KR20210016665A - 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치 - Google Patents

부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20210016665A
KR20210016665A KR1020190094694A KR20190094694A KR20210016665A KR 20210016665 A KR20210016665 A KR 20210016665A KR 1020190094694 A KR1020190094694 A KR 1020190094694A KR 20190094694 A KR20190094694 A KR 20190094694A KR 20210016665 A KR20210016665 A KR 20210016665A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
risk
electrical equipment
partial discharge
discharge
graph
Prior art date
Application number
KR1020190094694A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102239343B1 (ko
Inventor
전정채
김재진
한가람
박지만
Original Assignee
한국 전기안전공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국 전기안전공사 filed Critical 한국 전기안전공사
Priority to KR1020190094694A priority Critical patent/KR102239343B1/ko
Publication of KR20210016665A publication Critical patent/KR20210016665A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102239343B1 publication Critical patent/KR102239343B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
    • G01R31/1263—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0267—Fault communication, e.g. human machine interface [HMI]
    • G05B23/0272—Presentation of monitored results, e.g. selection of status reports to be displayed; Filtering information to the user
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0283—Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]

Abstract

본 발명은 무정전 상태에서 전기설비의 부분 방전을 측정하고 측정된 부분 방전의 크기, 방전횟수, 발생빈도 등을 복합적으로 고려하여 전기설비의 위험도를 2차원 그래프에 표시함으로써 전기설비의 절연 열화 상태를 직관적으로 판정할 수 있도록 하는 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 전기설비에서 미리 설정된 교류 파형의 측정 주기 동안 부분 방전을 측정하는 단계(S10), 측정된 데이터에서 외부유입 노이즈(noise)를 제거하여 유효 방전 신호를 추출하는 단계(S20) 및 상기 유효 방전 신호의 방전량을 합산하여 부분방전 총합을 추출하는 단계(S30)를 포함한다. 또한, 상기 부분방전 총합의 역수를 산출하여 미리 설정된 위험도 그래프의 y축 좌표로 설정하는 단계(S40), 방전 신호의 수를 상기 측정 주기로 나누어 평균 방전횟수를 추출하는 단계(S50) 및 상기 평균 방전횟수에 미리 설정된 가중치를 적용하여 방전거리와 곱하고, 그 결과값을 x축 좌표로 설정하는 단계(S60)를 포함한다. 또한, 미리 설정된 x축 및 y축의 최대값에 따른 위험도 그래프에 전기설비의 위험도를 매핑(mapping)하는 단계(S70) 및 상기 x축 좌표와 y축 좌표를 토대로 전기설비의 위험도를 상기 위험도 그래프에 좌표로 표시하는 단계(S80)를 포함한다.

Description

부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치{Method and apparatus for determining the risk of deterioration of electrical equipment based on partial discharge}
본 발명은 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치에 관한 것으로서, 무정전 상태에서 전기설비의 부분 방전을 측정하고 측정된 부분 방전의 크기, 방전횟수, 발생빈도 등을 복합적으로 고려하여 전기설비의 위험도를 2차원 그래프에 표시함으로써 전기설비의 절연 열화 상태를 직관적으로 판정할 수 있도록 하는 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치에 관한 것이다.
전기설비의 내부적인 고장 발생 요인을 사전에 검출하고, 고장 및 사고를 예방하기 위해 무정전 상태에서 운전 중인 전기설비의 열화 상태를 진단하는 기술로 부분 방전 측정 방법이 사용되고 있으며, 특히 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 패턴 분석이 주로 활용되고 있다.
하지만, 종래의 부분 방전 측정 방법은 최대 방전량을 기준으로 절연 열화 상태를 판단하고 있으나 부분 방전 최대치가 전기설비의 사고로 직결되는 요인은 아니기 때문에 절대적인 판단기준이 될 수 없다. 오히려, 최대 방전량은 낮으나 불연속적으로 부분방전이 발생 되는 전기설비의 절연 상태가 급격하게 저하되어 사고로 이어질 가능성이 높기 때문에 다양한 정보들을 복합적으로 고려하여 절연상태를 판단하여야 한다.
