WO2018169141A1 - 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템 - Google Patents

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WO2018169141A1
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signal
partial discharge
division multiplexing
wavelength
optical
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PCT/KR2017/008458
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박기준
구선근
주형준
유승덕
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한국전력공사
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    • 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
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    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/34—Special means for preventing or reducing unwanted electric or magnetic effects, e.g. no-load losses, reactive currents, harmonics, oscillations, leakage fields

Definitions

  • the present invention relates to a partial discharge monitoring system for monitoring and monitoring power equipment. Specifically, a partial discharge detection device and a signal processing / analysis device are connected by an optical cable (optical fiber), and the partial discharge signal measured by the partial discharge detection device is optically connected.
  • the present invention relates to a wavelength division multiplexing partial discharge monitoring system for reducing partial cost of system installation and maintenance by converting and transmitting the signal to a signal processing / analyzing apparatus through a wavelength division multiplexing.
  • the maintenance method of main substation equipment is based on time-based maintenance (TBM), which is regularly repaired at regular intervals in view of cost control and failure prevention.
  • TBM time-based maintenance
  • CBM condition based maintenance
  • GIS Gas Insulated Switchgear
  • transformers transformers
  • lightning arresters etc.
  • Diagnostic equipment applied to substation GIS or transformers has a partial discharge monitoring system.
  • 1 is a view showing a conventional substation partial discharge monitoring system.
  • the existing partial discharge monitoring system includes a partial discharge sensor 10, a signal processing unit (DAU) 20, and a control server 30.
  • the partial discharge sensor 10 and the signal processing device 20 are connected by a high frequency low loss type coaxial cable, and the signal processing device 20 and the control server 30 are Ethernet or dedicated lines. Connected by optical cable.
  • the coaxial cable connecting the partial discharge sensor 10 and the signal processing device 20 has a length limitation. This is because the coaxial cable has a transmission loss in the UHF band, the distance between the partial discharge sensor 10 and the signal processing device 20 should be limited within the transmission loss allowable range of the coaxial cable.
  • the plurality of partial discharge sensors 10 are installed at intervals of 10 to 20 m in substation facilities such as GIS or transformers. As such, the partial discharge sensor 10 and the signal processing device 20 have limitations that must be located at close distances to each other due to signal attenuation of the coaxial cable.
  • the signal processing apparatus 20 bundles a predetermined number (ie, 3 to 6) partial discharge sensors 10 into one group in order to connect all the partial discharge sensors 10 and the coaxial cable to each other. Manage. That is, since a plurality of groups including the predetermined number of partial discharge sensors 10 are formed, the signal processing apparatus 20 should also be provided in plural because the groups are arranged for each group.
  • such a conventional method has a high possibility of poor connection due to a large number of connection points using the connector, it may cause a poor contact or deterioration of the coaxial cable due to oxidation caused by the change in the outdoor air for a long time in the outdoors.
  • the conventional method is to install a separate cable from the partial discharge sensor 10 to the signal processing device 20, each is accompanied by a material cost and installation cost, due to the distance limitation of the coaxial cable 3 to 6 partial discharge sensors ( 10) It is necessary to install a plurality of signal processing apparatus 20 connected to.
  • the signal processing device 20 installed in various places of the substation is connected to the control server 30 by an optical cable such as a dedicated line.
  • an optical cable such as a dedicated line.
  • the partial discharge sensor and the signal processing device when integrated, it can be connected to the control server using an optical cable.
  • each partial discharge sensor since each partial discharge sensor individually processes the signal and transmits data, it is difficult to process the partial discharge signal detected by each partial discharge sensor at the same time and remove the influence of external noise through comparison. .
  • it is also difficult to calculate the discharge position by the time of arrival method using the time difference of the nanosecond area detected by each partial discharge sensor. In this case, it is mainly used as a low-cost monitoring device that measures only the presence or absence of partial discharge around the partial discharge sensor.
  • the present invention provides a wavelength division multiplexing partial discharge monitoring system to reduce the cost of system installation and maintenance by monitoring the partial discharge by transmitting to the network.
  • DAU signal processing apparatus
  • DAU signal processing unit
  • the wavelength division multiplexing partial discharge monitoring system transmits a wavelength band multiplexing scheme by assigning a unique wavelength band through optical conversion of a detected partial discharge signal to monitor partial discharge of a power equipment.
  • a plurality of partial discharge detection device for; And a signal processing / analysis apparatus for dividing the multiplexed optical signal by wavelength to perform signal processing and analysis of the corresponding optical signal.
  • the partial discharge detection device and the signal processing / analysis device may be interconnected by using one or more optical cables (optical fibers).
  • the partial discharge signal may include an abnormal signal and a normal signal of the power equipment.
  • the partial discharge detection device may include a partial discharge sensor for measuring the partial discharge signal; An optical conversion unit for converting the partial discharge signal into an optical signal; And a multiplexing unit for allocating the wavelength to the optical signal and transmitting the wavelength in a wavelength division multiplexing scheme.
  • the signal processing / analysis apparatus includes: a demultiplexer for dividing the multiplexed optical signal by wavelengths; A signal converter for digitally restoring the divided optical signal into an electrical partial discharge signal; A signal processor for performing signal processing on the digitally converted signal in a form suitable for signal analysis; And a partial discharge analyzer for performing analysis on the signal processed signal.
  • the partial discharge detection device may include a partial discharge sensor for measuring the partial discharge signal; A digital converter for converting the partial discharge signal into a digital signal; An optical conversion unit for converting the digital signal into an optical signal; And a multiplexing unit for allocating the wavelength to the optical signal and transmitting the wavelength in a wavelength division multiplexing scheme.
  • the signal processing / analysis apparatus includes: a demultiplexer for dividing the multiplexed optical signal by wavelengths; A signal converter for restoring the divided optical signal into a digital signal; A signal processor for performing signal processing on the digital signal in a form suitable for signal analysis; And a partial discharge analyzer for analyzing the signal processed data.
  • the partial discharge sensor may be one of a UHF sensor, a VHF / HF sensor, and an ultrasonic sensor.
  • the digital converter may be configured to convert the partial discharge signal into any one of a pulse code modulation (PCM), a pulse width modulation (PWM), and a quadrature amplitude modulation (QAM). Can be converted into a digital signal.
  • PCM pulse code modulation
  • PWM pulse width modulation
  • QAM quadrature amplitude modulation
  • the present invention connects the partial discharge detection device and the signal processing / analysis device with an optical cable (optical fiber), and converts the partial discharge signal measured by the partial discharge detection device to a signal processing / analysis device through a wavelength division multiplexing method. Partial discharge can be monitored.
