KR20240018217A - Apparatus and method for cable condition diagnosis using linear characteristic analysis of infrasound measurement data - Google Patents
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Abstract
케이블 상태 진단 장치는 다수의 전압 레벨별로 측정되는 초저파주 탄델타의 측정데이터를 기반으로 측정데이터의 평균값, 측정데이터의 평균값의 편차 및 측정데이터 간의 선형 편차 기울기를 계산하여 케이블의 열화 상태를 나타내는 특징 인자를 추출하는 특징 인자 추출부, 상기 특징 인자를 기준값과 비교하여 상기 케이블의 열화 수준을 판단하는 열화 수준 판단부, 및 상기 선형 편차 기울기로부터 선형 기울기 방향 및 선형 기울기 크기를 추출하여 수트리 수준을 추정하는 수트리 추정부를 포함한다.The cable condition diagnosis device calculates the average value of the measured data, the deviation of the average value of the measured data, and the slope of the linear deviation between the measured data based on the ultra-low frequency tandelta measurement data measured at multiple voltage levels to indicate the deterioration state of the cable. A feature factor extraction unit that extracts a factor, a deterioration level determination unit that compares the feature factor with a reference value to determine the deterioration level of the cable, and extracts the linear slope direction and linear slope size from the linear deviation slope to determine the number tree level. It includes a number tree estimation unit for estimation.
Description
본 발명은 초저주파 측정데이터의 선형적 특징 분석을 통한 케이블 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 케이블의 절연체 내부에 발생할 수 있는 수트리(water-tree) 수준을 추정할 수 있는 초저주파 측정데이터의 선형적 특징 분석을 통한 케이블 상태 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cable condition diagnosis device and method through linear feature analysis of ultra-low frequency measurement data. More specifically, it relates to a cable condition diagnosis device and method that can estimate the level of water-tree that may occur inside the cable's insulation. This relates to a cable condition diagnosis device and method through linear feature analysis of low-frequency measurement data.
전력설비 중 비용 및 규모 면에서 큰 비중을 차지하고 있는 배전선로에 대한 지중화 수요가 증가함에 따라 지중케이블에 대한 효율적인 유지보수 관리가 설비 관리정책에 주요한 부분으로 인식되고 있다. 향후 지중화 비중이 크게 증가될 것으로 예상되어 지속적으로 누적된 매설 지중케이블에 대해 교체 시기 판단을 위한 효과적인 케이블 상태 진단기법의 필요성이 증대되고 있다.As the demand for underground distribution lines, which account for a large portion of electric power facilities in terms of cost and size, increases, efficient maintenance and management of underground cables is recognized as an important part of facility management policy. As the proportion of underground cables is expected to increase significantly in the future, the need for effective cable condition diagnosis techniques to determine replacement timing for continuously accumulated buried underground cables is increasing.
특히, 지중케이블의 경우 투자비용이 크기 때문에 적절한 교체 시기 책정을 위해 케이블 상태 진단을 통한 케이블 잔존수명 예측이 매우 중요하다. 케이블 고장으로 인한 정전 발생 시 사회적 손실 비용이 크기 때문에 정확한 케이블 고장 예측을 통하여 고장 발생 전 적정 시점에 케이블 교체를 통하여 사회적 손실 비용 및 설비 투자 비용을 최소화하는 것이 매우 중요하다.In particular, in the case of underground cables, the investment cost is large, so it is very important to predict the remaining cable life through cable condition diagnosis to determine an appropriate replacement time. Since the social loss costs are high when a power outage occurs due to a cable failure, it is very important to minimize social loss costs and facility investment costs by accurately predicting cable failures and replacing cables at an appropriate time before a failure occurs.
일반적으로 케이블 상태 진단은 진단 장비를 통해 시험전압을 케이블의 특정 지점에 인가하고 그 외의 지점에서 측정된 전압 변화 등의 패턴 분석을 기반으로 케이블 열화 수준을 진단한다. 대표적인 진단 방식으로는 초저주파 탄델타(very low frequency tanδ, VLF) 측정법이 있다. 초저주파 탄델타 측정법은 여러 종류의 인가전압으로 케이블이나 전력설비의 탄델타(tanδ) 변화를 측정하고, 케이블 주요 고장 원인인 절연체 내부의 수트리(water-tree) 발생이나 공극과 같은 비정상적인 징후를 진단하는 방법이다.In general, cable condition diagnosis involves applying a test voltage to a specific point on the cable through diagnostic equipment and diagnosing the level of cable deterioration based on pattern analysis, such as voltage changes measured at other points. A representative diagnostic method is very low frequency tandelta (VLF) measurement. The ultra-low frequency tan delta measurement method measures changes in tan delta (tanδ) of cables or power facilities with various types of applied voltages, and detects abnormal signs such as water-trees or voids inside the insulator, which are the main causes of cable failure. How to diagnose.
구체적으로, 초저주파를 사용하여 탄델타를 측정하는 방법은 특정 기준값과 측정된 값의 단순 비교를 통하여 열화 상태를 판정하거나 복수의 측정된 탄델타 값의 패턴 분석 및 열화 수준을 반영할 수 있는 특징 인자를 추출하여 통계적으로 분석된 기준값에 따라 케이블 교체 시기를 판단하는 방식이다.Specifically, the method of measuring tan delta using infrasound waves determines the state of deterioration through a simple comparison of a specific reference value and the measured value, or analyzes patterns of multiple measured tan delta values and features that can reflect the level of deterioration. This is a method of extracting factors and determining the timing of cable replacement based on statistically analyzed standard values.
하지만. 이러한 탄델타 측정데이터를 기반으로 열화 수준을 반영할 수 있는 특징 인자를 추출하여 통계적 기준과 비교하거나 열화 속도로 환산하여 케이블의 잔존수명을 제시하는 방법은 특징 인자를 통하여 케이블 고장 시점을 가시적으로 보여주는 방식으로 실제 수트리와 같은 열화 원인 발생 및 진행 과정에 대한 특성을 반영한 정략적 기준 및 단계를 제시하기에는 부족한 부분이 있다.but. A method of extracting characteristic factors that can reflect the level of deterioration based on these tan delta measurement data and comparing them with statistical standards or converting them into deterioration rates and presenting the remaining life of the cable is a method that visually shows the time of cable failure through characteristic factors. It is insufficient to present strategic standards and steps that reflect the characteristics of the occurrence and progression of deterioration causes, such as actual water tree methods.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 기존의 열화 특성을 반영하는 특징 인자 외에 케이블에 대한 탄델타 측정데이터 분석을 통해 수트리 수준을 추정할 수 있는 초저주파 측정데이터의 선형적 특징 분석을 통한 케이블 상태 진단 장치 및 방법을 제공함에 있다.The technical problem that the present invention aims to solve is the cable condition through linear characteristic analysis of infrasound measurement data that can estimate the water tree level through analysis of tan delta measurement data for the cable, in addition to characteristic factors that reflect existing deterioration characteristics. To provide diagnostic devices and methods.