또한, 종래의 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 패턴 분석 방법은 부분 방전 신호가 누적 중첩된 패턴을 보고 분석하는 방식이지만 현장에서 측정자가 부분 방전의 종류를 구분할 수는 있으나 패턴을 구분하기가 어려운 문제가 있다.
따라서, 부분 방전의 발생으로 인한 위험성은 측정자의 경험과 주관적인 판단에 의존하게 된다. 즉, 검출된 방전량의 많고 적음에 대한 기준치가 없기 때문에 측정자가 패턴을 보고 대상 설비의 위험 수준을 가늠하는 것은 곤란하며, 부분 방전 측정의 분석을 위한 명확한 기준이 없기 때문에 측정설비의 절연상태나 위험도의 판정이 측정자의 주관적인 분석 결과에 의존하게 된다.
이로 인해, 측정자의 경험과 주관적인 판단에 따라 절연 열화 상태의 경중이 결정되는 문제가 발생하고, 측정 데이터를 해석하는 사람의 주관적인 경험에 따라 판정이 달라지는 오류가 발생할 수 있다.
또한, 측정설비의 절연상태나 위험도의 판정에 대한 신뢰성을 높이기 위해 인공지능, 패턴학습 등을 적용한 경우에도 위험도를 판별하는 기준은 모호한 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-1151991호(2012년 06월 01일 공고)
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 종래의 단점을 해결한 것으로서, 전기설비의 열화 상태 위험도를 객관적이고, 직관적으로 판단할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다. 또한, 측정자가 설비고장의 징후를 토대로 전기설비의 절연 열화 상태 및 위험도를 판정하여 전기설비의 잔여 수명을 추정하고, 이상 설비의 교체시기를 예측할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 전기설비에서 미리 설정된 교류 파형의 측정 주기 동안 부분 방전을 측정하는 단계(S10), 측정된 데이터에서 외부유입 노이즈(noise)를 제거하기 위해 일정한 기준의 경계값 이하인 신호는 제거하고, 경계값 이상의 유효 방전 신호를 추출하는 단계(S20) 및 상기 측정 주기 동안 발생 되는 부분 방전의 총량으로 위험도를 분석하기 위해 상기 유효 방전 신호의 방전량을 합산하여 부분방전 총합을 추출하는 단계(S30)를 포함한다.
또한, 상기 부분방전 총합의 역수를 산출하여 미리 설정된 위험도 그래프의 y축 좌표로 설정하는 단계(S40), 부분방전의 무작위 발생 특성을 고려하여 방전 신호의 수를 상기 측정 주기로 나누어 평균 방전횟수를 추출하는 단계(S50) 및 상기 평균 방전횟수에 미리 설정된 가중치를 적용하여 방전거리와 곱하고, 그 결과값을 x축 좌표로 설정하는 단계(S60)를 포함한다.
또한, 가시성을 고려하여 미리 설정된 x축 및 y축의 최대값에 따른 위험도 그래프에 전기설비의 위험도를 매핑(mapping)하는 단계(S70) 및 상기 x축 좌표와 y축 좌표를 토대로 전기설비의 위험도를 상기 위험도 그래프에 좌표로 표시하는 단계(S80)를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 장치는 부분방전 측정부, 노이즈 제거부, 연산부, 디스플레이부, 데이터 저장부 및 제어부를 포함할 수 있다. 상기 부분방전 측정부는 전기설비에서 미리 설정된 교류 파형의 측정 주기 동안 부분 방전을 측정한다.
상기 노이즈 제거부는 부분방전 측정부에서 측정된 데이터를 입력받아 외부유입 노이즈를 제거하기 위해 미리 설정된 경계 기준값 이하인 신호를 제거하고, 경계 기준값 이상의 유효 방전 신호를 추출한다. 상기 연산부는 전기설비의 위험도를 위험도 그래프에 표시하기 위해 상기 위험도의 x축 좌표값 및 y축 좌표값을 연산한다.