  • the present invention can integrate the functions of the signal processing apparatus (DAU) installed in various places of the substation into one configuration.
  • DAU signal processing apparatus
  • the present invention can be configured by integrating the signal processing unit (DAU) and the control server into a signal processing / analysis apparatus, which is one component, to concentrate on the central monitoring center.
  • DAU signal processing unit
  • the control server can be configured by integrating the signal processing unit (DAU) and the control server into a signal processing / analysis apparatus, which is one component, to concentrate on the central monitoring center.
  • the present invention does not use a coaxial cable by wavelength division multiplexing and transmitting the signals measured by several partial discharge sensors through one optical fiber from the partial discharge sensor to the signal processing / analysis apparatus in a wavelength division multiplexing method. This greatly reduces installation and maintenance costs.
  • the present invention can improve the system stability and minimize the maintenance because there is no performance degradation due to loss and aging due to the RF connector connecting a plurality of partial discharge sensor and the signal processing device (DAU).
  • DAU signal processing device
  • the present invention is integrated with the function of the signal processing unit (DAU) is concentrated in the central monitoring center, there is no influence due to changes in the outside air, such as weather, temperature, and maintenance and management is easy.
  • DAU signal processing unit
  • FIG. 1 is a view showing a conventional substation partial discharge monitoring system
  • FIG. 2 is a view showing a partial discharge monitoring system using a wavelength division multiplexing method according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view showing a detailed configuration of the partial discharge monitoring system of FIG.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a wavelength spectrum of an optical signal transmitted to an optical fiber
  • FIG. 5 is a view showing another embodiment of the partial discharge monitoring device of FIG.
  • FIG. 6 is a view showing another embodiment of the signal conversion unit of FIG. 3;
  • FIG. 7 is a view illustrating duplication of an optical cable (optical fiber) in the partial discharge monitoring system of FIG. 3.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a partial discharge monitoring system using a wavelength division multiplexing method according to an embodiment of the present invention.
  • the partial discharge monitoring system (hereinafter referred to as a “partial discharge monitoring system” 100) using a wavelength division multiplexing method according to an embodiment of the present invention, the partial discharge detection device 110 and the signal Processing / analysis apparatus 120.
  • the partial discharge detection device 110 is a sensing device for detecting partial discharge of a power facility, and detects a partial discharge signal in a pulse form and transmits the signal to the signal processing / analysis device 120, and the signal processing / analysis device 120 is a partial
  • the partial discharge is monitored by performing signal processing and analysis on the partial discharge signal transmitted from the discharge detecting device 110.
  • the partial discharge signal is a signal measured for monitoring the partial discharge of the power equipment, and includes an abnormal signal (that is, a signal that causes partial discharge) and a normal signal (that is, a signal that does not generate partial discharge) of the power equipment. do.
  • the partial discharge detection apparatus 110 and the signal processing / analysis apparatus 120 are connected to each other through an optical cable (optical fiber), and transmit and receive signals using a wavelength division multiplexing (WDM) method.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • Fiber optics are easy to install in the field and are not affected by the electromagnetic fields (EMI, EMF) of the power plant.
  • the optical fiber is not limited in length since there is no transmission loss, and even a very large substation such as a 756-kV substation can accommodate the entire line.
  • the partial discharge detection device 110 maintains a plurality of configurations because it is installed at various points of the power installation, the signal processing / analysis device 120 uses a single optical cable (optical fiber) partial discharge detection device 110 Since the signal is transmitted and received through the wavelength division multiplexing method, the signal processing device (DAU), which was installed in various places of the substation due to the reduction of the distance due to the loss of signal lines, can be integrated into one configuration.
  • the signal processing device DAU
  • the signal processing unit (DAU) since there is no distance restriction due to the loss of coaxial cable when connecting the signal processing unit (DAU) with the partial discharge sensor, it is not necessary to be spaced apart from the management server. That is, since the signal processing unit (DAU) is conventionally connected to the partial discharge sensor through a coaxial cable, the signal processing unit (DAU) is disposed around the partial discharge sensor, and the management server is disposed in the central monitoring center. However, in the present invention, the signal processing apparatus (DAU) and the management server may be integrated into the signal processing / analysis apparatus 120, which is one component, to configure the centralized monitoring center.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of the partial discharge monitoring system of FIG. 2
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a wavelength spectrum of an optical signal transmitted to an optical fiber.
  • the partial discharge monitoring system 100 includes a partial discharge detecting device 110 and a signal processing / analysis device 120.
  • the partial discharge detection device 110 and the signal processing / analysis device 120 are connected to each other through an optical cable (optical fiber) to perform optical communication, the electric signal representing information is converted into an optical signal, and then transmitted and transmitted through an optical fiber. The process of reproducing the desired information by converting the converted optical signal into an electrical signal again.
  • optical cable optical fiber
  • the partial discharge detection device 110 and the signal processing / analysis device 120 use a wavelength division multiplexing method. That is, each of the partial discharge detection apparatuses 110 functions as a transmitter for transmitting an optical signal having a predetermined wavelength, and the signal processing / analysis apparatus 120 functions as a receiver for dividing and receiving the received optical signal. . Accordingly, the partial discharge detection apparatus 110 is provided with a multiplexer (MUX) function, and the signal processing / analyzing device 120 is provided with a demultiplexer (De-MUX) function.
  • MUX multiplexer
  • De-MUX demultiplexer
  • the partial discharge detection device 110 is provided with a plurality of individual devices (110-1 to 110-N) at various points of the power installation.
  • a plurality of individual devices 110-1 to 110 -N will be collectively described as the partial discharge detection device 110.
  • the partial discharge detection apparatus 110 includes a partial discharge sensor 111, a light conversion unit 112, and a multiplexer 113.
  • the partial discharge sensor 111, the light conversion unit 112, the multiplexing unit 113 is included in the plurality of individual devices (110-1 to 110-N) the same will be described collectively.
  • the partial discharge sensor 111 measures a signal for detecting partial discharge, that is, a partial discharge signal, for a power facility (eg, a GIS).
  • a power facility eg, a GIS
  • the partial discharge sensor 111 may measure the partial discharge signal using, for example, the UHF method, the VHF / HF method, the ultrasonic method, or the like. That is, the partial discharge sensor 111 may be a UHF sensor, a VHF / HF sensor, or an ultrasonic sensor.