본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 상태 진단 장치는 다수의 전압 레벨별로 측정되는 초저파주 탄델타의 측정데이터를 기반으로 측정데이터의 평균값, 측정데이터의 평균값의 편차 및 측정데이터 간의 선형 편차 기울기를 계산하여 케이블의 열화 상태를 나타내는 특징 인자를 추출하는 특징 인자 추출부, 상기 특징 인자를 기준값과 비교하여 상기 케이블의 열화 수준을 판단하는 열화 수준 판단부, 및 상기 선형 편차 기울기로부터 선형 기울기 방향 및 선형 기울기 크기를 추출하여 수트리 수준을 추정하는 수트리 추정부를 포함한다.The cable condition diagnosis device according to an embodiment of the present invention calculates the average value of the measured data, the deviation of the average value of the measured data, and the slope of the linear deviation between the measured data based on the measured data of infrasound tan delta measured at multiple voltage levels. a feature factor extraction unit that extracts feature factors indicating the deterioration state of the cable, a deterioration level determination section that determines the deterioration level of the cable by comparing the feature factors with a reference value, and a linear slope direction and linear slope from the linear deviation slope. It includes a number tree estimation unit that extracts the size and estimates the number tree level.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 증가 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 초기 단계로 분류할 수 있다.The number tree estimation unit may classify the number tree level as an initial stage when the measurement data has a linear increase pattern.
측정데이터가 선형적 증가 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 증가하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 작을 수 있다.When the measured data is in a linear increase pattern, the amount of discharge due to the water tree increases and the charge responding to the water tree may be relatively small.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 감소 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 열화 진행 단계로 분류할 수 있다. The number tree estimation unit may classify the number tree level as a deterioration progress stage when the measured data has a linear decrease pattern.
측정데이터가 선형적 감소 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 감소하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 많을 수 있다.When the measured data has a linear decrease pattern, the amount of discharge due to the water tree decreases and the charge reacting to the water tree may be relatively large.
상기 케이블 상태 진단 장치는 상기 케이블의 열화 수준을 기반으로 상기 케이블의 상태 진단 및 잔존 수명을 산출하는 케이블 상태 진단부를 더 포함할 수 있다.The cable condition diagnosis device may further include a cable condition diagnosis unit that diagnoses the condition of the cable and calculates the remaining lifespan based on the deterioration level of the cable.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 초기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 저 단계로 진단할 수 있다. If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is smaller than the first slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the water tree level as an initial level and the cable deterioration level as a low level.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제1 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 중기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 중 단계로 진단할 수 있다.If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the first slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the water tree level as a medium stage and the cable deterioration level as a medium stage.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 말기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 고 단계로 진단할 수 있다.If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is smaller than the second slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the repair level as a terminal stage and the cable deterioration level as a high stage.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제2 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 교체 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 교체 단계로 진단할 수 있다. If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the second slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the water tree level as a replacement level and the deterioration level of the cable as a replacement stage.
본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블 상태 진단 장치는 다수의 전압 레벨별로 측정되는 초저파주 탄델타의 측정데이터를 기반으로 가상선의 선형방정식을 도출하고, 상기 가상선과 상기 측정데이터의 차이에 대한 표준편차를 계산하고, 상기 표준편차와 상기 측정데이터를 보정하는 보정변수를 산정하고, 상기 보정변수에 상기 가상선의 기울기를 곱하여 선형편차 기울기를 산출하는 특징 인자 추출부, 및 상기 선형 편차 기울기로부터 선형 기울기 방향 및 선형 기울기 크기를 추출하여 수트리 수준을 추정하는 수트리 추정부를 포함한다.A cable condition diagnosis device according to another embodiment of the present invention derives a linear equation of a virtual line based on measurement data of infrasound tan delta measured at multiple voltage levels, and provides a standard deviation for the difference between the virtual line and the measurement data. A feature factor extraction unit that calculates a correction variable for correcting the standard deviation and the measurement data, and calculates a linear deviation slope by multiplying the correction variable by the slope of the virtual line, and a linear slope direction from the linear deviation slope and a number tree estimation unit that extracts the linear gradient size and estimates the number tree level.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 증가 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 초기 단계로 분류할 수 있다.The number tree estimation unit may classify the number tree level as an initial stage when the measurement data has a linear increase pattern.
측정데이터가 선형적 증가 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 증가하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 작을 수 있다.When the measured data is in a linear increase pattern, the amount of discharge due to the water tree increases and the charge responding to the water tree may be relatively small.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 감소 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 열화 진행 단계로 분류할 수 있다. The number tree estimation unit may classify the number tree level as a deterioration progress stage when the measured data has a linear decrease pattern.
측정데이터가 선형적 감소 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 감소하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 많을 수 있다.When the measured data has a linear decrease pattern, the amount of discharge due to the water tree decreases and the charge reacting to the water tree may be relatively large.
상기 케이블 상태 진단 장치는 상기 케이블의 열화 수준을 기반으로 상기 케이블의 상태 진단 및 잔존 수명을 산출하는 케이블 상태 진단부를 더 포함할 수 있다. The cable condition diagnosis device may further include a cable condition diagnosis unit that diagnoses the condition of the cable and calculates the remaining lifespan based on the deterioration level of the cable.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 초기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 저 단계로 진단할 수 있다. If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is smaller than the first slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the water tree level as an initial level and the cable deterioration level as a low level.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제1 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 중기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 중 단계로 진단할 수 있다.If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the first slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the water tree level as a medium stage and the cable deterioration level as a medium stage.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 말기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 고 단계로 진단할 수 있다.If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is smaller than the second slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the repair level as a terminal stage and the cable deterioration level as a high stage.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제2 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 교체 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 교체 단계로 진단할 수 있다. If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the second slope reference value, the cable condition diagnosis unit may diagnose the water tree level as a replacement level and the deterioration level of the cable as a replacement stage.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 다수의 전압 레벨별로 초저파주 탄델타의 측정데이터를 측정하는 케이블 상태 진단 장치에 의한 케이블 상태 진단 방법은, 상기 초저파주 탄델타의 측정데이터를 기반으로 측정데이터의 평균값, 측정데이터의 평균값의 편차 및 측정데이터 간의 선형 편차 기울기를 계산하여 케이블의 열화 상태를 나타내는 특징 인자를 추출하는 단계, 상기 특징 인자를 기준값과 비교하여 상기 케이블의 열화 수준을 판단하는 단계, 및 상기 선형 편차 기울기로부터 선형 기울기 방향 및 선형 기울기 크기를 추출하여 수트리 수준을 추정하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, a cable condition diagnosis method using a cable condition diagnosis device that measures infrasound tan delta measurement data for multiple voltage levels includes measuring data based on the infrasound tan delta measurement data. extracting characteristic factors indicating the deterioration state of the cable by calculating the average value, the deviation of the mean value of the measured data, and the slope of the linear deviation between the measured data; comparing the characteristic factors with a reference value to determine the level of deterioration of the cable; and It includes the step of estimating the number tree level by extracting the linear slope direction and linear slope size from the linear deviation slope.