또한, 상기 디스플레이부는 연산부에서 산출된 x축 좌표값과 y축 좌표값을 2차원 그래프로 표시되는 위험도 그래프에 나타낸다. 상기 데이터 저장부는 부분방전 측정부에서 측정된 전기설비의 부분 방전 데이터와 연산부에서 연산된 연산 결과 데이터를 저장한다. 상기 제어부는 부분방전 측정부, 연산부 및 디스플레이부를 제어한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치는 전기설비의 절연파괴로 인한 사고발생 위험도를 강도에 따라 단계별로 구분하여 표현함으로써 별도의 분석과정을 거치지 않고 측정자가 전기설비의 절연 열화 상태를 객관적이고 직관적으로 판정하며, 설비의 위험성을 판단할 수 있는 효과가 있다. 또한, 설비고장의 징후를 검출하고 전기설비의 절연 열화 상태 및 위험도를 판정하여 전기설비의 잔여 수명을 추정하며, 이상 설비의 적절한 교체시기를 사용자에게 인지시킴으로써 사고를 예방하고 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 PRPD 패턴 분석법을 나타내는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 유효 방전 신호를 추출하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 전기설비의 위험도를 매핑하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 위험도 그래프를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열화 상태 위험도 판정 장치를 나타내는 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
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 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 또는 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 종래의 PRPD 패턴 분석법을 나타내는 도면이고, 도 2a는 본 발명의 실시 예에 따른 유효 방전 신호를 추출하는 과정을 나타내는 흐름도이며, 도 2b는 본 발명의 실시 예에 따른 전기설비의 위험도를 매핑하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
일반적으로 부분방전 측정을 이용한 결과 분석 방식은 단순히 최대 방전량을 비교하거나 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 패턴 분석방법을 활용하여 고장 발생 요인을 추정하는 것이다. 하지만, 최대 방전량이 크다고 해서 반드시 설비의 위험성이 크다는 것을 의미하지는 않기 때문에 위험한 정도를 가늠할 수 있는 부가적인 정보들을 추가하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 패턴 분석으로는 열화된 정도를 구분할 수 있는 방법이나 기준이 명확하지 않다. 따라서 본 발명에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치를 통해 새로운 표현방식을 구현함으로써 복잡하고 주관적인 분석과정을 제외할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 전기설비(20)의 절연 열화로 인해 발생 되는 부분방전을 측정하고, 측정 결과를 분석하여 전기설비(20)의 이상 상태를 판별하는 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법을 나타내는 순서도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 위험도 그래프를 나타내는 도면이다. 즉, 도 4에서 (a)도면은 전기설비(20)의 위험도가 커지면서 원점 좌표(0, 0)로 수렴하는 것을 나타내는 도면이고, (b)도면은 본 발명의 실시 예에 따라 위험도 영역을 3단계로 구분하는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 전자계센서, 전류센서 또는 변류기(Current Transformer, CT)를 이용하여 전기설비(20)에서 미리 설정된 교류 파형의 측정 주기(n) 동안 부분 방전을 측정하는 단계(S10), 측정된 데이터에서 외부유입 노이즈(noise)를 제거하기 위해 일정한 기준의 경계값 이하인 신호는 제거하고, 경계값 이상의 유효 방전 신호를 추출하는 단계(S20) 및 상기 측정 주기(n) 동안 발생 되는 부분 방전의 총량으로 위험도를 분석하기 위해 상기 유효 방전 신호의 방전량을 합산하여 부분방전 총합(Spd)을 추출하는 단계(S30)를 포함한다.
여기에서, 상기 유효 방전 신호를 추출하는 단계(S20)에서 추출된 유효한 방전 신호가 전기설비(20)의 위험도를 분석하기 위한 분석데이터로 활용된다. 또한, 상기 부분방전 총합(Spd)을 추출하는 단계(S30)는 순간적인 최대 방전량이 아닌 측정 주기(n) 동안에 발생 되는 부분 방전의 총량으로 위험도를 분석하기 위해 유효 방전 신호의 방전량을 모두 합산하여 추출한다.