  • the UHF method is a method of measuring the partial discharge and predicts the cause and the degree of abnormality in the power equipment by detecting the partial discharge signal in the UHF band (300MHz ⁇ 3,000MHz) that receives relatively less external noise. It is known in a reliable way. Accordingly, the partial discharge sensor 111 may be a UHF sensor when measuring the partial discharge signal using the UHF method. In this case, the UHF sensor may select and utilize a predetermined band at a frequency between 300 MHz and 2500 MHz in consideration of the influence of external noise, the structure of the measurement target, and the transmission characteristic of the partial discharge signal.
  • the partial discharge sensor 111 is built in the power equipment and measured, or a spacer installed for the purpose of gas division and conductor support of the GIS for external measurement of the power equipment. Measurement can be made by attaching the partial discharge sensor 111.
  • the light conversion unit 112 converts the partial discharge signal measured by the partial discharge sensor 111 into an optical signal. That is, the optical converter 112 corresponds to a converter for converting an electrical signal into an optical signal.
  • the light conversion unit 112 includes, for example, a conversion device such as a semiconductor laser (PN junction diode) or an infrared light emitting device (Infrared LED).
  • the multiplexer 113 divides the optical signal converted by the optical converter 112 into a plurality of wavelength bands according to a wavelength division multiplexing scheme. Afterwards, a specific wavelength band is allocated to the optical signal input from the optical converter 112. In other words, the multiplexer 113 converts the optical signal transmitted from the optical converter 112 into a specific optical signal whose source can be identified.
  • the plurality of individual devices 110-1 to 110 -N do not allocate an arbitrary wavelength band for each optical signal through the multiplexing unit 113 that is commonly applied. Through 113, a specific wavelength band is allocated to each optical signal. That is, the plurality of individual devices 110-1 to 110 -N transmit optical signals having their own wavelengths to the optical fiber, and the signal processing / analysis apparatus 120 identifies the wavelengths of the optical signals to identify the plurality of individual devices.
  • the devices 110-1 to 110 -N may be distinguished.
  • the multiplexer 113 is a plurality of individual devices (110-1 to 110-N) It is preferable to arrange them independently. However, when the individual devices 110-1 to 110 -N are continuously disposed in the vicinity, one or more multiplexers 113 are shared depending on the number of the individual devices 110-1 to 110 -N. It can also be used.
  • each optical signal may be transmitted in the form of a wavelength spectrum through one optical fiber after each unique wavelength is assigned according to the wavelength division multiplexing scheme.
  • the signal processing / analysis apparatus 120 may identify the partial discharge detection apparatus 110 by distinguishing the wavelength of the optical signal.
  • the signal processing / analysis apparatus 120 monitors whether the partial discharge occurs in the power facility by using the optical signal transmitted from the partial discharge detection device 110.
  • the signal processing / analysis apparatus 120 includes a demultiplexer 121, a signal converter 122, a signal processor 123, a partial discharge analyzer 124, and a storage 125.
  • the demultiplexer 121 separates the 'multiplexed optical signal' transmitted through one optical fiber. That is, the demultiplexer 121 separates the 'multiplexed optical signal' for each wavelength.
  • the optical signal ' ⁇ N' is separated for each wavelength.
  • the signal converter 122 restores the optical signals separated by the demultiplexer 121 into partial discharge signals (ie, electrical signals). At this time, the signal converter 122 converts an optical signal into a partial discharge signal (Optical to Electrical converter, O / E converter), and converts the converted partial discharge signal (ie, analog electric signal) into a digital electric signal. It includes a converter (Analog to Digital converter, A / D converter).
  • the signal converter 122 may be provided with a conversion device such as a photo diode or a photo transistor, for example, to convert an optical signal into an electrical signal.
  • the signal converter 122 stores the restored partial discharge signal in the storage 125 after the analog-digital conversion.
  • the signal processor 123 performs a signal processing process of changing the electrical signal output from the signal converter 122 into a form suitable for signal analysis.
  • the signal processor 123 performs a signal processing process of changing the raw electrical signal (partial discharge signal) output from the signal converter 122 into a form suitable for partial discharge signal analysis of the power device. That is, the signal processing unit 123 converts the electrical partial discharge signal into analog and digital signals for easy signal analysis and visualization, and the values and magnitudes of voltage phases of the power equipment to be monitored, and magnitudes and voltage phases according to time series. I can convert it.
  • the signal processor 123 stores the result of the signal processing in the storage unit 125 for each of the partial discharge sensors 111 of the partial discharge detection device 110.
  • the partial discharge analysis unit 124 analyzes a signal processed signal for each partial discharge sensor 111 of the partial discharge detection device 110.
  • the partial discharge analysis unit 124 may analyze the presence or absence of the partial discharge, the position estimation using the arrival time difference of the partial discharge signal, the estimation of the discharge source according to the characteristic classification of the partial discharge signal, and the like.
  • the partial discharge analysis unit 124 outputs the analysis result through a display unit (not shown) and provides the result to the user or stores the result in the storage unit 125.
  • FIG. 5 is a view showing another embodiment of the partial discharge detection device of FIG. 3
  • FIG. 6 is a view showing another embodiment of the signal conversion unit of FIG.
  • the partial discharge detection apparatus 110a of FIG. 5 performs a digital conversion after performing a digital conversion on the partial discharge signal. That is, the partial discharge signal measured by the partial discharge sensor 111a is converted into a digital signal by the digital conversion unit 114 and then optically converted through the light conversion unit 112a.
  • the digital conversion unit 114 is a pulse code modulation (Pulse Code Modulation, PCM), pulse width modulation (PWM), quadrature amplitude modulation the partial discharge signal measured by the partial discharge sensor (111a)
  • PCM pulse code modulation
  • PWM pulse width modulation
  • quadrature amplitude modulation the partial discharge signal measured by the partial discharge sensor (111a)
  • the digital signal is converted into a digital signal according to any one of Quadrature Amplitude Modulation (QAM).
  • QAM Quadrature Amplitude Modulation
  • the signal converter 122a of FIG. 6 demodulates each optical signal into a digital signal for each wavelength.
  • the signal converter 122a applies any one of a pulse code modulation (PCM), a pulse width modulation (PWM), and a quadrature amplitude modulation (QAM) in demodulating the digital signal. do.
  • PCM pulse code modulation
  • PWM pulse width modulation
  • QAM quadrature amplitude modulation
  • FIG. 7 is a view illustrating duplication of an optical cable (optical fiber) in the partial discharge monitoring system of FIG. 3.