측정데이터가 선형적 증가 패턴인 경우 상기 수트리 수준은 초기 단계로 분류될 수 있다. If the measured data has a linear increase pattern, the number tree level can be classified as an initial stage.
측정데이터가 선형적 감소 패턴인 경우 상기 수트리 수준은 열화 진행 단계로 분류될 수 있다. If the measured data has a linear decrease pattern, the water tree level can be classified as a deterioration progress stage.
상기 케이블 상태 진단 방법은 상기 케이블의 열화 수준을 기반으로 상기 케이블의 상태 진단 및 잔존 수명을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.The cable condition diagnosis method may further include diagnosing the condition of the cable and calculating the remaining lifespan based on the deterioration level of the cable.
상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준은 초기 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 저 단계로 진단될 수 있다.If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is smaller than the first slope reference value, the repair level may be diagnosed as an initial level and the cable deterioration level may be diagnosed as a low level.
상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제1 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준은 중기 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 중 단계로 진단될 수 있다.If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the first slope reference value, the water tree level may be diagnosed as a medium stage and the deterioration level of the cable may be diagnosed as a medium stage.
상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준은 말기 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 고 단계로 진단될 수 있다.If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is smaller than the second slope reference value, the repair level may be diagnosed as a terminal stage and the deterioration level of the cable may be diagnosed as a high stage.
상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제2 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준은 교체 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 교체 단계로 진단될 수 있다.If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the second slope reference value, the water tree level may be diagnosed as a replacement stage and the deterioration level of the cable may be diagnosed as a replacement stage.
본 발명의 실시예에 따른 초저주파 측정데이터의 선형적 특징 분석을 통한 케이블 상태 진단 장치 및 방법은 초저주파 측정데이터의 선형적 특징 분석을 통해 수트리 수준을 추정할 수 있다. 케이블에 대한 진단 결과를 참조하여 합리적인 케이블 교체시기가 제시될 수 있고, 이에 따라 설비 투자 및 사회적 손실 비용이 최소화될 수 있다. The cable condition diagnosis device and method through linear feature analysis of infrasound measurement data according to an embodiment of the present invention can estimate the water tree level through linear feature analysis of infrasound measurement data. A reasonable cable replacement time can be suggested by referring to the cable diagnosis results, and thus facility investment and social loss costs can be minimized.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 상태 진단 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적인 측정데이터의 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 특징 인자 Skirt의 산출 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형방정식 기반의 선형편차를 도출하는 방법을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정데이터의 선형적 특징에 따른 수트리를 추정하는 방법을 나타내는 그래프이다.
도 6 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 기울기 방향성에 따른 열화 인자의 통계 분포 특성을 나타내는 그래프이다.1 is a block diagram showing a cable condition diagnosis device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing a pattern of continuous measurement data according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart showing a method for calculating the feature factor Skirt according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a graph showing a method of deriving linear deviation based on linear equations according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a graph showing a method for estimating a number tree according to linear characteristics of measurement data according to an embodiment of the present invention.
6 to 11 are graphs showing statistical distribution characteristics of deterioration factors according to linear slope direction according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the attached drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. The invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly explain the present invention, parts that are not relevant to the description are omitted, and identical or similar components are assigned the same reference numerals throughout the specification.
또한, 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.In addition, throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, this means that it may further include other components rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.
이하, 도 1 내지 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 초저주파 측정데이터의 선형적 특징 분석을 통한 케이블 상태 진단 장치 및 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 5, an apparatus and method for diagnosing cable condition through linear feature analysis of infrasound measurement data according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 상태 진단 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속적인 측정데이터의 패턴을 나타내는 그래프이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 특징 인자 Skirt의 산출 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선형방정식 기반의 선형편차를 도출하는 방법을 나타내는 그래프이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 측정데이터의 선형적 특징에 따른 수트리를 추정하는 방법을 나타내는 그래프이다. 1 is a block diagram showing a cable condition diagnosis device according to an embodiment of the present invention. Figure 2 is a graph showing a pattern of continuous measurement data according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a flowchart showing a method for calculating the feature factor Skirt according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is a graph showing a method of deriving linear deviation based on linear equations according to an embodiment of the present invention. Figure 5 is a graph showing a method for estimating a number tree according to linear characteristics of measurement data according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 5를 참조하면, 케이블 상태 진단 장치(100)는 측정데이터 수집부(110), 특징 인자 추출부(120), 열화 수준 판단부(130), 수트리 추정부(140) 및 케이블 상태 진단부(150)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 to 5, the cable
측정데이터 수집부(110)는 케이블 상태 진단을 위해 케이블에 인가되는 다수의 전압 레벨별로 측정되는 초저주파 탄델타의 측정데이터를 수집하는 과정을 수행할 수 있다. 진단 장비를 통하여 다양한 전압 레벨 또는 여러 번의 반복 측정을 통해 복수의 초저주파 탄델타의 측정데이터가 측정데이터 수집부(110)에 수집될 수 있다. The measurement
장기간 운용된 케이블의 절연체 내부에서 수트리가 발생하게 되면 절연저항은 감소하고 손실전류는 증가하는 등의 열화 현상이 발생된다. 이러한 현상은 결국 탄델타의 변화로 나타나고 이 변화량 측정을 통하여 절연체의 이상 유무나 열화 상태가 판단될 수 있다. 이론적으로 고전압 절연체는 매우 높은 절연저항과 정전용량(capacitance)을 가지기 때문에 누설전류와 전압은 90도 위상차가 발생하지만 실제는 절연체 내부의 저항 성분에 의하여 약간의 편차가 발생하게 된다. 이때의 전압-전류의 위상각의 편차를 탄델타로 반영할 수 있다. 이러한 현상을 기반으로, 케이블의 수트리 등의 열화 원인의 정도가 클수록 위상각 편차가 커질 수 있으며 탄텔타의 수치가 클수록 절연체에 이상이 발생하고 있음이 추정될 수 있다.If water tree occurs inside the insulation of a cable that has been operated for a long time, deterioration phenomena such as a decrease in insulation resistance and an increase in loss current occur. This phenomenon ultimately appears as a change in tan delta, and by measuring this change, the presence or absence of abnormalities or deterioration of the insulator can be determined. In theory, a high-voltage insulator has very high insulation resistance and capacitance, so the leakage current and voltage are out of phase by 90 degrees, but in reality, a slight deviation occurs due to the resistance component inside the insulator. At this time, the deviation of the phase angle of voltage-current can be reflected as tan delta. Based on this phenomenon, it can be inferred that the greater the degree of deterioration of the cable's water tree, etc., the greater the phase angle deviation may be, and the greater the tantelta value, the more abnormalities occur in the insulator.
