150)와 통신 라인을 통해 연결되어 유선 통신을 수행할 수 있다. 아울러, 본 발명의 실시 예에서는 센서부(110)가 4개의 부분방전센서와 하나의 노이즈 센서를 포함하는 것을 예로 설명하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 센서의 개수는 증가 또는 감소가 가능하다.
입력부(120)는 전자장치(100)의 관리자의 입력에 대응하여 입력 데이터를 발생시킨다. 입력부(120)는 적어도 하나의 입력수단을 포함한다. 이를 위해, 입력부(120)는 키보드, 마우스, 키패드, 돔 스위치, 터치패널, 터치 키 및 버튼 등을 포함할 수 있다.
표시부(130)는 전자장치(100)의 동작에 따른 출력 데이터를 출력한다. 이를 위해, 표시부(130)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다. 표시부(130)는 입력부(120)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)으로 구현될 수 있다.
메모리(140)는 전자장치(100)의 동작 프로그램들을 저장한다. 메모리(140)는 전력설비 내부에서 기준이 되는 특정 위치들에 대한 좌표값을 저장하고, 제어부(150)의 제어에 의해 전력설비에 설치된 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)의 위치정보를 저장할 수 있다. 메모리(140)는 제어부(150)에서 설정된 트리거 신호를 저장할 수 있고, 아날로그 신호를 주파수 신호로 변환하기 위한 고속 푸리에 변환(FFT; fast fourier transform) 알고리즘, 주파수 신호를 아날로그 신호로 역변환하기 위한 역 고속 푸리에 변환 알고리즘 등을 저장할 수 있다. 또한, 메모리(140)는 PRPD(phase resolved partial discharge) 차트 및 복수의 부분방전 패턴 등을 저장할 수 있다. 이때, 복수의 부분방전 패턴은 도전성 파티클(paticle), 돌출전극(protrusion), 절연체 결함(defective insulator) 및 부유전극(floating electrode) 등과 관련된 부분방전 패턴을 포함할 수 있다.
제어부(150)는 전력설비에서 발생되는 부분방전의 진단 및 부분방전의 발생위치를 검출한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 전력설비에 부분방전센서인 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)를 설치한다. 이때, 제어부(150)는 전력설비에 설치된 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)에서 획득할 센싱 신호의 주파수 대역을 설정한다. 예컨대, 제어부(150)는 입력부(120)의 입력에 의해 300MHz 내지 1800MHz를 주파수 대역으로 설정할 수 있다.
제어부(150)는 전력설비 내에서 설정된 주파수 대역을 갖는 신호 획득 시에 신호의 감쇠가 적은 위치를 확인할 수 있다. 이를 위해, 제어부(150)는 전력설비 내에서 센서의 설치가 가능한 위치에 센서를 임시로 설치하고, 설정된 주파수 대역의 신호를 송출한다. 제어부(150)는 임시로 설치된 센서에서 획득된 신호를 확인하여 신호의 감쇠가 가장 적은 위치를 센서의 개수만큼 확인할 수 있다. 제어부(150)는 확인된 설치 위치에 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치됨이 확인되면 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치된 위치를 메모리(140)에 저장한다. 이때, 제어부(150)는 입력부(120)를 통해 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)의 설치완료 신호를 수신할 수 있다. 아울러, 제어부(150)는 전력설비 내에서 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치된 위치를 좌표값으로 설정하여 메모리(140)에 저장할 수 있다. 예컨대, 전력설비가 정육면체의 설비이면, 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치된 위치를 x축, y축, z축의 좌표값으로 설정할 수 있다.
제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)를 활성화하여 전력설비 내부에 구비된 전력기기 등의 동작이 비활성화된 상태에서의 제1 센싱 신호를 각각 획득하고, 제1 센싱 신호를 기반으로 트리거 신호를 설정한다. 제어부(150)는 제1 센싱 신호의 크기를 측정하고, 측정된 크기보다 임계값 예컨대, 1.5배 이상 큰 신호를 트리거 신호로 설정하고, 설정된 트리거 신호의 크기를 메모리(140)에 저장한다.