또한, 부분방전 총합의 역수(1/Spd)를 산출하여 미리 설정된 위험도 그래프(410)의 y축 좌표로 설정하는 단계(S40)를 포함할 수 있다. 즉, 전기설비(20)의 위험도가 커질수록 산출된 부분방전 총합의 역수(1/Spd) 값은 위험도 그래프(410)의 원점 좌표(0, 0)로 수렴하게 되는 데, 이를 통해 측정자는 위험도가 커질수록 전기설비(20)의 잔여수명이 줄어드는 것을 직관적으로 인지할 수 있다.
또한, 도 4에서 도시된 바와 같이 상기 위험도 그래프(410)는 부분 방전의 크기, 방전횟수 및 발생빈도 등을 복합적으로 고려하여 전기설비(20)의 위험도를 2차원으로 표시하는 그래프이다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따라 위험도 그래프(410)는 위험도 영역을 3단계로 구분하여 설정함으로써 전기설비(20)의 절연 열화 상태를 측정자가 직관적으로 판정할 수 있도록 한다. 또한, 위험도 그래프(410)는 전기설비(20)의 위험도가 높을수록 그래프의 원점으로 수렴하도록 구성하여 전기설비(20)의 잔여수명 추정 및 대상 설비의 적절한 교체가 가능 하도록 할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 위험도 그래프(410)는 전기설비(20)의 위험도 분석 결과를 2차원 그래프에 자동으로 표시되도록 하고, 위험도 영역을 단계별로 구분함으로써 전기설비(20)에 대한 절연 열화 상태를 직관적으로 판정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 부분방전의 무작위 발생 특성을 고려하여 방전 신호의 수(Tpd)를 측정 주기(n)로 나누어 평균 방전횟수(Npd)를 추출하는 단계(S50), 평균 방전횟수(Npd)에 미리 설정된 가중치(W)를 적용하여 방전거리(Dpd)와 곱하고, 그 결과값을 x축 좌표로 설정하는 단계(S60)를 포함한다.
여기에서, 방전거리(Dpd)는 교류 파형의 정극성 부분에서 마지막으로 발생 되는 방전신호(Pls)와 부극성 부분에서 처음으로 발생 되는 방전신호(Nfs)와의 차이를 의미하며, 열화가 심할수록 방전거리(Dpd)가 짧아지는 특성을 가지게 된다.
즉, 평균 방전횟수(Npd) 및 방전거리(Dpd)는 아래의 [수학식 1]로 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Npd = Tpd / n
Dpd = (Pls - Nfs) x (1/Sfr)
여기에서, Npd는 평균 방전횟수이고, Tpd는 유효 방전 신호의 수이며, n은 부분 방전의 측정 주기이다. 또한, Dpd는 방전거리이고, Pls는 정극성 부분에서 마지막으로 발생 되는 방전신호의 샘플링 포인트이며, Nfs는 부극성 부분에서 처음으로 발생 되는 방전신호의 샘플링 포인트이고, Sfr은 부분방전 측정 센서의 샘플링 주파수이다.
또한, 위험도 그래프(410)에 표시되는 전기설비(20)의 위험도 x축 좌표는 아래의 [수학식 2]로 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
x축 좌표 = Npd x W x Dpd
W = (1/Sfr) x Kis
Kis = (절연두께 x 절연내력) / 운전전압
여기에서, W는 전기설비(20)의 위험도를 위험도 그래프(410)에 표시하기 위해 미리 설정된 가중치이고, Kis는 절연상수이며 기본적으로 1로 설정할 수 있다. 단, 측정대상의 절연특성을 명확히 알고 있는 경우에는 절연물의 절연강도와 측정대상 운전전압과의 비율을 적용한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 가시성을 고려하여 미리 설정된 x축 및 y축의 최대값에 따른 위험도 그래프(410)에 전기설비(20)의 위험도를 매핑(mapping)하는 단계(S70)와, 상기 x축 좌표와 y축 좌표를 토대로 전기설비(20)의 위험도를 위험도 그래프(410)에 좌표로 표시하는 단계(S80)를 포함한다.