  • the partial discharge detection apparatus 100 and the signal processing / analysis apparatus 120 may form a redundant path when connected to each other through an optical cable (optical fiber). Such a redundant path can secure reliability and stability of signal transmission by securing another line in case of physical defect, disconnection due to external influence or failure in one line. Accordingly, the partial discharge detecting apparatus 100 and the signal processing / analysis apparatus 120 may further configure not only the first optical cable (first optical fiber) but also the second optical cable (second optical fiber).
  • the first optical cable (first optical fiber) may be used as a main line
  • the second optical cable (second optical fiber) may be used as a spare line.
  • the second optical cable (second optical fiber) is switched to the main line when there is an abnormality of the first optical cable (first optical fiber).

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Abstract

본 발명은 파장 분할 다중화 방식을 이용한 부분 방전 감시 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 방식을 이용한 부분 방전 감시 시스템은, 전력 설비의 부분방전을 감시하기 위해 측정된 부분방전 신호의 광변환을 통해 고유의 파장대역을 할당하여 파장 분할 다중화 방식으로 전송하기 위한 다수의 부분방전 감지 장치; 및 다중화된 광신호를 파장별로 분할하여 해당 광신호의 신호 처리 및 분석을 수행하기 위한 신호 처리/분석 장치;를 포함한다.

Description

파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템
본 발명은 전력기기 감시진단용 부분 방전 감시 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 부분방전 감지 장치와 신호 처리/분석 장치를 광케이블(광섬유)로 연결하고, 부분방전 감지 장치에 의해 측정된 부분방전 신호를 광변환하여 파장 분할 다중화 방식을 통해 신호 처리/분석 장치로 전송하여 부분방전을 감시함으로써, 시스템 설치 및 보수 비용을 절감하기 위한, 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템에 관한 것이다.
최근에는 산업 고도화, 지식 정보화 사회로의 전환 및 확대, 도시 생활 변화 등에 의해 전력의 안정 공급, 고품질화, 고신뢰성에 대한 요구가 절실한 상황이다. 이에 따라, 전력 설비의 운영 신뢰성을 확보하기 위해 변전소 주요 설비의 보수 방법은 비용 억제 및 고장의 사전 방지의 관점으로 일정한 주기에 따라 정기적으로 보수하는 시간 계획 유지보수(TBM: Time Based Maintenance)에서 설비의 상태를 예측하여 보수하는 상태기반 유지보수(CBM: Condition Based Maintenance) 체계를 도입하여 효율적이고 경제적인 유지 보수 방안을 전략적으로 운영, 관리할 수 있는 첨단의 기법 등이 도입되고 있다.
젼력 설비[예를 들어, 가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgear: GIS), 변압기, 피뢰기 등]의 상태기반 유지보수 전략을 위해서는 운전 중인 전력 설비의 상태를 진단하기 위한 감시 시스템의 도입이 필수적이다.
변전소의 GIS나 변압기에 적용되는 진단 장비에는 부분 방전 감시 시스템이 있다. 도 1은 기존의 변전설비 부분 방전 감시 시스템을 나타낸 도면이다.
기존 부분 방전 감시 시스템은 부분방전센서(10), 신호처리장치(Data Acquisition Unit, DAU)(20), 관제서버(30)를 포함한다. 부분방전센서(partial discharge sensor)(10)와 신호처리장치(20)는 고주파 저손실형 동축 케이블(coaxial cable)로 연결되고, 신호처리장치(20)와 관제서버(30)는 이더넷 또는 전용회선인 광케이블(optical cable)로 연결된다.
그런데 부분방전센서(10)와 신호처리장치(20)를 연결하는 동축 케이블은 길이 제한이 있다. 이는 동축 케이블이 UHF 대역에서 전송 손실이 발생하므로, 부분방전센서(10)와 신호처리장치(20) 간의 거리를 동축 케이블의 전송 손실 허용 범위 이내로 제한해야 한다. 그리고 다수의 부분방전센서(10)는 GIS나 변압기 등의 변전설비에 10∼20m 간격으로 설치된다. 이처럼 부분방전센서(10)와 신호처리장치(20)는 동축 케이블의 신호 감쇄로 인해 서로 가까운 거리에 위치해야 하는 한계가 있다.
기존에는 3∼6개의 부분방전센서(10)와 신호처리장치(20)를 15m 이내의 동축 케이블을 이용하여 연결한다. 이와 같이 신호처리장치(20)는 모든 부분방전센서(10)와 동축 케이블을 이용하여 서로 연결하기 위해, 소정 개수(즉, 3∼6개)의 부분방전센서(10)를 하나의 그룹으로 묶어 관리한다. 즉, 소정 개수의 부분방전센서(10)가 포함된 그룹이 다수개 형성되므로, 신호처리장치(20)도 해당 그룹별로 배치되기 때문에 다수개 구비되어야 한다.
또한, 이러한 기존 방식은 커넥터를 이용한 다수의 접속 개소로 인해 접속불량이 발생할 가능성이 크고, 옥외에서 장시간 사용시 외기변화에 따른 산화에 의한 접촉불량 또는 동축 케이블의 열화 등이 발생할 수 있다.
또한, 기존 방식은 부분방전센서(10)로부터 신호처리장치(20)까지 각각 개별 케이블을 포설하므로 재료비와 설치비가 수반되며, 동축 케이블의 거리 제한으로 인해 적정 간격으로 3∼6개의 부분방전센서(10)에 연결되는 신호처리장치(20)를 다수 설치해야 한다.
또한, 변전소의 여러 장소에 설치되는 신호처리장치(20)는 전용회선 등의 광케이블로 관제서버(30)에 연결된다. 이러한 기존 방식은 다수의 신호처리장치(20)가 여러 장소에 설치되므로, 변전소의 면적과 부분방전센서(10)의 개수가 증가됨에 따라 제작비용과 설치비용이 증가될 수 있다.
한편, 부분방전센서와 신호처리장치가 일체형인 경우에는 광케이블을 이용하여 관제서버에 접속할 수 있다. 이러한 방식은 각각의 부분방전센서가 개별적으로 신호처리를 하여 데이터를 전송하므로, 각 부분방전센서에 의해 검출되는 부분방전 신호를 동시에 측정한 후 비교를 통한 외부 잡음의 영향을 제거하는 신호처리가 어렵다. 또한, 이 경우에는 각 부분방전센서에 의해 검출된 나노초(ns) 영역의 시간차이를 이용하여 도착 시간차(time of arrival) 방식으로 방전 위치를 산정하는 것도 곤란하다. 이 경우에는 주로 부분방전 센서 주변의 부분방전 유무만을 측정하는 저가형 감시 장치로 활용된다.