케이블에 인가되는 다수의 전압 레벨은 0.5Uo 내지 1.5Uo 범위에 전압일 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 0.5Uo와 1.5Uo에 해당하는 전압 레벨의 시험전압을 이용하여 초저주파 탄델타의 측정데이터를 수집한 것을 예로 들어 설명한다. 시험전압의 최대 전압 레벨은 1.5Uo 이고, 최소 전압 레벨은 0.5Uo로 설정될 수 있다. 통상적인 케이블의 표현 운전전압은 상대상(phase to phase) 전압으로 표현될 수 있다. 국내 주요 배전선로는 22.9[kV]급으로 불리우는 것이 상대상 전압이다. 초저주파 탄델타 측정은 접지와 도체 사이의 전압이 기본전압이기 때문에 국내의 경우에는 약 13.2[kV]가 측정 기준전압이고, 이는 1Uo로 정의된다. 국가별 송배전 전압 등급이 다르기 때문에 Uo를 기본적인 인가전압 등급의 기준으로 하고 있다.The multiple voltage levels applied to the cable may range from 0.5Uo to 1.5Uo. In an embodiment of the present invention, an example of collecting ultra-low frequency tan delta measurement data using test voltages of voltage levels corresponding to 0.5Uo and 1.5Uo will be described. The maximum voltage level of the test voltage is 1.5Uo, and the minimum voltage level can be set to 0.5Uo. Typical cable expression operating voltage can be expressed as relative phase (phase to phase) voltage. The relative phase voltage of major distribution lines in Korea is called the 22.9[kV] class. For ultra-low frequency tan delta measurement, the voltage between ground and conductor is the basic voltage, so in Korea, about 13.2 [kV] is the measurement standard voltage, which is defined as 1Uo. Since transmission and distribution voltage ratings vary by country, Uo is used as the standard for the basic applied voltage rating.
측정데이터 수집부(110)는 0.5Uo 및 1.5Uo의 시험전압을 이용하여 측정된 0.5Uo 측정데이터 및 1.5Uo 측정데이터를 특징 인자 추출부(120)에 전달할 수 있다.The measurement
특징 인자 추출부(120)는 측정데이터 수집부(110)로부터 전달되는 측정데이터를 기반으로 케이블의 열화 상태를 나타내는 특징 인자를 추출하는 과정을 수행할 수 있다. 특징 인자 추출부(120)는 0.5Uo 및 1.5Uo의 시험전압으로 연속적으로 측정된 복수의 탄델타 값(측정데이터)을 기반으로 열화 특성을 반영할 수 있는 특징을 추출하기 위해 1.5Uo 측정데이터의 평균값(TD), 0.5Uo 측정데이터의 평균값과 1.5Uo 측정데이터의 평균값(TD)의 편차(DTD), 그리고 1.5Uo 측정데이터 간의 선형편차 기울기(Skirt)를 계산할 수 있다. 특징 인자 추출부(120)는 TD, DTD 및 Skirt의 3가지 열화 인자를 병합하여 하나의 특징 인자(Index R)를 생성할 수 있다. 특징 인자(Index R)는 케이블 상태를 나타내는 주요 지표로서 열화 수준 판단부(130)에 제공될 수 있다. 특징 인자 추출부(120)는 1.5Uo 측정데이터 간의 선형편차 기울기(Skirt)를 수트리 추정부(140)에 제공할 수 있다. The feature
열화 수준 판단부(130)는 특징 인자(Index R)를 기존 케이블의 열화 및 고장 상태를 기반으로 통계적으로 분석된 기준값과 비교하여 케이블의 열화 수준을 판단하는 과정을 수행할 수 있다. 열화 수준 판단부(130)는 케이블의 열화 수준을 케이블 상태 진단부(150)에 제공할 수 있다.The deterioration
케이블 상태 진단부(150)는 케이블의 열화 수준을 기반으로 최종적으로 케이블의 상태 진단 및 케이블의 잔존 수명을 산출하는 과정을 수행할 수 있다. 케이블 상태 진단부(150)는 케이블의 열화 수준을 기반으로 케이블의 열화 속도를 계산할 수 있고, 케이블의 열화 속도에 따라 케이블을 지속적으로 사용할 수 있는 지표인 케이블의 잔존 수명을 산출할 수 있다.The cable
한편, 연속적인 탄델타 값에 대한 선형적 특징을 나타내는 Skirt는 실제 케이블의 절연부가 수트리 등의 열화 원인에 의해 발생될 수 있는 탄델타 패턴의 매우 주요한 특성이다. 측정데이터에서 보여지는 선형성은 케이블 열화의 전조 현상으로 판단될 수 있으며 일정 값의 탄델타 값을 유지하는 정상 케이블과 대조되는 특징으로 케이블의 상태를 효과적으로 보여 줄 수 있는 주요한 열화 특징 인자로 활용될 수 있다.Meanwhile, Skirt, which represents a linear characteristic for continuous tan delta values, is a very important characteristic of the tan delta pattern that can be caused by deterioration of the insulation of an actual cable, such as water tree. The linearity shown in the measurement data can be judged as a precursor to cable deterioration, and can be used as a key deterioration characteristic factor that can effectively show the condition of the cable as a characteristic that contrasts with a normal cable that maintains a certain tan delta value. there is.