상기와 같이, 전력설비에서 발생되는 부분방전의 진단을 위한 사전준비가 완료된 이후에, 제어부(150)는 부분방전신호를 감지하기 위한 요청신호에 따라 전력설비에 설치된 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)에서 각각 획득된 제2 센싱 신호를 수신한다. 이때, 요청신호는 입력부(120)를 통해 수신될 수 있고, 전력설비 내부에 구비된 전력기기 등의 동작이 활성화되는 시점에 발생될 수 있다.
제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)로부터 수신된 제2 센싱 신호와 트리거 신호를 비교한다. 제어부(150)는 제2 센싱 신호에서 트리거 신호 이상의 신호가 감지되면, 제2 센싱 신호에서 트리거 신호 이상의 신호가 감지되는 시점부터 임계시간 동안의 제2 센싱 신호를 추출한다.
제어부(150)는 추출된 제2 센싱 신호에 대한 주파수 분석을 수행한다. 이를 위해, 제어부(150)는 아날로그 신호인 제2 센싱 신호에 고속 푸리에 변환(FFT; fast fourier transform)을 적용하여 주파수 신호(이하, 제1 주파수 신호라 함)로 변환한다. 아울러, 제어부(150)는 전력설비에 구비된 노이즈 센서(115)에서 획득된 노이즈 신호에 고속 푸리에 변환을 적용하여 주파수 신호(이하, 제2 주파수 신호라 함)로 변환한다. 이때, 제어부(150)는 추출된 제2 센싱 신호가 획득된 시간과 동일한 시간에 획득된 노이즈 신호를 제2 주파수 신호로 변환할 수 있다.
제어부(150)는 제1 주파수 신호에서 노이즈로 추정되는 주파수 즉, 노이즈 추정 주파수가 존재하면, 노이즈 추정 주파수를 제1 주파수 신호에서 제거한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 제1 주파수 신호에서 무선 주파수, 휴대단말기의 주파수, 이동통신 등의 주파수 성분을 제거한다. 이를 위해, 무선 주파수, 휴대단말기의 주파수, 이동통신 등의 주파수 성분은 메모리(140)에 기저장될 수 있다. 이어서, 제어부(150)는 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호를 비교한다. 비교결과, 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호가 동일한 주파수 대역에서 발생되고, 제2 주파수 신호의 크기가 제1 주파수 신호보다 크면, 제2 주파수 신호를 노이즈 신호로 추정하여 제거한다. 또한, 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호가 상이한 주파수 대역에서 발생되고, 제1 주파수 신호의 크기가 제2 주파수 신호의 크기보다 크면, 제1 주파수 신호를 이상신호로 확인한다. 제어부(150)는 이상신호로 확인된 제1 주파수 신호를 역 고속 푸리에 변환에 적용하여 아날로그 신호의 형태인 제2 센싱 신호로 재변환한다.
제어부(150)는 재변환된 제2 센싱 신호의 패턴을 분석한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 재변환된 제2 센싱 신호를 PRPD(phase resolved partial discharge) 차트에 매핑한다. 제어부(150)는 PRPD차트에 매핑된 제2 센싱 신호를 부분방전 패턴과 비교하여 제2 센싱 신호와 부분방전 패턴의 유사도를 확인한다. 이때, 제어부(150)는 메모리(140)에 저장된 부분방전 패턴 중 적어도 하나의 부분방전 패턴과의 유사도를 확인한다. 이를 통해, 제어부(150)는 부분방전이 발생된 원인을 확인할 수 있다.
제어부(150)는 부분방전 패턴 중 제2 센싱 신호와 임계값 예컨대, 80% 이상 유사한 부분방전 패턴을 확인하여 제2 센싱 신호를 부분방전 신호로 확인하고, 부분방전 신호로 확인된 제2 센싱 신호의 위치를 검출한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 센서에서 제2 센싱 신호를 획득한 시각을 확인하되, 제2 센싱 신호의 첫 번째 최고 피크(peak)값을 갖는 시각을 확인한다. 즉, 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)에서 각각 획득된 제2 센싱 신호들에서 첫 번째 최고 피크 값을 갖는 시각을 각각 확인한다.