본 발명의 목적은 부분방전 감지 장치와 신호 처리/분석 장치를 광케이블(광섬유)로 연결하고, 부분방전 감지 장치에 의해 측정된 부분방전 신호를 광변환하여 파장 분할 다중화 방식을 통해 신호 처리/분석 장치로 전송하여 부분방전을 감시함으로써, 시스템 설치 및 보수 비용을 절감하기 위한, 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 변전소의 여러 장소에 설치되던 신호처리장치(DAU)의 기능을 하나의 구성으로 통합하기 위한 부분 방전 감시 시스템을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 신호처리장치(DAU)와 관제서버를 하나의 구성인 신호 처리/분석 장치로 통합하여 중앙감시센터에 집중시켜 구성하기 위한 부분 방전 감시 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템은, 전력 설비의 부분방전을 감시하기 위해 감지된 부분방전 신호의 광변환을 통해 고유의 파장대역을 할당하여 파장 분할 다중화 방식으로 전송하기 위한 다수의 부분방전 감지 장치; 및 다중화된 광신호를 파장별로 분할하여 해당 광신호의 신호 처리 및 분석을 수행하기 위한 신호 처리/분석 장치;를 포함할 수 있다.
상기 부분방전 감지 장치 및 상기 신호 처리/분석 장치는, 하나 이상의 광케이블(광섬유)을 이용하여 상호 연결할 수 있다.
상기 부분방전 신호는, 상기 전력 설비의 이상 신호와 정상 신호가 포함될 수 있다.
상기 부분방전 감지 장치는, 상기 부분방전 신호를 측정하기 위한 부분방전센서; 상기 부분방전 신호를 광신호로 변환시키기 위한 광변환부; 및 상기 광신호에 상기 파장을 할당하여 파장 분할 다중화 방식으로 전송하기 위한 다중화부;를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리/분석 장치는, 상기 다중화된 광신호를 파장별로 분할시키기 위한 역다중화부; 상기 분할된 광신호를 전기적 부분방전 신호로 복원하여 디지털 변환시키기 위한 신호변환부; 상기 디지털 변환된 신호를 신호 분석이 적합한 형태로 신호 처리를 수행하기 위한 신호처리부; 및 상기 신호 처리된 신호에 대한 분석을 수행하기 위한 부분방전 분석부;를 포함할 수 있다.
상기 부분방전 감지 장치는, 상기 부분방전 신호를 측정하기 위한 부분방전센서; 상기 부분방전 신호를 디지털 신호로 변환시키기 위한 디지털 변환부; 상기 디지털 신호를 광신호로 변환시키기 위한 광변환부; 및 상기 광신호에 상기 파장을 할당하여 파장 분할 다중화 방식으로 전송하기 위한 다중화부;를 포함할 수 있다.
상기 신호 처리/분석 장치는, 상기 다중화된 광신호를 파장별로 분할시키기 위한 역다중화부; 상기 분할된 광신호를 디지털 신호로 복원하기 위한 신호변환부; 상기 디지털 신호를 신호 분석이 적합한 형태로 신호 처리를 수행하기 위한 신호처리부; 및 상기 신호 처리된 데이터에 대한 분석을 실시하기 위한 부분방전 분석부;를 포함할 수 있다.
상기 부분방전센서는, UHF 센서, VHF/HF 센서, 초음파 센서 중 하나일 수 있다.
상기 디지털 변환부는, 상기 부분방전 신호를 펄스 부호 변조 방식(Pulse Code Modulation, PCM), 펄스 폭 변조 방식(Pulse Width Modulation, PWM), 직교 진폭 변조 방식(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 중 어느 하나의 방식에 따라 디지털 신호로 변환할 수 있다.
본 발명은 부분방전 감지 장치와 신호 처리/분석 장치를 광케이블(광섬유)로 연결하고, 부분방전 감지 장치에 의해 측정된 부분방전 신호를 광변환하여 파장 분할 다중화 방식을 통해 신호 처리/분석 장치로 전송하여 부분방전을 감시할 수 있다.
또한, 본 발명은 변전소의 여러 장소에 설치되던 신호처리장치(DAU)의 기능을 하나의 구성으로 통합할 수 있다.
또한, 본 발명은 신호처리장치(DAU)와 관제서버를 하나의 구성인 신호 처리/분석 장치로 통합하여 중앙감시센터에 집중시켜 구성할 수 있다.
또한, 본 발명은 파장 분할 다중화 방식으로 부분방전센서로부터 신호 처리/분석 장치까지 1개의 광섬유를 통해 여러 개의 부분방전센서에 의해 측정된 신호를 각각 파장 분할 다중화하여 전달하여 동축 케이블을 이용하지 않기 때문에, 설치 및 유지 보수 비용을 대폭 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 부분방전센서와 신호처리장치(DAU)를 연결하는 RF 커넥터에 의한 손실 및 경년변화에 의한 성능 저하가 없기 때문에 시스템 안정성이 개선되어 유지보수가 최소화될 수 있다.
또한, 본 발명은 신호처리장치(DAU)의 기능이 통합되어 중앙감시센터에 집중되므로, 날씨, 기온 등의 외기 변화에 의한 영향이 없어 유지보수와 관리가 용이하다.
도 1은 기존의 변전설비 부분 방전 감시 시스템을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 방식을 이용한 부분방전 감시 시스템을 나타낸 도면,
도 3은 상기 도 2의 부분방전 감시 시스템의 상세한 구성을 나타낸 도면,
도 4는 광섬유로 전송되는 광신호의 파장 스펙트럼에 대한 예시를 나타낸 도면,
도 5는 상기 도 3의 부분방전 감시 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 6은 상기 도 3의 신호변환부의 다른 실시예를 나타낸 도면,
도 7은 상기 도 3의 부분방전 감시 시스템에서 광케이블(광섬유)의 이중화를 나타낸 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 방식을 이용한 부분방전 감시 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 파장 분할 다중화 방식을 이용한 부분방전 감시 시스템(이하 "부분방전 감시 시스템"이라 함, 100)은, 부분방전 감지 장치(110)와 신호 처리/분석 장치(120)를 포함한다.
