KR20210044113A - 부분 방전 진단 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 UHF센서에서 받은 신호를 부분방전 신호와 위상 신호로 주파수 분리하여 분석 데이터를 무선으로 전송하는 부분 방전 진단 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 진단 장치는 전력 기기의 사전에 설정된 위치에 배치되어 검출 신호를 획득하는 UHF(Ultra High Frequency) 센서, 상기 UHF 센서로부터의 검출 신호로부터 위상 신호를 주파수 분리하여 부분 방전을 검출하고, 부분 방전 진단 결과를 무선으로 전송하는 부분 방전 검출부, 상기 부분 방전 검출부로부터 무선 전송된 부분 방전 진단 결과를 사용자에 디스플레이하는 HMI(Human Machine Interface)부를 포함할 수 있다.

Description

부분 방전 진단 장치{APPARATUS FOR DIAGNOSING PARTIAL DISCHARGE}
본 발명은 부분 방전 진단 장치에 관한 것이다.
가스 절연 개폐장치(GIS:Gas Insulated Switchgear), 유입변압기 등의 전력기기는 고압을 이용하므로 고장의 전조로서 부분방전이 발생하고, 이를 예방 진단을 위해 부분 방전 진단 장치가 사용되고 있다.
부분 방전 진단 장치는 전력 기기에 설치된 UHF 주파수 대역의 부분방전 검출 센서에서 부분방전 신호를 취득하여 분석한다.
부분 방전 진단 장치는 상술한 부분 방전 센서에 동축 케이블을 사용하여 진단장치까지 연결하여 취득한 신호를 처리하는데 케이블 길이가 길어질수록 신호 감쇠가 발생하는 문제점이 있다.
또한, 부분 방전은 전력기기에 인가된 전압의 주파수 위상에 동기화해야 각 부분방전 원인별 특징이 나타난다. 따라서, 부분방전 진단시 전력기기에 인가된 전압의 주파수 위상을 측정하여 센서에서 검출된 부분방전 신호를 인가전압의 주파수 위상에 대하여 표시하여야 하나, 부분방전 측정을 위해 설치되는 UHF 주파수 대역의 부분방전 검출 센서에서 측정되는 신호에는 부분방전 신호는 물론 인가전압의 주파수 성분 신호도 포함하여 부분 방전 진단이 정확하지 못한 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1925338호
본 발명의 일 실시예에 따르면, UHF센서에서 받은 신호를 부분방전 신호와 위상 신호로 주파수 분리하여 분석 데이터를 무선으로 전송하는 부분 방전 진단 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 진단 장치는 전력 기기의 사전에 설정된 위치에 배치되어 검출 신호를 획득하는 UHF(Ultra High Frequency) 센서, 상기 UHF 센서로부터의 검출 신호로부터 위상 신호를 주파수 분리하여 부분 방전을 검출하고, 부분 방전 진단 결과를 무선으로 전송하는 부분 방전 검출부, 상기 부분 방전 검출부로부터 무선 전송된 부분 방전 진단 결과를 사용자에 디스플레이하는 HMI(Human Machine Interface)부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력 기기의 부분 방전을 정확하게 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 진단 장치의 개략적인 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 진단 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부분 방전 진단 장치(100)는 UHF(Ultra High Frequency)센서(110), 부분 방전 검출부(120) 및 HMI부(150)를 포함할 수 있다.
UHF 센서(110)는 전력 기기의 사전에 설정된 위치에 배치되어 무선 신호를 획득하여 검출 신호를 부분 방전 검출부(120)에 전달할 수 있다. UHF 센서(110)는 대략 0.3GHz 내지 2GHz 대역의 신호를 취득할 수 있다. UHF 센서(110)과 부분 방전 검출부(120) 간에는 동축 케이블로 연결되어 UHF 센서(110)가 획득한 검출 신호가 부분 방전 검출부(120)로 전달될 수 있다. 부분 방전 검출부(120)는 UHF 센서(110)에 인접하여 상기 동축 케이블의 길이를 최소화할 수 있어 신호 감쇠를 억제할 수 있다. 예를 들어, 종래의 20m의 유선 케이블로 검출 신호를 전송하는 방식 대비 신호 감쇠(0.3dB/m)가 적어 약 6dB 큰 신호를 획득할 수 있다.
부분 방전 검출부(120)는 UHF 센서(110)로부터의 검출 신호로부터 위상 신호를 주파수 분리하여 부분 방전을 검출하고, 부분 방전 진단 결과를 무선으로 전송할 수 있다.
부분 방전 검출부(120)는 주파수 분리부(121), 연산부(122), 무선 통신부(123)를 포함할 수 있다.
주파수 분리부(121)는 하이패스 필터(121a), 로우패스 필터(121b)를 포함할 수 있다.
하이패스 필터(121a)는 상기 검출 신호를 사전에 설정된 고주파수 대역으로 필터링하여 부분 방전(Partial Discharge; PD) 신호를 출력할 수 있다.
로우패스 필터(121b)는 상기 검출 신호를 사전에 설정된 저주파수 대역으로 필터링하여 위상 신호를 출력할 수 있다.
연산부(122)는 로우패스 필터(121b)로부터의 상기 위상 신호에 동기화되어 하이패스 필터(121)로부터의 상기 부분 방전 신호를 사전에 설정된 원인별로 분석할 수 있다.
부분방전 측정을 위해 설치되는 UHF 센서에서 측정되는 신호에는 부분방전 신호는 물론 인가전압의 주파수 성분 신호도 포함되어 있기 때문에, 센서에서 측정한 신호를 부분방전 신호와 위상 신호로 분리하고 사용함으로써 별도의 위상 신호를 외부에서 받지 않고 부분방전 신호를 분석할 수 있다.
무선 통신부(123)는 연산부(122)로부터의 부분 방전 진단 결과를 사전에 설정된 무선 통신 방식으로 HMI(Human Machine Interface)부(130)에 전달할 수 있다.
HMI부(130)는 무선 통신부(123)로부터 전달받은 부분 방전 진단 결과를 사용자에게 디스플레이할 수 있다.
최근 전력기기의 부분방전 진단 시스템에서는 전압변성기(PT)의 결선오류, 고전압에서의 수리 및 점검 등이 어려워 전압변성기(PT)의 사용을 금지하는 추세이고, 변전소 내 제어패널(LCP:Local Control Panel)의 상용전원의 주파수 신호를 사용하는 경우에는 실제 전력기기에 인가되는 전압의 주파수 위상과 상용전원의 주파수 위상 간에 위상 차가 존재하기 때문에 정확한 진단이 이루어지지 않는 문제점이 발생한다.
부분 방전 검출부(120)는 HMI부(130)에 무선으로 부분 방전 진단 결과를 전송하여, 부분 방전 검출부(120)는 UHF 센서(110)에 인접하게 배치되어 검출 신호를 전달하는 동축 케이블의 길이를 최소화할 수 있어 신호 감쇠를 억제할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, UHF 부분방전센서 옆에 부분방전 검출장치를 두어 케이블 길이를 최소화하고 분석한 데이터를 HMI 장치까지 무선으로 전송하고, 부분방전 분석시 필요한 위상 신호를 별도의 장치나 센서에서 받을 필요 없이 UHF센서에서 받은 신호를 부분방전 신호와 위상 신호로 주파수 분리하여 사용할 수 있어 전력기기에 인가되는 인가전압의 정확한 위상을 측정하고, 부분 방전을 정확하게 진단할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 부분 방전 진단 장치
110: UHF 센서
120: 부분 방전 검출부
121: 주파수 분리부
121a: 하이패스 필터
121b: 로우패스 필터
122: 연산부
123: 무선 통신부
130: HMI부