상기 x축 및 y축의 최대값에 따라 위험도 그래프(410)에서 좌표가 표시되는 위치가 달라지므로 가시성을 고려한 위험도 그래프(410)에 위험도를 매핑(mapping)한다. 또한, 상기 y축 좌표로 설정하는 단계(S40)와 x축 좌표로 설정하는 단계(S60)에서 추출된 상기 x축 좌표와 y축 좌표를 이용하여 위험도 그래프(410)에 전기설비(20)의 위험도를 좌표로 표시한다. 이때, 위험도 그래프(410)는 전기설비(20)의 절연 열화 상태를 구분하기 위해 x축, y축을 각각 3 등분하여 3단계의 영역으로 구분하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 상기 전기설비(20)의 위험도를 위험도 그래프(410)에 좌표로 표시하는 단계(S80)의 표시 결과를 토대로 전기설비(20)의 절연 열화 상태 및 위험도를 판정하는 단계(S90)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 (S80) 단계에서 표시된 위험도 그래프(410)의 표시 결과를 토대로 측정자는 전기설비(20)의 절연 열화 상태와 위험도를 직관적으로 판정할 수 있다. 또한, 상기 (S80) 단계의 결과를 토대로 전기설비(20)의 잔여 수명을 추정하고, 전기설비(20)의 교체시기를 판단할 수 있다.
또한, 상기 절연 열화 상태 및 위험도를 판정하는 단계(S90)는 전기설비(20)의 즉시 교체가 필요한 위험도 "상", 지속적인 점검 및 관리가 필요한 위험도 "중", 절연 열화 상태가 상대적으로 심각하지 않은 수준의 위험도 "하"로 판정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 전기설비(20)의 절연 열화로 인해 발생 되는 부분 방전을 측정하고, 측정 결과에 분석 알고리즘을 적용하여 측정대상의 이상 상태를 판별할 수 있다. 또한, 운전중인 전기설비(20)의 접지선에 CT(Current Transformer) 센서를 체결하여 측정하는 방법으로부터 초기 설치시 접속단자 인출부 등에 부분방전 센서를 부착하여 운전중 실시간 방전량을 모니터링하는 방식까지 확대 적용이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법은 전기설비(20)의 열화 상태 진단을 통해 전기설비(20)의 위험도를 평가하고, 전기설비(20)로 인한 사고를 예방할 수 있다.
또한, 복잡한 분석과정이 없고 직관적이기 때문에 현장 작업자의 판정 오류를 방지하고 업무효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 객관적인 결과 분석을 통해 전기설비(20)의 위험도를 객관적으로 판정하여 부분방전 측정 결과 및 위험도에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 열화 상태 위험도 판정 장치를 나타내는 구성도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 장치(10)는 부분방전 측정부(100), 노이즈 제거부(200), 연산부(300), 디스플레이부(400), 데이터 저장부(500) 및 제어부(600)를 포함할 수 있다.
부분방전 측정부(100)는 전기설비(20)에서 미리 설정된 교류 파형의 측정 주기(n) 동안 부분 방전을 측정한다. 또한, 부분방전 측정부(100)는 전기설비(20)의 부분 방전을 측정하기 위해 전자계센서, 전류센서 또는 변류기(Current Transformer, CT)를 포함할 수 있다.
노이즈 제거부(200)는 부분방전 측정부(100)에서 측정된 데이터를 입력받아 외부유입 노이즈를 제거한다. 즉, 노이즈 제거부(200)는 측정된 데이터에서 미리 설정된 경계 기준값 이하인 신호를 제거하고, 경계 기준값 이상의 유효 방전 신호를 추출한다. 또한, 노이즈 제거부(200)는 하이패스 필터(High pass filter) 또는 로우패스 필터(Low pass filter)를 포함할 수 있다.