제어부(150)는 각 센서에서 확인된 최고 피크 값을 갖는 시간 차이와 제2 센싱 신호의 전파속도를 이용하여 부분방전 신호가 발생된 결함위치와 각 센서 사이의 거리를 산출한다. 제어부(150)는 산출된 결함위치와 각 센서 사이의 거리를 이용하여 결함위치에 대한 좌표값을 검출한다. 아울러, 제어부(150)는 상기와 같이 결함위치 검출을 임계치 이상 반복하여 수행한 후, 부분방전 패턴별로 전력설비 내에서 결함위치의 밀집도가 높은 영역을 확인하여 결함위치에 대한 데이터베이스를 구축한다. 이를 위해, 제어부(150)는 커널 밀도 추정(KDE; kernel density estimation) 기법을 활용할 수 있다.
이어서, 제어부(150)는 검출된 결함위치의 좌표값이 GIS(geographic information system)좌표에 포함되면 검출된 결함위치가 부분방전 빈발구역에 포함되는지를 확인한다. 이를 위해, 메모리(140)는 부분방전 빈발구역에 대한 위치정보 즉, 좌표값을 데이터베이스로 저장할 수 있다. 제어부(150)는 검출된 결함위치가 부분방전 빈발구역에 포함되면 검출된 결함위치에 가중치를 적용하여 검출된 결함위치를 부분방전 신호가 발생한 위치로 확정한다. 이때, 제어부(150)는 검출된 결함위치가 빈발구역의 중심에 가까울수록 높은 가중치를 적용할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 검출된 결함위치와 빈발구역의 중심과의 일치 및 유사 정도에 따라 검출된 결함위치가 부분방전 신호가 발생된 위치일 확률을 산출할 수 있다. 제어부(150)는 전력설비 내부에 대한 설계도 등에 부분방전 신호가 발생된 것으로 확정된 위치를 표시한 후, 이를 표시부(130)에 표시할 수 있다. 아울러, 제어부(150)는 검출된 결함위치가 부분방전 신호가 발생된 위치일 확률이 임계치 예컨대, 70% 이상일 경우에 알람을 출력할 수 있다. 그리고 제어부(150)는 부분방전 신호가 발생된 것으로 확정된 위치를 부분방전 빈발구역에 대한 데이터베이스로 구축할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부분방전 진단 및 위치 검출을 위한 조건을 설정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 201단계에서 제어부(150)는 입력부(120)로부터 전력설비에 복수의 센서 예컨대, 부분방전(PD; partial discharge) 센서를 설치하기 위한 센서 설치 신호의 수신여부를 확인한다. 201단계의 확인결과, 센서 설치 신호가 수신되면 제어부(150)는 203단계를 수행하고, 센서 설치 신호가 수신되지 않으면 제어부(150)는 센서 설치 신호의 수신을 대기한다.
203단계에서 제어부(150)는 전력설비에 설치된 복수의 센서에서 획득할 센싱 신호의 주파수 대역을 설정한다. 예컨대, 제어부(150)는 입력부(120)의 입력에 의해 300MHz 내지 1800MHz를 주파수 대역으로 설정할 수 있다. 205단계에서 제어부(150)는 전력설비 내에서 설정된 주파수 대역을 갖는 신호 획득 시에 신호의 감쇠가 적은 위치를 확인할 수 있다. 이를 위해, 제어부(150)는 전력설비 내에서 센서의 설치가 가능한 위치에 센서를 임시로 설치하고, 설정된 주파수 대역의 신호를 송출한다. 제어부(150)는 임시로 설치된 센서에서 획득된 신호를 확인하여 신호의 감쇠가 가장 적은 위치를 센서의 개수만큼 확인할 수 있다.