Claims (6)

  1. 전력 기기의 사전에 설정된 위치에 배치되어 검출 신호를 획득하는 UHF(Ultra High Frequency) 센서;
    상기 UHF 센서로부터의 검출 신호로부터 위상 신호를 주파수 분리하여 부분 방전을 검출하고, 부분 방전 진단 결과를 무선으로 전송하는 부분 방전 검출부; 및
    상기 부분 방전 검출부로부터 무선 전송된 부분 방전 진단 결과를 사용자에 디스플레이하는 HMI(Human Machine Interface)부
    를 포함하는 부분 방전 진단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부분 방전 검출부는
    상기 UHF 센서부터의 검출 신호를 사전에 설정된 주파수 대역으로 분리하여 부분 방전 신호와 상기 위상 신호를 출력하는 주파수 분리부;
    상기 주파수 분리부로부터의 상기 위상 신호에 동기화되어 상기 부분 방전 신호를 분석하는 연산부; 및
    상기 연산부에 의해 분석된 부분 방전 진단 결과를 상기 HMI부에 무선 전송하는 무선 통신부
    를 포함하는 부분 방전 진단 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주파수 분리부는
    상기 UHF 센서로부터의 상기 검출 신호를 사전에 설정된 고주파수 대역으로 필터링하는 하이 패스 필터; 및
    상기 UHF 센서로부터의 상기 검출 신호를 사전에 설정된 저주파수 대역으로 필터링하는 로우 패스 필터
    를 포함하는 부분 방전 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하이 패스 필터는 상기 검출 신호를 필터링하여 상기 부분 방전 신호를 출력하는 부분 방전 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로우 패스 필터는 상기 검출 신호를 필터링하여 상기 위상 신호를 출력하는 부분 방전 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연산부는 상기 로우 패스 필터로부터의 상기 위상 신호에 동기화하여 상기 하이 패스 필터로부터의 상기 부분 방전 신호를 사전에 설정된 원인별로 분석하는 부분 방전 진단 장치.

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