도 2에 예시한 바와 같이, 연속적인 1.5Uo 측정데이터의 패턴은 선형적 유형 및 비선형적 유형으로 구분될 수 있다. 선형적인 유형은 8회의 연속적인 1.5Uo 측정데이터가 증가 패턴(Positive), 감소 패턴(Negative) 및 일정한 수준의 유지 패턴(Constant)으로 구분되고, 비선형적 유형은 특정할 수 없는 진동 패턴(Oscillated)일 수 있다. 연속적인 1.5Uo 측정데이터의 패턴이 일정한 수준을 유지하는 패턴(Constant)인 경우는 정상 케이블의 경우를 나타낼 수 있다. 연속적인 1.5Uo 측정데이터가 증가 패턴(Positive) 또는 감소 패턴(Negative)인 경우는 수트리 등의 발생으로 열화가 진행된 경우를 나타낼 수 있다. 연속적인 1.5Uo 측정데이터가 특정할 수 없는 진동 패턴(Oscillated)인 경우는 측정오류를 나타낼 수 있다. As illustrated in Figure 2, the pattern of continuous 1.5Uo measurement data can be divided into linear type and non-linear type. The linear type is divided into 8 consecutive 1.5Uo measurement data into an increase pattern (Positive), a decrease pattern (Negative), and a constant level maintenance pattern (Constant), while the non-linear type is an unspecified vibration pattern (Oscillated). It can be. If the pattern of continuous 1.5Uo measurement data maintains a constant level (Constant), it may indicate a normal cable. If the continuous 1.5Uo measurement data is an increasing pattern (positive) or a decreasing pattern (negative), it may indicate that deterioration has progressed due to water tree, etc. If the continuous 1.5Uo measurement data is an unidentifiable vibration pattern (oscillated), it may indicate a measurement error.
도 3 및 4를 참조하여 특징 인자 추출부(120)가 연속적인 1.5Uo 측정데이터의 선형적 특징을 나타내는 Skirt를 계산하는 방법에 대하여 설명한다.With reference to FIGS. 3 and 4, a method by which the
특징 인자 추출부(120)는 연속적으로 측정된 복수의 탄델타 값(측정데이터)의 선형편차를 추출하기 위하여 각 탄델타 값의 최소값과 최대값을 기반으로 선형방정식을 도출할 수 있다(S110). 특징 인자 추출부(120)는 복수(8개)의 탄델타 값 중에서 최대값(t_max)과 최소값(t_min)을 연결하는 가상선(Virtual Line)을 생성하고, 수학식 1과 같이 가상선을 나타내는 선형방정식을 도출할 수 있다.The feature
여기서, tmax는 복수의 탄델타 값 중 최대값, tmin는 복수의 탄델타 값 중 최소값, Nmax는 tmax가 위치한 x축의 값, Nmin는 tmin가 위치한 x축의 값, A0은 가상선의 y축 절편을 나타낸다. Y는 x축의 각 측정 순서에 상응하는 가상선의 탄델타 값을 나타내고, 각 측정 순서 1, 2, ... n에 해당하는 Y의 탄델타 값을 T1, T2, ... Tn으로 나타낸다. Here, t max is the maximum value among a plurality of tan delta values, t min is the minimum value among a plurality of tan delta values, N max is the value of the x-axis where t max is located, N min is the value of the x-axis where t min is located, and A 0 is Indicates the y-axis intercept of the virtual line. Y represents the tan delta value of the virtual line corresponding to each measurement sequence on the x-axis, and the tan delta values of Y corresponding to each
8개의 측정된 탄델타 값이 선형적 유형을 가지면 도면 4와 같이 측정된 탄델타 값(t1, t2, ..., t8)이 가상선에 정합하는 형태를 나타낸다. 측정된 탄델타 값(t1, t2, ..., t8)이 비선형적 유형을 가지는 경우에는 가상선과 정합하지 않는 형태를 나타내게 된다. 따라서 가상선과 측정된 탄델타 값의 정합성은 가상점 Tn과 측정된 탄델타 값 tn과의 산술적 차이 값에 대한 표준편차로 정량화될 수 있다.If the eight measured tan delta values have a linear type, the measured tan delta values (t1, t2, ..., t8) match the virtual line, as shown in Figure 4. If the measured tan delta values (t1, t2, ..., t8) have a non-linear type, they appear in a form that does not match the virtual line. Therefore, the consistency between the virtual line and the measured tan delta value can be quantified by the standard deviation of the arithmetic difference between the virtual point Tn and the measured tan delta value tn.
특징 인자 추출부(120)는 가상선과 측정된 탄델타 값의 차이에 대한 표준편차(STDEVvirtualline)를 수학식 2와 같이 계산할 수 있다(S120). The feature
여기서, m은 의 평균값이다.Here, m is is the average value of
수학식 2는 측정된 탄델타 값과 가상선과의 정합 정도를 나타내기 위하여 각 시퀀스 수에 해당하는 가상점 Tn과 측정된 탄델타 값 tn의 차에 대한 표준편차를 나타낸다. 표준편차의 값이 낮을수록 측정된 탄델타 값은 가상선과의 높은 정합도를 나타내며 선형적 유형임을 알 수 있다. 반면, 표준편차의 값이 크다는 것은 측정된 탄델타 값은 불규칙적인 비선형적 유형임을 나타낸다.
가상선을 이루는 직선이 낮은 수준(level)의 탄델타로 구성된 경우와 높은 수준의 탄델타로 구성된 경우는 그 위험도가 다르기 때문에 가상선이 위치하는 탄델타의 수준이 반영될 필요가 있다. 따라서 가상선의 정합도를 나타내는 가상선 표준편차에 가상선 Y를 이루는 탄델타의 수준을 합성할 수 있는 보정식이 필요하다.Since the risk is different between cases where the straight line forming the virtual line is composed of a low level of tan delta and a case where it is composed of a high level of tan delta, the level of tan delta at which the virtual line is located needs to be reflected. Therefore, a correction equation is needed that can combine the level of tan delta forming virtual line Y with the virtual line standard deviation, which indicates the degree of consistency of the virtual line.
특징 인자 추출부(120)는 계산된 표준편차와 측정된 탄델타 값을 보정하는 보정변수 를 수학식 3과 같이 산정할 수 있다(S130). The feature
열화 정도가 심각할수록 탄델타 값은 크고 표준편차의 값은 낮게 나오는 경향이 있고, 즉 측정된 탄델타 값의 크기와 표준편차의 크기가 서로 상반된 경향을 나타낸다. 보정변수 는 이러한 경향에 대해 측정된 탄델타 값의 크기와 표준편차의 크기가 동일한 경향성을 가질 수 있도록 보정하기 위한 것이다. 즉, 가상선에 대한 탄델타 값의 정합도와 탄델타 값의 정량적 수준을 일치시킴으로써 측정오류에 의한 측정데이터와 정상적으로 측정된 측정데이터와의 정량적 차이, 불량영역에 해당하는 측정데이터와 정상영역에 해당하는 측정데이터와의 정량적 차이를 높일 수 있다. 이때, 표준편차의 스케일이 매우 작기 때문에 A0와 동일한 수준으로 보정하기 위하여 상수 10,000이 곱해진다.As the degree of deterioration becomes more severe, the tan delta value tends to be large and the standard deviation value tends to be low. That is, the magnitude of the measured tan delta value and the magnitude of the standard deviation tend to be contradictory to each other. correction variable is intended to correct this tendency so that the size of the measured tan delta value and the size of the standard deviation have the same tendency. In other words, by matching the consistency of the tan delta value to the virtual line and the quantitative level of the tan delta value, the quantitative difference between the measured data due to measurement error and the normally measured measured data, and the measured data corresponding to the defective area and the normal area The quantitative difference with the measured data can be increased. At this time, because the scale of the standard deviation is very small, it is multiplied by a constant of 10,000 to correct it to the same level as A 0 .
특징 인자 추출부(120)는 산정된 보정변수에 가상선의 기울기를 곱하여 수학식 4와 같이 Skirt(선형편차 기울기)를 산출할 수 있다(S140).The feature
여기서, 가상선의 기울기(degree of slope)는 이다. Here, the degree of slope of the virtual line is am.
복수의 탄델타 값(측정데이터)의 패턴이 선형성을 강하게 보임으로써 선형편차 및 이에 대한 표준편차가 작을수록 보정변수와 Skirt는 큰 값을 나타내는 특징으로 보이며, 가상선의 기울기가 클수록 Skirt 값도 커지게 되므로 복수의 탄델타의 개별 측정값 편차가 크고 선형성이 강하면 Skirt 값이 커지게 되어 케이블 상태 진단 측면에서 열화수준이 크다고 판단할 수 있다. As the pattern of multiple tan delta values (measurement data) shows strong linearity, it appears that the smaller the linear deviation and its standard deviation, the larger the correction variable and Skirt are, and the larger the slope of the virtual line, the larger the Skirt value. Therefore, if the individual measurement value deviation of multiple Tan Deltas is large and linearity is strong, the Skirt value becomes large, and the level of deterioration can be judged to be high in terms of cable condition diagnosis.
수트리 추정부(140)는 특정 인자 추출부(120)로부터 제공되는 Skirt(선형편차 기울기)로부터 선형적 방향성(선형 기울기 방향 및 크기)을 추출하여 수트리 수준을 추정하는 과정을 수행할 수 있다. 수트리 추정부(140)는 선형적 방향성을 기준으로 TD, DTD, Skirt에 대한 통계적 군집 분석을 통해 열화 진행 수준에 대한 분류 기준을 설정할 수 있다. 수트리 추정부(140)는 효율적인 케이블 진단 개선을 위해 정규화된 선형편차를 기준으로 선형성 수준에 대해 기준을 설정할 수 있으며 측정데이터를 기반으로 통계적 군집 분석을 통해 제시된 열화 진행 단계를 케이블 진단을 위한 추가 참조지표로 제공할 수 있다. 수트리 추정부(140)는 Skirt(선형편차 기울기)를 기반으로 다양한 기준을 적용하여 선형적 방향성의 수준을 단계적으로 구분할 수 있으며, 선형 기울기 방향은 도 2에 예시한 바와 같이 열화 진행을 나타내는 증가 패턴(Positive)과 감소 패턴(Negative)으로 분류될 수 있다. 수트리 추정부(140)는 참조지표 활용을 위해 선형 기울기 방향 및 크기의 조합을 통하여 수트리(열화) 진행 단계를 분류 및 제시할 수 있다.The number
도 5에 예시한 바와 같이, 수트리 추정부(140)는 측정데이터가 선형적 증가 패턴(Linear Positive)일 때(선형 기울기 방향이 Positive인 경우) 수트리에 의한 방전량이 증가하고 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 작기 때문에 수트리 수준이 작은 초기 단계로 분류할 수 있다. 수트리 추정부(140)는 측정데이터가 선형적 감소 패턴(Linear Negative)일 때(선형 기울기 방향이 Negative인 경우) 수트리에 의한 방전량이 감소하고 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 많기 때문에 수트리 수준이 큰 열화 진행 단계로 분류할 수 있다.As illustrated in FIG. 5, when the measured data is a linear increase pattern (Linear Positive) (when the linear slope direction is positive), the amount of discharge due to the number tree increases and responds to the number tree. Because the charging charge is relatively small, it can be classified as an early stage with a small water tree level. The water
수트리 추정부(140)는 추정된 수트리 수준을 케이블 상태 진단부(150)에 참조지표로써 제공할 수 있다. The water
케이블 상태 진단부(150)는 열화 수준 판단부(130)에서 통계적으로 분석된 기준값을 이용하여 판단한 케이블의 열화 수준에 수트리 추정부(140)에서 추정된 수트리 수준을 반영하여 케이블의 상태 진단 및 케이블의 잔존 수명 산출을 수행할 수 있다.The cable
예를 들어, 케이블 상태 진단부(150)는 케이블의 상태 진단 및 잔손 수명을 나타내는 진단지표와 함께 표 1과 같이 수트리 수준을 추정할 수 있는 참조지표를 활용할 수 있다. For example, the cable
(선형 편차)Linearity level
(linear deviation)
(절대값)linear gradient magnitude
(absolute value)
즉, 선형적인 유형임을 나타내는 선형 기준(A)보다 표준편차가 작을 때, 선형 기울기 방향이 유지 패턴(Constant)이면 수트리 수준 및 열화 수준은 정상으로 진단되고, 선형 기울기 방향이 증가 패턴(Positive)이고 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치(a)보다 작으면 수트리 수준은 1단계(초기 단계)이고 케이블의 열화 수준은 저 단계으로 진단되고, 선형 기울기 방향이 증가 패턴(Positive)이고 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치(a) 이상이면 수트리 수준은 2단계(중기 단계)이고 열화 수준은 중 단계로 진단되고, 선형 기울기 방향이 감소 패턴(Negative)이고 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치(b)보다 작으면 수트리 수준은 3단계(말기 단계)이고 열화 수준은 고 단계로 진단되고, 선형 기울기 방향이 감소 패턴(Negative)이고 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치(b) 이상이면 수트리 수준은 4단계(교체 단계)이고 열화 수준은 교체 단계로 진단될 수 있다.In other words, when the standard deviation is smaller than the linear standard (A), which indicates a linear type, the tree level and deterioration level are diagnosed as normal if the linear slope direction is a maintenance pattern (Constant), and the linear slope direction is an increase pattern (Positive). And if the linear slope size is smaller than the first slope reference value (a), the water tree level is 1 stage (initial stage), the cable deterioration level is diagnosed as low stage, the linear slope direction is an increasing pattern (positive), and the linear slope size is If is more than the first slope reference value (a), the tree level is diagnosed as level 2 (mid-stage) and the deterioration level is diagnosed as medium-level, the linear slope direction is a decreasing pattern (Negative), and the linear slope size is the second slope standard (b) ), the tree tree level is diagnosed as level 3 (terminal stage) and the deterioration level is diagnosed as high stage. If the linear slope direction is a decreasing pattern (Negative) and the linear slope size is greater than the second slope standard value (b), the tree tree level is diagnosed as high stage. is at stage 4 (replacement stage) and the level of deterioration can be diagnosed at the replacement stage.