207단계에서 제어부(150)는 확인된 설치 위치에 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치됨이 확인되면 209단계를 수행하고, 설치완료가 확인되지 않으면 센서의 설치완료를 대기한다. 이때, 제어부(150)는 입력부(120)를 통해 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)의 설치완료 신호를 수신할 수 있다. 209단계에서 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치된 위치를 메모리(140)에 저장한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 전력설비 내에서 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치된 위치를 좌표값으로 설정하여 메모리(140)에 저장할 수 있다. 예컨대, 전력설비가 정육면체의 설비이면, 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)가 설치된 위치를 x축, y축, z축의 좌표값으로 설정할 수 있다.
이어서, 211단계에서 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)를 활성화하여 전력설비 내부에 구비된 전력기기 등의 동작이 비활성화된 상태에서의 제1 센싱 신호를 각각 획득한다. 213단계에서 제어부(150)는 제1 센싱 신호를 기반으로 트리거 신호를 설정한다. 제어부(150)는 제1 센싱 신호의 크기를 측정하고, 측정된 크기보다 임계값 예컨대, 1.5배 이상 큰 신호를 트리거 신호로 설정한다. 215단계에서 제어부(150)는 설정된 트리거 신호의 크기를 메모리(140)에 저장한다. 이때, 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)에서 획득된 4개의 제1 센싱 신호의 평균값을 산출한 후 트리거 신호를 설정할 수 있고, 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114) 중 어느 하나의 센서에서 획득된 제1 센싱 신호를 기준으로 트리거 신호를 설정할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부분방전 진단 및 위치 검출 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 301단계에서 제어부(150)는 부분방전신호를 감지하기 위한 요청신호의 수신여부를 확인한다. 이때, 요청신호는 입력부(120)를 통해 수신될 수 있고, 전력설비 내부에 구비된 전력기기 등의 동작이 활성화되는 시점에 발생될 수 있다. 301단계의 확인결과, 요청신호가 수신되면 제어부(150)는 303단계를 수행하고, 요청신호가 수신되지 않으면 제어부(150)는 요청신호의 수신을 대기한다.
303단계에서 제어부(150)는 전력설비에 설치된 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)에서 각각 획득된 제2 센싱 신호를 수신하고, 305단계를 수행한다. 305단계에서 제어부(150)는 제2 센싱 신호와 도 2에서 설정된 트리거 신호를 기반으로 부분방전 신호가 발생한 위치를 검출한다. 이때, 부분방전 신호가 발생한 위치를 검출하는 방법은 하기의 도 4를 이용하여 구체적으로 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부분방전이 발생한 위치를 검출하는 방법을 설명하기 위한 상세순서도이다.
도 4를 참조하면, 401단계에서 제어부(150)는 제2 센싱 신호와 트리거 신호를 비교하여 트리거 신호 이상의 신호의 감지여부를 확인한다. 401단계의 확인결과, 제2 센싱 신호에서 트리거 신호 이상의 신호가 감지되면 제어부(150)는 403단계를 수행하고, 트리거 신호 이상의 신호가 감지되지 않으면 상기 프로세스를 종료한다. 403단계에서 제어부(150)는 제2 센싱 신호에서 트리거 신호 이상의 신호가 감지되는 시점부터 임계시간 동안의 제2 센싱 신호를 추출한다. 이는 하기의 도 6을 이용하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 트리거 신호를 기반으로 부분방전 신호를 추출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114) 중 어느 하나의 센서 예컨대, 제1 센서(111)에서 획득된 제2 센싱 신호(601)에서 트리거 신호(603) 이상의 신호가 감지되면, 트리거 신호(603) 이상의 신호가 감지된 시점부터 1분 동안의 제2 센싱 신호(605)를 추출한다. 아울러, 도 6에서는 제1 센서(111)에서 획득된 제2 센싱 신호를 예로 설명하고 있으나, 제어부(150)는 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114) 모두에서 획득된 각각의 제2 센싱 신호를 트리거 신호와 비교를 수행하여 트리거 신호 이상의 제2 센싱 신호를 추출할 수 있다.