부분방전 감지 장치(110)는 전력 설비의 부분방전을 감지하는 센싱장치로서 펄스 형태의 부분방전 신호를 감지하여 신호 처리/분석 장치(120)로 전송하고, 신호 처리/분석 장치(120)는 부분방전 감지 장치(110)로부터 전송된 부분방전 신호에 대해 신호처리 및 분석을 수행하여 부분방전을 감시한다. 이때, 부분방전 신호는 전력 설비의 부분방전 감시를 위해 측정되는 신호로서, 전력 설비의 이상 신호(즉, 부분방전이 발생되는 신호)와 정상 신호(즉, 부분방전이 발생되지 않는 신호)가 포함된다.
여기서, 부분방전 감지 장치(110)와 신호 처리/분석 장치(120)는 상호 간에 광케이블(광섬유)을 통해 서로 연결하며, 파장 분할 다중화 방식(Wavelength Division Multiplexing, WDM)을 이용하여 신호를 송수신한다.
광섬유는 현장에서 설치가 용이하고 전력 설비의 전자기장(EMI, EMF)에 의한 영향을 받지 않는다. 특히, 광섬유는 전송 손실이 없기 때문에 길이에 제약이 없고, 756㎸ 변전소와 같은 초대형 변전소에서도 1개 회선으로 전체를 수용할 수 있다.
또한, 부분방전 감지 장치(110)는 전력 설비의 여러 지점에 설치되기 때문에 다수의 구성을 유지하지만, 신호 처리/분석 장치(120)는 단일 광케이블(광섬유)을 이용하여 부분방전 감지 장치(110)와 파장 분할 다중화 방식을 통해 신호를 송수신하므로, 신호선의 손실로 인하 거리제약으로 변전소의 여러 장소에 설치되던 신호처리장치(DAU)의 기능을 하나의 구성으로 통합할 수 있다.
그리고 신호처리장치(DAU)를 부분방전센서와 연결할 때 동축 케이블의 손실에 의한 거리 제약이 없기 때문에, 관리서버와 서로 이격시켜 배치할 필요가 없다. 즉, 기존에는 신호처리장치(DAU)가 동축 케이블을 통해 부분방전센서와 연결되므로, 신호처리장치(DAU)를 부분방전센서 주변에 배치하고, 관리서버를 중앙감시센터 내에 배치한다. 하지만, 본 발명에서는 신호처리장치(DAU)와 관리서버를 하나의 구성인 신호 처리/분석 장치(120)로 통합하여 중앙감시센터에 집중시켜 구성할 수 있다.
도 3은 상기 도 2의 부분방전 감시 시스템의 상세한 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 광섬유로 전송되는 광신호의 파장 스펙트럼에 대한 예시를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 부분방전 감시 시스템(100)은 부분방전 감지 장치(110)와 신호 처리/분석 장치(120)를 포함한다.
부분방전 감지 장치(110)와 신호 처리/분석 장치(120)는 광케이블(광섬유)을 통해 상호 연결되어 광통신을 수행하므로, 정보를 나타내는 전기신호를 광신호로 변환하고, 이를 광섬유를 통해 전달하고 전달된 광신호를 다시 전기신호로 변환하여 원하는 정보를 재생하는 과정을 수행한다.
이때, 부분방전 감지 장치(110)와 신호 처리/분석 장치(120)는 파장 분할 다중화 방식을 이용한다. 즉, 부분방전 감지 장치(110) 각각은 소정의 파장을 가지는 광신호를 송신하는 송신기로서 기능을 하고, 신호 처리/분석 장치(120)는 수신된 광신호를 분할하여 수신하는 수신기로서 기능을 한다. 이에 따라, 부분방전 감지 장치(110)는 멀티플렉서(Multiplexer, MUX) 기능이 구비되고, 신호 처리/분석 장치(120)는 디멀티플렉서(Demultiplexer, De-MUX) 기능이 구비된다.
이하, 부분방전 감지 장치(110)와 신호 처리/분석 장치(120)에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
먼저, 부분방전 감지 장치(110)는 다수의 개별 장치들(110-1 내지 110-N)이 전력 설비의 여러 지점에 설치된다. 여기서는 편의상 다수의 개별 장치들(110-1 내지 110-N)을 부분방전 감지 장치(110)로 통칭하여 설명하기로 한다.
부분방전 감지 장치(110)는 부분방전센서(111), 광변환부(112), 다중화부(113)를 포함한다. 여기서, 부분방전센서(111), 광변환부(112), 다중화부(113)는 다수의 개별 장치들(110-1 내지 110-N)에 동일하게 포함되는 구성이므로 통칭하여 설명하기로 한다.
부분방전센서(111)는 전력 설비(예, GIS 등)에 대해 부분방전을 감지하기 위한 신호 즉, 부분방전 신호를 측정한다.
여기서, 부분방전센서(111)는 예를 들어, UHF법, VHF/HF법, 초음파법 등을 이용하여 부분방전 신호를 측정할 수 있다. 즉, 부분방전센서(111)는 UHF 센서, VHF/HF 센서, 초음파 센서일 수 있다.
UHF법은 부분방전을 측정하는 방법 중 외부의 잡음을 상대적으로 적게 받는 UHF 대역(300㎒∼3,000㎒)의 부분방전 신호를 검출하여 전력 설비 내부의 이상 원인 및 정도를 예측하는 방법으로, 현재 가장 신뢰성 있는 방법으로 알려졌다. 따라서, 부분방전센서(111)는 UHF법을 이용하여 부분방전 신호를 측정하는 경우에 UHF 센서일 수 있다. 이때, UHF 센서는 외부 노이즈의 영향과 적용되는 피측정 대상의 구조와 부분방전 신호의 전달 특성을 고려하여 300㎒∼2,500㎒ 사이의 주파수에서 일정 대역을 선택하여 활용할 수 있다. 그리고 부분방전 신호를 측정하기 위해서는 전력 설비의 내부에 부분방전센서(111)를 내장시켜 측정하거나, 전력 설비의 외부 측정을 위해 GIS의 가스구획 및 도체지지의 목적으로 설치되어 있는 스페이서(spacer)에 부분방전센서(111)를 부착하여 측정할 수 있다.
광변환부(112)는 부분방전센서(111)에 의해 측정된 부분방전 신호를 광신호로 변환한다. 즉, 광변환부(112)는 전기신호를 광신호로 변환시키는 변환기(Electrical to Optical converter, E/O converter)에 해당한다. 이러한 광변환부(112)는 예를 들어, 반도체 레이저(PN 접합다이오드) 또는 적외선 발광소자(Infrared LED) 등의 변환소자가 구비된다.