연산부(300)는 위험도 그래프(410)에 표시되는 전기설비(20)의 위험도를 나타내는 x축 좌표값 및 y축 좌표값을 연산한다. 즉, 연산부(300)는 미리 설정된 측정 주기(n) 동안 발생 되는 부분 방전의 총량으로 위험도를 분석하기 위해 유효 방전 신호의 방전량을 합산하여 부분방전 총합(Spd)을 추출한다.
또한, 연산부(300)는 부분방전 총합의 역수(1/Spd)를 산출하여 미리 설정된 위험도 그래프(410)의 y축 좌표로 설정한다. 또한, 연산부(300)는 방전 신호의 수(Tpd)를 측정 주기(n)로 나누어 평균 방전 횟수(Npd)를 추출한다. 또한, 평균 방전 횟수(Npd)에 가중치(W)를 적용하여 방전거리(Dpd)와 곱하고, 그 결과 값으로 x축 좌표를 설정할 수 있다.
디스플레이부(400)는 연산부(300)에서 산출된 x축 좌표값과 y축 좌표값을 2차원 그래프로 표시되는 위험도 그래프(410)에 나타낼 수 있다. 데이터 저장부(500)는 부분방전 측정부(100)에서 측정된 전기설비(20)의 부분 방전 데이터와 연산부(300)에서 연산된 연산 결과 데이터를 저장할 수 있다.
제어부(600)는 부분방전 측정부(100), 연산부(300) 및 디스플레이부(400)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 측정자 또는 사용자의 제어에 따라 부분방전 측정부(100)가 전기설비(20)에서 부분 방전을 측정하기 위한 교류 파형의 측정 주기(n)를 설정할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 부분방전 측정부(100)에서 측정된 데이터로부터 노이즈를 제거하기 위한 기준이 되는 경계 기준값을 설정할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 위험도 그래프(410)에서 x축 및 y축의 최대값을 설정할 수 있다.
또한, 제어부(600)는 연산부(300)의 연산 결과를 토대로 전기설비(20)의 절연 열화 상태 및 위험도를 판정할 수 있다. 또한, 제어부(600)는 연산부(300)의 연산 결과와 전기설비(20)의 절연 열화 상태 및 위험도 판정 결과를 기반으로 전기설비(20)의 잔여 수명을 추정하고, 전기설비(20)의 교체시기를 판단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치는 절연파괴로 인한 사고발생 위험도를 강도에 따라 단계별로 구분하여 그래프로 표현하기 때문에 별도의 분석과정을 거치지 않고 측정자가 직관적으로 설비의 위험성을 판단할 수 있다.
또한, CT(Current Transformer)를 통한 부분방전 측정 방식과 실시간 모니터링 방식 등에 모두 적용이 가능하여 전기설비(20) 상태관리에 활용될 수 있으며, 위험도가 높은 설비의 사전 교체를 통해 사고를 예방하고, 경제적 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10 : 열화 상태 위험도 판정 장치 20 : 전기설비
100 : 부분방전 측정부 200 : 노이즈 제거부
300 : 연산부 400 : 디스플레이부
410 : 위험도 그래프 500 : 데이터 저장부
600 : 제어부

Claims (8)

  1. 전기설비의 절연 열화로 인해 발생 되는 부분방전을 기반으로 전기설비의 열화 상태 위험도를 판정하는 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법에 있어서,
    전기설비에서 미리 설정된 교류 파형의 측정 주기 동안 부분 방전을 측정하는 단계(S10);
    측정된 데이터에서 외부유입 노이즈(noise)를 제거하기 위해 일정한 기준의 경계값 이하인 신호는 제거하고, 경계값 이상의 유효 방전 신호를 추출하는 단계(S20);
    상기 측정 주기 동안 발생 되는 부분 방전의 총량으로 위험도를 분석하기 위해 상기 유효 방전 신호의 방전량을 합산하여 부분방전 총합을 추출하는 단계(S30);
    상기 부분방전 총합의 역수를 산출하여 미리 설정된 위험도 그래프의 y축 좌표로 설정하는 단계(S40);