405단계에서 제어부(150)는 추출된 제2 센싱 신호(605)에 대한 주파수 분석을 수행한다. 이를 위해, 제어부(150)는 아날로그 신호인 제2 센싱 신호에 고속 푸리에 변환(FFT; fast fourier transform)을 적용하여 주파수 신호(이하, 제1 주파수 신호라 함)로 변환한다. 아울러, 제어부(150)는 전력설비에 구비된 노이즈 센서(115)에서 획득된 노이즈 신호에 고속 푸리에 변환을 적용하여 주파수 신호(이하, 제2 주파수 신호라 함)로 변환한다.
이어서, 407단계에서 제어부(150)는 제1 주파수 신호에서 노이즈로 추정되는 주파수의 존재여부를 확인한다. 407단계의 확인결과, 제1 주파수 신호에 노이즈로 추정되는 주파수가 존재하면 제어부(150)는 409단계를 수행하고, 노이즈로 추정되는 주파수가 존재하지 않으면 411단계를 수행한다. 409단계에서 제어부(150)는 노이즈로 추정되는 주파수 즉, 노이즈 추정 주파수를 제1 주파수 신호에서 제거한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 제1 주파수 신호에서 무선 주파수, 휴대단말기의 주파수, 이동통신 등의 주파수 성분을 제거한다. 이를 위해, 무선 주파수, 휴대단말기의 주파수, 이동통신 등의 주파수 성분은 메모리(140)에 기저장될 수 있다. 아울러, 제어부(150)는 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호를 비교한다. 비교결과, 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호가 동일한 주파수 대역에서 발생되고, 제2 주파수 신호의 크기가 제1 주파수 신호보다 크면, 제2 주파수 신호를 노이즈 신호로 추정하여 제거한다. 또한, 제1 주파수 신호와 제2 주파수 신호가 상이한 주파수 대역에서 발생되고, 제1 주파수 신호의 크기가 제2 주파수 신호의 크기보다 크면, 제1 주파수 신호를 이상신호로 확인한다. 411단계에서 제어부(150)는 노이즈 추정 주파수가 존재하지 않는 제1 주파수 신호 또는 이상신호로 확인된 제1 주파수 신호를 역 고속 푸리에 변환에 적용하여 아날로그 신호의 형태인 제2 센싱 신호로 재변환한다.
이어서, 413단계에서 제어부(150)는 재변환된 제2 센싱 신호의 패턴을 분석한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 재변환된 제2 센싱 신호를 PRPD(phase resolved partial discharge) 차트에 매핑한다. 제어부(150)는 PRPD차트에 매핑된 제2 센싱 신호를 뉴럴 네트워크 알고리즘을 통해 부분방전 패턴과 비교한다. 이를 위해, PRPD차트 및 부분방전 패턴은 메모리(140)에 기저장될 수 있다. 제어부(150)는 제2 센싱 신호를 부분방전 패턴과 비교하여 부분방전 패턴과의 유사도를 확인한다.
415단계에서 제어부(150)는 제2 센싱 신호가 부분방전 신호로 확인되면 417단계를 수행하고, 부분방전 신호로 확인되지 않으면 상기 프로세스를 종료한다. 예컨대, 제어부(150)는 제2 센싱 신호와 부분방전 패턴이 80% 이상 유사하면 제2 센싱 신호를 부분방전 신호로 확인할 수 있다. 321단계에서 제어부(150)는 부분방전 신호로 확인된 제2 센싱 신호가 발생된 위치를 검출한다. 보다 구체적으로, 제어부(150)는 센서에서 제2 센싱 신호를 획득한 시각을 확인하되, 제2 센싱 신호의 첫 번째 최고 피크(peak)값을 갖는 시각을 확인한다. 이는 도 7을 예로 설명하기로 한다. 도 7을 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 센서에서 획득된 부분방전 신호의 획득시간을 확인하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 전력설비에 구비된 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)에는 각각 제1 채널(CH1), 제2 채널(CH2), 제3 채널(CH3), 제4 채널(CH4)이 할당되고, 각 센서에서 획득된 제2 센싱 신호는 해당되는 채널을 통해 제어부(150)로 수신된다. 제어부(150)는 제1 센서(111)에서 획득된 제2 센싱 신호(701)에서 첫 번째 최고 피크 값(a)을 갖는 시각을 확인한다. 제어부(150)는 제2 센서(112)에서 획득된 제2 센싱 신호(703)에서 첫 번째 최고 피크 값(b)을 갖는 시각을 확인한다. 이와 같이, 제어부(150)는 제3 센서(113) 및 제4 센서(114)에서 각각 획득된 제2 센싱 신호(705, 707)에서 첫 번째 최고 피크 값(c, d)을 갖는 시각을 확인한다.