이하, 도 6 내지 11을 참조하여 상기의 수트리 수준에 따른 열화 추정 원리를 기반으로 선형성이 일정 수준의 선형 기준(A)을 유지하는 경우에 대하여 실제 기준 케이블의 열화 인자 TD, DTD, Skirt에 대한 통계 분석에 대하여 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 6 to 11, the deterioration factors TD, DTD, and Skirt of the actual reference cable are calculated for the case where linearity maintains a certain level of linearity standard (A) based on the above-mentioned deterioration estimation principle according to the number tree level. Describes the statistical analysis.
도 6 내지 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선형 기울기 방향성에 따른 열화 인자의 통계 분포 특성을 나타내는 그래프이다.6 to 11 are graphs showing statistical distribution characteristics of deterioration factors according to linear slope direction according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 7은 선형 기준(Threshold)이 0.1로 설정된 경우의 열화 인자의 통계 분포 특성을 나타내고, 도 8 및 9는 선형 기준이 0.05로 설정된 경우의 열화 인자의 통계 분포 특성을 나타내고, 도 10 및 11은 선형 기준이 0.03으로 설정된 경우의 열화 인자의 통계 분포 특성을 나타내고 있다. Figures 6 and 7 show the statistical distribution characteristics of the degradation factor when the linear threshold is set to 0.1, Figures 8 and 9 show the statistical distribution characteristics of the degradation factor when the linear threshold is set to 0.05, and Figures 10 and 11 shows the statistical distribution characteristics of the deterioration factor when the linear standard is set to 0.03.
열화 인자의 통계 분포 특성을 보면, 열화 인자가 큰 값을 가질수록 열화 수준이 진행되는 경향성을 기반으로 선형 기울기 Positive에 비해 열화 수준이 상대적으로 높게 추정되는 Negative가 열화 인자 값이 크게 나타나는 경향을 보이고 있으며, 이는 선형 방향성에 따라 수트리와 상관성이 있는 열화 특징이 있음을 보여 주고 있다.Looking at the statistical distribution characteristics of the deterioration factor, based on the tendency for the deterioration level to progress as the deterioration factor has a large value, Negative, where the deterioration level is estimated to be relatively high compared to the linear slope Positive, tends to have a large deterioration factor value. This shows that there are deterioration characteristics that are correlated with the water tree depending on the linear directionality.
그리고 선형성 수준 판단을 위한 선형 기준에 따라 방향성 별 군집 개수 및 분류 정도가 달라질 수 있음을 볼 수 있고, 이러한 특징은 실제 케이블 진단에 대한 결과 도출 시에 케이블 매설 지역, 환경, 경과년에 따라 선형 기준의 설정을 달리하여 케이블 진단 시에 적용될 수 있다. In addition, it can be seen that the number of clusters and degree of classification by direction can vary depending on the linear standard for determining the level of linearity, and these characteristics can be determined by linear standards depending on the cable laying area, environment, and elapsed years when deriving results for actual cable diagnosis. It can be applied when diagnosing cables by changing the settings.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. The drawings and detailed description of the invention described so far are merely illustrative of the present invention, and are used only for the purpose of explaining the present invention, and are not used to limit the meaning or scope of the present invention described in the claims. That is not the case. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100: 케이블 상태 진단 장치
110: 측정데이터 수집부
120: 특징 인자 추출부
130: 열화 수준 판단부
140: 수트리 추정부
150: 케이블 상태 진단부100: Cable condition diagnosis device
110: Measurement data collection unit
120: Feature factor extraction unit
130: Deterioration level determination unit
140: Number tree estimation unit
150: Cable condition diagnosis unit
Claims (28)
상기 특징 인자를 기준값과 비교하여 상기 케이블의 열화 수준을 판단하는 열화 수준 판단부; 및
상기 선형 편차 기울기로부터 선형 기울기 방향 및 선형 기울기 크기를 추출하여 수트리 수준을 추정하는 수트리 추정부를 포함하는 케이블 상태 진단 장치.Based on the ultra-low frequency tan delta measurement data measured at multiple voltage levels, the average value of the measurement data, the deviation of the average value of the measurement data, and the slope of the linear deviation between the measurement data are calculated to extract characteristic factors that indicate the deterioration state of the cable. Factor extraction unit;
a deterioration level determination unit that determines a deterioration level of the cable by comparing the characteristic factor with a reference value; and
A cable condition diagnosis device comprising a number tree estimation unit that extracts a linear slope direction and a linear slope size from the linear deviation slope to estimate a number tree level.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 증가 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 초기 단계로 분류하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 1,
The number tree estimation unit is a cable condition diagnosis device that classifies the number tree level as an initial stage when the measurement data has a linear increase pattern.
측정데이터가 선형적 증가 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 증가하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 작은 케이블 상태 진단 장치. According to clause 2,
A cable condition diagnosis device in which the amount of discharge due to the water tree increases when the measured data is in a linear increase pattern and the charge in response to the water tree is relatively small.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 감소 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 열화 진행 단계로 분류하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 1,
The water tree estimation unit is a cable condition diagnosis device that classifies the water tree level into a deterioration progress stage when the measured data has a linear decrease pattern.
측정데이터가 선형적 감소 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 감소하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 많은 케이블 상태 진단 장치.According to clause 4,
A cable condition diagnosis device in which the amount of discharge due to the water tree decreases when the measured data is in a linear decrease pattern and the charge charge in response to the water tree is relatively high.
상기 케이블의 열화 수준을 기반으로 상기 케이블의 상태 진단 및 잔존 수명을 산출하는 케이블 상태 진단부를 더 포함하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 1,
A cable condition diagnosis device further comprising a cable condition diagnosis unit that diagnoses the condition of the cable and calculates a remaining lifespan based on the deterioration level of the cable.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 초기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 저 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to clause 6,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the repair level as an initial level and the cable deterioration level as a low level if the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is smaller than the first slope reference value. .
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제1 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 중기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 중 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to clause 7,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the water tree level as a medium stage and the cable deterioration level as a medium stage if the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the first slope reference value. .
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 말기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 고 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to clause 8,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the repair level as a terminal stage and diagnoses the deterioration level of the cable as a high stage if the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is smaller than the second slope reference value. .