다중화부(113)는 광변환부(112)에 의해 변환된 광신호를 파장 분할 다중화 방식에 따라, 전체 광섬유 파장대역(예를 들어, 광섬유 저손실 파장대역 1550㎚ 대역)을 여러 파장대역으로 분할한 후 광변환부(112)로부터 입력되는 광신호에 대해 특정 파장대역을 할당한다. 다시 말해, 다중화부(113)는 광변환부(112)로부터 전달된 광신호의 출처가 확인 가능한 특정 광신호로 변환한다.
구체적으로, 다수의 개별 장치들(110-1 내지 110-N)은 공통으로 적용되는 다중화부(113)를 통해 각각의 광신호에 대해 임의의 파장대역을 할당하는 것이 아니라, 각기 구비된 다중화부(113)를 통해 각각의 광신호에 대해 특정 파장대역을 할당한다. 즉, 다수의 개별 장치들(110-1 내지 110-N)은 각기 고유의 파장을 가지는 광신호를 광섬유로 전송하며, 신호 처리/분석 장치(120)는 광신호의 파장을 식별하여 다수의 개별 장치들(110-1 내지 110-N)을 구분할 수 있다.
그런데 대부분은 개별 장치들(110-1 내지 110-N)이 전력 설비의 다양한 위치에 상당한 거리로 이격되어 배치되므로, 다중화부(113)는 다수의 개별 장치들(110-1 내지 110-N)에 독립적으로 배치되는 것이 바람직하다. 그러나 개별 장치들(110-1 내지 110-N)이 연속하여 근처에 배치되는 경우에는 개별 장치들(110-1 내지 110-N)의 개수에 따라 한 개 또는 그 이상의 다중화부(113)를 공용하여 사용할 수도 있다.
도 4를 참조하면, 제1 부분방전 감지 장치(110-1)의 파장 대역은 'λ1'이 할당되고, 제2 부분방전 감지 장치(110-2)의 파장 대역은 'λ2'가 할당되며, 제3 부분방전 감지 장치(110-3)의 파장 대역은 'λ3'이 할당되고, 제N 부분방전 감지 장치(110-N)의 파장 대역은 'λN'이 할당된다. 이와 같이, 각각의 광신호는 파장 분할 다중화 방식에 따라 각기 고유의 파장이 할당된 후, 하나의 광섬유를 통해 파장 스펙트럼의 형태로 전송될 수 있다. 이때, 신호 처리/분석 장치(120)는 광신호의 파장을 구별하여 부분방전 감지 장치(110)를 확인할 수 있다.
다음으로, 신호 처리/분석 장치(120)는 부분방전 감지 장치(110)로부터 전송된 광신호를 이용하여 전력 설비에서 부분방전이 발생하는지를 감시한다.
이러한 신호 처리/분석 장치(120)는 역다중화부(121), 신호변환부(122), 신호처리부(123), 부분방전 분석부(124), 저장부(125)를 포함한다.
역다중화부(121)는 하나의 광섬유를 통해 전달되는 '다중화된 광신호'를 분리한다. 즉, 역다중화부(121)는 '다중화된 광신호'를 각각의 파장별로 분리한다. 도 4에서 다중화된 광신호 'λ1＋λ2＋λ3＋…＋λN'는 광신호 'λ1', 광신호 'λ2', 광신호 'λ3',…,광신호 'λN'으로 각각의 파장별로 분리된다.
신호변환부(122)는 역다중화부(121)에 의해 분리된 광신호들을 각각 부분방전 신호(즉, 전기적 신호)로 복원한다. 이때, 신호변환부(122)는 광신호를 부분방전 신호로 복원시키는 변환기(Optical to Electrical converter, O/E converter)와, 변환된 부분방전 신호(즉, 아날로그 전기신호)를 디지털 전기신호로 변환시키는 변환기(Analog to Digital converter, A/D converter)를 포함한다. 이러한 신호변환부(122)는 예를 들어, 포토 다이오드(photo diode) 또는 포토 트랜지스터(photo transistor) 등의 변환소자가 구비되어 광신호를 전기신호로 변환시킬 수 있다. 신호변환부(122)는 복원된 부분방전 신호를 아날로그-디지털 변환 이후에 저장부(125)에 저장한다.
신호처리부(123)는 신호변환부(122)로부터 출력된 전기신호를 신호 분석에 적합한 형태로 변경하는 신호처리 과정을 수행한다. 이러한 신호처리부(123)는 신호변환부(122)로부터 출력된 가공되지 않은 전기적 신호(부분방전신호)를 전력기기의 부분방전 신호 분석에 적합한 형태로 변경하는 신호처리 과정을 수행한다. 즉, 신호처리부(123)는 신호분석과 가시화에 용이하도록, 전기적인 부분방전 신호를 아날로그 디지털 변환하여 감시 대상 전력 설비의 전압 위상에 대한 크기와 빈도, 시계열에 따른 크기와 전압 위상 등의 값으로 변환할 수 있다.
이때, 신호처리부(123)는 신호처리 과정 결과를 부분방전 감지 장치(110)의 부분방전센서(111)별로 저장부(125)에 저장한다.
부분방전 분석부(124)는 부분방전 감지 장치(110)의 부분방전센서(111)별로 신호처리된 신호에 대한 분석을 실시한다. 이때, 부분방전 분석부(124)는 부분방전 유무, 부분방전 신호의 도착시간 차이를 이용한 위치추정, 부분방전 신호의 특성분류에 따른 방전원 추정 등의 분석을 수행할 수 있다. 부분방전 분석부(124)는 분석 수행 결과를 표시부(미도시)를 통해 출력하여 사용자에게 제공하거나 저장부(125)에 저장한다.
도 5는 상기 도 3의 부분방전 감지 장치의 다른 실시예를 나타낸 도면이고, 도 6은 상기 도 3의 신호변환부의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.
도 5의 부분방전 감지 장치(110a)는 부분방전 신호에 대해 디지털 변환을 수행한 후 광변환을 수행한다. 즉, 부분방전센서(111a)에 의해 측정된 부분방전 신호는 디지털변환부(114)에 의해 디지털신호로 변환된 후, 광변환부(112a)를 통해 광변환된다. 여기서, 디지털변환부(114)는 부분방전센서(111a)에 의해 측정된 부분방전 신호를 펄스 부호 변조 방식(Pulse Code Modulation, PCM), 펄스 폭 변조 방식(Pulse Width Modulation, PWM), 직교 진폭 변조 방식(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 중 어느 하나의 방식에 따라 디지털 신호로 변환한다.