제어부(150)는 도 2에서 설정된 제1 센서(111) 내지 제4 센서(114)의 설치 위치를 확인한다. 예컨대, 제1 센서(111)의 위치는 (0, 0, 0), 제2 센서(112)의 위치는 (d, 0, 0), 제3 센서(113)의 위치는 (i, j, 0), 제4 센서(114)의 위치는 (l, m, n)일 수 있다. 제어부(150)는 각 센서에서 확인된 최고 피크 값을 갖는 시간 차이와 제2 센싱 신호의 전파속도를 곱하여 부분방전 신호가 발생한 결함위치(x, y, z)와 각 센서 사이의 거리(r)를 구한다. 이는 하기의 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
이때,
Figure pat00004
는 제1 센서(111)와 제2 센서(112)에서 확인된 최고 피크 값을 갖는 시간 차이,
Figure pat00005
은 제1 센서(111)와 제3 센서(113)에서 확인된 최고 피크 값을 갖는 시간 차이,
Figure pat00006
는 제1 센서(111)와 제4 센서(114)에서 확인된 최고 피크 값을 갖는 시간 차이를 의미하며, V는 제2 센싱 신호의 전파속도를 의미한다.
아울러, 제어부(150)는 결함위치와 센서들 사이의 거리에 대한 4원 연립방정식을 설정한다. 이는 하기의 수학식 2와 같다.
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00010
제어부(150)는 수학식 2와 같은 4원 연립방정식을 이용하여 산출된 결함위치와 센서들 사이의 거리를 기반으로 결함위치에 대한 좌표값을 산출할 수 있다. 이와 같이, 417단계에서 결함위치가 검출되면 제어부(150)는 도 3으로 리턴하여 307단계를 수행한다. 307단계에서 제어부(150)는 검출된 결함위치를 부분방전 신호가 발생한 위치로 확정한다. 부분방전 신호가 발생한 위치로 확정하는 방법은 도 5를 이용하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 검출된 위치를 부분방전이 발생한 위치로 확정하는 방법을 설명하기 위한 상세순서도이다.
도 5를 참조하면, 501단계에서 제어부(150)는 도 4에서 검출된 결함위치의 좌표값이 GIS(geographic information system)좌표에 포함되는지를 확인한다. 501단계의 판단결과, 검출된 결함위치가 GIS좌표에 포함되면 제어부(150)는 503단계를 수행하고, GIS좌표에 포함되지 않으면 상기 프로세스를 종료한다. 503단계에서 제어부(150)는 검출된 결함위치가 부분방전 빈발구역인지를 확인한다. 이를 위해, 메모리(140)는 부분방전 빈발구역에 대한 데이터베이스를 저장할 수 있다. 503단계에서 제어부(150)는 검출된 결함위치가 부분방전 빈발구역에 포함되면 505단계를 수행하고, 부분방전 빈발구역에 포함되지 않으면 상기 프로세스를 종료한다.
505단계에서 제어부(150)는 검출된 결함위치에 가중치를 적용하여 507단계를 수행한다. 507단계에서 제어부(150)는 가중치가 적용된 결함위치를 부분방전 신호가 발생한 위치로 확정하고 509단계를 수행한다. 이때, 제어부(150)는 검출된 결함위치가 빈발구역의 중심에 가까울수록 높은 가중치를 적용할 수 있다. 예컨대, 제어부(150)는 검출된 결함위치가 빈발구역의 중심에 가까운 정도에 따라 가중치를 적용하여 검출된 결함위치를 부분방전 신호가 발생된 위치로 확정할 수 있다. 또한, 제어부(150)는 검출된 결함위치와 빈발구역의 중심과의 일치 및 유사 정도에 따라 검출된 결함위치가 부분방전 신호가 발생된 위치일 확률을 산출할 수 있다.