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제2 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 교체 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 교체 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to clause 9,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the water tree level as a replacement level if the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the second slope reference value and diagnoses the deterioration level of the cable as a replacement stage. .
상기 선형 편차 기울기로부터 선형 기울기 방향 및 선형 기울기 크기를 추출하여 수트리 수준을 추정하는 수트리 추정부를 포함하는 케이블 상태 진단 장치.Derive the linear equation of the virtual line based on the measurement data of ultra-low frequency tandelta measured at multiple voltage levels, calculate the standard deviation for the difference between the virtual line and the measured data, and correct the standard deviation and the measured data. a feature factor extraction unit that calculates a correction variable and calculates a linear deviation slope by multiplying the correction variable by the slope of the virtual line; and
A cable condition diagnosis device comprising a number tree estimation unit that extracts a linear slope direction and a linear slope size from the linear deviation slope to estimate a number tree level.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 증가 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 초기 단계로 분류하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 11,
The number tree estimation unit is a cable condition diagnosis device that classifies the number tree level as an initial stage when the measurement data has a linear increase pattern.
측정데이터가 선형적 증가 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 증가하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 작은 케이블 상태 진단 장치. According to claim 12,
A cable condition diagnosis device in which the amount of discharge due to the water tree increases when the measured data is in a linear increase pattern and the charge in response to the water tree is relatively small.
상기 수트리 추정부는 측정데이터가 선형적 감소 패턴인 경우 상기 수트리 수준을 열화 진행 단계로 분류하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 11,
The water tree estimation unit is a cable condition diagnosis device that classifies the water tree level into a deterioration progress stage when the measured data has a linear decrease pattern.
측정데이터가 선형적 감소 패턴일 때 수트리에 의한 방전량이 감소하고 상기 수트리에 반응하는 충전 전하가 상대적으로 많은 케이블 상태 진단 장치.According to claim 14,
A cable condition diagnosis device in which the amount of discharge due to the water tree decreases when the measured data is in a linear decrease pattern and the charge charge in response to the water tree is relatively high.
상기 케이블의 열화 수준을 기반으로 상기 케이블의 상태 진단 및 잔존 수명을 산출하는 케이블 상태 진단부를 더 포함하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 11,
A cable condition diagnosis device further comprising a cable condition diagnosis unit that diagnoses the condition of the cable and calculates a remaining lifespan based on the deterioration level of the cable.
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 초기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 저 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 16,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the repair level as an initial level and the cable deterioration level as a low level if the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is smaller than the first slope reference value. .
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제1 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 중기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 중 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to claim 17,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the water tree level as a medium stage and the cable deterioration level as a medium stage if the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the first slope reference value. .
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준을 말기 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 고 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to clause 18,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the repair level as a terminal stage and diagnoses the deterioration level of the cable as a high stage if the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is smaller than the second slope reference value. .
상기 케이블 상태 진단부는 상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제2 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준을 교체 단계로 진단하고 상기 케이블의 열화 수준을 교체 단계로 진단하는 케이블 상태 진단 장치.According to clause 19,
The cable condition diagnosis unit is a cable condition diagnosis device that diagnoses the water tree level as a replacement level if the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the second slope reference value and diagnoses the deterioration level of the cable as a replacement stage. .
상기 초저파주 탄델타의 측정데이터를 기반으로 측정데이터의 평균값, 측정데이터의 평균값의 편차 및 측정데이터 간의 선형 편차 기울기를 계산하여 케이블의 열화 상태를 나타내는 특징 인자를 추출하는 단계;
상기 특징 인자를 기준값과 비교하여 상기 케이블의 열화 수준을 판단하는 단계; 및
상기 선형 편차 기울기로부터 선형 기울기 방향 및 선형 기울기 크기를 추출하여 수트리 수준을 추정하는 단계를 포함하는 케이블 상태 진단 방법.In a cable condition diagnosis method using a cable condition diagnosis device that measures ultra-low frequency tan delta measurement data for multiple voltage levels,
extracting characteristic factors indicating the deterioration state of the cable by calculating the average value of the measured data, the deviation of the average value of the measured data, and the slope of the linear deviation between the measured data based on the measured data of the ultra-low frequency tan delta;
determining the level of deterioration of the cable by comparing the characteristic factor with a reference value; and
A cable condition diagnosis method comprising the step of estimating a water tree level by extracting a linear slope direction and linear slope magnitude from the linear deviation slope.
측정데이터가 선형적 증가 패턴인 경우 상기 수트리 수준은 초기 단계로 분류되는 케이블 상태 진단 방법.According to claim 21,
A cable condition diagnosis method in which the water tree level is classified as an initial stage when the measured data has a linear increase pattern.
측정데이터가 선형적 감소 패턴인 경우 상기 수트리 수준은 열화 진행 단계로 분류되는 케이블 상태 진단 방법.According to claim 21,
A cable condition diagnosis method in which the water tree level is classified as a deterioration progress stage when the measured data has a linear decrease pattern.
상기 케이블의 열화 수준을 기반으로 상기 케이블의 상태 진단 및 잔존 수명을 산출하는 단계를 더 포함하는 케이블 상태 진단 방법.According to claim 21,
A cable condition diagnosis method further comprising diagnosing the condition of the cable and calculating a remaining lifespan based on the deterioration level of the cable.
상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제1 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준은 초기 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 저 단계로 진단되는 케이블 상태 진단 방법.According to clause 24,
If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is smaller than the first slope reference value, the water tree level is diagnosed as an initial level and the cable deterioration level is diagnosed as a low level.
상기 선형 기울기 방향이 증가 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제1 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준은 중기 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 중 단계로 진단되는 케이블 상태 진단 방법.According to claim 25,
If the linear slope direction is an increasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the first slope reference value, the repair level is diagnosed as a medium stage and the cable deterioration level is diagnosed as a medium stage.
상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 제2 기울기 기준치보다 작으면 상기 수트리 수준은 말기 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 고 단계로 진단되는 케이블 상태 진단 방법.According to clause 26,
If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is smaller than the second slope reference value, the repair level is diagnosed as a terminal stage and the deterioration level of the cable is diagnosed as a high stage.
상기 선형 기울기 방향이 감소 패턴이고 상기 선형 기울기 크기가 상기 제2 기울기 기준치 이상이면 상기 수트리 수준은 교체 단계로 진단되고 상기 케이블의 열화 수준은 교체 단계로 진단되는 케이블 상태 진단 방법.According to clause 27,
If the linear slope direction is a decreasing pattern and the linear slope size is greater than or equal to the second slope reference value, the repair level is diagnosed as a replacement stage and the deterioration level of the cable is diagnosed as a replacement stage.
Priority Applications (1)
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