도 6의 신호변환부(122a)는 도 5의 부분방전 감지 장치(110a)로부터 광신호가 전달되면, 각 광신호를 파장별로 디지털 신호로 복조한다. 이때, 신호변환부(122a)는 디지털 신호로 복조함에 있어, 펄스 부호 변조 방식(PCM), 펄스 폭 변조 방식(PWM), 직교 진폭 변조 방식(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 중 어느 하나의 방식을 적용한다.
도 7은 상기 도 3의 부분방전 감시 시스템에서 광케이블(광섬유)의 이중화를 나타낸 도면이다.
부분방전 감지 장치(100)와 신호 처리/분석 장치(120)는 광케이블(광섬유)을 통해 서로 연결할 때 이중화 경로를 형성할 수 있다. 이와 같은 이중화 경로는 어느 하나의 선로에 물리적인 결함, 외부 영향에 의한 단선 또는 고장이 있는 경우에 다른 선로를 확보함으로써 신호 전달의 신뢰성 및 안정성을 확보할 수 있다. 이에 따라, 부분방전 감지 장치(100)와 신호 처리/분석 장치(120)는 제1 광케이블(제1광섬유)뿐만 아니라, 제2 광케이블(제2 광섬유)을 추가로 구성할 수 있다. 여기서 제1 광케이블(제1 광섬유)은 메인 선로로 사용하고, 제2 광케이블(제2 광섬유)은 예비 선로로 사용할 수 있다. 제2 광케이블(제2 광섬유)은 제1 광케이블(제1 광섬유)의 이상이 있는 경우에 메인 선로로 절체된다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (9)

  1. 전력 설비의 부분방전을 감시하기 위해 감지된 부분방전 신호의 광변환을 통해 고유의 파장대역을 할당하여 파장 분할 다중화 방식으로 전송하기 위한 다수의 부분방전 감지 장치; 및
    다중화된 광신호를 파장별로 분할하여 해당 광신호의 신호 처리 및 분석을 수행하기 위한 신호 처리/분석 장치;
    를 포함하는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 감지 장치 및 상기 신호 처리/분석 장치는,
    하나 이상의 광케이블(광섬유)을 이용하여 상호 연결하는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 신호는,
    상기 전력 설비의 이상 신호와 정상 신호가 포함되는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 감지 장치는,
    상기 부분방전 신호를 측정하기 위한 부분방전센서;
    상기 부분방전 신호를 광신호로 변환시키기 위한 광변환부; 및
    상기 광신호에 상기 파장을 할당하여 파장 분할 다중화 방식으로 전송하기 위한 다중화부;
    를 포함하는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리/분석 장치는,
    상기 다중화된 광신호를 파장별로 분할시키기 위한 역다중화부;
    상기 분할된 광신호를 전기적 부분방전 신호로 복원하여 디지털 변환시키기 위한 신호변환부;
    상기 디지털 변환된 신호를 신호 분석이 적합한 형태로 신호 처리를 수행하기 위한 신호처리부; 및
    상기 신호 처리된 신호에 대한 분석을 수행하기 위한 부분방전 분석부;
    를 포함하는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부분방전 감지 장치는,
    상기 부분방전 신호를 측정하기 위한 부분방전센서;
    상기 부분방전 신호를 디지털 신호로 변환시키기 위한 디지털 변환부;
    상기 디지털 신호를 광신호로 변환시키기 위한 광변환부; 및
    상기 광신호에 상기 파장을 할당하여 파장 분할 다중화 방식으로 전송하기 위한 다중화부;
    를 포함하는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 처리/분석 장치는,
    상기 다중화된 광신호를 파장별로 분할시키기 위한 역다중화부;
    상기 분할된 광신호를 디지털 신호로 복원하기 위한 신호변환부;
    상기 디지털 신호를 신호 분석이 적합한 형태로 신호 처리를 수행하기 위한 신호처리부; 및
    상기 신호 처리된 데이터에 대한 분석을 실시하기 위한 부분방전 분석부;
    를 포함하는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  8. 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 부분방전센서는,
    UHF 센서, VHF/HF 센서, 초음파 센서 중 하나인 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 디지털 변환부는,
    상기 부분방전 신호를 펄스 부호 변조 방식(Pulse Code Modulation, PCM), 펄스 폭 변조 방식(Pulse Width Modulation, PWM), 직교 진폭 변조 방식(Quadrature Amplitude Modulation, QAM) 중 어느 하나의 방식에 따라 디지털 신호로 변환하는 파장 분할 다중화 방식 부분 방전 감시 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113899995A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 哈尔滨理工大学 基于分布式反馈光纤激光器的局部放电检测方法及装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102039837B1 (ko) * 2018-10-12 2019-11-01 한국전력공사 광 변환기를 포함하는 부분 방전 센서 및 이를 포함하는 부분 방전 측정 시스템
CN110470960B (zh) * 2019-09-05 2021-03-09 国网北京市电力公司 电缆局部放电的分析方法及装置、存储介质及处理器
CN110514974B (zh) * 2019-10-14 2021-05-04 云南电网有限责任公司电力科学研究院 一种局部放电定位系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100526069B1 (ko) * 2003-09-25 2005-11-08 한국전기연구원 다중대역 부분방전 측정장치
KR20070019303A (ko) * 2005-08-12 2007-02-15 연세대학교 산학협력단 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망 시스템
US20100263001A1 (en) * 2007-10-25 2010-10-14 Battelle Memorial Institute Optical-to-millimeter wave conversion
WO2012008929A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Agency For Science, Technology And Research Sensor and method of manufacturing the same, and system for detecting a partial discharge signal and a method of forming the same
US20160003782A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Mastinc System for prediction and prevention of electric transformer failures

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100526069B1 (ko) * 2003-09-25 2005-11-08 한국전기연구원 다중대역 부분방전 측정장치
KR20070019303A (ko) * 2005-08-12 2007-02-15 연세대학교 산학협력단 파장분할 다중방식 수동형 광가입자망 시스템
US20100263001A1 (en) * 2007-10-25 2010-10-14 Battelle Memorial Institute Optical-to-millimeter wave conversion
WO2012008929A1 (en) * 2010-07-16 2012-01-19 Agency For Science, Technology And Research Sensor and method of manufacturing the same, and system for detecting a partial discharge signal and a method of forming the same
US20160003782A1 (en) * 2014-07-03 2016-01-07 Mastinc System for prediction and prevention of electric transformer failures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113899995A (zh) * 2021-09-30 2022-01-07 哈尔滨理工大学 基于分布式反馈光纤激光器的局部放电检测方法及装置

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