509단계에서 제어부(150)는 전력설비 내부에 대한 설계도 등에 부분방전 신호가 발생된 것으로 확정된 위치를 표시한 후, 이를 표시부(130)에 표시할 수 있다. 아울러, 제어부(150)는 검출된 결함위치가 부분방전 신호가 발생된 위치일 확률이 임계치 예컨대, 70% 이상일 경우에 알람을 출력할 수 있고, 부분방전 신호가 발생된 것으로 확정된 위치를 부분방전 빈발구역에 대한 데이터베이스로 구축할 수 있다. 이를 통해, 부분방전이 발생된 결함위치에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서 본 발명의 범위는 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

  1. 전력설비에 구비된 복수의 부분방전센서에서 획득되는 제1 센싱 신호를 기반으로 트리거 신호를 설정하는 단계;
    상기 복수의 부분방전센서에서 획득된 제2 센싱 신호를 상기 트리거 신호와 비교하는 단계;
    상기 제2 센싱 신호가 상기 트리거 신호 이상인 시점부터 임계시간 동안 추출된 제2 센싱 신호를 기반으로 상기 부분방전신호의 발생위치를 검출하는 단계; 및
    상기 검출된 발생위치가 GIS(geographic information system)좌표에 포함되면 상기 검출된 발생위치를 상기 부분방전신호의 발생위치로 확정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 및 위치 검출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부분방전신호의 발생위치로 확정하는 단계는,
    상기 검출된 발생위치가 기저장된 부분방전 빈발구역에 포함되면 상기 검출된 발생위치에 가중치를 적용하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 및 위치 검출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부분방전신호의 발생위치로 확정하는 단계는,
    상기 검출된 발생위치와 기저장된 부분방전 빈발구역의 중심과의 일치 및 유사 정도를 기반으로 상기 검출된 발생위치가 상기 부분방전신호의 발생위치일 확률을 산출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 및 위치 검출 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 부분방전신호의 발생위치일 확률을 산출하는 단계 이후에,
    상기 산출된 확률이 임계값 이상이면 상기 발생위치에서 상기 부분방전신호가 발생하였음을 알리는 알람을 출력하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 및 위치 검출 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 트리거 신호를 설정하는 단계 이전에,
    상기 부분방전센서에서 획득하고자 하는 센싱 신호의 주파수 대역을 설정하는 단계; 및
    상기 전력설비 내에서 상기 설정된 주파수 대역의 센싱 신호의 감쇠가 가장 적은 위치를 확인하여 상기 부분방전센서의 설치위치를 설정하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 및 위치 검출 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부분방전신호의 발생위치를 검출하는 단계는,
    상기 제2 센싱 신호가 상기 부분방전신호로 확인되면, 상기 복수의 부분방전센서 각각에서 상기 제2 센싱 신호가 획득된 시각을 확인하되, 상기 제2 센싱 신호의 첫 번째 피크 값을 갖는 시각을 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 첫 번째 최고 피크 값을 갖는 시각을 기반으로 상기 부분방전신호의 발생위치를 검출하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 및 위치 검출 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101165214B1 (ko) * 2010-06-25 2012-07-11 박기주 부분방전 검출장치 및 검출방법
KR102056241B1 (ko) * 2016-07-06 2019-12-16 현대일렉트릭앤에너지시스템(주) 부분방전 위치검출 장치 및 그 방법
KR20180032962A (ko) * 2016-09-23 2018-04-02 한국전력공사 부분방전 진단 장치 및 방법
KR101847864B1 (ko) * 2017-07-18 2018-04-13 주식회사 에스에이치아이앤씨 Mems 가속도센서 기반 부분방전/결함 위치 검출 방법 및 검출시스템

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