    부분방전의 무작위 발생 특성을 고려하여 방전 신호의 수를 상기 측정 주기로 나누어 평균 방전횟수를 추출하는 단계(S50);
    상기 평균 방전횟수에 미리 설정된 가중치를 적용하여 방전거리와 곱하고, 그 결과값을 x축 좌표로 설정하는 단계(S60);
    가시성을 고려하여 미리 설정된 x축 및 y축의 최대값에 따른 위험도 그래프에 전기설비의 위험도를 매핑(mapping)하는 단계(S70); 및
    상기 x축 좌표와 y축 좌표를 토대로 전기설비의 위험도를 상기 위험도 그래프에 좌표로 표시하는 단계(S80)를 포함하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전기설비의 위험도를 위험도 그래프에 좌표로 표시하는 단계(S80)의 표시 결과를 토대로 전기설비의 절연 열화 상태 및 위험도를 판정하는 단계(S90)를 더 포함하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연 열화 상태 및 위험도를 판정하는 단계(S90)는 전기설비의 즉시 교체가 필요한 위험도 "상"과, 지속적인 점검 및 관리가 필요한 위험도 "중" 및 절연 열화 상태가 상대적으로 심각하지 않은 수준의 위험도 "하"로 판정하는 것을 특징으로 하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위험도 그래프는 부분 방전의 크기, 방전횟수 및 발생빈도를 이용하여 전기설비의 위험도를 2차원으로 표시하는 것을 특징으로 하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위험도 그래프는 전기설비의 위험도와 잔여수명을 표시하고, 전기설비의 위험도가 커질수록 그래프의 원점으로 수렴하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 방전거리는 교류 파형의 정극성 부분에서 마지막으로 발생 되는 방전신호와 상기 교류 파형의 부극성 부분에서 처음으로 발생 되는 방전신호와의 차이를 통해 산출하고, 전기설비의 열화가 심할수록 상기 방전거리가 상대적으로 짧아지는 것을 특징으로 하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법.
  7. 전기설비의 절연 열화로 인해 발생 되는 부분방전을 기반으로 전기설비의 열화 상태 위험도를 판정하는 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 장치에 있어서,
    상기 전기설비에서 미리 설정된 교류 파형의 측정 주기 동안 부분 방전을 측정하는 부분방전 측정부;
    상기 부분방전 측정부에서 측정된 데이터를 입력받아 외부유입 노이즈를 제거하기 위해 미리 설정된 경계 기준값 이하인 신호를 제거하고, 경계 기준값 이상의 유효 방전 신호를 추출하는 노이즈 제거부;
    전기설비의 위험도를 위험도 그래프에 표시하기 위해 상기 위험도의 x축 좌표값 및 y축 좌표값을 연산하는 연산부;
    상기 연산부에서 산출된 x축 좌표값과 y축 좌표값을 2차원 그래프로 표시되는 위험도 그래프에 나타내는 디스플레이부;
    상기 부분방전 측정부에서 측정된 전기설비의 부분 방전 데이터와 연산부에서 연산된 연산 결과 데이터를 저장하는 데이터 저장부; 및
    상기 부분방전 측정부, 연산부 및 디스플레이부를 제어하는 제어부를 포함하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연산부는 미리 설정된 측정 주기 동안 발생 되는 부분 방전의 총량으로 위험도를 분석하기 위해 유효 방전 신호의 방전량을 합산하여 부분방전 총합을 추출하며, 상기 부분방전 총합의 역수를 산출하여 미리 설정된 위험도 그래프의 y축 좌표로 추출하고, 방전 신호의 수를 측정 주기로 나누어 평균 방전 횟수를 추출하며, 평균 방전 횟수에 미리 설정된 가중치를 적용하여 방전거리와 곱하고, 그 결과 값으로 x축 좌표를 추출하는 것을 특징으로 하는 전기설비 열화 상태 위험도 판정 장치.
KR1020190094694A 2019-08-05 2019-08-05 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치 KR102239343B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190094694A KR102239343B1 (ko) 2019-08-05 2019-08-05 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190094694A KR102239343B1 (ko) 2019-08-05 2019-08-05 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210016665A true KR20210016665A (ko) 2021-02-17
KR102239343B1 KR102239343B1 (ko) 2021-04-13

Family

ID=74731979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190094694A KR102239343B1 (ko) 2019-08-05 2019-08-05 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102239343B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230007747A (ko) * 2021-07-06 2023-01-13 한국전력공사 Hvdc 케이블 부분방전 진단 시스템 및 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090107770A (ko) * 2008-04-10 2009-10-14 엘에스산전 주식회사 전력기기의 위험도 분석 시스템 및 그 방법
KR101151991B1 (ko) 2010-11-10 2012-06-01 한국전력공사 배전케이블 부분방전 검출장치 및 그 방법
KR20160059826A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 한국전기연구원 부분방전 측정신호 처리방법 및 처리장치
JP2018017741A (ja) * 2013-04-22 2018-02-01 三菱電機株式会社 電力機器の部分放電検出方法および部分放電検出装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090107770A (ko) * 2008-04-10 2009-10-14 엘에스산전 주식회사 전력기기의 위험도 분석 시스템 및 그 방법
KR101151991B1 (ko) 2010-11-10 2012-06-01 한국전력공사 배전케이블 부분방전 검출장치 및 그 방법
JP2018017741A (ja) * 2013-04-22 2018-02-01 三菱電機株式会社 電力機器の部分放電検出方法および部分放電検出装置
KR20160059826A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 한국전기연구원 부분방전 측정신호 처리방법 및 처리장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230007747A (ko) * 2021-07-06 2023-01-13 한국전력공사 Hvdc 케이블 부분방전 진단 시스템 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102239343B1 (ko) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107831422B (zh) 一种gis设备局部放电诊断方法及系统
KR100988763B1 (ko) 인텔리젼트 분·배전반 및 전원공급장치 제작을 위한 이상상태 진단방법
EP1939995A2 (en) Methods and systems for detecting series arcs in electrical systems
JP2016533500A (ja) 超低周波タンデルタの測定データを用いた電力ケーブルの状態診断および残存寿命測定装置並びにその方法
CN108802554B (zh) 一种电容漏电异常检测方法及系统、计算机设备
US20150357972A1 (en) Method and device for detecting electrical arcing in a photovoltaic installation
KR101578701B1 (ko) 가스절연 부하개폐장치의 부분방전 결함 분석 시스템
US7649347B2 (en) Method and apparatus to evaluate notches in an electrical power system
KR102239343B1 (ko) 부분 방전 기반의 전기설비 열화 상태 위험도 판정 방법 및 장치
CN113533910A (zh) 一种适用于换流变压器局部放电预警的方法及系统
KR101151742B1 (ko) 휴대형 부분 방전 진단 시스템
CN110441648A (zh) 一种电信号异常检测方法、装置、设备
JP6888346B2 (ja) 部分放電検出装置及び部分放電検出方法
CN110060445B (zh) 防止漏电误报警的方法及电气火灾监控探测器、监控系统
US11519952B2 (en) Arc detection method and apparatus using statistical value of electric current
KR102324788B1 (ko) 변압기 부싱 진단 장치
JP2013156247A (ja) 電気的じょう乱の位置の特定
CN113125913B (zh) 一种电弧故障检测方法、装置及直流电器
EP2808194B1 (en) Loose plug detection
KR101213163B1 (ko) 보호계전기를 이용한 배전선로 고장진단 방법 및 시스템
JP2011237182A (ja) 部分放電判別装置及び部分放電判別方法
JP2014013164A (ja) 避雷装置の故障判定方法
JP4195458B2 (ja) インバータ回路診断装置
US20190011489A1 (en) Method for ac arc fault detection using multidimensional energy points
JP2019030193A (ja) 配電線事故原因推定システム、方法、プログラム及び記録装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant