WO2022014741A1 - 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치 - Google Patents

광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2022014741A1
WO2022014741A1 PCT/KR2020/009311 KR2020009311W WO2022014741A1 WO 2022014741 A1 WO2022014741 A1 WO 2022014741A1 KR 2020009311 W KR2020009311 W KR 2020009311W WO 2022014741 A1 WO2022014741 A1 WO 2022014741A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
partial discharge
signal
noise
pulse
noise removal
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/009311
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최광식
Original Assignee
(주)에코투모로우코리아
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에코투모로우코리아 filed Critical (주)에코투모로우코리아
Priority to PCT/KR2020/009311 priority Critical patent/WO2022014741A1/ko
Priority to US18/016,159 priority patent/US20230314496A1/en
Publication of WO2022014741A1 publication Critical patent/WO2022014741A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/02—Measuring characteristics of individual pulses, e.g. deviation from pulse flatness, rise time or duration
    • G01R29/027—Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/26—Measuring noise figure; Measuring signal-to-noise ratio
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
    • G01R31/14—Circuits therefor, e.g. for generating test voltages, sensing circuits

Definitions

  • the present invention relates to a wideband lossless partial discharge detection and noise removal technology, and more particularly, a pulse synchronization technique is applied to detect a wideband partial discharge signal without loss to generate a partial discharge timing pulse (T-Pulse) and a partial discharge size. Pulses in which the pulses (Q-Pulse) are started with each other are detected as partial discharge signals, and pulses in which the two pulses are not started with each other are removed as noise. It is a pulse conversion type wideband lossless partial discharge detection and noise removal device that effectively detects a signal.
  • the conventional partial discharge diagnosis technology using electromagnetic waves is applied to partial discharge diagnosis of power cables using HFCT, partial discharge diagnosis of power facilities using UHF sensor, partial discharge diagnosis of electric vehicles using HFCT and UHF hybrid sensor, and the like.
  • the partial discharge signal generally includes some or all of the 500 MHz to 5 GHz frequency band
  • the rising time generally includes some or all of the 0.2 nS to 2.0 nS band
  • the pulse width includes some or all of the 1 nS to 3 nS band.
  • the frequency band overlaps with the communication service (noise) band, and some communication services (noise) have the rising time band and the pulse width band, which has caused serious obstacles in partial discharge detection.
  • a filter band rejection
  • noise is not completely removed by using the filter, so a double or triple filter is used.
  • there was no countermeasure against noise such as airborne corona, which is a noise very similar to the partial discharge signal, so field workers were deeply troubled, but there was no specific alternative.
  • the partial discharge signal input through the sensor shows a burst form of high-frequency pulses with a pulse width of several nS, and there is no standardized pattern.
  • the constituent pulses constituting the cluster in the cluster are different from the pulses constituting the partial discharge signal cluster.
  • it is not easy to detect the cable partial discharge because the noise is very similar to the partial discharge and the signal strength is relatively large.
  • Partial discharge prevention diagnosis is an essential part for human safety and facility maintenance.
  • the biggest challenge in the field of partial discharge prevention and diagnosis in the electric power field is noise removal, and in particular, partial discharge noise removal such as corona noise is a difficult task.
  • Partial discharge prevention and diagnosis using electromagnetic waves is preferred because it shows the best results.
  • noise cannot be removed by the method of installing a filter, and noise and partial discharge through high-speed operation.
  • noise removal using the conventional filter attachment and high-speed software processing method. Therefore, an economical and effective method for removing noise without using a filter and high-speed software is required.
  • the partial discharge signal shows a burst form of a high-frequency pulse with a pulse width of several nS and is different from the partial discharge noise or communication noise similar to other partial discharge signals.
  • the partial discharge signal and the partial discharge It is not easy to distinguish noise.
  • Korean Patent Registration No. 10-1496442 (2015.02.17) relates to a cable partial discharge diagnostic device, and the technology applies a narrow band pass filter to remove noise, so the partial discharge signal is filtered so that the partial discharge is properly performed.
  • the disadvantage is that it cannot be detected.
  • the "partial discharge signal detection unit that distinguishes between noise and PD" proves that noise is introduced in spite of the application of the bandpass filter.
  • the above technique has a disadvantage in that it is not economical because an additional high-speed ADC and a software computing process are required to distinguish the noise from the partial discharge signal.
  • Korea Patent No. 20-0435061 (2006.12.29) relates to a partial discharge counter for diagnosing gas insulated switchgear, and the partial discharge signal is filtered because the technology also applies a bandpass filter to remove noise from the input signal.
  • the disadvantage is that it cannot be detected properly. Since the peak detection circuit is applied, when a larger noise than the partial discharge signal is introduced within the band of the bandpass filter, the noise signal can be recognized and counted as a partial discharge.
  • An embodiment of the present invention departs from the conventional one-dimensional technology concept based on simple frequency in acquiring partial discharge and noise removal, and adopts a three-dimensional technology concept such as partial discharge occurrence timing, partial discharge signal size, and synchronization analysis thereof.
  • An object of the present invention is to provide a partial discharge detection and noise removal device.
  • An embodiment of the present invention is to provide a wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus capable of effectively detecting whether an input signal includes a partial discharge signal.
  • an embodiment of the present invention effectively suppresses noise by comparing the synchronization between the partial discharge timing pulse (T-Pulse) and the partial discharge magnitude pulse (Q-Pulse) and removing a signal irrelevant to the synchronization as noise.
  • An object of the present invention is to provide a wideband lossless partial discharge detection and noise removal device capable of detecting only a lossless wideband partial discharge.
  • an embodiment of the present invention can control a characteristic that is not recognized as a partial discharge according to the attenuation according to the distance, so that it is possible to remove partial discharge noise such as an air corona, and it is possible to control the partial discharge detection distance, so that the target device It is intended to provide a wideband lossless partial discharge detection and noise removal device that can be operated separately.
  • One embodiment of the present invention is a T/Q pulse-type noise removal circuit configuration in which the PANA (Patial Discharge Amplification Noise Attenuation) technology (Korean Patent Application No. 10-2017-0134573) is applied one step further.
  • PANA Physical Discharge Amplification Noise Attenuation
  • 10-2017-0134573 Korean Patent Application No. 10-2017-0134573
  • One embodiment of the present invention is provided with an ultra-short signal divider, and one output end of the ultra-short signal divider is input to the partial discharge occurrence timing pulse acquisition unit, and the timing pulse is acquired and input to one end of the synchronization comparison device, and the other output terminal of the ultra-short signal divider is input to the partial discharge magnitude pulse acquisition unit, and the magnitude pulse is acquired and input to the other end of the synchronous comparator to detect the part where both signals exist simultaneously in the time domain, and the part from which noise is removed by purely acquiring only the partial discharge signal
  • An object of the present invention is to provide a wideband lossless partial discharge detection and noise removal device capable of reproducing a discharge signal, and can be used in various devices.
  • the partial discharge signal generator may reproduce or generate a partial discharge signal through the detected partial discharge pulse.
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit is a first proportional signal generation unit that generates first and second proportional signals according to an input signal, is generated based on the first proportional signal and is transmitted to the input terminal through at least one partial discharge capacitor
  • a first automatic gain adjustment unit for performing automatic gain adjustment on the fed back partial discharge detection signal, and a second automatic gain adjustment for performing automatic gain adjustment based on a partial discharge comparison signal generated based on the second proportional signal and fed back to an input terminal
  • An automatic gain control unit, a timing noise removal unit for generating a timing noise removal signal from which timing noise is removed based on the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal, and a timing pulse generation unit for obtaining a partial discharge generation timing pulse can
  • the partial discharge magnitude pulse acquisition unit is a second proportional signal generator generating third and fourth proportional signals according to an input signal, generated based on the third proportional signal and fed back to the input terminal through at least one partial discharge capacitor
  • the first automatic gain adjusting unit may filter a specific frequency band from the partial discharge detection signal through at least one partial discharge capacitor having one end connected to an output terminal and the other end grounded, and fed back to the corresponding automatic gain adjustment process.
  • the third automatic gain adjusting unit adjusts the frequency bandwidth of the partial discharge detection signal input to the input terminal through the at least one partial discharge capacitor and at least one partial discharge resistor connected to one end of the at least one partial discharge capacitor It may include a partial discharge loop filter module.
  • the first automatic gain adjuster may adjust the frequency bandwidth through a low pass filter (LPF) or a high pass filter (HPF) implemented through a combination of at least two of a capacitor, an inductor, a resistor, and an amplifier.
  • LPF low pass filter
  • HPF high pass filter
  • the timing noise removing unit and the magnitude noise removing unit cancel a difference part between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal or add similar parts to remove components other than the partial discharge as the timing noise and the magnitude noise, respectively.
  • the timing noise removing unit and the magnitude noise removing unit differentially amplify a difference amplifier for calculating a difference between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal or between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal It can be implemented through a differential amplifier.
  • the timing pulse generator may generate a partial discharge generation timing pulse by converting the partial discharge signal obtained from the difference amplifier or the differential amplifier into a transistor transistor logic (TTL) pulse.
  • TTL transistor transistor logic
  • Each of the first proportional signal generator and the second proportional signal generator includes a log detector, an amplifier, an envelope detector and an integrator for demodulating a log value of the input signal. integrator), or through a combination of at least two.
  • Each of the timing noise removing unit and the magnitude noise removing unit may further include a noise removing module configured to remove a signal output with an intensity smaller than a specific reference voltage from among output signals to further remove the timing noise and the magnitude noise.
  • Each of the timing noise removing unit and the magnitude noise removing unit may determine the specific reference voltage through manual setting by a user or automatic setting through internal feedback or remote feedback.
  • Each of the timing noise removing unit and the magnitude noise removing unit includes a local analog voltage according to a variable resistor manually changed by a user locally, a remote analog voltage provided remotely, or a DAC (The manual setting may be performed based on the digital to analog converter) output.
  • Each of the timing noise removing unit and the magnitude noise removing unit includes (a) a low-pass filter disposed at an output terminal to filter the timing noise removing signal, and (b) an ADC with the lowest, average or highest value of the filtered timing noise removing signal. It may include a feedback module that detects through conversion and digital operation and automatically sets the specific reference voltage by giving feedback until the corresponding detection value converges within a specific reference range.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus receives a pulse count as feedback from the timing pulse generator and controls a variable amplifier or a variable attenuator to adjust the generation sensitivity of the partial discharge generation timing pulse to reduce the partial discharge signal. It may further include a network communication module for remotely communicating with a control unit and HMI (Human Machine Interface) for controlling the distance relationship with the source of origin.
  • HMI Human Machine Interface
  • the synchronization comparator may variably determine whether to synchronize according to a distance from a source of the partial discharge signal.
  • the synchronization comparator may determine that the timing pulse and the magnitude pulse are not synchronized in a time domain when the distance is greater than a predetermined reference, and remove the partial discharge signal as noise.
  • the synchronous comparison unit analog-digitally converts the partial discharge magnitude pulse signal using the partial discharge generation timing pulse as a trigger, and selects a first, second, or third analog-to-digital converter according to the analog-to-digital conversion speed can be used as
  • the first analog-to-digital converter may obtain the partial discharge signal by directly sampling at the RF level without undergoing a modulation process on the inputted radio frequency (RF) signal.
  • RF radio frequency
  • the second analog-to-digital converter may receive the amplified or attenuated signal from the variable amplification unit controlled by the synchronous comparator without going through a special modulation process and sample the signal at high speed to obtain the partial discharge signal.
  • the third analog-to-digital converter can obtain the partial discharge signal by sampling the peak hold value calculated through the peak hold method of amplifying or attenuating the input signal, modulating it with an RF log detection module, and storing the maximum value in the capacitor. have.
  • the partial discharge signal generator may selectively use first and second digital-to-analog converters that variably determine the topology of each circuit configuration according to the digital-to-analog conversion speed.
  • the second digital-to-analog converter includes a frequency voltage control RF generator, an RF level adjusting unit for adjusting the RF signal generated from the RF generator, an RF amplifier for amplifying the adjusted RF signal, and controlling the generation of an RF burst by the amplification to further include an output level control unit for generating a partial discharge signal.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus may include a remote or local control unit.
  • the control unit may digitally or analogously control a variable amplifier, a variable attenuator and a comparator provided in the timing pulse generating unit as an output element, and a variable amplifier and a variable attenuator provided in the magnitude pulse generating unit.
  • the TTL signal of the timing pulse generator and the output voltage of the magnitude pulse generator may be received as an input feedback element.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus removes partial discharge noise such as corona or when detecting partial discharge noise according to a distance or detecting a partial discharge signal according to a distance, remote or local
  • the control unit may control the output element and receive feedback from the input element to implement partial discharge noise removal or noise removal according to distance and partial discharge signal detection.
  • the wideband lossless partial discharge detection and noise removal system includes a plurality of partial discharge sources that are spaced apart from each other by a predetermined distance and generate partial discharge signals mixed with noise, each of the plurality of partial discharge sources being disposed
  • a data acquisition device comprising a plurality of partial discharge sensors and a data acquisition device for distinguishing and acquiring a partial discharge signal from a partial discharge signal mixed with noise detected through the plurality of partial discharge sensors, wherein the data acquisition device generates the partial discharge signal
  • a partial discharge generation timing pulse acquisition unit for acquiring the generation timing pulse of the partial discharge signal at the beginning, a partial discharge magnitude pulse acquisition unit for acquiring the magnitude pulse of the partial discharge signal, the generation timing pulse and the magnitude pulse of the partial discharge signal
  • a plurality of broadband including a synchronization comparator for detecting a partial discharge digital signal determined according to the synchronization of It may include lossless partial discharge detection and noise removal devices.
  • the plurality of broadband lossless partial discharge detection and noise removal devices includes the timing for a partial discharge signal of another partial discharge source detected from a specific partial discharge source among a plurality of partial discharge sources disposed at a distance greater than a specific reference. It is possible to detect only the partial discharge signal of the specific partial discharge source by determining that the pulse and the magnitude pulse are not synchronized in the time domain, and removing the partial discharge signal of the other partial discharge source as noise.
  • the plurality of wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatuses do not use a filter and have wideband characteristics so that a plurality of sensors of various types having different bandwidths can be simultaneously used.
  • the disclosed technology may have the following effects. However, this does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, so the scope of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus can effectively detect whether the partial discharge signal is included in the input signal.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus effectively removes noise and partial discharge-like noise even when a partial discharge signal and noise and partial discharge-like noise are mixed in an input signal and prevents partial discharge make it detectable.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus is referred to as a T/Q pulse method to which a PD Amplification Noise Attenuation (PANA) method (Korean Patent Application No. 10-2017-0134573) is applied.
  • PANA PD Amplification Noise Attenuation
  • the partial discharge signal component is amplified more than the reference voltage (Vref) and the noise component is attenuated than the reference voltage (Vref) to obtain a reference strength (vref)
  • Vref reference voltage
  • vref reference strength
  • Differentiating points are given based on the PANA technology, which can detect partial discharge signals using this differentiation point, converts the partial discharge detection signal into a timing pulse signal to acquire the signal at the time the timing signal is generated, and In combination with the TTL conversion circuit, the partial discharge timing pulse is detected, and the ADC triggers using the TTL signal to obtain the partial discharge signal.
  • a partial discharge signal from which noise has been removed can be obtained.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus enables noise removal and partial discharge detection according to a diagnosis distance, so it is possible to remove partial discharge noise such as airborne corona, and to set a detection boundary In this way, individual diagnosis of the device to be diagnosed is possible and accurate detection of the site of occurrence is possible.
  • the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus does not use any filter in the partial discharge signal detection system, so there is no frequency limitation, so wideband detection is possible and there is no loss.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus detects the partial discharge signal by acquiring the synchronization time signal of the partial discharge occurrence timing pulse and the partial discharge magnitude pulse, and other noises are not synchronized with each other. Since it is not acquired, perfect noise removal is possible, for example, RFI noise, communication noise, EMI noise and air corona noise can be removed.
  • Broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus is a cable partial discharge prevention diagnosis, SIS (Solid Insulation Switchgear), transformer, electric motor, generator equipment partial discharge prevention diagnosis, electric vehicle partial discharge prevention diagnosis, electric vehicle charger It can be applied to partial discharge preventive diagnosis, GIS (Gas Insulation Switchgear) partial discharge preventive diagnosis, UHF partial discharge sensor with noise removal function, bushing partial discharge preventive diagnosis and partial discharge noise removal module, but is not limited thereto.
  • SIS Solid Insulation Switchgear
  • GIS Gas Insulation Switchgear
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a partial discharge generation timing pulse acquisition unit of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a first proportional signal generator of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a diagram illustrating first and second transfer function generating modules of FIG. 3 .
  • FIG. 5 is a diagram illustrating first and second automatic gain adjusters of FIG. 2 .
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another embodiment of the partial discharge feedback module of FIG. 5 .
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a timing noise removing unit of FIG. 2 .
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of acquiring a partial discharge generation timing pulse of the apparatus for detecting and removing noise in a wideband lossless partial discharge according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a partial discharge magnitude pulse acquisition unit of FIG. 1 .
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a second proportional signal generator of FIG. 9 .
  • FIG. 11 is a diagram illustrating third and fourth automatic gain adjusters of FIG. 9 .
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the magnitude noise removing unit of FIG. 9 .
  • FIG. 13 is a view showing a partial discharge amplitude pulse acquisition process of the apparatus for detecting and removing noise in a wideband lossless partial discharge according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a synchronization comparison unit of FIG. 1 .
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a partial discharge signal generator of FIG. 1 .
  • 16 is a partial discharge timing pulse generation process, partial discharge magnitude pulse generation process, noise removal process, and partial discharge signal reproduction or production process of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing voltage waveforms.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a partial discharge timing pulse generation process, a partial discharge magnitude pulse generation process, a noise removal process, and a partial discharge signal reproduction or production process of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention; In particular, as it has the same rising time as the partial discharge, it illustrates the noise removal process for the communication burst noise containing the internal rapid change signal that could not be removed with the prior technology.
  • FIG. 18 is a view illustrating a process of converting a partial discharge signal into a noisy signal according to a traveling distance of the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention and an embodiment of partial discharge detection according to a constant distance relationship; It is a drawing.
  • 19 is a partial discharge timing pulse generation process, partial discharge magnitude pulse generation process, noise removal process, and partial discharge signal reproduction or production process of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a diagram illustrating voltage waveforms it is a diagram showing a process in which a partial discharge signal is converted into a noisy signal according to a traveling distance and an embodiment of partial discharge detection by a certain distance relationship from different partial discharge sources.
  • 20 is a partial discharge detection distance control method by distance relationship control of a wideband lossless partial discharge detection and noise removal system including a plurality of wideband lossless partial discharge detection and noise removal devices according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing a method of removing noise, a method of removing noise by comparing between channels, and remote monitoring.
  • 21 is a diagram illustrating experimental results of removing noise and detecting a partial discharge through a broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 22 is an output result showing a result (channel B) of detecting whether a partial discharge has occurred by actually implementing the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention compared to the conventional technique (channel A) It is a graph.
  • a wideband lossless partial discharge detection and noise removal device includes a partial discharge generation timing pulse acquisition unit for acquiring a generation timing pulse of the partial discharge signal at the beginning of generation of the partial discharge signal, A partial discharge magnitude pulse acquisition unit for acquiring a magnitude pulse, a synchronization comparison part for detecting a partial discharge digital signal determined according to whether the generation timing pulse of the partial discharge signal and the magnitude pulse are synchronized, and the detected portion and a partial discharge signal generator for detecting a partial discharge pulse converted from a discharge digital signal into an analog signal, wherein the synchronization comparator generates a corresponding pulse when the timing pulse and the magnitude pulse of the partial discharge signal are synchronized in the time domain. It is detected as a partial discharge pulse, and if it is not synchronized, the corresponding pulse is determined as noise and removed.
  • a wideband lossless partial discharge detection and noise removal device includes a plurality of partial discharge sources, each of which is located at a predetermined distance from each other and generates partial discharge signals mixed with noise, the plurality of partial discharges
  • a data acquisition device comprising: a plurality of partial discharge sensors disposed at each of the generating sources; is a partial discharge generation timing pulse acquisition unit that acquires a timing pulse of the generation of the partial discharge signal at the beginning of generation of the partial discharge signal, a partial discharge magnitude pulse acquisition unit that acquires a magnitude pulse of the partial discharge signal, the generation of the partial discharge signal
  • a synchronization comparator for detecting a partial discharge digital signal determined depending on whether a timing pulse and the magnitude pulse are synchronized, and a partial discharge signal generating a partial discharge pulse obtained by converting the detected partial discharge digital signal into an analog signal and a plurality of wideband lossless partial discharge detection and noise removal devices including It is determined whether the timing pulse and the magnitude pulse with respect to the partial discharge signal of the generating source are
  • first and second are for distinguishing one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms.
  • a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.
  • identification numbers eg, a, b, c, etc. are used for convenience of description, and identification numbers do not describe the order of each step, and each step clearly indicates a specific order in context. Unless otherwise specified, it may occur in a different order from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus (1000). More specifically, the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 determines whether the first partial discharge timing pulse and the partial discharge magnitude pulse are synchronized, unlike the previous ultra-short filter method and/or the post-stage high-speed software processing method. By comparing and removing signals irrelevant to synchronization, partial discharge signals can be detected and noise can be effectively removed.
  • the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 has a small volume and has excellent wideband noise removal performance, so that it is possible to effectively detect a partial discharge signal over a wide band without loss.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 uses the selectivity of the distance relationship in which the partial discharge generation timing pulse is not generated after such a predetermined distance, partial discharge noise such as external air corona and motor noise. can be removed.
  • noise removal or suppression by acquiring and analyzing a signal of -65 dBm or less, which is a very fine signal, is a very important factor in detecting a partial discharge signal.
  • noise removal or suppression by acquiring and analyzing a signal of -65 dBm or less, which is a very fine signal, is a very important factor in detecting a partial discharge signal.
  • various signal bands are overlapped, it is difficult to suppress such noise because of a similar partial discharge signal very similar to the partial discharge signal.
  • all signals including the partial discharge signal have a constant rising time and signal width.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 accurately detects a partial discharge occurrence timing pulse and a partial discharge magnitude pulse, and detects a common part in which the two pulses are synchronized (in the time domain), thereby detecting only the partial discharge signal. and thus noise can be suppressed.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 includes an input port 1, an output port 2, a communication port 4, a network communication module 5, a first signal distribution module ( 3), a partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 , a partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 , a synchronization comparison unit 300 , a partial discharge signal generation unit 400 , and a control unit 500 may be included.
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 may acquire a partial discharge generation timing pulse corresponding to the generation timing of the partial discharge signal appearing at the beginning of generation of the partial discharge signal.
  • the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 may acquire the partial discharge magnitude pulse as a pulse indicating the magnitude of the partial discharge signal, and may be implemented by applying a pair of log amplifiers or dual log amplifiers.
  • a pair of log amplifiers or dual log amplifiers For example, for the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200, it is advantageous for circuit implementation to use a pair of generally identical models, but log amplifiers having different characteristics may be used.
  • the synchronization comparator 300 may detect a partial discharge pulse determined according to whether the generation timing pulse of the partial discharge signal and the magnitude pulse are synchronized. For example, the synchronization comparator 300 may detect whether the partial discharge occurrence timing pulse and the partial discharge magnitude pulse are synchronized in the time domain, and determine the synchronized pulse as the partial discharge pulse, For pulses, it can be determined as noise.
  • the synchronization comparison unit 300 may be implemented by having an ADC therein or by applying a microprocessor having a separate ADC, and the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 applies a pair of log amplifiers. can be implemented.
  • the pair of log amplifiers may each perform an analog operation, obtain a result value, and pass it to the synchronization comparison unit 300 .
  • the partial discharge signal generator 400 may generate a partial discharge signal through the detected partial discharge pulse.
  • the partial discharge signal generator 400 may be implemented by applying a digital to analog converter (DAC).
  • DAC digital to analog converter
  • the magnitude of the partial discharge signal obtained from the ADC may be provided in the same magnitude by the synchronization comparison unit 300, or may be provided by amplifying or attenuating the magnitude.
  • the DAC signal when the DAC signal is generated, the signal amplitude, burst period, frequency, and waveform may be determined by the synchronization comparator 200 .
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 acquires the partial discharge generation timing pulse through the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 and the partial discharge signal through the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 . It is possible to acquire a pulse with a magnitude of .
  • the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 receives the partial discharge occurrence timing pulse as a trigger signal through the synchronization comparator 300 (eg, a microprocessor), and sends the partial discharge signal to the ADC.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal device 1000 By detecting the size of the detected partial discharge signal, or determining the attenuated or amplified size, burst period, frequency, and waveform of the detected partial discharge signal, and regenerating or producing only the partial discharge signal with the DAC, noise is effectively suppressed and the partial discharge signal is detected can do.
  • the partial discharge generation timing pulse is generated when the partial discharge signal is generated (immediately at the beginning of the partial discharge signal cycle), so it is possible to perform very accurate noise discrimination processing and it is possible to acquire More specifically, the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 may achieve the effects of the present invention by using whether the partial discharge generation timing pulse and the partial discharge magnitude pulse are synchronized.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 measures the partial discharge magnitude pulse at the same time or almost at the same time as the partial discharge generation timing pulse is obtained, and only the partial discharge signal is purely obtained, thereby removing the noise partial discharge signal. can be played back and can be used on a variety of devices.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 has a noise removal function by measuring the magnitude of the partial discharge at the same time or almost simultaneously with acquiring the partial discharge occurrence timing pulse, and reproducing and transmitting the partial discharge signal. It can be used in an active-type partial discharge detection sensor module.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a partial discharge generation timing pulse acquisition unit of FIG. 1 .
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 includes a communication port 4 , a network communication module 5 , a proportional signal generation unit 110 , a first automatic gain control unit 120 , and a second It may include an automatic gain control unit 130 , a timing noise removal unit 140 , a timing pulse generation unit 150 , a variable amplifier/variable attenuator 160 , a filter 170 , and a control unit 500 .
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 may attach the filter 170 to the front end to obtain a more accurate partial discharge generation timing pulse.
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 may include a variable/fixed amplifier or a variable/fixed attenuator 160 at the front end to acquire a more accurate partial discharge generation timing pulse.
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 can remotely or locally automatically (or manually) control the variable amplifier or variable attenuator in the front stage to obtain a more accurate partial discharge generation timing pulse.
  • a control unit 500 in which there is may be installed. More specifically, the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 is a variable amplifier / A control unit 500 capable of controlling the attenuator 160 may be included. In one embodiment, the controller 500 may control the distance relationship by receiving the pulse count feedback from the timing pulse generator 150 and controlling the variable amplifier/attenuator 160 .
  • the first proportional signal generator 110 may generate first and second proportional signals according to the input signal. More specifically, the first proportional signal generating unit 110 may receive an input signal through the variable amplifier/attenuator 160 by being electrically connected to the variable amplifier/attenuator 160 at the input terminal, and the received input signal. The first and second proportional signals may be generated based on the first and second proportional signals, and the first and second proportional signals generated by being electrically connected to the input terminals of the first and second automatic gain adjustment units 120 and 130 at the output terminal are respectively second It may be provided to the input terminals of the first and second automatic gain adjusters 120 and 130 .
  • the first proportional signal generator 110 may generate first and second proportional signals proportional to the intensity of at least one of the amplitude, frequency, and power of the input signal, for example, the input signal When Vin is received, proportional signals V1' and V2' may be generated as DC output voltages proportional to power appearing at the corresponding input terminal (refer to the graph of FIG. 8 ). These contents will be described in more detail with reference to FIG. 3 .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a first proportional signal generator of FIG. 2 .
  • the first proportional signal generator 110 includes a second signal distribution module 112 , first and second log detection modules 114 , and first and second transfer function generation modules 116 . may include
  • the second signal distribution module 112 may distribute at least two or more input signals, and in one embodiment, generate at least two signals having the same phase and amplitude as those of the corresponding signal based on the input signal.
  • the second signal distribution module 112 may be electrically connected to the input terminals of the first and second log detection modules 114 at the output terminal, and the input signal received through the variable amplifier/variable attenuator 160 is the first signal Two signals having the same phase and amplitude may be generated based on the output signal of the distribution module and provided to each of the first log detection module 114a and the second log detection module 114b.
  • the second signal distribution module 112 may be implemented by including an amplifier (not shown) that amplifies the input signal to a preset specific power gain (eg, 10 dB), and through the amplifier
  • the amplified signal may be divided into a plurality of signals, and may be implemented as a 1:N divider (N is a natural number equal to or greater than 2).
  • the first and second log detection modules 114 may generate the first and second proportional signals to be proportional to the magnitude of at least one of the amplitude, frequency, and power of the input signal.
  • the first and second log detection modules 114 may be configured in a number corresponding to the number of signal distribution of the second signal distribution module 112, for example, the second signal distribution module ( 112) is implemented as a 1:3 divider, it may be composed of first to third log detection modules.
  • the first log detection module 114a may receive the first signal distributed from the second signal distribution module 112
  • the second log detection module 114b may receive the second signal distributed from the signal distribution module 112 .
  • each of the first and second log detection modules 114 may generate first and second proportional signals V1 and V2, respectively, as a DC output voltage proportional to the signal power appearing at the corresponding input terminal. (See graph in FIG. 8).
  • each of the first and second log detection modules 114 may be implemented as a log detector that generates an output signal by demodulating a log value of an input signal.
  • the log detector is a generic term for cases expressed as log detectors, log amplifiers, log amplifiers, logarithmic amplifiers, RF power detectors, log amplifier detectors, and the like.
  • the measured value of the total node power at the RF input port may represent the total power to be converted into DC including signal, noise, and interference.
  • each of the first and second log detection modules 114 may pass through at least one of an amplifier, an envelope detector, a diode detector, and an integrator, or at least It may be implemented through a combination of the two, for example, may be implemented through a combination of an RF amplifier and an envelope detector, or may be implemented through a combination of an amplifier and an integrator.
  • Each of the first and second transfer function generating modules 116 may convert a proportional signal input to an input terminal based on a reference voltage and a transfer function to output a transfer function signal.
  • the first transfer function generating module 116a receives the first proportional signal V1 from the first logarithmic detection module 114a and generates a first transfer function signal V1' based on the reference voltage Vref and the transfer function to generate a first automatic gain.
  • the second transfer function generating module 116b may be output to the input terminal of the control unit 120 , and the second transfer function generating module 116b receives the second proportional signal V2 from the second logarithmic detection module 114b and based on the same reference voltage Vref and the same transfer function to generate a second transfer function signal V2' and output it to the input terminal of the second automatic gain adjustment unit 130 (refer to the graph of FIG. 8 ).
  • Each of the first and second transfer function generating modules 116 may be provided with a reference voltage Vref having a specific DC voltage level, and transmit input/output signals through a transfer function representing linear characteristics of the input/output signals. At least one of a range, a voltage characteristic of an input signal versus an output signal, and a frequency characteristic may be defined.
  • the transfer function may be designed by a designer or a user, and an input value and range of the reference voltage may be adjusted by the user.
  • the transfer function ie, the slope value of the input versus output, advantageously has a negative slope characteristic in terms of operation implementation, but is not necessarily limited thereto, and may have a positive slope characteristic.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating first and second transfer function generating modules of FIG. 3 .
  • each of the first and second transfer function generating modules 116 may include first and second resistors 41 and 42 and an amplifier 43 .
  • the first resistor 41 may be disposed between the input terminal and the first input terminal of the amplifier 43
  • the second resistor 42 may be disposed between the second input terminal and the output terminal of the amplifier 43 , in one embodiment
  • each may have a resistance value of several kOhm.
  • the amplifier 330 may receive a proportional signal from one of the first and second log detection modules 114 through the first resistor 41 as a first input terminal, and receive a reference voltage Vref as a second input terminal. It is possible to generate and output a transfer function signal V1' (or V2') generated based on the reference voltage Vref and corresponding to the transfer function characteristics by performing amplification based on the feedback through the second resistor 42 . (See graph in FIG. 8). Accordingly, the amplifier 43 may output a transfer function signal reduced by a magnitude corresponding to the input proportional signal based on the reference voltage Vref.
  • Each of the first and second transfer function generating modules 116 may be implemented such that the DC output voltage has a transfer function characteristic that is proportional to or inversely proportional to the total RF signal power appearing at the corresponding detector input.
  • each of the first and second transfer function generating modules 116 may be implemented through a differential amplifier receiving an inverting input signal and a non-inverting input signal as input signals, and based on Equation 1 below can determine the characteristics of the transfer function that defines the operating range of the corresponding transfer function generation module.
  • the slope represents the DC output slope characteristic of the output signal versus the power appearing at the input terminal defined in the transfer function.
  • VO1 and VO2 denote output voltages output from the two output terminals
  • PI1 and PI2 denote signal powers appearing at the two input terminals.
  • the transfer function ie, the slope value of the input versus output, advantageously has a negative slope characteristic in terms of operation implementation, but is not necessarily limited thereto, and may have a positive slope characteristic.
  • each of the first and second transfer function generating modules 116 may have an inverse proportional transfer function that converts a value of -60 dBm to +5 dBm of the corresponding input proportional signal into a value of 1.7 Vdc to 0.5 Vdc. have.
  • the reference voltage Vref may be formed within about 2.4Vdc, for example, within a specific reference error range based on 2.4Vdc.
  • each of the first and second transfer function generating modules 116 has a proportional transfer function that converts a value of -60dBm to +5dBm of the corresponding input proportional signal into a value of 0.5Vdc to 1.7Vdc.
  • the reference voltage Vref may be formed to about 0.5Vdc.
  • the signal distribution module 112, the first and second log detection modules 114, and the first and second transfer function generation modules 116 are sequentially arranged in the first proportional signal generator 110. Although described as a configuration, it is not limited thereto, and may be implemented through at least some of them. They may be implemented in various circuit forms through various embodiments for generating them.
  • the first automatic gain adjustment unit 120 performs automatic gain adjustment on the partial discharge detection signal generated based on the first proportional signal and fed back to the input terminal through at least one partial discharge capacitor.
  • the first automatic gain control unit 120 may perform automatic gain control (AGC) based on the first proportional signal, and may at least one partial discharge of the output signal generated at the output terminal during the automatic gain control process. It can be processed through a capacitor and fed back to a feedback terminal corresponding to another input terminal.
  • the first automatic gain adjustment unit 120 may perform feedback through at least one partial discharge capacitor and at least one resistor.
  • the first automatic gain adjustment unit 120 may perform automatic gain adjustment when the first transfer function signal V1 ′ is input from the proportional signal generator 110 , and partial discharge during the automatic gain adjustment process.
  • the partial discharge detection signal Vf may be fed back to be modified depending on whether the partial discharge signal is included. For example, if a partial discharge signal is included in the input signal Vin, the first automatic gain adjusting unit 120 generates a partial discharge detection signal Vf including a high frequency component according to the characteristics of the partial discharge signal and generates at least one partial discharge signal.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the first automatic gain adjuster and the second automatic gain adjuster shown in FIG. 2 , respectively. More specifically, FIG. 5A shows the first automatic gain adjuster 120 , and FIG. 5B shows the second automatic gain adjuster 130 .
  • the first automatic gain adjustment unit 120 may include an AGC module 122 and a partial discharge feedback module 124 .
  • the AGC module 122 may perform automatic gain adjustment on the input signal, and in one embodiment, adjust the controlled signal amplitude based on the amplitude change of the signal fed back from the output despite the amplitude change of the input signal. It can be implemented as AGC (Auto Gain Control) or AVC (Automatic Volume Control), which is a closed-loop feedback control circuit that provides.
  • AGC Auto Gain Control
  • AVC Automatic Volume Control
  • the AGC module 410 can decrease the volume of the output signal by decreasing the gain, and when the strength of the input signal is strong, increase the gain and increase the volume of the output signal.
  • Gain Adjustment The input/output gain can be dynamically adjusted based on the average signal level or the maximum output signal level of the feedback signal.
  • the partial discharge feedback module 124 may be connected to an output terminal and a feedback terminal of the AGC module 122 , and may process an output signal of the AGC module 122 and feed it back to the feedback terminal.
  • the partial discharge feedback module 124 includes at least one partial discharge capacitor 124a and/or at least one partial discharge resistor 124b connected at one end to at least one of the output terminal and the feedback terminal of the AGC module 122, respectively. It may further include, but it is also possible to use the partial discharge capacitor alone.
  • the partial discharge feedback module 124 provides a partial discharge detection signal to the feedback terminal of the AGC module 122 through a parallel configuration of at least one partial discharge capacitor 124a and at least one partial discharge resistor 124b.
  • An automatic gain adjustment feedback signal Vf1' formed through processing of Vf1 may be fed back.
  • the partial discharge feedback module 124 when the partial discharge signal component is reflected in the output partial discharge detection signal, the partial discharge capacitor 124a and the partial discharge resistor 124b composed of an RC parallel circuit charge-discharge between each other.
  • the amplification g of the AGC module 122 as a feedback action, it is possible to induce temporary overamplification and fluctuations.
  • the partial discharge feedback module 124 responds to a specific value of the modulation frequency in which the partial discharge signal is logarithmically modulated including an inductance or capacitance component and changes the amplification g of the AGC module 122 to temporarily overamplify or ripple or resonance. It is possible to generate a pulse component that exceeds the normal output value.
  • the partial discharge feedback module 124 has a transfer function characteristic of a negative slope
  • the output value of the AGC module 122 is It is formed below 2.6VDC, but if a phenomenon such as charging/discharging, overamplification, or wave or resonance or oscillation occurs temporarily, a temporary overoutput value of 2.6VDC or higher is formed, and accordingly, a pulse exceeding the reference value is formed.
  • the specific value of the modulation frequency at which the partial discharge signal is modulated to a log value refers to a modulation signal having a rising time of 6nS to 10nS in part or all, but circuit configuration, component characteristics, PCB material and pattern characteristics, etc. Therefore, it can be changed, and it will usually include the case where there is amplification or attenuation compensation in consideration of the loss in the circuit within the range of -65dBm to 5dBm of the input RF signal. can be changed. In general, when the amplification degree is high compared to the signal condition, a relationship capable of better detecting the generation timing of a low level partial discharge signal may be formed.
  • the partial discharge signal is a burst composed of high-frequency components having a pulse width of several nS, whereas noise may be formed as a cluster of relatively low-frequency components having a wide pulse width.
  • the burst of the partial discharge signal through the log detector circuit takes the form of an impulse
  • the noise takes the form of a gentle triangular wave.
  • the impulse-shaped waveform is composed of a high-frequency component on a frequency spectrum and the gentle triangular wave is composed of a relatively low-frequency component, so the response in the partial discharge feedback module 124 composed of an RC parallel circuit is different from each other. . More specifically, the RC parallel circuit of the partial discharge feedback module 124 composed of specific R and C values responds to the impulse but does not respond to the gentle triangular wave (refer to the graph of FIG. 8 ).
  • the partial discharge feedback module 124 when the partial discharge detection signal is output from the output terminal of the AGC module 122, the partial discharge feedback module 124 is connected to the corresponding output terminal and is charged through an RC parallel circuit composed of a capacitor and a resistor each having an appropriate value. -By forming discharge feedback, the intensity of the output signal can be lowered by lowering the high frequency component of the partial discharge detection signal. Feedback to the AGC module 122 to temporarily increase the amplification for automatic gain control or to temporarily change the output slope (g) so that the AGC module 122 temporarily overamplifies or waves according to the feedback can do.
  • the partial discharge feedback module 124 may be implemented through configurations of various other embodiments.
  • the partial discharge feedback module 124 may be implemented as at least one RC parallel circuit consisting of a single capacitor and a single resistor, as described above, and in other embodiments, as shown in FIG. 6 .
  • at least one partial discharge capacitor 124a, at least one partial discharge resistor 124b, at least one partial discharge inductor 124c, and at least one partial discharge amplifier 124d are examples of the present invention is not limited thereto, and may be implemented through various combinations of configurations in which the signal modification is applied to the output signal to correspond to the characteristics of the partial discharge signal and the corresponding signal modification is fed back to the automatic gain adjustment process of the AGC module 122. can
  • the first automatic gain control unit 120 feeds back the intensity of the amplitude or frequency of the partial discharge detection signal to the input terminal through at least one partial discharge capacitor 124a, and if the partial discharge signal is reflected in the partial discharge detection signal, the automatic gain In the process of regulation, transient overamplification can be induced.
  • the first automatic gain control unit 120 performs automatic gain adjustment on the transfer function signal V1' inputted by reflecting the partial discharge signal component, in the process of performing the partial discharge.
  • a partial discharge detection signal Vf1 in which the signal component is reflected can be generated, and the automatic gain control feedback signal Vf1' processed through the partial discharge feedback module 124 is fed back to automatically adjust the voltage gain for automatic gain control to increase temporarily.
  • temporary overamplification can be performed, and through this process, the partial discharge detection signal Vf1 modified compared to the transfer function signal V1' can be output (partial discharge case in the graph of FIG. 8 ).
  • the first automatic gain adjustment unit 120 performs automatic gain adjustment with respect to the transfer function signal V1' input by reflecting the partial discharge-like noise or communication noise component.
  • the automatic gain adjustment feedback signal Vf1' which is not separately processed, is fed back through the partial discharge feedback module 124 so that the voltage gain for automatic gain adjustment is automatically adjusted so that there is no temporary overamplification.
  • the first automatic gain adjusting unit 120 may output the partial discharge detection signal Vf1 having different waveform characteristics depending on whether the partial discharge signal is included.
  • the first automatic gain adjustment unit 120 calculates a voltage gain adjustment factor g based on Equation 2 below and outputs a partial discharge detection signal with a voltage gain corresponding to the calculated voltage gain adjustment factor g
  • the voltage gain adjustment factor g may be adjusted in real time according to the feedback through the partial discharge feedback module 124 and reflected in the voltage gain adjustment. For example, assuming a partial discharge occurrence situation, as shown in FIG. 8 , the first automatic gain adjusting unit 120 receives the partial discharge detection signal Vf1 output in real time from the partial discharge feedback module 124 to determine the amplitude and frequency. It is possible to temporarily increase the voltage gain by calculating the voltage gain adjustment factor g to a high value by receiving the feedback signal Vf1' of which the strength of the change is changed.
  • Transient overamplification of the transfer function signal V1' (or the first proportional signal V1') can be performed to immediately reflect that partial discharge has occurred in the partial discharge detection signal Vf1, and as a result, through a series of feedback
  • the partial discharge detection signal Vf1 temporarily over-amplified from the time point may be output.
  • the automatic gain adjustment unit 130 may perform automatic gain adjustment such that the average voltage gain becomes 1 when such temporary overamplification does not occur.
  • the automatic gain adjusting unit 130 temporarily has a partial discharge signal of a higher or lower wave signal value based on Vref as a result of the temporary overamplification in the signal section containing the partial discharge signal. , may have a noise signal having a value lower than Vref in a section in which there is no partial discharge signal. (See Vf1 in the graph of FIG. 8)
  • g means a voltage gain adjustment factor, that is, a voltage amplification degree or means a slope characteristic of an output voltage versus an input
  • v 1 ' means a transfer function signal
  • v f1 means a partial discharge detection signal
  • V f1 means automatic gain adjustment feedback signal
  • the first automatic gain control unit 120 filters a specific frequency band from the partial discharge detection signal through at least one partial discharge capacitor 124a having one end connected to the output terminal and the other end grounded, and feeds back to the corresponding automatic gain adjustment process. can do.
  • the first automatic gain adjustment unit 120 filters the high frequency signal that is out of a predetermined specific frequency band in the frequency response characteristic of the partial discharge detection signal through the partial discharge feedback module 124 composed of an RC parallel circuit. In this filtering process, the partial discharge loop filter signal transformed from the partial discharge detection signal to the amount of charge and discharge may be fed back to the automatic gain adjustment process of the AGC module 122 .
  • the partial discharge feedback module 124 may function as a low pass filter (LPF) through this RC coupling configuration and may form a resonance point for a specific frequency band, for example, the partial discharge detection signal Vf1
  • LPF low pass filter
  • the automatic gain control feedback signal Vf1' in which the signal of the 500 MHz frequency band or more is filtered may be fed back to the AGC module 122 .
  • the partial discharge capacitor 124a may be designed to have a capacitance value of 30pF to 300pF, or in the case of a commercial log amplifier having a pulse response time, that is, a fall time/rise time of 6 ns/8 ns, respectively. It may be designed to have a capacitance value of 55pF to 56pF, and the partial discharge resistor 124b may be designed to have a value of several kohm to several hundreds of kohm depending on the capacitor design range of the partial discharge capacitor 124a, for example, For example, it can be designed to have a resistance value of 20kOhm to 40kOhm. In one embodiment, the device value may be adjusted or changed in consideration of the length of the pattern, the width of the pattern, and the dielectric constant of the material in the design of the PCB pattern.
  • the partial discharge feedback module 124 may perform feedback through at least one partial discharge capacitor 124a and at least one partial discharge resistor 124b, and in another embodiment , feedback may be performed through a low pass filter (LPF) or a high pass filter (HPF) implemented through a combination of at least two of a capacitor, an inductor, a resistor, and an amplifier.
  • LPF low pass filter
  • HPF high pass filter
  • the partial discharge feedback module 124 may be composed of a partial discharge capacitor 124a, a partial discharge resistor 124b, and a partial discharge inductor 124c, and such a combination
  • the configuration allows it to function as an LPF or a module with a specific resonance point.
  • the partial discharge feedback module 124 may be composed of a partial discharge capacitor 124a, a partial discharge resistor 124b, and a partial discharge amplifier 124d, and It can function as an LPF through the same coupling configuration.
  • exemplary configurations for implementing the partial discharge feedback module 124 have been described, but the present invention is not limited thereto, and the output signal of the AGC module 122 is modified and fed back to detect partial discharge to overamplify when partial discharge occurs.
  • voltage gain adjustment factor (g) input versus output voltage vs. slope characteristics, and may be configured in various forms necessary in relation to the function of inducing a wave.
  • the first log detection module 114a, the first transfer function generation module 116a, and the AGC module 122 of FIG. 3 may be replaced with the first commercial log amplifier, and in particular, the output log value is negative. It can be replaced with a first commercial log amplifier having a slope of , and the partial discharge feedback module 124 module can be disposed between a setpoint input port capable of controlling the output slope of the log amplifier and a log amplifier output port.
  • the second log detection module 114b, the second transfer function generating module 116b, and the AGC module 132 may be replaced with a second commercial log amplifier, wherein the first commercial log amplifier and the first commercial log amplifier may be used. 2 Commercial log amplifiers may correspond to products with the same characteristics.
  • the second automatic gain adjustment unit 130 performs automatic gain adjustment based on the partial discharge comparison signal generated based on the second proportional signal and fed back to the input terminal.
  • the second automatic gain adjustment unit 130 may include an AGC module 132 .
  • the second automatic gain adjustment unit 130 performs automatic gain adjustment on an input received through the AGC module 132 when the second proportional signal or the second transfer function signal is received, and the output signal may be fed back to a feedback terminal among the input terminals to generate a partial discharge comparison signal.
  • the second automatic gain adjusting unit 130 detects partial discharge by performing automatic gain adjustment on the received second proportional signal (or second transfer function signal V2') regardless of whether the partial discharge signal is included or not.
  • the second proportional signal (or the second transfer function signal V2') is not deformed or less than the reference range through a series of processes of generating the signal Vf2 and feeding back the partial discharge detection signal generated in the process of automatic gain adjustment to the feedback stage
  • a modified partial discharge comparison signal Vf2 may be output (refer to the graph of FIG. 8 ).
  • the partial discharge detection signal Vf1 generated by the first automatic gain control unit 120 and the partial discharge comparison signal Vf2 generated by the second automatic gain control unit 130 determine whether the partial discharge signal is included in the input signal. It may be output as an analog signal having a different value depending on whether or not there is.
  • the first automatic gain adjustment unit 120 and the second automatic gain adjustment unit 130 transmit the output signal to the input terminal of the timing noise removing unit 140 , to adjust the output impedance with themselves and to timing It may further include a resistance of several kohms disposed between the input terminals of the noise removing unit 140 .
  • FIG. 7 is a circuit diagram illustrating an exemplary embodiment of the timing noise removing unit of FIG. 2 .
  • the timing noise removing unit 140 receives a partial discharge detection signal Vf2 as a first input, receives a partial discharge comparison signal Vf1 as a second input, and subtracts the second input from the first input. It may be configured as a difference amplifier 620 .
  • the timing noise removing unit 140 may function as a subtractor amplifying the difference in the intensity of the input at both input terminals to a voltage gain of 1 using an operational amplifier, and in another embodiment, using an operational amplifier It can also function as a differential amplifier that amplifies the difference in the intensity of the input of both inputs with a voltage gain greater than 1 or less than 1.
  • the timing noise removing unit 140 may receive the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal through the plurality of resistors 610 , for example, the second automatic gain adjusting unit 130 .
  • the first resistor 610a disposed between the output terminal of and the first input terminal of the difference amplifier 620 to transmit the first partial discharge detection signal Vf1, the output terminal of the second automatic gain adjustment unit 130 and the difference amplifier ( A second resistor 610b disposed between the second input terminal of the 620 and transmitting the second partial discharge detection signal Vf2, and a third resistor 610c disposed between the first input terminal and the output terminal of the difference amplifier 620 and fed back ) and a fourth resistor 610d disposed between the second input terminal of the difference amplifier 620 and the ground.
  • the plurality of resistors 610 may be designed to have the same resistance value within a resistance range of several kohms.
  • the timing noise removing unit 140 generates a noise removing signal from which the partial discharge noise is removed based on the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal.
  • the timing noise removing unit 140 may generate a noise removing signal by performing filtering on two input signals based on a reference voltage, and comparing the partial discharge detection signal and the partial discharge based on the reference voltage.
  • a denoising signal can be generated by buffering, amplifying, or subtracting only a portion of the signal.
  • the timing noise removing unit 140 may cancel a difference between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal or add similar portions to remove components other than the partial discharge as noise.
  • the timing noise removal unit 140 compares the difference between the partial discharge detection signal Vf1 and the partial discharge comparison signal Vf2, determines the similar portion as noise, and erases the corresponding portion, and acquires the remaining portion to remove the noise signal Vout(denoise) may be generated (refer to the graph of FIG. 8 ).
  • the timing noise removing unit 140 differentially amplifies a difference amplifier for calculating a difference between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal or between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal. It can be implemented through a differential amplifier.
  • the timing noise removal unit 140 generates a noise removal signal by subtracting the partial discharge comparison signal from the partial discharge detection signal in order to generate a noise removal signal, and a difference amplifier using a +5Vdc single power supply as an operating power.
  • it may be implemented as a differential amplifier that generates a noise cancellation signal by differentially amplifying a difference between them based on a reference voltage or any specific voltage.
  • the timing noise removing unit 140 erases the difference signal through a subtraction operation between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal, and restores the original signal from the erased signal through a reverse process of the proportional signal generation process. to generate a noise-removing signal.
  • the timing noise removal unit 140 may generate the noise removal signal Vout by erasing the partial discharge comparison signal Vf2 from the partial discharge detection signal Vf1 and modulating a log value of the corresponding signal.
  • the timing noise removing unit 140 may determine the difference between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal as partial discharge timing noise and obtain it, and use the second signal distribution module 112 from the input signal.
  • a timing noise removal signal may be generated by canceling a corresponding difference portion from the input signals distributed to have the same amplitude.
  • the timing noise removing unit 140 may further include a timing noise removing module (not shown) that removes a signal output with an intensity smaller than a specific reference voltage from among the output signals in order to further remove the timing noise.
  • the timing noise removing unit 140 may convert a voltage that is increased according to the occurrence of a partial discharge through a timing noise removing module implemented including at least one diode to a certain specific voltage, a reference voltage, or a voltage below the reference voltage. It is possible to generate a timing noise canceling signal from which a timing noise component is additionally removed by dropping.
  • the timing noise removing unit 140 may determine the specific reference voltage for additional removal of the timing noise through manual setting by a user or automatic setting through internal feedback.
  • the timing noise removing unit 140 may include a local analog voltage according to a variable resistor manually changed by a user locally, a remote analog voltage provided remotely, or a DAC ( Manual setting can be performed based on the digital to analog converter) output.
  • the timing noise removing unit 140 may include an input unit for receiving a variable resistor input by a user, and when a variable resistor value is locally designated by the user, the variable resistor is set to the designated variable resistor value.
  • the generated analog voltage may be determined as the specific reference voltage.
  • the timing noise removal unit 140 may be configured by a corresponding user from an external partial discharge processing server (not shown) or a partial discharge processing terminal (not shown) connected remotely through the control unit 500 . A variable resistor value can be received.
  • the timing noise removing unit 140 may include a low-pass filter (not shown) and a feedback module (not shown).
  • the low-pass filter is disposed at the output stage to filter the timing noise removal signal
  • the feedback module detects the lowest, average or highest value of the filtered timing noise removal signal through ADC conversion and digital operation, and the detected value
  • the specific reference voltage may be automatically set by feeding back to the controller 500 until it converges within this specific reference range.
  • the timing noise removal unit 140 is associated with a low frequency in the timing noise removal signal through a low-pass filter disposed at the output stage and removes the remaining signals except for a specific frequency region set by the user.
  • the process of filtering and repeating the ADC conversion and digital calculation process is repeated until the average value of the filtered timing noise removal signal is confirmed within the preset reference average value range, and in this process, a specific reference voltage can be fed back to the controller 230 to be automatically set. have.
  • the timing pulse generator 150 recognizes a partial discharge generation timing pulse when the timing noise removal signal is equal to or greater than a reference amplitude, and generates a separate partial discharge notification signal or partial discharge generation timing pulse converted to a Transistor Transistor Logic (TTL) level.
  • TTL Transistor Transistor Logic
  • the partial discharge notification signal may be generated to have a specific amplitude and duration.
  • the reference amplitude may be set by a designer based on a design target with respect to accuracy and speed, and design values of internal components may be adjusted to have the reference amplitude.
  • the timing pulse generator 150 further generates a partial discharge occurrence timing pulse signal by using a Schmitt trigger circuit to pulse a partial discharge signal obtained from a difference amplifier or a differential amplifier to TTL (Transistor Transistor Logic). can do.
  • TTL pulsing may be further implemented using more comparators or through analog-to-digital conversion. More specifically, the timing pulse generator 150 may acquire a partial discharge generation timing pulse through the generated partial discharge generation timing pulse signal.
  • the timing pulse generator 150 may be implemented to include at least one of a comparator and a Schmitt-trigger to perform conversion to a TTL level.
  • the timing pulse generator 150 For example, if the difference in amplitude between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal is equal to or greater than a specific reference voltage Vt, the timing pulse generator 150 generates a specific voltage level indicating data 1 (high) for a specific duration (eg, For example, a comparator that generates a clock unit), a level trigger or edge trigger that triggers whether the output of the comparator indicates data 1 (hgin), and a level trigger for adjusting the voltage level. It may be implemented by including a combination of at least one of a level shifter. Accordingly, the timing pulse generator 150 may provide a TTL level partial discharge notification signal for digital signal processing to be used as a pulse signal input for digital processing in a subsequent step.
  • a specific voltage level indicating data 1 (high) for a specific duration eg, For example, a comparator that generates a clock unit
  • a level trigger or edge trigger that triggers whether the output of the comparator indicates data 1 (hgin)
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 may further include a network communication module 5 , and outputs a warning sound when a partial discharge notification signal is generated and is transmitted to the network through the network communication module 5 .
  • a notification message regarding the corresponding occurrence and information about the corresponding waveform may be transmitted to the connected partial discharge processing server or partial discharge processing terminal.
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 measures the intensity of the partial discharge timing signal using the ADC-converted digital signal, and monitors the change in the intensity of the partial discharge through analysis according to the intensity for each time period to provide remote monitoring and remote monitoring of facilities. It can also be used as a preventive diagnostic device.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a process of acquiring a partial discharge generation timing pulse of the apparatus for detecting and removing noise in a wideband lossless partial discharge according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates voltage waveforms input or output during the partial discharge generation timing pulse generation process and the timing noise removal process, partial discharge generation timing pulse acquisition, partial discharge signal reproduction or production process in the output signal generation process of the synchronization comparator.
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 may receive an input signal, and the proportional signal generation unit 110 is proportional to the intensity of the input signal Vin (eg, demodulates a log value of Vin). 1) A first proportional signal V1 and a second proportional signal V2 may be generated. For example, among the RF burst signals demodulated to a log value by the proportional signal generator 110 , the portion corresponding to the partial discharge signal has a waveform close to a very narrow (eg, impulse) shape. The proportional signals V1 and V2 may be output, and noise other than the partial discharge may be output as the proportional signals V1 and V2 having relatively smooth waveforms.
  • First and second transfer function signals V1' and V2' corresponding to the proportional signals V1 and V2, respectively, may be generated.
  • PI is the intensity of the RF burst input seen in the process of generating the corresponding transfer function signal.
  • the first automatic gain adjustment unit 120 performs automatic gain adjustment on the input first transfer function signal V1', and applies the partial discharge detection signal Vf1 output during the automatic gain adjustment process to the partial discharge feedback module composed of an RC parallel circuit.
  • the partial discharge detection signal Vf1 may be output by performing a series of feedback for partial discharge detection by transforming the partial discharge loop filter signal Vf1' through (124) and transmitting it to the feedback terminal of the AGC module 122 .
  • the first automatic gain adjustment unit 120 feeds back the automatic gain adjustment feedback signal Vf1 ', which temporarily lowers the voltage in the high frequency band in the partial discharge detection signal through the partial discharge feedback module 124 to the AGC module 122, , by increasing the voltage gain through the AGC module 122 according to the feedback, it is possible to over-amplify the amplitude of the partial discharge detection signal Vf1 output while the corresponding drop continues compared to the original signal.
  • a partial discharge detection signal Vf1 modified compared to the first transfer function signal may be generated, and when partial discharge-like noise or communication noise is included, it is not substantially deformed.
  • a non-discharge comparison signal Vf2 may be generated.
  • the partial discharge detection signal Vf1 and the automatic gain control feedback signal Vf1' are separately illustrated for convenience, but may be expressed as substantially the same node voltage according to an implemented embodiment or a parasitic factor in layout design.
  • the timing noise removal unit 140 may remove the partial discharge timing noise based on a difference between the partial discharge detection signal Vf1 and the partial discharge comparison signal Vf2 to output the timing noise removal signal Vout(denoise).
  • the timing noise removing unit 140 may cancel a difference between the partial discharge detection signal Vf1 and the partial discharge comparison signal Vf2 or add similar portions to remove components other than the partial discharge as timing noise.
  • the timing noise removing unit 140 generates a partial discharge timing signal after erasing a difference portion through a subtraction operation between the partial discharge detection signal Vf1 and the partial discharge comparison signal Vf2, and detects only the partial discharge using the By reproducing the original signal or generating a partial discharge signal similar to the original signal through the reverse process of the proportional signal generation process, it is possible to generate Vout (denoise), which is a pure partial discharge signal from which partial discharge noise is removed.
  • the timing noise removal unit 140 may complete the noise removal signal Vout(denoise) by removing a signal output with an intensity smaller than a specific reference voltage from among the output signals in order to additionally reduce some remaining noise components.
  • the timing pulse generator 150 may generate the partial discharge notification signal Vout (timing) of the TTL level.
  • Vt is a reference voltage applied to a comparator (not shown). If the difference between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal is greater than or equal to Vt, a positive TTL signal is generated, and the difference between the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal is less than Vt If it is, 0 potential is output.
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 may generate a differential timing noise removal signal by selectively performing feedback depending on whether the partial discharge signal is included in the input signal, and When it is determined that the discharge signal is included, a partial discharge notification signal may be generated to notify this.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a partial discharge magnitude pulse acquisition unit of FIG. 1 .
  • the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 includes a communication port 4 , a network communication module 5 , a variable amplifier/variable attenuator 260 , a second proportional signal generator 210 , and a third It may include an automatic gain control unit 220 , a fourth automatic gain control unit 230 , a magnitude noise removal unit 240 , a magnitude pulse generator 250 , and a control unit 500 .
  • the second proportional signal generator 210 generates third and fourth proportional signals according to the input signal. More specifically, the proportional signal generator 210 is electrically connected to the variable amplifier/attenuator 260 at the input terminal and may receive an input signal through the variable amplifier/variable attenuator 260, based on the received input signal. may generate the third and fourth proportional signals, and the third and fourth proportional signals generated by being electrically connected to the input terminals of the third and fourth automatic gain adjusters 220 and 230 at the output end are respectively applied to the third and input terminals of the fourth automatic gain adjusters 220 and 230 .
  • the proportional signal generator 210 may generate third and fourth proportional signals proportional to the intensity of at least one of the amplitude, frequency, and power of the input signal, for example, the input signal is received.
  • proportional signals V3' and V4' can be generated as DC output voltages proportional to the power appearing at the corresponding input terminal (refer to the graph of FIG. 13).
  • the magnitude pulse generator 250 outputs Vout(Q) by performing voltage buffering or line output stabilization on Vout(q) (denoise). These contents will be described in more detail with reference to FIG. 10 .
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a second proportional signal generator of FIG. 9 .
  • the second proportional signal generator 210 includes a third signal distribution module 212 , third and fourth log detection modules 214 , and third and fourth transfer function generation modules 216 . ) may be included.
  • the third signal distribution module 212 may distribute at least two or more input signals, and in one embodiment, generate at least two signals having the same phase and amplitude as those of the corresponding signal based on the input signal.
  • the third signal distribution module 212 may be electrically connected to the input terminals of the third and fourth log detection modules 214 at the output terminal, and the input signal received through the variable amplifier/variable attenuator 260 is the third signal Two output signals having the same phase and amplitude may be generated through the distribution module 212 and provided to the third log detection module 214a and the fourth log detection module 214b, respectively.
  • the third signal distribution module 212 may be implemented by including an amplifier (not shown) that amplifies the input signal to a preset specific power gain (eg, 10 dB), and through the amplifier
  • the amplified signal may be divided into a plurality of signals, and may be implemented as a 1:N divider (N is a natural number equal to or greater than 2).
  • the third signal distribution module 212 may generate third and fourth proportional signals to be proportional to the magnitude of at least one of the amplitude, frequency, and power of the input signal.
  • the third and fourth log detection modules 214 may be configured in numbers corresponding to the number of signal distributions of the third signal distribution module 212, for example, the third signal distribution module ( 212) is implemented as a 1:3 divider, it may be composed of third to fourth log detection modules.
  • the third log detection module 214a may receive one signal distributed from the third signal distribution module 212
  • the fourth log detection module 214b may receive another signal distributed from the third signal distribution module 212 .
  • One signal may be input, and each of the third and fourth log detection modules 214 generates third and fourth proportional signals V3 and V4 respectively as DC output voltages proportional to signal power appearing at the corresponding input terminals. can do.
  • each of the third and fourth log detection modules 214 may be implemented as a log detector that generates an output signal by demodulating a log value of an input signal.
  • the log detector is a generic term for cases expressed as log detectors, log amplifiers, log amplifiers, logarithmic amplifiers, RF power detectors, log amplifier detectors, and the like.
  • the measured value of the total node power at the RF input port may represent the total power to be converted into DC including signal, noise, and interference.
  • each of the third and fourth log detection modules 214 may pass through or at least one of an amplifier, an envelope detector, a diode detector, and an integrator. It may be implemented through a combination of the two, for example, may be implemented through a combination of an RF amplifier and an envelope detector, or may be implemented through a combination of an amplifier and an integrator.
  • Each of the third and fourth transfer function generating modules 216 may convert a proportional signal input to an input terminal based on a reference voltage and a transfer function to output a transfer function signal.
  • the third transfer function generating module 216a receives the third proportional signal V3 from the third logarithmic detection module 214a and generates a first transfer function signal V3' based on the reference voltage Vref and the transfer function to generate a third automatic gain.
  • the fourth transfer function generating module 216b may be output to the input terminal of the adjusting unit 220 , and the fourth transfer function generating module 216b receives the fourth proportional signal V4 from the fourth logarithmic detection module 214b and based on the same reference voltage Vref and the same transfer function to generate a fourth transfer function signal V4' and output it to the input terminal of the fourth automatic gain adjustment unit 230 .
  • Each of the third and fourth transfer function generating modules 216 may be provided with a reference voltage Vref having a specific DC voltage level, and transmit input/output signals through a transfer function representing linear characteristics of the input/output signals. At least one of a range, a voltage characteristic of an input signal versus an output signal, and a frequency characteristic may be defined.
  • the transfer function may be designed by a designer or a user, and an input value and range of the reference voltage may be adjusted by the user.
  • the third log detection module 214a and the first transfer function generation module 216a of FIG. 10 and the AGC module 222 of FIG. 11 may be replaced with a third commercial log amplifier, in particular, the output log
  • the partial discharge loop filter module 224 is disposed between the loop filter input port and the log amplifier output port, which can be replaced with a third commercial log amplifier whose value has a negative slope, and can control the output frequency bandwidth of the log amplifier. can do.
  • the fourth log detection module 214b, the fourth transfer function generating module 216b, and the AGC module 232 can be replaced with a fourth commercial log amplifier, and the third commercial log amplifier and the fourth commercial log amplifier are It may be a product having the same characteristics.
  • the first, second, third, and fourth commercial log amplifiers may be products having the same or substantially the same characteristics, respectively.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating third and fourth automatic gain adjusters of FIG. 9 .
  • FIG. 11A shows the third automatic gain adjuster 220
  • FIG. 11B shows the fourth automatic gain adjuster 230 .
  • the third automatic gain adjustment unit 220 may include an AGC module 222 and a partial discharge loop filter module 224 .
  • the AGC module 222 may perform automatic gain adjustment on the input signal, and in one embodiment, adjust the controlled signal amplitude based on the amplitude change of the signal fed back from the output despite the amplitude change of the input signal. It can be implemented as AGC (Auto Gain Control) or AVC (Automatic Volume Control), which is a closed-loop feedback control circuit that provides. When the strength of the input signal is strong, the AGC module 222 may decrease the gain to reduce the volume of the output signal, and if the strength of the input signal is weak, increase the gain to increase the volume of the output signal. Gain Adjustment The input/output gain can be dynamically adjusted based on the average signal level or the maximum output signal level of the feedback signal.
  • the partial discharge loop filter module 224 may be connected to the input terminal of the AGC module 222 , and may process the input signal of the AGC module 222 and input it to the input terminal.
  • the partial discharge loop filter module 224 may further include at least one partial discharge capacitor 224a and/or at least one partial discharge resistor 224b, each of which is connected at one end of the input terminal of the AGC module 222. .
  • the partial discharge loop filter module 224 filters the partial discharge capacitor 224a and the partial discharge resistor 224b composed of an RC parallel circuit when the partial discharge signal component is reflected in the input partial discharge detection signal. As a result, the output frequency bandwidth can be changed.
  • the partial discharge capacitor 224a may be designed to have a capacitance value of 1 nF to 10 uF, but a part according to the designer's intention, peripheral circuit component characteristics, circuit configuration, PCb material, and pattern characteristics
  • the partial discharge resistor 224b may be designed to have a value of several kohms to several hundreds of kohms depending on the capacitor design range of the partial discharge capacitor 224a, for example, 20 kOhm. It can be designed to have a resistance value of ⁇ 40kOhm, and the device value can be adjusted and changed in consideration of the length of the pattern, the pattern width and the dielectric constant of the material in the design of the PCB pattern.
  • the present invention is not limited thereto, and the input signal of the AGC module 222 is modified to detect partial discharge when partial discharge or noise is generated. Needless to say, it may be configured in various forms required in relation to the function of reducing the frequency bandwidth by suppressing the high-frequency component of the waveform.
  • the fourth automatic gain adjustment unit 230 performs automatic gain adjustment based on the partial discharge comparison signal generated based on the fourth proportional signal and fed back to the input terminal.
  • the fourth automatic gain adjustment unit 230 may include an AGC module 222 .
  • the third automatic gain adjustment unit 230 performs automatic gain adjustment on the input received through the AGC module 222 when the fourth proportional signal or the fourth transfer function signal is received, and the output signal may be fed back to a feedback terminal among the input terminals to generate a partial discharge comparison signal.
  • the fourth automatic gain adjustment unit 230 detects partial discharge by performing automatic gain adjustment on the received fourth proportional signal (or fourth transfer function signal V4') regardless of whether the partial discharge signal is included or not.
  • the modified partial discharge comparison signal Vf4' may be output.
  • the partial discharge detection signal Vf3 generated by the third automatic gain control unit 220 and the partial discharge comparison signal Vf4 generated by the fourth automatic gain control unit 230 determine whether the partial discharge signal is included in the input signal. It may be output as an analog signal having a different value depending on whether or not there is.
  • the magnitude noise removal unit 240 generates a noise removal signal from which partial discharge noise is removed based on a comparison signal having a narrow frequency bandwidth compared to the original signal and a comparison signal having a frequency bandwidth not changed compared to the original signal.
  • the magnitude noise removal unit 240 may generate a noise removal signal by performing filtering on two input signals based on a reference voltage, and only a portion of the comparison signal and the signal to be compared based on the reference voltage. can be buffered, amplified, or subtracted to generate a denoising signal.
  • the magnitude noise removing unit 240 removes the difference between the comparison signal having a narrower frequency bandwidth compared to the original signal and the compared signal having an unchanged frequency bandwidth compared to the original signal, or by summing the similar parts to remove components other than the partial discharge as noise. can do.
  • the magnitude noise removing unit 240 compares the difference between the comparison signal Vf3 of which the frequency bandwidth is modulated and the to-be-compared signal Vf4 of which the frequency bandwidth is not modulated, and determines the similar part as noise and performs the cancellation process, , the remaining part may be acquired to generate a noise removal signal Vout(Q) (refer to the graph of FIG. 13 ).
  • the magnitude noise removing unit 240 is a difference amplifier (Difference Amplifier) or the partial discharge detection signal that calculates the difference between the frequency bandwidth-modulated comparison signal Vf3 and the frequency bandwidth is not modulated to-be-compared signal Vf4 and a differential amplifier for differentially amplifying the partial discharge comparison signal.
  • the magnitude noise removal unit 240 generates a magnitude noise removal signal by subtracting the partial discharge comparison signal from the partial discharge detection signal in order to generate the magnitude noise removal signal, and a dipper using a +5Vdc single power supply as the operating power. It may be implemented as a balance amplifier, or it may be implemented as a differential amplifier that differentially amplifies the difference between them based on a reference voltage or any specific voltage to generate a magnitude noise cancellation signal.
  • the magnitude noise removal unit 240 may generate a noise removal signal by canceling the difference signal through a subtraction operation between the comparison signal Vf3 in which the frequency bandwidth is modulated and the signal to be compared Vf4 in which the frequency bandwidth is not modulated.
  • the comparison signal and the signal to be compared may be interchanged with the comparison signal and the signal to be compared with the comparison signal according to the circuit configuration and the designer's intention.
  • the magnitude noise removal unit 240 may further include a magnitude noise removal module (not shown) that removes a signal output with an intensity smaller than a specific reference voltage from among the output signals in order to further remove the magnitude noise.
  • the magnitude noise removal unit 240 applies a voltage that is increased according to the occurrence of a partial discharge through a magnitude noise removal module implemented including at least one diode to any specific voltage, a reference voltage, or a voltage below the reference voltage. It is possible to generate a magnitude noise removal signal from which magnitude noise components are additionally removed by dropping.
  • the magnitude noise removing unit 141 may variably determine the specific reference voltage for additional removal of the magnitude noise through manual setting by a user or automatic setting through feedback of the controller 500 .
  • the magnitude noise removing unit 240 is a local analog voltage according to a variable resistor manually changed by a user locally, a remote analog voltage provided remotely, or a DAC ( Manual setting can be performed based on the digital to analog converter) output.
  • the magnitude noise removing unit 240 may include an input means for receiving a variable resistor input by a user, and when a variable resistor value is locally designated by the user, the variable resistor is set to the designated variable resistor value.
  • the generated analog voltage may be determined as the specific reference voltage.
  • the magnitude noise removal unit 240 is an external partial discharge processing server (not shown) or partial discharge remotely connected through the network communication module 5 built in the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 .
  • a variable resistance value designated by a corresponding user may be received from a processing terminal (not shown).
  • the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 may further include a network communication module 5 , and outputs a warning sound when a partial discharge notification signal is generated and is connected to a network through the network communication module 5 .
  • a notification message regarding the corresponding occurrence and information about the corresponding waveform may be transmitted to the partial discharge processing server or the partial discharge processing terminal.
  • the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 measures the intensity of the partial discharge magnitude signal using the ADC-converted digital signal and monitors the change in the partial discharge intensity through analysis according to the intensity for each time period, thereby providing remote monitoring and remote prevention of facilities. It can also be used as a diagnostic device.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the magnitude noise removing unit of FIG. 9 .
  • the magnitude noise removing unit 240 receives a partial discharge detection signal Vf3 as a first input, receives a partial discharge comparison signal V4 as a second input, and subtracts the second input from the first input. It may be configured as a difference amplifier 820 . In one embodiment, the magnitude noise removing unit 240 may function as a subtractor amplifying the difference in the intensity of the input at both input terminals to a voltage gain of 1 using an operational amplifier, and in another embodiment, using an operational amplifier It can also function as a differential amplifier that amplifies the difference in the intensity of the input of both inputs with a voltage gain greater than 1 or less than 1.
  • the magnitude noise removing unit 240 may receive the partial discharge detection signal and the partial discharge comparison signal through the plurality of resistors 810 , for example, the third automatic gain adjustment unit 220 .
  • the first resistor 810a disposed between the output terminal of and the first input terminal of the difference amplifier 820 to transmit the third partial discharge detection signal Vf3, the output terminal of the fourth automatic gain adjustment unit 230 and the difference amplifier ( A second resistor 810b disposed between the second input terminal of the 820 and transmitting the fourth partial discharge detection signal Vf4, and a third resistor 810c disposed between the first input terminal and the output terminal of the difference amplifier 820 and fed back ) and a fourth resistor 810d disposed between the second input terminal of the difference amplifier 820 and the ground.
  • the plurality of resistors 810 may be designed to have the same resistance value within a resistance range of several kohms.
  • FIG. 13 is a view showing a partial discharge amplitude pulse acquisition process of the apparatus for detecting and removing noise in a wideband lossless partial discharge according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 exemplarily shows voltage waveforms input or output in a process of generating a partial discharge magnitude pulse, a process of generating an output signal of the synchronization comparator, removing magnitude noise, and acquiring a magnitude pulse.
  • the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 may receive an input signal Vin through an input port, and the second proportional signal generator 210 may generate a third proportional signal V3 proportional to the intensity of the input signal Vin. and a fourth proportional signal V4 may be generated.
  • the portion corresponding to the partial discharge signal has a very narrow (eg, impulse) waveform close to the shape. may be output as proportional signals V3 and V4 having ?, and noise other than partial discharge may be output as proportional signals V3 and V4 having relatively smooth waveforms.
  • Third and fourth transfer function signals V3' and V4' corresponding to the proportional signals V3 and V4, respectively, may be generated.
  • PI is the intensity of the RF burst input seen in the process of generating the corresponding transfer function signal.
  • the third automatic gain control unit 220 receives the signal V3 ′ of which the frequency bandwidth is changed through the partial discharge loop filter module 224 composed of an RC parallel circuit for the input third transfer function signal V3 at the input terminal of the AGC module 222 .
  • the partial discharge detection signal Vf3 output during the automatic gain adjustment process may be output.
  • the fourth automatic gain adjustment unit 230 may perform automatic gain adjustment of V4' through the AGC module 222 according to lossless feedback to stably output Vf4.
  • a partial discharge detection signal Vf3 modified compared to the third transfer function signal may be generated, and when partial discharge-like noise or communication noise is included, it is not substantially deformed.
  • a non-discharge comparison signal Vf4 may be generated.
  • the magnitude noise removal unit 240 removes the magnitude noise by removing the partial discharge magnitude noise based on the difference between the comparison signal Vf3, the frequency bandwidth of which is reduced in V3', and the signal to be compared, which has no change in the frequency bandwidth, and the same signal Vf4 in V3'.
  • a cancellation signal Vout(q) (denoise) may be output.
  • the magnitude noise removing unit 240 erases the difference part between the original signal and the same signal Vf4 with no change in frequency bandwidth in the comparison signals Vf3 and V4', the frequency bandwidth of which is reduced in V4', or sums the similar parts to generate a non-partial discharge.
  • the component can be removed as magnitude noise.
  • the magnitude noise removing unit 240 erases the difference portion through a subtraction operation between the comparison signal Vf3, the frequency bandwidth of which is reduced at V3', and the signal to be compared, which has no change in frequency bandwidth, and the same signal Vf4 in V3'. After this, a partial discharge magnitude signal is generated and using this, a partial discharge output pulse with almost the same size as the original partial discharge size. A pulse of magnitude can be produced to generate Vout(q)(denoise).
  • the magnitude noise removal unit 240 removes a signal output with an intensity smaller than a specific reference voltage among the output signals by connecting a forward diode in an embodiment to remove the noise removal signal Vout(q). ) (denoise) can be completed.
  • the magnitude pulse generator 250 outputs Vout(Q) by performing voltage buffering or line output stabilization on Vout(q) (denoise).
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an embodiment of the synchronization comparison unit of FIG. 1 .
  • the synchronization comparator 300 is a concept for acquiring a magnitude pulse when generating a timing pulse, and is similar to an AND circuit in that a signal is acquired when two pulses are synchronized.
  • the synchronization comparison unit 300 may use a combination of an ADC and a microprocessor and an AND circuit or an analog switching circuit in implementing the above concept. 14 discloses an example of a combination of an ADC and a microprocessor.
  • the synchronization comparison unit 300 may use the first, second, and third analog-to-digital converters, respectively, according to the ADC conversion speed.
  • the first, second, and third analog-to-digital converters may correspond to an RF ADC, a high-speed ADC, and a general ADC, respectively.
  • a general ADC may operate at a sampling rate of up to 1Msps
  • a high-speed ADC may operate from 250Msps to 1Gsps
  • an RF ADC may operate up to several Gsps.
  • the input RF signal is directly sampled at the RF level without undergoing a special modulation process and supplied to the synchronization comparison unit 300, and the synchronization comparison unit 300
  • the synchronization comparison unit 300 it is possible to acquire a partial discharge magnitude pulse corresponding to the magnitude noise removal signal (ie, the Vout(Q) value at the timing of partial discharge occurrence).
  • the RF FPGA can be operated, and the partial discharge signal value can be obtained by referring to the instantaneous Vout(Q) value at the time of occurrence.
  • a signal amplified or attenuated by the variable amplification unit controlled by the control unit 500 is received and passed to the synchronization comparison unit 300 without going through a special modulation process.
  • the synchronization comparison unit 300 may acquire the partial discharge digital signal value at the partial discharge occurrence timing.
  • the input signal is amplified or attenuated according to the control of the synchronization comparator 300, and the peak is modulated by the RF log detection module to store the maximum value in the capacitor.
  • a hold method can be used, and the peak hold value is sampled and transmitted to the synchronous comparator 300 to obtain a partial discharge value, and the synchronous comparator 300 resets the peak hold capacitor to prepare the next value.
  • the peak hold period, the peak hold holding time, and the reset timing may be determined by the synchronization comparison unit 300 .
  • Vout (timing) is provided to both CPUs so that the CPU can trigger ADC timing, and in this case, the CPU can manage ADC and DAC triggers.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a partial discharge signal generator of FIG. 1 .
  • the partial discharge signal generator 400 includes a voltage controller 412 , a frequency voltage control RF generator 413 , an RF level controller 414 , a voltage-controlled variable RF amplifier 415 , and an output level adjustment It may include a unit 416 , a DAC 411 , and an RF DAC 417 .
  • the partial discharge signal generator 400 may selectively operate a circuit configuration connection method (hereinafter, topology) according to the speed of the DAC. More specifically, the partial discharge signal generator 400 may selectively use the first or second digital-to-analog converter according to the speed of the DAC.
  • the first digital-to-analog converter may correspond to an RF DAC as shown in (a)
  • the second digital-to-analog converter may correspond to a general DAC as shown in (b).
  • the RF DAC can directly generate an RF signal of 500Mhz or higher so that there is no need for an additional topology.
  • a high-speed RF DAC with a simplified topology can be operated.
  • a normal DAC can be operated at several Msps.
  • a frequency voltage control RF generator 413 such as a voltage control oscillator (VCO) may be operated, and in one embodiment, an RF continuous wave of 0dBm 600MHz may be generated, and this device
  • the control voltage of may be controlled by a voltage supplied from the control unit 500 through the voltage control unit 412 or supplied alone.
  • the generated RF signal is supplied to a voltage-controlled variable RF amplifier 415 as a continuous wave of 600 MHz with a level of -30 dBm in one embodiment through an RF level adjusting unit 414 such as an attenuator, and the amplification of this device is DAC It can be controlled by the voltage waveform (Vpk) supplied from 411 to generate an RF burst.
  • Vpk voltage waveform
  • the generated RF burst may be appropriately adjusted by an output level adjusting unit 416 such as an attenuator and transmitted as Vout, that is, a reproduced partial discharge RF signal.
  • Vpk is an analog signal, and is a signal generated by using the digital signal (Vdigital) generated by the ADC of the synchronization comparator 300 as an analog value through the DAC 411 .
  • 16 is a partial discharge timing pulse generation process, partial discharge magnitude pulse generation process, noise removal process, and partial discharge signal reproduction or production process of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a diagram showing voltage waveforms.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 may receive the input signal Vin through the input port 1 .
  • (a) shows, as an example, a case in which a partial discharge signal, a partial discharge similar signal, and a communication noise are input to Vin.
  • (b) shows the partial discharge timing pulse acquisition unit 100 output signal Vout (timing). Looking at Vout(timing), it can be seen that the timing pulse signal is generated at the beginning of the generation of the partial discharge signal.
  • Vout(timing) is an output signal Vout(Q) of the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 . It can be seen that the magnitude of the partial discharge pulse has little change in magnitude in the case of the partial discharge signal and that other noise signals are greatly attenuated.
  • (d) is the DAC 411 output signal Vpk.
  • the output signal of the DAC 411 is output at a portion where the Vout (timing) signal and the Vout (Q) signal overlap each other in the time domain, and the magnitude of the Vout (Q) can be detected.
  • (e) is an output signal Vout of the partial discharge signal generator 400 .
  • the partial discharge signal generator 400 may receive the ADC signals 316.317 and 318, generate a Vpk signal (partial discharge pulse) through the DAC, and reproduce the partial discharge signal by generating RF.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating a partial discharge timing pulse generation process, a partial discharge magnitude pulse generation process, a noise removal process, and a partial discharge signal reproduction or production process of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. 17 exemplarily shows a signal region showing a rising time such as a partial discharge in a communication noise such as, for example, an LTE signal, and the noise removal process of this part is exemplarily shown.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 may receive the input signal Vin through the input port 1 .
  • (a) shows, as an example, a case in which a partial discharge signal, a partial discharge similar signal, and a communication noise are input to Vin.
  • (b) is an output signal Vout (timing) of the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 . Looking at Vout (timing), it can be seen that the timing pulse signal is generated at the beginning of the partial discharge signal and inside the communication noise.
  • Vout(Q) of the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 is an output signal Vout(Q) of the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 . It can be seen that the magnitude of the partial discharge pulse has little change in magnitude in the case of the partial discharge signal and that other noise signals are greatly attenuated.
  • the timing pulse Vout(timing) and the magnitude pulse Vout(Q) are out of synchronization with each other in the time domain.
  • (d) is the DAC 411 output signal Vpk. It can be seen that the output signal Vpk of the DAC 411 is output to a portion where the Vout(timing) signal and the Vout(Q) signal overlap each other in the time domain, and the magnitude detects the magnitude of Vout(Q).
  • the communication noise region it can be seen that there is no output in this region because Vout(timing) and the magnitude pulse Vout(Q) are not synchronized with each other in the time domain, and thus it can be seen that the noise is removed.
  • the partial discharge signal generator 400 may receive the ADC signals 316.317 and 318 and generate a Vpk signal (partial discharge pulse) through the DAC to generate RF to reproduce the partial discharge signal.
  • FIG. 18 is a view illustrating a process of converting a partial discharge signal into a noisy signal according to a traveling distance of the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention and an embodiment of partial discharge detection according to a constant distance relationship; It is a drawing.
  • FIG. 18 shows a partial discharge timing pulse generation process, a partial discharge magnitude pulse generation process, a noise removal process, and a partial discharge signal reproduction or production process of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a diagram illustrating voltage waveforms input or output from in particular, a process of converting a partial discharge signal into a noise signal according to a traveling distance and an embodiment of partial discharge detection according to a certain distance relationship are illustrated. That is, in the past, it was not possible to control the distance relationship because the detection was performed regardless of the distance.
  • FIG. 18 shows the change of the partial discharge signal according to the distance from the source and shows the signal processing process of the present invention according to this, that is, the process of processing even the partial discharge signal as noise when the distance is greater than a certain distance.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 may receive the input signal Vin through the input port 1 .
  • (a) shows, as an example, a case in which a partial discharge signal changed according to a distance is input to Vin.
  • (b) is an output signal Vout (timing) of the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 . Looking at Vout (timing), it can be seen that the partial discharge timing pulse is generated at a certain distance from the source and is recognized as noise after a certain distance.
  • the control unit 500 receives the pulse count feedback from the timing pulse generator 150 and controls the variable amplifier/variable attenuator 160 to adjust the timing pulse generation sensitivity to control the distance relationship. have.
  • (c) is an output signal Vout(Q) of the partial discharge magnitude pulse acquisition unit 200 . It can be seen that the magnitude pulse has little change in magnitude in the case of the partial discharge signal and is output in the form of a pulse. When moving away from the partial discharge source, even if a partial discharge magnitude pulse is generated, the partial discharge generation timing pulse is not generated. In this case, it can be seen that the partial discharge generation timing pulse Vout(timing) and the partial discharge magnitude pulse Vout(Q) are not synchronized with each other in the time domain.
  • (d) is the output signal Vpk of the DAC 411.
  • the output signal Vpk of the synchronization comparator 300 is output to a portion where the Vout(timing) signal and the Vout(Q) signal overlap each other in the time domain, and the magnitude of the Vout(Q) can be detected.
  • Vout(timing) and magnitude pulse Vout(Q) do not synchronize with each other in the time domain or there is no common area on the time axis, so there is no output in this area
  • the discharge signal may be processed as noise and removed.
  • (e) is an output signal Vout of the partial discharge signal generator 400 .
  • the partial discharge signal generator 400 may receive the ADC signals 316.317 and 318 and generate a Vpk signal (partial discharge pulse) through the DAC to generate RF to reproduce the partial discharge signal.
  • FIG. 19 is a partial discharge timing pulse generation process, partial discharge magnitude pulse generation process, noise removal process, and partial discharge signal reproduction or production process of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a diagram illustrating voltage waveforms to be used in particular, it is a diagram showing a process in which a partial discharge signal is converted into a noisy signal according to a traveling distance and an embodiment of partial discharge detection by a certain distance relationship from different partial discharge sources.
  • FIG. 19 shows an embodiment of partial discharge detection distance control by controlling the distance relation of the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 .
  • 19 shows that two different partial discharge sources (A, B) are taken as examples, and the detection distance between the two sources can be adjusted so that they do not overlap. That is, FIG. 19 shows a process of processing even a partial discharge signal as noise when the distance between the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 and the partial discharge source is more than a predetermined distance.
  • the lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 may receive the input signal Vin through the input port 1 .
  • (a) and (c) illustrate the change in the distance relationship of partial discharge signals that originate from different sources and propagate in different directions.
  • (b) and (d) show the acquisition and output of the transformed signal according to the distance relation of the partial discharge signal generated from the two sources.
  • the partial discharge signals of (a) and (c) are in the mutual overlapping range, it is shown that the partial discharge detection and output signals of (c) and (d) do not overlap.
  • the lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 may identify a direction and a distance for each source by controlling the distance relationship.
  • FIG. 20 is a partial discharge detection distance control method by distance relation control of a broadband lossless partial discharge detection and noise removal system including a wideband lossless partial discharge detection and noise removal device according to an embodiment of the present invention. Airborne corona noise is removed. It is a diagram showing an embodiment of a method for removing noise by comparing between channels and remote monitoring.
  • FIG. 20 three different types of partial discharge sources (a, b, and c) are exemplified, and different sensors (UHF noise sensor, HFCT sensor, UHF PD sensor) are exemplified, and at least one broadband lossless partial discharge
  • sensors UHF noise sensor, HFCT sensor, UHF PD sensor
  • HMI Human Machine Interface
  • a wideband lossless partial discharge detection and noise removal system 2000 includes a plurality of partial discharge sources that are spaced apart from each other and generate partial discharge signals mixed with noise, each of the plurality of partial discharge sources
  • a data acquisition device comprising: a plurality of partial discharge sensors disposed in A partial discharge generation timing pulse acquisition unit for acquiring the generation timing pulse of the partial discharge signal at the beginning of the signal generation, a partial discharge magnitude pulse acquisition unit for acquiring the magnitude pulse of the partial discharge signal, the generation timing pulse of the partial discharge signal and A synchronization comparator for detecting a partial discharge digital signal determined depending on whether the magnitude pulse is synchronized, and a partial discharge signal generator for detecting a partial discharge pulse obtained by converting the detected partial discharge digital signal into an analog signal It may include a plurality of wideband lossless partial discharge detection and noise removal devices.
  • the data acquisition device is configured to: the timing pulse for a partial discharge signal of another partial discharge source detected in a specific partial discharge source among the plurality of partial discharge sources through a plurality of wideband lossless partial discharge detection and noise removal devices It is possible to determine whether the magnitude pulse is synchronized in the time domain, and based on the synchronization, remove the partial discharge signal of the other partial discharge source as noise to detect only the partial discharge signal of the specific partial discharge source.
  • the wideband lossless partial discharge detection and noise removal system 2000 (a) acquires an airborne corona with a UHF noise sensor, (b) acquires a bushing partial discharge signal with an HFCT sensor, and (c) a part inside a transformer
  • the discharge signal can be acquired by the UHF PD sensor to receive the input signal Vin.
  • the data acquisition device may communicate with the remote HMI device via the network communication module 5 .
  • Airborne corona can be propagated inside the transformer by riding the line, and (c) it can be mixed with the internal partial discharge signal and acquired by the UHF PD sensor. In this case, by applying the distance relation control embodiment of FIG.
  • the air corona signal entering from the outside among the mixed signals is When it is attenuated and changed to a noisy signal, the corona signal in the air is not detected because it does not generate a timing pulse, and only the internal partial discharge signal generated inside can be detected.
  • the timing pulses of both signals are detected in the UHF PD sensor of (c)
  • the timing pulses of both signals are detected in this case, only the internal partial discharge signal can be detected by (a) removing the common part of (a) from (c) above by acquiring the air corona timing pulse generation with the UHF noise sensor.
  • the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 does not use a filter and has a wideband characteristic
  • an HFCT sensor having a bandwidth of usually 100 MHz or less and a UHF sensor having a bandwidth of 300 MHz to 2000 MHz are used at the same time because it can be used, three types of sensors (UHF noise sensor, HFCT sensor, UHF PD sensor) can be used at the same time.
  • the method of removing the influence of the air corona or internal partial discharge in the bushing partial discharge and purely detecting only the bushing partial discharge signal is the same as the method of eliminating the air corona effect between (a)-(c).
  • HFCT high frequency coherence tomography
  • narrow band or band limitation 500 MHz to 1500 MHz.
  • Airborne corona, internal partial discharge can be excluded and only the bushing partial discharge signal can be obtained.
  • the acquisition method is a distance relation method as described above, and a channel comparison method may be used to further improve performance.
  • 21 is a diagram illustrating experimental results of removing noise and detecting a partial discharge through a broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the partial discharge detection system 900 may include an electrical equipment 910 , a partial discharge sensor 920 , a broadband lossless partial discharge detection and noise removal device 1000 , and an output device 930 . .
  • the electric equipment 910 may correspond to a power equipment device that performs at least one of electric power generation, electric conversion, electric supply, and electric control.
  • the electrical equipment 910 may correspond to a cable partial discharge device including a Solid Insulation Switchgear (SIS).
  • SIS Solid Insulation Switchgear
  • FIG. 8 the electrical equipment 910 is shown in the form of a gas insulated switchgear, but may correspond to a battery on an electric vehicle, an inverter, a power motor, a charger for an electric vehicle, a transformer or a cable, high-speed train or building distribution, UHF (Ultra High Frequency) may correspond to a related device.
  • UHF Ultra High Frequency
  • the partial discharge sensor 920 may be coupled to the ground line of the electrical equipment 910 , and may be implemented as a CT (Current Transformer) that detects electromagnetic waves generated from the electrical equipment 910 and converts them into current, broadband lossless
  • CT Current Transformer
  • the partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 receives the current converted from the partial discharge sensor 920 as an input signal, generates a partial discharge timing signal based on the corresponding input signal, detects only the partial discharge signal, and as a result, the partial discharge detection can be performed.
  • the output device 930 may be connected to the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100, and processes signals received from the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 to obtain a phase resolved partial discharge (PRPD) or a PRPS ( Phase Resolved Pulse Sequence) can be visualized.
  • the output device 930 is implemented to be programmable based on a digital conversion module capable of converting analog signals received from the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 into a digital signal, and the converted digital signal. It can be implemented through at least one of a field-programmable gate array (FPGA), a PC board that processes a signal received from the FPGA, and a display module that visually outputs the processed signal.
  • FPGA field-programmable gate array
  • 22 is an output result showing a result (channel B) of detecting whether a partial discharge has occurred by actually implementing the wideband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to an embodiment of the present invention compared to the conventional technique (channel A) It is a graph.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus 1000 is implemented as an actual device and provides a target signal from the partial discharge sensor 920 connected to the electrical equipment 910 of the SIS equipment as an input signal. received, and by processing the provided input signal to detect whether a partial discharge signal is included, the input/output signal may be visualized through the output device 930 .
  • channel A represents the input signal Vin provided from the partial discharge sensor 920 without going through the device of the present invention
  • channel B represents the input signal Vin provided from the partial discharge sensor 920
  • the partial discharge generation timing pulse acquisition unit 100 suppresses noise in the provided input signal Vin and detects with high accuracy whether the partial discharge signal is included.
  • the broadband lossless partial discharge detection and noise removal apparatus according to the present invention may be used for preventive diagnosis of electric equipment in the fields of power equipment and electric vehicles.

Abstract

본 발명은 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치에 관한 것으로 부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 펄스를 검출하는 동기 비교부 및 상기 검출된 부분방전 펄스를 통해 부분방전 신호를 생성하는 부분방전 신호 발생부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 광대역 부분방전 신호를 손실없이 검출하기 위해 펄스 동기화 기법을 적용하여 부분방전 발생 타이밍 펄스(T-Pulse)와 부분방전 크기 펄스(Q-Pulse)가 서로 시동기된 펄스는 부분방전 신호로 검출하고 상기 두 펄스가 서로 시동기되지 않는 또는 경우에 따라 시동기 되는 펄스는 노이즈로 제거함으로써 부분방전 신호와 노이즈가 혼재된 입력 신호에서 손실 없이 광대역에 걸친 부분방전 신호를 효과적으로 검출할 수 있다.

Description

광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치
본 발명은 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 기술에 관한 것으로 보다 상세하게는, 광대역 부분방전 신호를 손실없이 검출하기 위해 펄스 동기화 기법을 적용하여 부분방전 발생 타이밍 펄스(T-Pulse)와 부분방전 크기 펄스(Q-Pulse)가 서로 시동기된 펄스는 부분방전 신호로 검출하고 상기 두 펄스가 서로 시동기되지 않는 펄스는 노이즈로 제거함으로써 부분방전 신호와 노이즈가 혼재된 입력 신호에서 손실 없이 광대역에 걸친 부분방전 신호를 효과적으로 검출하는 펄스 변환 방식의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치이다.
부분방전(Partial Discharge) 진단 기술은 전력 설비 및 전기자동차 분야에서 전기장비의 예방 진단을 위해 사용된다. 일반적으로 부분방전 진단 기술은 전기장비 내부에서 발생하는 전자기파, 초음파, 빛 또는 진동을 검출하여 부분방전의 발생 여부를 사전에 예방 진단하는 비파괴 진단 기술에 해당한다.
종래의 전자기파를 이용한 부분방전 진단 기술은 HFCT를 이용한 전력케이블 부분방전진단, UHF 센서를 이용한 전력설비 부분방전진단, HFCT와 UHF 하이브리드 센서를 이용한 전기차 부분방전진단 등에 적용되고 있다.
상기 전자기파를 이용하여 부분방전의 발생 여부를 검출하는 방법은 부분방전을 검출하는 과정에서 다른 다량의 노이즈들도 같이 포함하게 되고, 부분방전으로 인해 발생하는 부분방전 신호와 부분방전과 유사한 부분방전성 노이즈 또는 통신 노이즈 등을 정밀하게 구분하기 어려워 부분방전 진단의 신뢰성이 현저하게 떨어지는 단점이 있다.
부분방전 신호는 대체로 500MHz ~ 5GHz 주파수 대역을 일부 또는 전부를 포함하고 있으며 라이징 타임은 대체로 0.2nS~ 2.0nS 대역을 일부 또는 전부 포함하고 있고 펄스폭은 1nS ~ 3nS 대역을 일부 또는 전부 포함하는 특성을 가지고 있다. 상기 주파수대역은 통신서비스 (노이즈) 대역과 겹치고 있으며 일부 통신서비스(노이즈)는 상기 라이징타임 대역과 상기 펄스폭 대역을 지니고 있어서 부분방전 검출에 심각한 장애를 초래하고 있어왔다. 이에 대한 대응으로 현장에서 필터(밴드리젝션)를 사용하고 있지만 필터 사용으로 노이즈가 완전히 제거되지 않아 이중 삼중으로 필터를 사용하고 있지만 정작 부분방전 신호에 대한 감쇄 부작용이 발생하여 문제가 되고 있어왔다. 또한 부분방전신호와 매우 유사한 노이즈인 기중코로나와 같은 노이즈에 대한 대책이 없어서 현장 근무자의 고민이 깊은 상황이나 딱히 대안이 없는 실정이었다.
센서를 통해 입력된 부분방전 신호는 수 nS의 펄스폭을 가진 고주파 펄스의 군집(Burst) 형태를 보이고 있으며 정형화된 패턴이 없다. 부분방전 신호와 유사한 부분방전성 노이즈 군집(Burst) 또는 통신 노이즈 군집(Burst) 등은 군집 내에 군집을 구성하고 있는 구성 펄스가 부분방전 신호 군집을 구성하는 펄스와 다른 부분이 있다. 하지만 특히 케이블 부분방전 분야는 노이즈 가 부분방전과 매우 유사하면서도 신호 세기가 비교적 매우 크기 때문에 케이블 부분방전을 검출하는 것은 쉽지 않다.
종전의 부분방전 노이즈 제거 기술은 필터링 기술, 노이즈 게이팅 기술, 속도차 노이즈 제거기술 등이 있어왔지만, 필터링 기술은 특히 밴드 리젝션 필터링 기술은 광대역 부분방전 특성상 노이즈 제거의 한계가 있어왔으며, 노이즈 게이팅 기술은 노이즈와 부분방전의 구분을 할 수 없어서 실용적이지 못하였으며, 속도차 노이즈 제거 기술은 노이즈 가운데 속도가 매우 빠른 노이즈가 있는데 이를 부분방전으로 인식하는 오류가 있어 부분방전 노이즈 제거에 실효적이지 못하였다.
부분방전 예방진단은 인명 안전과 설비 유지관리를 위하여 반드시 필요한 부분이다. 전력 현장에서 부분방전 예방진단 분야에 가장 큰 난제는 노이즈 제거이며 특히 코로나 노이즈와 같은 부분방전성 노이즈 제거가 난제이다.
전자기파를 이용한 부분방전 예방진단 기법이 가장 우수한 결과를 보이고 있어 선호되고 있으나, 지속적으로 새로운 통신서비스가 등장함에 따라 필터를 취부하는 방법으로는 노이즈를 제거할 수 없고, 고속 연산을 통하여 노이즈와 부분방전을 구분하는 시도가 있어왔지만 현장에서 실제로 적용해보면 노이즈가 제대로 걸러지지 않고 검출된 부분방전 신호에 필터 취부에 따른 손실이 있으며 부분방전 발생 대역을 전 대역을 커버하지 못하며 부피가 크며 경제적이지 못하여 응용분야가 제한적이었다. 따라서, 종전의 필터 취부 및 고속 소프트웨어 처리 방식의 노이즈 제거는 한계가 있으므로 필터 및 고속 소프트웨어를 사용하지 않고도 경제적이면서 효과적으로 노이즈를 제거할 수 있는 방법이 필요하다. 부분방전 신호는 수 nS의 펄스폭을 가진 고주파 펄스의 Burst 형태를 보이고 있으며 다른 부분방전 신호와 유사한 부분방전성 노이즈 또는 통신 노이즈 등과 다르나, 특히, 케이블 부분방전 분야에서는 부분방전 신호와 상기 부분방전성 노이즈의 구분이 쉽지 않다.
한국등록특허 제10-1496442(2015.02.17)호는 케이블 부분방전 진단 장치에 관한 것으로, 상기 기술은 노이즈를 제거하기 위하여 협대역 밴드 패스 필터를 적용한 관계로 부분방전 신호가 필터링되어 제대로 부분방전이 검출되지 못하는 단점이 있다. 더욱이, 밴드패스 필터를 적용하였음에도 불구하고 상기 “노이즈와 PD의 구별을 하는 부분방전 신호 검출부”는 노이즈가 유입됨을 증명하고 있다. 상기 기술은 노이즈와 부분방전 신호를 구분하기 위하여 추가로 고속 ADC와 소프트웨어 컴퓨팅 과정이 필요하기 때문에 경제성이 떨어지는 단점이 있다.
한국등록특허 제20-0435061(2006.12.29)호는 가스절연 개폐장치 진단용 부분방전 카운터에 관한 것으로, 상기 기술 또한 입력 신호로부터 노이즈를 제거하기 위하여 대역통과 필터를 적용한 관계로 부분방전신호가 필터링되어 제대로 검출되지 못하는 단점이 있다. 피크 검출회로를 적용하고 있기 때문에 상기 대역통과필터의 대역내에서 부분방전 신호보다 더 큰 노이즈가 유입될 경우 노이즈 신호를 부분방전으로 인식하여 카운팅할 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출되었다.
본 발명의 일 실시예는 부분방전 취득 및 노이즈 제거에 있어서 종전의 단순 주파수에 근거한 일차원적인 기술 개념에서 벗어나 부분방전 발생 타이밍과 부분방전 신호 크기와 이의 동기 분석과 같은 3차원적인 기술 개념으로 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 입력 신호에 부분방전 신호가 포함되어 있는지 여부를 효과적으로 검출할 수 있는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 제공하고자 한다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예는 부분방전 타이밍 펄스(T-Pulse)와 부분방전 크기 펄스(Q-Pulse) 간의 동기를 비교하여 동기와 무관한 신호를 노이즈로 제거함으로써 효과적으로 노이즈를 억제하고 무손실 광대역의 부분방전만을 검출할 수 있는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 거리에 따른 감쇠에 따라서 부분방전으로 인식하지 않는 특성을 제어할 수 있어서 기중코로나와 같은 부분방전성 노이즈 제거가 가능하며 부분방전 검출 거리를 제어할 수 있어서 대상 기기별 운용이 가능한 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 PANA(Patial Discharge Amplification Noise Attenuation)기술(한국특허출원 제10-2017-0134573호)을 한단계 더 응용한 T/Q 펄스(Pulse) 방식의 노이즈 제거 회로 구성으로, 노이즈가 혼재된 입력신호에서 부분방전 신호를 검출함으로써 필터 취부가 필요 없고 고속 연산 과정이 필요 없게되어 경제적이며 부피를 작게 할 수 있어 다양한 분야에서 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 초단 신호 분배기를 구비하고 초단 신호 분배기의 한 출력단은 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부에 입력하고 타이밍 펄스를 취득하여 동기 비교 장치의 일단에 입력하고, 초단 신호 분배기의 다른 출력단은 부분방전 크기 펄스 취득부에 입력하고 크기 펄스를 취득하여 동기 비교 장치의 다른 일단에 입력하여 두 신호가 시간영역에서 동시에 존재하는 부분을 검출하여 순수하게 부분방전 신호만을 취득함으로써 노이즈가 제거된 부분방전 신호를 재생할 수 있는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 제공하고자 하며, 다양한 장치에 이용될 수 있다.
실시 예들 중에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 디지털 신호를 검출하는 동기 비교부 및 상기 검출된 부분방전 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 부분방전 펄스를 검출하는 부분방전 신호 발생부를 포함하되, 상기 동기 비교부는 상기 부분방전 신호의 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스가 시간 영역에서 동기된 경우 해당 펄스를 상기 부분방전 펄스로 검출하고 동기되지 않은 경우 해당 펄스를 노이즈로 결정하여 제거할 수 있다.
상기 부분방전 신호 발생부는 상기 검출된 부분방전 펄스를 통해 부분방전 신호를 재생 또는 발생시킬 수 있다.
*상기 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부는 입력 신호에 따른 제1 및 제2 비례 신호들을 생성하는 제1 비례 신호 생성부, 상기 제1 비례 신호를 기초로 생성되고 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 입력단으로 피드백되는 부분방전 검출 신호에 대해 자동 이득 조절을 수행하는 제1 자동 이득 조절부, 상기 제2 비례 신호를 기초로 생성되고 입력단으로 피드백되는 부분방전 비교 신호를 기초로 자동 이득 조절을 수행하는 제2 자동 이득 조절부, 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호를 기초로 타이밍 노이즈가 제거된 타이밍 노이즈 제거 신호를 생성하는 타이밍 노이즈 제거부 및 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득하는 타이밍 펄스 생성부를 포함할 수 있다.
상기 부분방전 크기 펄스 취득부는 입력 신호에 따른 제3 및 제4 비례 신호들을 생성하는 제2 비례 신호 생성부, 상기 제3 비례 신호를 기초로 생성되고 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 입력단으로 피드백되는 부분방전 검출 신호에 대해 자동 이득 조절을 수행하는 제3 자동 이득 조절부, 상기 제4 비례 신호를 기초로 생성되고 입력단으로 피드백되는 부분방전 비교 신호를 기초로 자동 이득 조절을 수행하는 제4 자동 이득 조절부, 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호를 기초로 크기 노이즈가 제거된 크기 노이즈 제거 신호를 생성하는 크기 노이즈 제거부 및 부분방전 크기 펄스를 취득하는 크기 펄스 생성부를 포함할 수 있다.
상기 제1 자동 이득 조절부는 상기 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 상기 부분방전 검출 신호의 진폭 또는 주파수의 세기를 입력단으로 피드백하여 상기 부분방전 검출 신호에 부분방전 신호가 반영되었다면 상기 자동 이득 조절의 과정에서 일시적 과증폭을 유도할 수 있다.
상기 제1 자동 이득 조절부는 일단이 출력단과 연결되고 다른 일단이 접지되는 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 상기 부분방전 검출 신호에서 특정 주파수 대역을 필터링하여 해당 자동 이득 조절 과정에 피드백할 수 있다.
상기 제3 자동 이득 조절부는 상기 적어도 하나의 부분방전 커패시터 및 상기 적어도 하나의 부분방전 커패시터의 일단과 연결된 적어도 하나의 부분방전 저항을 통해 상기 입력단에 입력되는 부분방전 검출 신호의 주파수 대역폭 조절을 수행하는 부분방전 루프필터 모듈을 포함할 수 있다.
상기 제1 자동 이득 조절부는 커패시터, 인덕터, 저항 및 증폭기 중 적어도 두 개의 조합을 통해 구현된 LPF(Low Pass Filter) 또는 HPF(High Pass Filter)를 통해 상기 주파수 대역폭 조절을 수행할 수 있다.
상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부는 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간의 차이 부분을 소거하거나 유사 부분을 합산하여 부분방전 이외의 성분을 상기 타이밍 노이즈 및 상기 크기 노이즈로서 각각 제거할 수 있다.
상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부는 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간의 차이를 연산하는 디퍼런스 증폭기(Difference Amplifier) 또는 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간을 차동 증폭하는 차동 증폭기(Differential amplifier)를 통해 구현될 수 있다.
상기 타이밍 펄스 생성부는 상기 디퍼런스 증폭기 또는 상기 차동 증폭기에서 얻어지는 부분방전 신호를 TTL(Transistor Transistor Logic) 펄스화 하여 부분방전 발생 타이밍 펄스를 생성할 수 있다.
상기 제1 비례 신호 생성부 및 상기 제2 비례 신호 생성부 각각은 상기 입력 신호의 로그 값을 복조(demodulation)하는 로그 검출기(log detector), 증폭기(amplifier), 엔벨로프 검출기(envelope detector) 및 적분기(integrator) 중 적어도 하나를 통하거나 적어도 두 개의 조합을 통해 구현될 수 있다.
상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부 각각은 상기 타이밍 노이즈 및 상기 크기 노이즈의 추가적인 제거를 위해 출력 신호 중 특정 기준 전압보다 작은 세기로 출력되는 신호를 제거하는 노이즈 제거 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부 각각은 사용자에 의한 수동 설정 또는 내부 피드백 또는 원격 피드백을 통한 자동 설정을 통해 상기 특정 기준 전압을 결정할 수 있다.
상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부 각각은 로컬에서 사용자에 의해 수동으로 가변된 가변 저항에 따른 로컬 아날로그 전압, 원격으로 제공된 원격 아날로그 전압, 또는, 원격으로 제공된 원격 디지털 데이터 전송에 의한 DAC(Digital to Analog Converter) 출력을 기초로 상기 수동 설정을 수행할 수 있다.
상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부 각각은 (a) 출력단에 배치되어 상기 타이밍 노이즈 제거 신호를 필터링하는 저주파 통과 필터 및 (b) 상기 필터링된 타이밍 노이즈 제거 신호의 최저치, 평균치 또는 최고치를 ADC 변환과 디지털 연산을 통해 검출하고, 해당 검출 값이 특정 기준 범위 이내로 수렴될 때까지 피드백하여 상기 특정 기준 전압을 자동 설정하는 피드백 모듈을 포함할 수 있다.
실시 예들 중에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 상기 타이밍 펄스 생성부에서 펄스 카운트를 피드백 받아 가변증폭기 또는 가변감쇠기를 제어함으로써 상기 부분방전 발생 타이밍 펄스의 발생 감도를 조절하여 상기 부분방전 신호의 발생원과의 거리관계를 제어하는 제어부 및 HMI(Human Machine Interface)와 원격으로 교신하는 네트워크 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 동기 비교부는 상기 부분방전 신호의 발생원으로부터의 거리에 따라 상기 동기 여부를 가변적으로 결정할 수 있다.
상기 동기 비교부는 상기 거리가 일정 기준이상 멀어지면 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스가 시간 영역에서 동기되지 않는 것으로 결정하고, 상기 부분방전 신호를 노이즈로서 제거할 수 있다.
상기 동기 비교부는 상기 부분방전 발생 타이밍 펄스를 트리거로하여 상기 부분방전 크기 펄스 신호를 아날로그-디지털 변환하고, 상기 아날로그-디지털 변환의 속도에 따라 제1, 제2 또는 제3 아날로그-디지털 변환기를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 제1 아날로그-디지털 변환기는 입력된 RF(Radio Frequency)신호에 변조과정을 거치지 않고 RF 레벨에서 바로 샘플링되어 상기 부분방전 신호를 취득할 수 있다.
상기 제2 아날로그-디지털 변환기는 특별한 변조 과정을 거치지 않고 상기 동기 비교부에서 제어되는 가변 증폭부에서 증폭 또는 감쇠된 신호를 받아서 고속으로 샘플링하여 상기 부분방전 신호를 취득할 수 있다.
상기 제3 아날로그-디지털 변환기는 입력신호를 증폭하거나 감쇠하고 RF로그검출모듈로 변조하여 커패시터에 최대값을 저장하는 피크홀드 방식을 통해 산출한 피크홀드값을 샘플링하여 상기 부분방전 신호를 취득할 수 있다.
상기 부분방전 신호 발생부는 디지털-아날로그 변환 속도에 따라 각각 회로구성의 토폴로지를 가변적으로 결정하는 제1 및 제2 디지털-아날로그 변환기를 선택적으로 사용할 수 있다.
상기 제2 디지털-아날로그 변환기는 주파수 전압제어 RF 발생기, 상기 RF 발생기에서 발생한 RF 신호를 조절하는 RF 레벨 조절부, 상기 조절된 RF 신호를 증폭하는 RF 증폭기 및 상기 증폭에 의한 RF 버스트의 발생을 조절하여 부분방전 신호를 발생시키는 출력레벨 조절부를 더 포함할 수 있다.
실시 예들 중에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 원격 또는 로컬 제어부를 구비할 수 있다. 제어부는 출력 요소로 타이밍 펄스 생성부에 구비된 가변증폭기, 가변감쇠기 및 비교기와 크기 펄스 생성부에 구비된 가변증폭기, 가변감쇠기를 디지털 또는 아날로그 제어할 수 있다. 또한 입력 피드백 요소로 타이밍 펄스 생성부의 TTL 신호, 크기 펄스 생성부의 출력전압을 받을 수 있다.
실시 예들 중에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 코로나와 같은 부분방전성 노이즈를 제거할 경우 또는 부분방전 검출시 거리에 따른 노이즈 제거 또는 거리에 따른 부분방전 신호 검출을 할 경우, 원격 또는 로컬 제어부에서 상기 출력 요소를 제어하고 입력 요소를 피드백 받아서 상기 부분방전성 노이즈 제거 또는 거리에 따른 노이즈 제거 및 부분방전 신호 검출을 구현할 수 있다.
실시 예들 중에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 시스템은 각각은 서로 일정 거리로 떨어져서 위치하고 노이즈와 혼재된 부분방전 신호들을 발생시키는 복수의 부분방전 발생원들, 상기 복수의 부분방전 발생원들 각각에 배치되는 복수의 부분방전 센서들 및 상기 복수의 부분방전 센서들을 통해 검출된 노이즈가 혼재된 부분방전 신호에서 부분방전 신호를 구분하여 획득하는 데이터 취득 장치를 포함하고, 상기 데이터 취득 장치는 부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 디지털 신호를 검출하는 동기 비교부 및 상기 검출된 부분방전 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 부분방전 펄스를 검출하는 부분방전 신호 발생부를 포함하는 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들을 포함할 수 있다.
상기 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들은 상기 일정 거리가 특정 기준이상 멀어져서 배치되는 복수의 부분방전 발생원들 중 특정 부분방전 발생원에서 검출되는 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호에 대한 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스를 시간 영역에서 동기되지 않는 것으로 결정하고, 상기 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호를 노이즈로서 제거하여 상기 특정 부분방전 발생원의 부분방전 신호만을 검출할 수 있다.
상기 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들은 필터를 사용하지 않고 광대역 특성을 가져 서로 다른 대역폭을 가지는 다양한 종류의 복수의 센서들을 동시에 사용할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 입력 신호에 부분방전 신호가 포함되어 있는지 여부를 효과적으로 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 입력 신호에 부분방전 신호와 노이즈 및 부분방전 유사 노이즈가 혼재된 경우라 하더라도 노이즈와 부분방전 유사 노이즈를 효과적으로 제거하고 부분방전을 검출할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 PANA(PD Amplification Noise Attenuation) 방식(대한민국 특허 출원번호 10-2017-0134573)을 응용한 T/Q 펄스 방식으로 칭한다. 본 발명의 T/Q 펄스 방식은 동일 시간대 혼입된 부분방전 신호와 노이즈 신호에 대하여 부분방전 신호 성분은 기준 전압(Vref)보다 증폭하고 노이즈 성분은 기준 전압(Vref)보다 감쇠시켜 기준 세기(vref)를 기준으로 차별점을 주게 되며 이 차별점을 이용하여 부분방전 신호를 검출할 수 있는 PANA 기술에서 진보하여, 상기 부분방전 검출 신호를 타이밍 펄스 신호로 전환하여 타이밍 신호가 발생된 시점의 신호를 취득하고 이를 TTL 변환회로와 결합하여 부분방전 발생 타이밍 펄스를 검출하고 TTL 신호를 이용하여 ADC 트리거하여 부분방전신호를 취득할 수 있고, 더 나아가 DAC 등을 이용하여 부분방전 신호를 재생 또는 생산하여 송출함으로써 결과적으로 노이즈가 제거된 부분방전 신호를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 진단 거리에 따른 노이즈 제거 및 부분방전 검출이 가능하므로 기중코로나와 같은 부분방전성 노이즈 제거가 가능하며, 검출 바운다리 설정이 가능하여 진단 대상 장치의 개별적인 진단이 가능할뿐더러 발생 부위에 대한 정확한 탐지가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 부분방전 신호 검출 계통에 일체의 필터를 사용하지 않으므로 주파수 제한이 없어 광대역 검출이 가능하며 손실이 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 부분방전 발생 타이밍 펄스와 부분방전 크기 펄스의 동기 시점 신호를 취득하여 부분방전 신호를 검출하며, 여타 노이즈는 상호 동기가 맞지 않아 취득되지 않으므로 완벽한 노이즈 제거가 가능하고, 예를 들어, RFI 노이즈, 통신노이즈, EMI 노이즈 및 기중코로나 노이즈 제거가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 케이블 부분방전 예방진단, SIS(Solid Insulation Switchgear), 트랜스포머, 전동기, 발전기 설비 부분방전 예방진단, 전기차 부분방전 예방진단, 전기차 충전기 부분방전 예방진단, GIS(Gas Insulation Switchgear) 부분방전 예방진단, 노이즈 제거 기능이 있는 UHF 부분방전 센서, 부싱 부분방전 예방진단 및 부분방전 노이즈 제거 모듈 등에 적용할 수 있지만 이에 국한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 제1 비례 신호 생성부를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 제1 및 제2 전달함수 생성모듈들을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 2의 제1 및 제2 자동 이득 조절부들을 나타내는 도면이다.
도 6는 도 5에 있는 부분방전 피드백 모듈의 다른 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2의 타이밍 노이즈 제거부를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 발생 타이밍 펄스의 취득 과정을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 1의 부분방전 크기 펄스 취득부를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9의 제2 비례 신호 생성부를 나타내는 도면이다.
도 11은 도 9의 제3 및 제4 자동 이득 조절부들을 나타내는 도면이다.
도 12는 도 9의 크기 노이즈 제거부를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 크기 펄스 취득 과정을 보여주는 도면이다.
도 14는 도 1의 동기비교부를 나타내는 도면이다.
도 15는 도 1의 부분방전 신호 발생부를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 타이밍 펄스 생성과정 및 부분방전 크기 펄스 생성과정과 노이즈 제거 과정과 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 보여주는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 타이밍 펄스 생성과정 및 부분방전 크기 펄스 생성과정과 노이즈 제거 과정과 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 예시하는 도면으로서 특히 부분방전과 동일한 라이징 타임을 갖음에 따라 종전의 기술로는 제거할 수 없었던 내부의 급격한 변화 신호름 함유한 통신 버스트 노이즈에 대한 노이즈 제거 과정을 예시하고 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 진행 거리에 따라서 부분방전 신호가 노이즈성 신호로 전환되는 과정과 일정한 거리 관계에 의한 부분방전 검출의 실시예를 보여주는 도면이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 타이밍 펄스 생성과정 및 부분방전 크기 펄스 생성과정과 노이즈 제거 과정과 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 예시하는 도면으로서 특히 부분방전 신호가 진행 거리에 따라서 노이즈성 신호로 전환되는 과정과 서로 다른 부분방전 발생원에서부터 일정한 거리 관계에 의한 부분방전 검출의 실시예를 보여주는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 포함하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 시스템의 거리 관계 제어에 의한 부분방전 탐지 거리 제어 방법으로 기중코로나 노이즈를 제거하는 방법과 채널간 비교로 노이즈를 제거하는 방법과 원격 모니터링에 관하여 보여주는 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 통해 노이즈를 제거하고 부분방전을 검출한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 실제로 구현하여 부분방전 발생 여부를 검출하는 결과(채널 B)를 종전의 기술(채널 A)과 비교하여 나타내는 출력 결과 그래프이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태로, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 디지털 신호를 검출하는 동기 비교부 및 상기 검출된 부분방전 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 부분방전 펄스를 검출하는 부분방전 신호 발생부를 포함하되, 상기 동기 비교부는 상기 부분방전 신호의 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스가 시간 영역에서 동기된 경우 해당 펄스를 상기 부분방전 펄스로 검출하고 동기되지 않은 경우 해당 펄스를 노이즈로 결정하여 제거하는 것을 특징으로 한다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태로, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 각각은 서로 일정 거리로 떨어져서 위치하고 노이즈와 혼재된 부분방전 신호들을 발생시키는 복수의 부분방전 발생원들, 상기 복수의 부분방전 발생원들 각각에 배치되는 복수의 부분방전 센서들 및 상기 복수의 부분방전 센서들을 통해 검출된 노이즈가 혼재된 부분방전 신호에서 부분방전 신호를 구분하여 획득하는 데이터 취득 장치를 포함하고, 상기 데이터 취득 장치는 부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 디지털 신호를 검출하는 동기 비교부 및 상기 검출된 부분방전 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 부분방전 펄스를 검출하는 부분방전 신호 발생부를 포함하는 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들을 포함하되, 상기 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들을 통해 상기 복수의 부분방전 발생원들 중 특정 부분방전 발생원에서 검출되는 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호에 대한 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 시간 영역에서의 동기 여부를 결정하고 상기 동기 여부를 기초로 상기 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호를 노이즈로서 제거하여 상기 특정 부분방전 발생원의 부분방전 신호만을 검출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 나타내는 도면이다.
본 발명은 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 종전의 초단 필터 방식 그리고/또는 후단 고속 소프트웨어 처리 방식과는 달리, 초단의 부분방전 발생 타이밍 펄스와 부분방전 크기 펄스의 동기 여부를 비교하여 동기와 무관한 신호를 제거함으로써 부분방전 신호는 검출하고 노이즈는 효과적으로 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 부피가 적으면서도 광대역 노이즈 제거 성능이 우수하여 손실 없이 광대역에 걸친 부분방전 신호를 효과적으로 검출할 수 있다. 예를 들어, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)의 부분방전 발생 타이밍 펄스는 부분방전신호가 부분방전 발생원에서 멀어지면서 부분방전 신호의 특성에 따라 라이징 타임과 펄스 폭은 커지고 진폭은 낮아지게 된다. 따라서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 이와 같은 일정 거리 이후에는 부분방전 발생 타이밍 펄스가 생성되지 않는 거리 관계의 선별성을 이용하여 외부의 기중코로나, 전동기 노이즈와 같은 부분방전성 노이즈를 제거할 수 있다.
통상적으로, 부분방전 신호를 검출하는 과정에 있어서 아주 미세한 신호인 -65dBm 이하의 신호를 취득하여 분석하는 노이즈 제거 또는 억제는 부분방전 신호를 검출하는데 있어서 매우 중요한 요소임에도 불구하고, 부분방전 검출 대역에 다양한 신호대역이 중첩되어 있는 경우에 부분방전 신호와 매우 유사한 유사 부분방전 신호 때문에 이러한 노이즈를 억제하기 어렵다. 그러나, 부분방전 신호를 포함한 모든 신호는 일정한 라이징 타임과 신호 폭을 가지고 있다. 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 부분방전 발생 타이밍 펄스와 부분방전 크기 펄스를 정확하게 감지하고, 두 펄스가 (시간 영역에서) 동기화된 공통부분을 검출함으로써 부분방전 신호만을 검출할 수 있고 따라서 노이즈를 억제할 수 있다.
도 1을 참조하면, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 입력포트(1), 출력포트(2), 통신포트(4), 네트워크 통신모듈(5), 제1 신호분배모듈(3), 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100), 부분방전 크기 펄스 취득부(200) 동기비교부(300), 부분방전 신호 발생부(400) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 부분방전 신호의 발생 초입에서 나타나는 부분방전 신호의 발생 타이밍에 해당하는 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 크기 펄스 취득부(200)는 부분방전 신호의 크기를 나타내는 펄스로 부분방전 크기 펄스를 취득할 수 있고, 한쌍의 로그앰프 또는 듀얼로그앰프를 적용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 부분방전 크기 펄스 취득부(200)는 대체로 같은 모델 한 쌍을 사용하는 것이 회로 구현에 유리하나 서로 다른 특성의 로그앰프를 사용할 수도 있다.
일 실시예에서, 동기 비교부(300)는 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 펄스를 검출할 수 있다. 예를 들어, 동기 비교부(300)는 부분방전 발생 타이밍 펄스와 부분방전 크기 펄스가 시간영역에서 동기가 맞는지 여부를 검출할 수 있고, 동기가 맞는 펄스에 대해서 부분방전 펄스로 결정하고, 맞지 않는 펄스에 대해서 노이즈로 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 동기비교부(300)는 내부에 ADC를 구비하거나 별도의 ADC를 구비한 마이크로프로세서를 적용하여 구현될 수 있고 부분방전 크기 펄스 취득부 (200)는 한쌍의 로그앰프를 적용하여 구현될 수 있다. 여기에서, 한쌍의 로그앰프는 각각 아날로그연산을 수행하고 결과값을 취득하여 동기비교부(300)로 넘겨줄 수 있다.
부분방전 신호 발생부(400)는 검출된 부분방전 펄스를 통해 부분방전 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 부분방전 신호발생부(400)는 DAC(Digital to Analog Converter)를 적용하여 구현될 수 있다. 여기에서, DAC 신호 발생시 신호의 크기는 ADC(Analog to Digital Converter)에서 취득한 부분방전 신호의 크기를 동기비교부(300)에서 동일한 크기로 제공하거나 또는 증폭 또는 감쇠하여 제공할 수 있다. 일 실시예에서, DAC 신호 발생시 신호의 크기, 버스트 주기, 주파수 및 파형은 동기비교부(200)에서 결정될 수 있다.
결과적으로, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)를 통해 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득하고 부분방전 크기 펄스 취득부(200)를 통해 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득할 수 있다. 이 과정에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 동기 비교부(300, 예를 들어, 마이크로프로세서)를 통해 부분방전 발생 타이밍 펄스를 트리거(trigger) 신호로 받아 ADC로 부분방전 신호의 크기를 검출하고 검출된 부분방전 신호의 크기와 같거나 감쇠 또는 증폭된 크기, 버스트 주기, 주파수 및 파형을 결정하여 부분방전 신호만을 DAC로 재생 또는 생산함으로써 효과적으로 노이즈를 억제하고 부분방전 신호를 검출할 수 있다. 예를 들어, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)에서 부분방전 발생 타이밍 펄스는 부분방전 신호 발생시(부분방전 신호 주기의 발생 초입 즉시)에 생성되므로 매우 정확한 노이즈 변별 처리 및 부분방전 신호의 취득이 가능하다. 보다 구체적으로, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 부분방전 발생 타이밍 펄스와 부분방전 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부를 이용하여 본 발명의 효과를 달성할 수 있다. 즉, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득함과 동시 또는 거의 동시에 부분방전 크기 펄스를 측정하여 순수하게 부분방전 신호만을 취득함으로써 노이즈가 제거된 부분방전 신호를 재생할 수 있고 다양한 장치에 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득함과 동시 또는 거의 동시에 부분방전 크기를 측정하고 부분방전 신호를 재생하여 송출함으로써 노이즈 제거 기능이 있는 액티브형 부분방전 검출 센서모듈에 이용될 수 있다.
도 2는 도 1의 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 통신포트(4), 네트워크통신모듈(5), 비례 신호 생성부(110), 제1 자동 이득 조절부(120), 제2 자동 이득 조절부(130), 타이밍 노이즈 제거부(140), 타이밍 펄스 생성부(150), 가변증폭기/가변감쇠기(160), 필터(170) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 보다 정확한 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득하기 위하여 전단에 필터(170)를 취부할 수 있다. 일 실시예에서, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 보다 정확한 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득하기 위하여 전단에 가변형/고정형 증폭기 또는 가변형/고정형 감쇠기(160)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 보다 정확한 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득하기 위하여 전단에 있는 가변형 증폭기 또는 가변형 감쇠기를 원격으로 또는 로컬에서 자동(또는 수동)으로 제어할 수 있는 제어부(500)를 취부할 수 있다. 보다 구체적으로, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 코로나 노이즈와 같은 부분방전성 노이즈를 제거하기 위해 거리에 따른 트리거 신호를 생성하는 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득하기 위하여, 전단에 가변형 증폭기/감쇠기(160)를 제어할 수 있는 제어부(500)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(500)는 타이밍 펄스 생성부(150)에서 펄스 카운트를 피드백 받아서 가변증폭/감쇠기(160)를 제어함으로써 거리관계 제어를 할 수 있다.
제1 비례 신호 생성부(110)는 입력 신호에 따른 제1 및 제2 비례 신호들을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 비례 신호 생성부(110)는 입력단에 가변증폭/감쇠기(160)와 전기적으로 연결되어 가변증폭/감쇠기(160)를 통해 입력 신호를 수신할 수 있고, 수신된 입력 신호를 기초로 제1 및 제2 비례 신호들을 생성할 수 있으며, 출력단에서 제1 및 제2 자동 이득 조절부들(120, 130)의 입력단과 전기적으로 연결되어 생성된 제1 및 제2 비례 신호들을 각각 제1 및 제2 자동 이득 조절부들(120, 130)의 입력단에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 비례 신호 생성부(110)는 입력 신호의 진폭, 주파수 및 전력 중 적어도 하나의 세기에 비례하는 제1 및 제2 비례 신호들을 생성할 수 있고, 예를 들어, 입력 신호 Vin이 수신되면 해당 입력단에 나타나는 전력에 비례하는 DC 출력 전압으로서 비례 신호 V1'과 V2'를 생성할 수 있다(도 8의 그래프 참조). 이러한 내용은 도 3를 참조하여 보다 상세히 서술하도록 한다.
도 3은 도 2의 제1 비례 신호 생성부를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면 제1 비례 신호 생성부(110)는 제2 신호분배 모듈(112), 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114) 및 제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116)을 포함할 수 있다.
제2 신호분배 모듈(112)은 입력되는 신호를 적어도 두 개 이상 분배할 수 있고, 일 실시예에서, 입력되는 신호를 기초로 해당 신호와 동일한 위상 및 진폭 크기를 가지는 적어도 두 개의 신호들을 생성할 수 있다. 제2 신호분배 모듈(112)은 출력단에서 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114)의 입력단과 전기적으로 연결될 수 있고, 가변증폭기/가변감쇠기(160)를 통해 수신된 입력 신호가 제1 신호분배모듈의 출력신호를 기초로 동일 위상과 진폭을 가지는 두 개의 신호를 생성하여 제1 로그검출 모듈(114a)과 제2 로그검출 모듈(114b) 각각에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 신호분배 모듈(112)은 입력되는 신호를 기 설정된 특정 전력 이득(예를 들어, 10dB)으로 증폭하는 증폭기(미도시)를 포함하여 구현될 수 있고, 해당 증폭기를 통해 증폭된 신호를 복수의 신호들로 분배할 수 있으며, 1:N (N은 2 이상의 자연수) 분배기로 구현될 수도 있다.
제1 및 제2 로그검출 모듈들(114)은 입력되는 신호의 진폭, 주파수 및 전력 중 적어도 하나의 크기에 비례하도록 제1 및 제2 비례 신호들을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114)은 제2 신호분배 모듈(112)의 신호 분배 갯수와 대응되는 개수로 구성될 수 있고, 예를 들어, 제2 신호분배 모듈(112)이 1:3 분배기로 구현된 경우에는 제1 내지 제3 로그검출 모듈들로 구성될 수 있다. 제1 로그검출 모듈(114a)은 제2 신호분배 모듈(112)로부터 분배된 제1 신호를 입력 받을 수 있고, 제2 로그검출 모듈(114b)은 신호분배 모듈(112)로부터 분배된 제2 신호를 입력 받을 수 있으며, 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114) 각각은 해당 입력단에서 나타나는 신호 전력에 비례하는 DC 출력 전압으로서 제1 및 제2 비례 신호들 V1과 V2 각각을 생성할 수 있다(도 8의 그래프 참조).
일 실시예에서, 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114) 각각은 입력되는 신호의 로그 값을 복조(demodulation)하여 출력 신호를 생성하는 로그 검출기(log detector)로 구현될 수 있다. 여기에서, 로그 검출기는 로그 디텍터, 로그 앰프, 로그 증폭기, 로가리스믹 앰프, RF 파워 디텍터, 로그앰프 디텍터 등으로 표현되는 경우들을 총칭한다. 이때, RF 입력 포트에서 총 노드 전력의 측정 값은 신호, 잡음 및 간섭을 포함하는 DC로 변환될 총 전력을 나타낼 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114) 각각은 증폭기(amplifier), 엔벨로프 검출기(envelope detector), 다이오드 디텍터(diode detector) 및 적분기(integrator) 중 적어도 하나를 통하거나 적어도 두 개의 조합을 통해 구현될 수 있고, 예를 들어, RF 증폭기와 엔벨로프 검출기의 결합을 통해 구현되거나 증폭기와 적분기의 결합을 통해 구현될 수 있다.
제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116) 각각은 입력단에 입력되는 비례 신호를 기준 전압과 전달함수를 기초로 변환하여 전달함수 신호를 출력할 수 있다. 제1 전달함수 생성 모듈(116a)은 제1 로그검출 모듈(114a)로부터 제1 비례 신호 V1을 입력 받아 기준 전압 Vref와 전달함수를 기초로 제1 전달함수 신호 V1'를 생성하여 제1 자동 이득 조절부(120)의 입력단에 출력할 수 있고, 제2 전달함수 생성 모듈(116b)은 제2 로그검출 모듈(114b)로부터 제2 비례 신호 V2를 입력 받아 동일 기준 전압 Vref와 동일 전달함수를 기초로 제2 전달함수 신호 V2'를 생성하여 제2 자동 이득 조절부(130)의 입력단에 출력할 수 있다(도 8의 그래프 참조).
제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116) 각각은 특정 DC 전압 레벨을 가지는 기준 전압 Vref를 제공받을 수 있고, 입출력 신호들에 관한 선형 특성을 나타내는 전달 함수(transfer function)를 통해 입출력 신호의 범위, 입력 신호 대비 출력 신호의 전압 특성 및 주파수 특성 중 적어도 하나가 정의될 수 있다. 여기에서, 전달 함수는 설계자나 사용자에 의해 설계될 수 있고, 기준 전압은 사용자에 의해 입력 값 및 범위가 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 전달함수, 즉, 입력대 출력의 기울기 값은 동작 구현상 음의 기울기 특성을 갖는 것이 유리하지만 반드시 이에 한정되지 않고, 양의 기울기 특성을 가질 수도 있다. 이러한 내용은 도 4를 참조하여 보다 상세히 서술하도록 한다.
도 4는 도 3의 제1 및 제2 전달함수 생성모듈들을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116) 각각은 제1 및 제2 저항들(41, 42)과 증폭기(43)를 포함할 수 있다.
제1 저항(41)은 입력단과 증폭기(43)의 제1 입력단 사이에 배치될 수 있고, 제2 저항(42)은 증폭기(43)의 제2 입력단과 출력단 사이에 배치될 수 있으며, 일 실시예에서, 각각은 수 kOhm의 저항 값을 가질 수 있다.
증폭기(330)는 제1 저항(41)을 통해 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114) 중 하나로부터 비례 신호를 제1 입력단으로 입력 받을 수 있고, 기준 전압 Vref를 제2 입력단으로 입력 받을 수 있으며, 제2 저항(42)을 통한 피드백을 바탕으로 증폭을 수행하여 기준 전압 Vref를 기준으로 생성되고 전달함수 특성에 대응되는 전달함수 신호 V1'(또는 V2')를 생성하여 출력할 수 있다(도 8의 그래프 참조). 이에 따라, 증폭기(43)는 기준 전압 Vref를 기준으로 입력된 비례 신호에 대응되는 크기만큼 감소된 전달함수 신호를 출력할 수 있다.
제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116) 각각은 DC 출력 전압이 해당 검출기 입력에 나타나는 총 RF 신호 전력에 비례 또는 반비례하는 전달 함수의 특성을 가지도록 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116) 각각은 입력되는 신호로서 반전 입력 신호과 비반전 입력 신호를 입력 받는 차동 증폭기를 통해 구현될 수 있고, 하기의 수학식 1을 기초로 해당 전달함수 생성 모듈의 동작 범위를 정의하는 전달 함수의 특성을 결정할 수 있다. 여기에서, Slope는 전달 함수에서 정의되는 입력단에 나타나는 전력 대비 출력 신호에 관한 DC 출력 기울기 특성을 나타낸다. 여기에서, VO1과 VO2는 두 출력단들에서 출력되는 출력 전압들을 의미하며 PI1과 PI2는 두 입력단들에 나타나는 신호 전력들을 의미한다. 여기에서, 전달함수, 즉, 입력대 출력의 기울기 값은 동작 구현상 음의 기울기 특성을 가짐이 유리하지만 반드시 이에 한정되지 않고, 양의 기울기 특성을 가져도 무방하다.
[수학식 1]
Slope = (VO2 - VO1) / (PI2 - PI1)
일 실시예에서, 제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116) 각각은 해당 입력된 비례 신호의 -60dBm 내지 +5dBm 값을 1.7Vdc 내지 0.5Vdc 내외의 값으로 변환하는 반비례 전달함수를 가질 수 있다. 이때, 기준 전압 Vref는 약 2.4Vdc 내외로 형성될 수 있고, 예를 들어, 2.4Vdc를 기준으로 특정 기준 오차 범위 이내가 되도록 형성될 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116) 각각은 해당 입력된 비례 신호의 -60dBm 내지 +5dBm 값을 0.5Vdc 내지 1.7Vdc 내외의 값으로 변환하는 비례 전달함수를 가질 수도 있다. 이때, 기준 전압 Vref는 약 0.5Vdc 내외로 형성될 수 있다.
상기에서, 제1 비례 신호 생성부(110)를 신호분배 모듈(112), 제1 및 제2 로그검출 모듈들(114) 및 제1 및 제2 전달함수 생성 모듈들(116)이 순차 배치된 구성으로 기술하였으나, 이에 제한되지 않고, 이들 중 적어도 일부를 통해 구현될 수 있으며, 구성 요소들의 배치 순서, 배치 개수 및 연결 구조는 입력 신호의 진폭, 주파수 또는 전력의 크기에 비례하는 복수의 비례 신호들을 생성하기 위한 다양한 실시예들을 통해 다양한 회로 형태로 구현될 수 있다.
제1 자동 이득 조절부(120)는 제1 비례 신호를 기초로 생성되고 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 입력단으로 피드백되는 부분방전 검출 신호에 대해 자동 이득 조절을 수행한다. 제1 자동 이득 조절부(120)는 제1 비례 신호를 기초로 자동 이득 조절(auto gatin control, AGC)을 수행할 수 있고, 자동 이득 조절 과정에서 출력단에 생성되는 출력 신호를 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 가공하여 다른 입력단에 해당하는 피드백단에 피드백할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 자동 이득 조절부(120)는 적어도 하나의 부분방전 커패시터와 적어도 하나의 저항을 통해 피드백을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 자동 이득 조절부(120)는 비례신호 생성부(110)로부터 제1 전달함수 신호 V1'가 입력되면 자동 이득 조절을 수행할 수 있고, 자동 이득 조절의 과정에서 부분방전 검출 신호 Vf1를 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 생성된 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'로 가공하여 피드백단에 전달함으로써 부분방전 신호의 포함 여부에 따라 부분방전 검출 신호 Vf가 변형되도록 피드백할 수 있다. 예를 들어, 제1 자동 이득 조절부(120)는 입력 신호 Vin에 부분방전 신호가 포함되었다면 해당 부분방전 신호의 특성에 따라 고주파 성분이 포함된 부분방전 검출 신호 Vf를 생성하고 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'로 변형하여 피드백단에 피드백할 수 있고, 이에 따라, 자동 이득 조절과정에서의 이득을 변형하여 고주파 성분에 따라 부분방전 검출 신호 Vf의 신호 변형을 유도할 수 있고(도 8의 그래프 중 부분방전의 케이스), 포함되어있지 않다면, 부분방전 검출 신호 Vf의 신호 변형을 유도하지 않을 수 있다(도 8의 그래프 중 부분방전 유사 노이즈나 통신 노이즈의 케이스). 이러한 내용은 도 5를 참조하여 보다 상세히 서술하도록 한다.
도 5는 도 2에 있는 제1 자동 이득 조절부와 제2 자동 이득 조절부의 구성을 각각 나타내는 블록도이다. 보다 구체적으로, 도 5(a)는 제1 자동 이득 조절부(120)를 나타내고, 도 5(b)는 제2 자동 이득 조절부(130)를 나타낸다.
도 5(a)를 참조하면, 제1 자동 이득 조절부(120)는 AGC 모듈(122) 및 부분방전 피드백 모듈(124)을 포함할 수 있다.
AGC 모듈(122)은 입력되는 신호에 대해 자동 이득 조절을 수행할 수 있고, 일 실시예에서, 입력되는 신호의 진폭 변화에도 불구하고 출력에서 피드백되는 신호의 진폭 변화를 기초로 제어된 신호 진폭을 제공하는 폐쇄 루프 피드백 조절 회로인 AGC(Auto Gain Control) 또는 AVC(Automatic Volume Control)로 구현될 수 있다. AGC 모듈(410)은 입력되는 신호의 세기가 강하면 이득(gain)을 감소시켜 출력되는 신호의 볼륨을 줄이고, 약하면 이득을 증가시켜 출력되는 신호의 볼륨을 증가시킬 수 있으며, 피드백단에 피드백되는 자동 이득 조절 피드백 신호의 평균 신호 레벨 또는 최대 출력 신호 레벨을 기초로 입출력 이득을 동적으로 조정할 수 있다.
부분방전 피드백 모듈(124)은 AGC 모듈(122)의 출력단 및 피드백단과 연결되고, AGC 모듈(122)의 출력 신호를 가공하여 피드백단에 피드백할 수 있다. 부분방전 피드백 모듈(124)은 각각이 AGC 모듈(122)의 출력단 및 피드백단 중 적어도 하나와 일단에서 연결되는 적어도 하나의 부분방전 커패시터(124a) 및/또는 적어도 하나의 부분방전 저항(124b)를 더 포함할 수 있으나, 부분방전 캐패시터 단독으로도 사용가능하다.
일 실시예에서, 부분방전 피드백 모듈(124)은 적어도 하나의 부분방전 커패시터(124a) 및 적어도 하나의 부분방전 저항(124b)의 병렬 구성을 통해 AGC 모듈(122)의 피드백단에 부분방전 검출 신호 Vf1의 가공을 통해 형성된 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'를 피드백할 수 있다. 예를 들어, 부분방전 피드백 모듈(124)은 출력되는 부분방전 검출 신호에 부분방전 신호 성분이 반영된 경우에는 RC 병렬회로로 구성된 부분방전 커패시터(124a)와 부분방전 저항(124b) 상호 간의 충-방전 및 피드백 작용으로 AGC 모듈(122)의 증폭도 g를 변화시켜 일시적 과증폭과 파동(fluctuation)을 유도할 수 있다.
일 실시예에서, 만약 AGC모듈(122)의 내부에 구비된 저항이 있고 부분방전 피드백 모듈(124)이 순수하게 주로 저항성분으로 구성된다면, 상기 일시적인 과중폭과 파동이 발생되기 어려우나, 부분방전 피드백 모듈(124)은 인덕턴스 또는 캐패시턴스 성분을 포함하여 부분방전 신호가 로그값으로 변조된 변조 주파수의 특정값에 반응하고 상기 AGC 모듈(122)의 증폭도 g를 변화시킴으로 일시적인 과증폭 또는 파동 또는 공진을 발생시켜 통상적인 출력값을 초과한 펄스 성분을 발생시킬 수 있다. 특히, 부분방전 피드백 모듈(124)은 음의 기울기의 전달함수 특성을 가진 경우에, 예를 들어, 부분방전 피드백 모듈(124)이 순수하게 주로 저항성분으로 구성된다면 AGC 모듈(122)의 출력값이 2.6VDC 이하로 형성되지만, 만약 충방전 또는 과증폭 또는 파동 또는 공진 또는 발진과 같은 현상이 일시적으로 발생하게되면 상기 2.6VDC 이상되는 일시적인 과출력값을 형성하고 그에 따라, 기준값을 초과하는 펄스를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 부분방전 신호가 로그값으로 변조된 변조 주파수의 특정값은 라이징 타임이 6nS ~ 10nS를 일부 포함하거나 전부 포함하는 변조 신호를 말하나 회로 구성과 부품 특성과 PCB 재질과 패턴 특성 등에 따라서 변경될 수 있으며, 통상적으로 입력 RF 신호가 -65dBm ~ 5dBm 범위 내에서 회로내 손실을 감안한 증폭 또는 감쇄 보정이 있는 경우를 포함할 것이나 이 또한 회로 구성과 부품 특성과 PCB 재질과 패턴 특성 등에 따라서 변경될 수 있다. 통상적으로 상기 신호 조건에 비해서 상기 증폭도가 높으면 낮은 레벨의 부분방전 신호의 발생 타이밍을 더 잘 검출할 수 있는 관계가 형성될 수 있다.
부분방전 신호는 펄스폭이 수 nS인 고주파 성분으로 구성된 군집(Burst)인 반면에 노이즈는 펄스폭이 넓은 상대적으로 저주파 성분의 군집으로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 로그 검출기 회로를 통하면 부분방전 신호의 버스트는 임펄스 형태를 띄고, 노이즈는 완만한 삼각파 형태를 띄게 된다. 일 실시예에서, 상기 임펄스 형태의 파형은 주파수 스펙트럼상 고주파 성분으로 구성되어 있고 상기 완만한 삼각파는 비교적 저주파 성분으로 구성되어 있어서 RC 병렬회로로 구성된 부분방전 피드백 모듈(124)에서의 반응이 서로 다르다. 보다 구체적으로, 특정 R값과 C값으로 구성된 부분방전 피드백 모듈(124)의 RC 병렬회로는 상기 임펄스에는 반응을 하지만 상기 완만한 삼각파에는 반응을 하지 않는다(도 8의 그래프 참조).
일 실시예에서, 부분방전 피드백 모듈(124)은 AGC 모듈(122)의 출력단으로부터 부분방전 검출 신호가 출력되면 해당 출력단과 연결되고 각각이 적정 값을 가지는 커패시터와 저항으로 구성된 RC 병렬회로를 통해 충-방전 피드백을 형성하여 부분방전 검출 신호에 고주파 성분을 저하시켜 출력 신호의 세기를 결과적으로 낮출 수 있고, 출력 신호 그대로의 자동 이득 조절 피드백 신호가 아닌, 고주파 성분이 저하된 자동 이득 조절 피드백 신호를 AGC 모듈(122)에 피드백하여 자동 이득 조절을 위한 증폭도를 일시적으로 증가 시킴 또는 출력 기울기(g)에 대한 일시적인 변동을 시킴으로써 AGC 모듈(122)이 해당 피드백에 따라 일시적으로 과증폭 또는 파동이 발생하도록 할 수 있다.
부분방전 피드백 모듈(124)은 그밖의 다양한 실시예들의 구성들을 통해 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 부분방전 피드백 모듈(124)은 상기 서술한 것과 같이, 단일 커패시터와 단일 저항으로 구성된 적어도 하나의 RC 병렬회로로서 구현될 수 있고, 다른 실시예들에서, 도 6에 도시된 것과 같이, 적어도 하나의 부분방전 커패시터(124a), 적어도 하나의 부분방전 저항(124b), 적어도 하나의 부분방전 인덕터(124c) 및 적어도 하나의 부분방전 증폭기(124d) 중 적어도 일부의 조합을 통해 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 부분방전 신호의 특성에 대응되도록 출력 신호에 신호 변형을 가하여 AGC 모듈(122)의 자동 이득 조절 과정에 해당 신호 변형이 피드백되도록 구성되는 다양한 조합의 구성들을 통해 구현될 수 있다.
제1 자동 이득 조절부(120)는 적어도 하나의 부분방전 커패시터(124a)를 통해 부분방전 검출 신호의 진폭 또는 주파수의 세기를 입력단으로 피드백하여 해당 부분방전 검출 신호에 부분방전 신호가 반영되었다면 자동 이득 조절의 과정에서 일시적 과증폭을 유도할 수 있다.
예를 들어, 제1 자동 이득 조절부(120)는 입력 신호 Vin에 부분방전 신호가 포함되었다면 부분방전 신호 성분이 반영되어 입력되는 전달 함수 신호 V1'에 관해 자동 이득 조절을 수행하는 과정에서 부분방전 신호 성분이 반영된 부분방전 검출 신호 Vf1를 생성할 수 있고, 부분방전 피드백 모듈(124)을 통해 가공된 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'를 피드백 받아 자동 이득 조절을 위한 전압 이득이 일시적으로 커지도록 자동 조절하여 일시적 과증폭을 수행할 수 있으며, 이러한 과정을 통해 전달 함수 신호 V1' 대비 변형된 부분방전 검출 신호 Vf1을 출력할 수 있다(도 8의 그래프 중 부분방전의 케이스). 다른 예를 들어, 제1 자동 이득 조절부(120)는 입력 신호 Vin에 부분방전 신호가 포함되지 않았다면 부분방전 유사 노이즈나 통신 노이즈 성분이 반영되어 입력되는 전달 함수 신호 V1'에 관해 자동 이득 조절을 수행하는 과정에서 부분방전 피드백 모듈(124)을 통해 별도로 가공되지 않은 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'를 피드백 받아 자동 이득 조절을 위한 전압 이득이 자동 조절되도록 하여 일시적 과증폭이 없도록 제어할 수 있으며, 이러한 과정을 통해 전달 함수 신호 V1' 대비 변형되지 않거나 기준 범위 미만으로 변형된 부분방전 검출 신호 Vf1을 출력할 수 있다(도 8의 그래프 중 부분방전 유사 노이즈나 통신 노이즈의 케이스). 결과적으로, 제1 자동 이득 조절부(120)는 부분방전 신호 포함 여부에 따라 서로 다른 파형 특성을 가지는 부분방전 검출 신호 Vf1을 출력할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 자동 이득 조절부(120)는 하기의 수학식 2를 기초로 전압 이득 조정 인자 g를 산출하여 산출된 전압 이득 조정 인자 g에 대응되는 전압 이득으로 부분방전 검출 신호를 출력하도록 제어할 수 있고, 부분방전 피드백 모듈(124)을 통한 피드백에 따라 전압 이득 조정 인자 g를 실시간으로 조정하여 전압 이득 조절에 반영할 수 있다. 예를 들어, 부분방전 발생 상황을 가정하면, 도 8에서와 같이, 제1 자동 이득 조절부(120)는 실시간으로 출력되는 부분방전 검출 신호 Vf1로부터 부분방전 피드백 모듈(124)에 의해 진폭 및 주파수의 세기가 변형된 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'를 피드백 받아 전압 이득 조정 인자 g를 높은 값으로 산출하여 전압 이득을 일시적으로 증가시킬 수 있고, 이러한 일시적 증가에 따라 저하된 입력 피드백 저하에 기인하여 제1 전달 함수 신호 V1'(또는 제1 비례 신호 V1')에 대해 일시적 과증폭을 수행하여 부분방전이 발생하였음을 부분방전 검출 신호 Vf1에 즉각 반영할 수 있으며, 결과적으로, 일련의 피드백을 통해 해당 시점부터 일시적으로 과증폭된 부분방전 검출 신호 Vf1을 출력할 수 있다. 일 실시예에서, 자동 이득 조절부(130)는 이러한 일시적 과증폭이 발생되지 않는 경우에는 평균적인 전압 이득이 1이 되도록 자동 이득 조절을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 자동 이득 조절부(130)는 부분방전 신호가 함유된 신호 구간에서 상기 일시적 과증폭의 결과로, Vref를 기준으로 보다 높거나 낮은 파동 신호 값의 부분방전 신호를 일시적으로 가지는 반면, 부분방전 신호가 없는 구간에서 Vref 보다 낮은 값의 노이즈 신호를 가질 수 있다. (도 8의 그래프 중 Vf1 참조)
[수학식 2]
Figure PCTKR2020009311-appb-I000001
(여기에서, g는 전압 이득 조정 인자, 즉, 전압증폭도를 의미하거나 입력대비 출력전압의 기울기 특성을 의미하고, v1'는 전달 함수 신호를 의미하며, vf1은 부분방전 검출 신호를 의미하고, Vf1는 자동 이득 조절 피드백 신호를 의미함)
제1 자동 이득 조절부(120)는 일단이 출력단과 연결되고 다른 일단이 접지되는 적어도 하나의 부분방전 커패시터(124a)를 통해 부분방전 검출 신호에서 특정 주파수 대역을 필터링하여 해당 자동 이득 조절 과정에 피드백할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 자동 이득 조절부(120)는 RC 병렬회로로 구성된 부분방전 피드백 모듈(124)을 통해 부분방전 검출 신호의 주파수 응답 특성에서 기 설정된 특정 주파수 대역을 벗어나는 고주파 신호를 필터링할 수 있고, 이러한 필터링 과정에서 부분방전 검출 신호로부터 충방전된 전하량으로 변형된 부분방전 루프필터 신호를 AGC 모듈(122)의 자동 이득 조절 과정에 피드백할 수 있다. 예를 들어, 부분방전 피드백 모듈(124)은 이러한 RC 결합 구성을 통해 LPF(Low Pass Filter)로서 기능할 수 있고 특정 주파수 대역에 대한 공진점을 형성할 수 있고, 예를 들어, 부분방전 검출 신호 Vf1에서 500MHz 주파수 대역 이상의 신호가 필터링된 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'를 AGC 모듈(122)에 피드백할 수 있다.
이때, 일 실시예에서, 부분방전 커패시터(124a)는 30pF ~ 300pF의 캐패시턴스 값을 가지도록 설계될 수 있거나, Pulse response time 즉 fall time/rise time을 각각 6 ns/8 ns 가진 상용로그앰프의 경우 55pF ~ 56pF의 캐패시턴스 값을 가지도록 설계될 수 있고, 부분방전 저항(124b)은 부분방전 커패시터(124a)의 커패시터 설계 범위에 따라 수 kohm에서 수백 kohm의 값을 가지도록 설계될 수 있으며, 예를 들어, 20kOhm ~ 40kOhm의 저항 값을 가지도록 설계될 수 있다. 일 실시예에서, PCB 패턴 설계상 패턴의 길이, 패턴의 폭, 재질의 유전율을 감안하여 소자 값이 조절될 수 있고 달라질 수 있다.
기 서술한 것처럼, 일 실시예에서, 부분방전 피드백 모듈(124)은 적어도 하나의 부분방전 커패시터(124a)와 적어도 하나의 부분방전 저항(124b)을 통해 피드백을 수행할 수 있고, 다른 일 실시예에서, 커패시터, 인덕터, 저항 및 증폭기 중 적어도 두 개의 조합을 통해 구현된 LPF(Low Pass Filter) 또는 HPF(High Pass Filter)를 통해 피드백을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 6(a)에서와 같이, 부분방전 피드백 모듈(124)은 부분방전 커패시터(124a), 부분방전 저항(124b) 및 부분방전 인덕터(124c)로 구성될 수 있고, 이와 같은 결합 구성을 통해 LPF 또는 특정 공진점을 가진 모듈로서 기능할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 도 6(b)에서와 같이, 부분방전 피드백 모듈(124)은 부분방전 커패시터(124a), 부분방전 저항(124b) 및 부분방전 증폭기(124d)로 구성될 수 있고, 이와 같은 결합 구성을 통해 LPF로서 기능할 수 있다.
상기에서는 부분방전 피드백 모듈(124)를 구현하기 위한 예시 구성들에 관해 기술하였으나, 이에 한정되지 않고, 부분방전 검출을 위해 AGC 모듈(122)의 출력 신호를 변형 피드백하여 부분방전 발생 시에 과증폭, 전압 이득 조정 인자(g), 입력대 출력 전압대비 기울기 특성 및 파동을 유도하는 기능과 관련하여 필요한 다양한 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
일 실시예에서, 도 3의 제1로그 검출모듈(114a)과 제1전달함수 생성모듈(116a)과 AGC모듈(122)은 제 1 상용 로그앰프로 대체할 수 있으며, 특히 출력 로그값이 음의 기울기를 가진 제 1 상용 로그앰프로 대체할 수 있으며, 로그앰프의 출력기울기를 제어할 수 있는 Setpoint 입력포트와 로그앰프 출력포트 사이에 상기 부분방전 피드백 모듈(124)모듈을 배치할 수 있다. 일 실시예에서, 제2로그 검출모듈(114b)과 제2전달함수 생성모듈(116b)과 AGC모듈(132)은 제 2 상용 로그앰프로 대체할 수 있으며, 상기 제 1 상용 로그앰프와 상기 제 2 상용 로그앰프는 같은 특성을 보유한 제품에 해당할 수 있다.
제2 자동 이득 조절부(130)는 제2 비례 신호를 기초로 생성되고 입력단으로 피드백되는 부분방전 비교 신호를 기초로 자동 이득 조절을 수행한다.
도 5(b)를 참조하면, 제2 자동 이득 조절부(130)는 AGC 모듈(132)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 자동 이득 조절부(130)는 제2 비례 신호 또는 제2 전달 함수 신호가 수신되면 AGC 모듈(132)를 통해 수신되는 입력에 관해 자동 이득 조절을 수행하고, 출력되는 신호를 입력단 중 피드백단에 피드백하여 부분방전 비교 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 자동 이득 조절부(130)는 부분방전 신호의 포함 유무에 무관하게 수신된 제2 비례 신호(또는 제2 전달 함수 신호 V2')에 대한 자동 이득 조절을 수행하여 부분방전 검출 신호 Vf2를 생성하고, 자동 이득 조절의 과정에서 생성된 부분방전 검출 신호를 피드백단에 피드백하는 일련의 과정들을 통해 제2 비례 신호(또는 제2 전달 함수 신호 V2') 대비 변형되지 않거나 기준 범위 미만으로 변형된 부분방전 비교 신호 Vf2를 출력할 수 있다(도 8의 그래프 참조). 결과적으로, 제1 자동 이득 조절부(120)에 의해 생성된 부분방전 검출 신호 Vf1과 제2 자동 이득 조절부(130)에 의해 생성된 부분방전 비교 신호 Vf2는 입력 신호에 부분방전 신호가 포함되었는지 여부에 따라 상이한 값을 가지는 아날로그 신호로서 출력될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 자동 이득 조절부(120)와 제2 자동 이득 조절부(130)는 출력 신호를 타이밍 노이즈 제거부(140)의 입력단에 전달하는 과정에서 출력 임피던스 조정을 위해 자신과 타이밍 노이즈 제거부(140)의 입력단 사이에 배치되는 수 kohm의 저항을 더 포함할 수 있다.
도 7은 도 2에 있는 타이밍 노이즈 제거부의 일 실시예에 따른 회로도를 나타낸다.
도 7을 참조하면, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호 Vf2를 제1 입력으로 수신하고, 부분방전 비교 신호 Vf1를 제2 입력으로 수신하여, 제1 입력에서 제2 입력을 감산하는 디퍼런스 증폭기(620)로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 연산증폭기를 사용하여 양입력단 입력의 세기의 차이를 전압 이득 1로 증폭하는 감산기로서 기능할 수 있고, 다른 일 실시예에서, 연산증폭기를 사용하여 양입력단 입력의 세기의 차이를 1을 초과하거나 1 미만의 전압 이득으로 증폭하는 차동증폭기로서 기능할 수도 있다.
일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 복수의 저항들(610)을 통해 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호를 수신할 수 있고, 예를 들어, 제2 자동 이득 조절부(130)의 출력단과 디퍼런스 증폭기(620)의 제1 입력단 사이에 배치되어 제1 부분방전 검출 신호 Vf1를 전달하는 제1 저항(610a), 제2 자동 이득 조절부(130)의 출력단과 디퍼런스 증폭기(620)의 제2 입력단 사이에 배치되어 제2 부분방전 검출 신호 Vf2를 전달하는 제2 저항(610b), 디퍼런스 증폭기(620)의 제1 입력단과 출력단 사이에 배치되어 피드백하는 제3 저항(610c) 및 디퍼런스 증폭기(620)의 제2 입력단과 그라운드 사이에 배치되는 제4 저항(610d)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 복수의 저항들(610)은 수 kohm의 저항 범위 내에서 서로 동일한 저항 값을 가지도록 설계될 수 있다.
타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호를 기초로 부분방전 노이즈가 제거된 노이즈 제거 신호를 생성한다. 예를 들어, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 입력되는 두 신호들에 관해 기준 전압을 기초로 필터링을 수행하여 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있고, 기준 전압을 기준으로 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호의 일부만을 버퍼링하거나 증폭 또는 감산하여 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다.
타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 차이 부분을 소거하거나 유사 부분을 합산하여 부분방전 이외의 성분을 노이즈로서 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호 Vf1과 부분방전 비교 신호 Vf2 간의 차이를 비교하고, 해당 유사 부분을 노이즈로 판단하여 소거 처리하고, 나머지 부분을 취득하여 노이즈 제거 신호 Vout(denoise)를 생성할 수 있다(도 8의 그래프 참조).
일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 차이를 연산하는 디퍼런스 증폭기(Difference Amplifier) 또는 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간을 차동 증폭하는 차동 증폭기(Differential amplifier)를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 노이즈 제거 신호를 생성하기 위하여, 부분방전 검출 신호에서 부분방전 비교 신호를 감산하여 노이즈 제거 신호를 생성하고 +5Vdc 단전원을 동작전원으로 하는 디퍼런스 증폭기로 구현되거나, 또는, 기준 전압 또는 임의의 특정 전압을 기초로 이들 간의 차이에 관해 차동 증폭하여 노이즈 제거 신호를 생성하는 차동 증폭기로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 감산 연산을 통해 차이 신호를 소거하고, 소거된 신호로부터 비례 신호 생성 과정의 역과정을 통해 원 신호를 복원하여 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호 Vf1에서 부분방전 비교 신호 Vf2를 소거한 후에 해당 신호의 로그 값을 변조(modulation)하여 노이즈 제거 신호 Vout을 생성할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 차이를 부분 방전 타이밍 노이즈로 판단하여 취득할 수 있고, 입력 신호로부터 제2 신호분배 모듈(112)를 통해 동일 진폭을 가지도록 분배된 입력 신호들에서 해당 차이 부분을 소거하여 타이밍 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다.
타이밍 노이즈 제거부(140)는 타이밍 노이즈의 추가적인 제거를 위해 출력 신호 중 특정 기준 전압보다 작은 세기로 출력되는 신호를 제거하는 타이밍 노이즈 제거 모듈(미도시됨)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 적어도 하나의 다이오드를 포함하여 구현된 타이밍 노이즈 제거 모듈을 통해 부분방전 발생에 따라 상승된 전압을 임의의 특정 전압, 기준 전압 또는 기준 전압 아래로까지 전압 강하시키어 타이밍 노이즈 성분이 추가적으로 제거된 타이밍 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다.
타이밍 노이즈 제거부(140)는 사용자에 의한 수동 설정 또는 내부 피드백을 통한 자동 설정을 통해 타이밍 노이즈의 추가적인 제거를 위한 상기 특정 기준 전압을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 로컬에서 사용자에 의해 수동으로 가변된 가변 저항에 따른 로컬 아날로그 전압, 원격으로 제공된 원격 아날로그 전압, 또는, 원격으로 제공된 원격 디지털 데이터 전송에 의한 DAC(Digital to Analog Converter) 출력을 기초로 수동 설정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 사용자에 의한 가변 저항 입력을 수신하는 입력 수단을 포함할 수 있고, 로컬에서 사용자에 의해 가변 저항 값이 지정되면 해당 지정된 가변 저항 값으로 가변 저항을 세팅하여 생성되는 아날로그 전압을 상기 특정 기준 전압으로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 제어부(500)을 통해, 원격으로 연결된 외부의 부분방전 처리 서버(미도시됨) 또는 부분방전 처리 단말(미도시됨)로부터 해당 사용자에 의해 지정된 가변 저항 값을 수신할 수 있다.
다른 일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 저주파 통과 필터(미도시됨) 및 피드백 모듈(미도시됨)을 포함할 수 있다. 여기에서, 저주파 통과 필터는 출력단에 배치되어 타이밍 노이즈 제거 신호를 필터링할 수 있고, 피드백 모듈은 필터링된 타이밍 노이즈 제거 신호의 최저치, 평균치 또는 최고치를 ADC 변환과 디지털 연산을 통해 검출하고, 해당 검출 값이 특정 기준 범위 이내로 수렴될 때까지 제어부(500)로 피드백하여 상기 특정 기준 전압을 자동 설정할 수 있다. 예를 들어, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 타이밍 노이즈 제거 신호가 생성되면 출력단에 배치된 저주파 통과 필터를 통해 타이밍 노이즈 제거 신호에 있는 저주파와 연관되어 사용자에 의해 설정된 특정 주파수 영역을 제외한 나머지 신호를 필터링하고, 필터링된 타이밍 노이즈 제거 신호의 평균치가 기 설정된 기준 평균치 범위 내에서 확인될 때까지 ADC 변환과 디지털 연산 과정을 반복하여 이러한 과정에서 특정 기준 전압이 자동 설정되도록 제어부(230)에 피드백할 수 있다.
타이밍 펄스 생성부(150)는 상기 타이밍 노이즈 제거 신호가 기준 진폭 이상이면 부분방전 발생 타이밍 펄스로 인식하고 TTL(Transistor Transistor Logic) 레벨로 변환된 별도의 부분방전 알림 신호 또는 부분방전 발생 타이밍 펄스를 발생시킬 수 있고, 일 실시예에서, 특정 진폭 및 지속 시간을 가지도록 부분방전 알림 신호를 생성할 수 있다. 여기에서, 기준 진폭은 정확성 및 속도에 관한 설계 타깃을 기초로 설계자에 의해 설정될 수 있고, 해당 기준 진폭을 가지도록 내부 구성 요소들의 설계 값들이 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 타이밍 펄스 생성부(150)는 디퍼런스 증폭기 또는 차동 증폭기에서 얻어지는 부분방전 신호를 쉬미트 트리거 회로를 이용하여 TTL(Transistor Transistor Logic) 펄스화 하여 부분방전 발생 타이밍 펄스 신호를 더 생성할 수 있다.
일 실시예에서, TTL 펄스화는 비교기를 더 사용하거나 아날로그 디지털 변환을 통해 더 구현될 수 있다. 보다 구체적으로, 타이밍 펄스 생성부(150)는 상기 생성된 부분방전 발생 타이밍 펄스 신호를 통해 부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득할 수 있다.
일 실시예에서, 타이밍 펄스 생성부(150)는 TTL 레벨로 변환을 수행하기 위해 비교기(comparator) 및 슈미트 트리거(Schmitt-trigger) 중 적어도 하나를 포함하여 구현될 수 있다.
예를 들어, 타이밍 펄스 생성부(150)는 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 진폭 차이가 특정 기준 전압 Vt 이상이면 데이터 1(high)을 의미하는 특정 전압 레벨을 특정 지속 시간 동안(예를 들어, 클럭 단위로) 발생시키는 비교기, 해당 비교기의 출력이 데이터 1(hgin)을 나타내는지 여부를 트리깅(trigging)하는 레벨 트리거(level trigger)나 엣지 트리거(edge trigger) 및 전압 레벨 조정을 위한 레벨 시프터(level shifter) 중 적어도 하나의 조합을 포함하여 구현될 수 있다. 이에 따라, 타이밍 펄스 생성부(150)는 디지털 신호 처리를 위한 TTL 레벨의 부분방전 알림 신호를 제공하여 이후의 단계에서 디지털 프로세싱을 위한 펄스 신호 입력으로 사용되도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 네트워크 통신 모듈(5)을 더 포함할 수 있고, 부분방전 알림 신호가 발생되면 경고음을 출력하고 네트워크 통신 모듈(5)을 통해 네트워크로 연결된 부분방전 처리 서버나 부분방전 처리 단말에 해당 발생에 관한 알림 메시지와 해당 파형에 관한 정보를 전송할 수 있다. 또한, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 ADC 변환된 디지털 신호를 이용하여 부분방전 타이밍 신호의 세기를 측정하여 시간대별 세기에 따른 분석을 통해 부분방전 강도 변화를 모니터링하여 설비 원격 감시 및 원격 예방진단 장비로도 활용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 발생 타이밍 펄스의 취득 과정을 보여주는 도면이다.
도 8은 부분방전 발생 타이밍 펄스 생성과정 및 동기 비교부의 출력 신호 생성 과정에서 타이밍 노이즈를 제거, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득, 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 예시한다.
도 8에서, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 입력 신호를 수신할 수 있고, 비례 신호 생성부(110)는 입력 신호 Vin의 세기에 비례하는(예를 들어, Vin의 로그 값을 복조한) 제1 비례 신호 V1와 제2 비례 신호 V2를 생성할 수 있다. 예를 들어, 비례 신호 생성부(110)에 의해 로그 값으로 디모듈레이션된 RF 버스트 신호들 중에서 부분방전 신호에 해당되는 부분은 파형 폭이 매우 좁은(예를 들어, 임펄스) 형태에 가까운 파형을 가지는 비례 신호들 V1과 V2로 출력될 수 있고, 부분방전이 아닌 다른 노이즈들은 상대적으로 완만한 파형을 가지는 비례 신호들 V1과 V2로 출력될 수 있다.
비례 신호 생성부(110)는 기 서술한 것와 같이, 설정된 기준 전압 Vref와 전달 함수의 Slope (예를 들어, Slope = (VO2 - VO1) / (PI2 - PI1)) 특성에 따라 제1 및 제2 비례신호들 V1과 V2 각각에 대응되는 제1 및 제2 전달함수 신호들 V1'과 V2'를 생성할 수 있다. 여기에서, PI는 해당 전달함수 신호의 생성 과정에서 보여지는 RF 버스트 입력의 세기이다.
제1 자동 이득 조절부(120)는 입력되는 제1 전달함수 신호 V1'에 대한 자동 이득 조절을 수행하고, 자동 이득 조절 과정에서 출력되는 부분방전 검출 신호 Vf1를 RC 병렬회로로 구성된 부분방전 피드백 모듈(124)을 통해 부분방전 루프필터 신호 Vf1'로 변형하여 AGC 모듈(122)의 피드백단에 전달함으로써 일련의 부분방전 검출을 위한 피드백을 수행하여 부분방전 검출 신호 Vf1을 출력할 수 있다. 제1 자동 이득 조절부(120)는 부분방전 피드백 모듈(124)을 통해 부분방전 검출 신호에서 고주파 대역에 있는 전압을 일시적으로 강하시킨 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'를 AGC 모듈(122)에 피드백하고, 해당 피드백에 따라 AGC 모듈(122)을 통해 전압 이득을 증가시켜 해당 강하가 지속되는 동안 출력되는 부분방전 검출 신호 Vf1의 진폭을 원 신호 대비하여 과증폭시킬 수 있다.
도 8에서, 입력 신호 Vin에 부분방전 신호가 포함된 경우에는 제1 전달함수 신호 대비 변형된 부분방전 검출 신호 Vf1가 생성될 수 있고, 부분방전 유사 노이즈 또는 통신 노이즈가 포함된 경우에는 사실상 변형되지 않은 부분방전 비교 신호 Vf2가 생성될 수 있다. 상기에서, 편의상, 부분방전 검출 신호 Vf1과 자동 이득 조절 피드백 신호 Vf1'를 구분하여 도시하였으나, 구현되는 실시예나 레이아웃 배치 설계 상의 기생(parasitic) 요소 등에 따라 사실상 동일한 노드 전압으로 표현될 수도 있다.
타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호 Vf1과 부분방전 비교 신호 Vf2 간의 차이를 기초로 부분방전 타이밍 노이즈를 제거하여 타이밍 노이즈 제거 신호 Vout(denoise)을 출력할 수 있다. 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호 Vf1과 부분방전 비교 신호 Vf2 간의 차이 부분을 소거하거나 유사 부분을 합산하여 부분방전 이외의 성분을 타이밍 노이즈로서 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 타이밍 노이즈 제거부(140)는 부분방전 검출 신호 Vf1과 부분방전 비교 신호 Vf2 간의 감산 연산을 통해 차이 부분을 소거한 후에 부분방전 타이밍 신호를 생성하고 이를 이용하여 부분방전만을 검출하고 비례 신호 생성 과정의 역과정을 통해 원 신호를 재생 또는 원신호와 유사한 부분방전 신호를 생산하여 부분방전 노이즈가 제거된 순수한 부분방전 신호인 Vout(denoise)을 생성할 수 있다.
타이밍 노이즈 제거부(140)는 일부 잔존하는 노이즈 성분을 추가적으로 감소시키기 위해 출력 신호 중 특정 기준 전압보다 작은 세기로 출력되는 신호를 제거하여 노이즈 제거 신호 Vout(denoise)을 완성시킬 수 있다.
타이밍 펄스 생성부(150)는 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 차이가 Vt 이상이면 TTL 레벨의 부분방전 알림 신호 Vout(timing)을 발생시킬 수 있다. Vt는 비교기(미도시됨)에 가해지는 기준전압으로서 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 차이가 Vt 이상이면 양의 TTL 신호를 생성하고 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호 간의 차이가 Vt 미만이면 0전위를 출력한다.
상기 실시예들에 따라, 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 입력 신호에 부분방전 신호가 포함되었는지 여부에 따라 선별적으로 피드백을 수행하여 차별적인 타이밍 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있고, 부분방전 신호가 포함된 것으로 판단되면 부분방전 알림 신호를 발생하여 이를 알릴 수 있다.
도 9는 도 1의 부분방전 크기 펄스 취득부를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 부분방전 크기 펄스 취득부(200)는 통신포트(4), 네트워크통신모듈(5), 가변증폭/가변감쇠기(260), 제2 비례 신호 생성부(210), 제3 자동 이득 조절부(220), 제4 자동 이득 조절부(230), 크기 노이즈 제거부(240), 크기 펄스 생성부(250) 및 제어부(500)를 포함할 수 있다.
제2 비례 신호 생성부(210)는 입력 신호에 따른 제3 및 제4 비례 신호들을 생성한다. 보다 구체적으로, 비례 신호 생성부(210)는 입력단에 가변증폭/감쇠기(260)와 전기적으로 연결되고 가변증폭기/가변감쇠기(260)를 통해 입력 신호를 수신할 수 있고, 수신된 입력 신호를 기초로 제3 및 제4 비례 신호들을 생성할 수 있으며, 출력단에서 제3 및 제4 자동 이득 조절부들(220, 230)의 입력단과 전기적으로 연결되어 생성된 제3 및 제4 비례 신호들을 각각 제3 및 제4 자동 이득 조절부들(220, 230)의 입력단에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 비례 신호 생성부(210)는 입력 신호의 진폭, 주파수 및 전력 중 적어도 하나의 세기에 비례하는 제3 및 제4 비례 신호들을 생성할 수 있고, 예를 들어, 입력 신호가 수신되면 해당 입력단에 나타나는 전력에 비례하는 DC 출력 전압으로서 비례 신호 V3'과 V4'를 생성할 수 있다(도 13의 그래프 참조). 크기펄스생성부(250)는 Vout(q)(denoise)에 대한 전압버퍼링 또는 라인출력 안정화를 수행하여 Vout(Q)를 출력한다. 이러한 내용은 도 10를 참조하여 보다 상세히 서술하도록 한다.
도 10은 도 9의 제2 비례 신호 생성부를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 제2 비례 신호 생성부(210)는 제3 신호분배 모듈(212), 제3 및 제4 로그검출 모듈들(214) 및 제3 및 제4 전달함수 생성 모듈들(216)을 포함할 수 있다.
제3 신호분배 모듈(212)은 입력되는 신호를 적어도 두 개 이상 분배할 수 있고, 일 실시예에서, 입력되는 신호를 기초로 해당 신호와 동일한 위상 및 진폭 크기를 가지는 적어도 두 개의 신호들을 생성할 수 있다. 제3 신호분배 모듈(212)은 출력단에서 제3 및 제4 로그검출 모듈들(214)의 입력단과 전기적으로 연결될 수 있고, 가변증폭기/가변감쇠기(260)를 통해 수신된 입력 신호가 제3 신호분배 모듈(212)을 통하여 동일 위상과 진폭을 가지는 두 개의 출력신호를 생성하여 제3 로그검출 모듈(214a)과 제4 로그검출 모듈(214b) 각각에 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 제3 신호분배 모듈(212)은 입력되는 신호를 기 설정된 특정 전력 이득(예를 들어, 10dB)으로 증폭하는 증폭기(미도시)를 포함하여 구현될 수 있고, 해당 증폭기를 통해 증폭된 신호를 복수의 신호들로 분배할 수 있으며, 1: N (N은 2 이상의 자연수) 분배기로 구현될 수도 있다.
제3 신호분배 모듈(212)은 입력되는 신호의 진폭, 주파수 및 전력 중 적어도 하나의 크기에 비례하도록 제3 및 제4 비례 신호들을 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 및 제4 로그검출 모듈들(214)은 제3 신호분배 모듈(212)의 신호 분배 갯수와 대응되는 개수로 구성될 수 있고, 예를 들어, 제3 신호분배 모듈(212)이 1:3 분배기로 구현된 경우에는 제3 내지 제4 로그검출 모듈들로 구성될 수 있다. 제3 로그검출 모듈(214a)은 제3 신호분배 모듈(212)로부터 분배된 하나의 신호를 입력 받을 수 있고, 제4 로그검출 모듈(214b)은 제3 신호분배 모듈(212)로부터 분배된 다른 하나의 신호를 입력 받을 수 있으며, 제3 및 제4 로그검출 모듈들(214) 각각은 해당 입력단에서 나타나는 신호 전력에 비례하는 DC 출력 전압으로서 제3 및 제4 비례 신호들 V3과 V4 각각을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 제3 및 제4 로그검출 모듈들(214) 각각은 입력되는 신호의 로그 값을 복조(demodulation)하여 출력 신호를 생성하는 로그 검출기(log detector)로 구현될 수 있다. 여기에서, 로그 검출기는 로그 디텍터, 로그 앰프, 로그 증폭기, 로가리스믹 앰프, RF 파워 디텍터, 로그앰프 디텍터 등으로 표현되는 경우들을 총칭한다. 이때, RF 입력 포트에서 총 노드 전력의 측정 값은 신호, 잡음 및 간섭을 포함하는 DC로 변환될 총 전력을 나타낼 수 있다.
다른 일 실시예에서, 제3 및 제4 로그검출 모듈들(214) 각각은 증폭기(amplifier), 엔벨로프 검출기(envelope detector), 다이오드 디텍터(diode detector) 및 적분기(integrator) 중 적어도 하나를 통하거나 적어도 두 개의 조합을 통해 구현될 수 있고, 예를 들어, RF 증폭기와 엔벨로프 검출기의 결합을 통해 구현되거나 증폭기와 적분기의 결합을 통해 구현될 수 있다.
제3 및 제4 전달함수 생성 모듈들(216) 각각은 입력단에 입력되는 비례 신호를 기준 전압과 전달함수를 기초로 변환하여 전달함수 신호를 출력할 수 있다. 제3 전달함수 생성 모듈(216a)은 제3 로그검출 모듈(214a)로부터 제3 비례 신호 V3을 입력 받아 기준 전압 Vref와 전달함수를 기초로 제1 전달함수 신호 V3'를 생성하여 제3 자동 이득 조절부(220)의 입력단에 출력할 수 있고, 제4 전달함수 생성 모듈(216b)은 제4 로그검출 모듈(214b)로부터 제4 비례 신호 V4를 입력 받아 동일 기준 전압 Vref와 동일 전달함수를 기초로 제4 전달함수 신호 V4'를 생성하여 제4 자동 이득 조절부(230)의 입력단에 출력할 수 있다.
제3 및 제4 전달함수 생성 모듈들(216) 각각은 특정 DC 전압 레벨을 가지는 기준 전압 Vref를 제공받을 수 있고, 입출력 신호들에 관한 선형 특성을 나타내는 전달 함수(transfer function)를 통해 입출력 신호의 범위, 입력 신호 대비 출력 신호의 전압 특성 및 주파수 특성 중 적어도 하나가 정의될 수 있다. 여기에서, 전달 함수는 설계자나 사용자에 의해 설계될 수 있고, 기준 전압은 사용자에 의해 입력 값 및 범위가 조정될 수 있다.
일 실시예에서, 도 10의 제3 로그검출모듈(214a) 및 제1 전달함수 생성모듈(216a)과 도 11의 AGC모듈(222)은 제3 상용 로그앰프로 대체할 수 있고, 특히 출력 로그값이 음의 기울기를 가진 제3 상용 로그앰프로 대체할 수 있으며, 로그앰프의 출력 주파수 대역폭을 제어할 수 있는 루프필터 입력포트와 로그앰프 출력포트 사이에 부분방전 루프필터 모듈(224)을 배치할 수 있다. 제4 로그 검출모듈(214b)과 제4 전달함수 생성모듈(216b)과 AGC모듈(232)은 제4 상용 로그앰프로 대체할 수 있으며, 상기 제3 상용 로그앰프와 상기 제4 상용 로그앰프는 같은 특성을 보유한 제품일 수 있다. 또한 제1 제2 제3 제4 상용로그 앰프는 각각 같거나 거의 같은 특성을 보유한 제품일 수 있다.
도 11은 도 9의 제3 및 제4 자동 이득 조절부들을 나타내는 도면이다.
보다 구체적으로, 도 11(a)는 제3 자동 이득 조절부(220)를 나타내고, 도 11(b)는 제4 자동 이득 조절부(230)를 나타낸다.
도 11(a)를 참조하면, 제3 자동 이득 조절부(220)는 AGC 모듈(222)과 부분방전 루프필터 모듈(224)을 포함할 수 있다.
AGC 모듈(222)은 입력되는 신호에 대해 자동 이득 조절을 수행할 수 있고, 일 실시예에서, 입력되는 신호의 진폭 변화에도 불구하고 출력에서 피드백되는 신호의 진폭 변화를 기초로 제어된 신호 진폭을 제공하는 폐쇄 루프 피드백 조절 회로인 AGC(Auto Gain Control) 또는 AVC(Automatic Volume Control)로 구현될 수 있다. AGC 모듈(222)은 입력되는 신호의 세기가 강하면 이득(gain)을 감소시켜 출력되는 신호의 볼륨을 줄이고, 약하면 이득을 증가시켜 출력되는 신호의 볼륨을 증가시킬 수 있으며, 피드백단에 피드백되는 자동 이득 조절 피드백 신호의 평균 신호 레벨 또는 최대 출력 신호 레벨을 기초로 입출력 이득을 동적으로 조정할 수 있다.
부분방전 루프필터 모듈(224)은 AGC 모듈(222)의 입력단과 연결되고, AGC 모듈(222)의 입력 신호를 가공하여 입력단에 입력할 수 있다. 부분방전 루프필터 모듈(224)은 각각이 AGC 모듈(222)의 입력단의 일단에서 연결되는 적어도 하나의 부분방전 커패시터(224a) 또는/및 적어도 하나의 부분방전 저항(224b)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 루프필터 모듈(224)은 입력되는 부분방전 검출 신호에 부분방전 신호 성분이 반영된 경우에는 RC 병렬회로로 구성된 부분방전 커패시터(224a)와 부분방전 저항(224b) 상호 간의 필터 작용으로 출력주파수 대역폭을 변화시킬 수 있다.
이때, 일 실시예에서, 부분방전 커패시터(224a)는 1nF ~ 10uF의 캐패시턴스 값을 가지도록 설계될 수 있지만, 설계자의 의도, 주변 회로 구성 부품특성, 회로 구성, PCb 재료, 패턴 특성에 따라서 일부를 포함하거나 전부룰 포함할 수 있고, 좀 더 부분방전 저항(224b)은 부분방전 커패시터(224a)의 커패시터 설계 범위에 따라 수 kohm에서 수백 kohm의 값을 가지도록 설계될 수 있으며, 예를 들어, 20kOhm ~ 40kOhm의 저항 값을 가지도록 설계될 수 있고, PCB 패턴 설계상 패턴의 길이 패턴 폭과 재질의 유전율을 감안하여 소자 값을 조절할 수 있고 달라질 수 있다.
상기에서는 부분방전 루프필터 모듈(224)를 구현하기 위한 예시 구성들에 관해 기술하였으나, 이에 한정되지 않고, 부분방전 검출을 위해 AGC 모듈(222)의 입력 신호를 변형하여 부분방전 또는 노이즈 발생 시에 파형의 고주파 성분을 억제하여 주파수 대역폭을 줄이는 기능과 관련하여 필요한 다양한 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
제4 자동 이득 조절부(230)는 제4 비례 신호를 기초로 생성되고 입력단으로 피드백되는 부분방전 비교 신호를 기초로 자동 이득 조절을 수행한다.
도 11(b)를 참조하면, 제4 자동 이득 조절부(230)는 AGC 모듈(222)을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제3 자동 이득 조절부(230)는 제4 비례 신호 또는 제4 전달 함수 신호가 수신되면 AGC 모듈(222)를 통해 수신되는 입력에 관해 자동 이득 조절을 수행하고, 출력되는 신호를 입력단 중 피드백단에 피드백하여 부분방전 비교 신호를 생성할 수 있다.
예를 들어, 제4 자동 이득 조절부(230)는 부분방전 신호의 포함 유무에 무관하게 수신된 제4 비례 신호(또는 제4 전달 함수 신호 V4')에 대한 자동 이득 조절을 수행하여 부분방전 검출 신호 Vf4를 생성하고, 자동 이득 조절의 과정에서 생성된 부분방전 검출 신호를 피드백단에 피드백하는 일련의 과정들을 통해 제4 비례 신호(또는 제4 전달 함수 신호 V4') 대비 변형되지 않거나 기준 범위 미만으로 변형된 부분방전 비교 신호 Vf4'를 출력할 수 있다. 결과적으로, 제3 자동 이득 조절부(220)에 의해 생성된 부분방전 검출 신호 Vf3과 제4 자동 이득 조절부(230)에 의해 생성된 부분방전 비교 신호 Vf4는 입력 신호에 부분방전 신호가 포함되었는지 여부에 따라 상이한 값을 가지는 아날로그 신호로서 출력될 수 있다.
크기 노이즈 제거부(240)는 원신호대비 주파수 대역폭이 좁은 비교 신호와 주파수 대역폭이 원신호 대비 변하지 않은 피비교 신호를 기초로 부분방전 노이즈가 제거된 노이즈 제거 신호를 생성한다. 예를 들어, 크기 노이즈 제거부(240)는 입력되는 두 신호들에 관해 기준 전압을 기초로 필터링을 수행하여 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있고, 기준 전압을 기준으로 비교신호와 피비교 신호의 일부만을 버퍼링하거나 증폭 또는 감산하여 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다.
크기 노이즈 제거부(240)는 주파수 대역폭이 원신호 대비 좁은 비교 신호와 주파수 대역폭이 원신호 대비 변하지 않은 피비교신호를 간의 차이 부분을 소거하거나 유사 부분을 합산하여 부분방전 이외의 성분을 노이즈로서 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(240)는 주파수 대역폭이 변조된 비교 신호 Vf3과 주파수 대역폭이 변조되지 않은 피비교 신호 Vf4간의 차이를 상호 비교하고, 해당 유사 부분을 노이즈로 판단하여 소거 처리하고, 나머지 부분을 취득하여 노이즈 제거 신호 Vout(Q)를 생성할 수 있다(도 13의 그래프 참조).
일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(240)는 주파수 대역폭이 변조된 비교 신호 Vf3과 주파수 대역폭이 변조되지 않은 피비교신호 Vf4간의 차이를 연산하는 디퍼런스 증폭기(Difference Amplifier) 또는 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간을 차동 증폭하는 차동 증폭기(Differential amplifier)를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 크기 노이즈 제거부(240)는 크기 노이즈 제거 신호를 생성하기 위하여, 부분방전 검출 신호에서 부분방전 비교 신호를 감산하여 크기 노이즈 제거 신호를 생성하고 +5Vdc 단전원을 동작전원으로 하는 디퍼런스 증폭기로 구현되거나, 또는, 기준 전압 또는 임의의 특정 전압을 기초로 이들 간의 차이에 관해 차동 증폭하여 크기 노이즈 제거 신호를 생성하는 차동 증폭기로 구현될 수 있다.
일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(240)는 주파수 대역폭이 변조된 비교 신호 Vf3과 주파수 대역폭이 변조되지 않은 피비교 신호 Vf4 간의 감산 연산을 통해 차이 신호를 소거하여 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다. 상기 실시예에서 비교신호와 피비교신호는 회로 구성 및 설계자의 의도에 따라 비교신호는 피비교신호로, 피비교신호는 비교신호로 서로 바뀔 수 있다.
크기 노이즈 제거부(240)는 크기 노이즈의 추가적인 제거를 위해 출력 신호 중 특정 기준 전압보다 작은 세기로 출력되는 신호를 제거하는 크기 노이즈 제거 모듈(미도시됨)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 크기 노이즈 제거부(240)는 적어도 하나의 다이오드를 포함하여 구현된 크기 노이즈 제거 모듈을 통해 부분방전 발생에 따라 상승된 전압을 임의의 특정 전압, 기준 전압 또는 기준 전압 아래로까지 전압 강하시키어 크기 노이즈 성분이 추가적으로 제거된 크기 노이즈 제거 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(141)는 사용자에 의한 수동 설정 또는 제어부(500)의 피드백을 통한 자동 설정을 통해 크기 노이즈의 추가적인 제거를 위한 상기 특정 기준 전압을 가변적으로 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(240)는 로컬에서 사용자에 의해 수동으로 가변된 가변 저항에 따른 로컬 아날로그 전압, 원격으로 제공된 원격 아날로그 전압, 또는, 원격으로 제공된 원격 디지털 데이터 전송에 의한 DAC(Digital to Analog Converter) 출력을 기초로 수동 설정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 크기 노이즈 제거부(240)는 사용자에 의한 가변 저항 입력을 수신하는 입력 수단을 포함할 수 있고, 로컬에서 사용자에 의해 가변 저항 값이 지정되면 해당 지정된 가변 저항 값으로 가변 저항을 세팅하여 생성되는 아날로그 전압을 상기 특정 기준 전압으로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 크기 노이즈 제거부(240)는 부분방전 크기 펄스 취득부(200)에 내장된 네트워크통신모듈(5)을 통해 원격으로 연결된 외부의 부분방전 처리 서버(미도시됨) 또는 부분방전 처리 단말(미도시됨)로부터 해당 사용자에 의해 지정된 가변 저항 값을 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 크기 펄스 취득부(200)는 네트워크통신모듈(5)을 더 포함할 수 있고, 부분방전 알림 신호가 발생되면 경고음을 출력하고 네트워크통신모듈(5)을 통해 네트워크로 연결된 부분방전 처리 서버나 부분방전 처리 단말에 해당 발생에 관한 알림 메시지와 해당 파형에 관한 정보를 전송할 수 있다. 또한, 부분방전 크기 펄스 취득부(200)는 ADC 변환된 디지털 신호를 이용하여 부분방전 크기 신호의 세기를 측정하여 시간대별 세기에 따른 분석을 통해 부분방전 강도 변화를 모니터링하여 설비 원격 감시 및 원격 예방진단 장비로도 활용할 수 있다.
도 12는 도 9의 크기 노이즈 제거부를 나타내는 도면이다.
도 12를 참조하면, 크기 노이즈 제거부(240)는 부분방전 검출 신호 Vf3을 제1 입력으로 수신하고, 부분방전 비교 신호 V4를 제2 입력으로 수신하여, 제1 입력에서 제2 입력을 감산하는 디퍼런스 증폭기(820)로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(240)는 연산증폭기를 사용하여 양입력단 입력의 세기의 차이를 전압 이득 1로 증폭하는 감산기로서 기능할 수 있고, 다른 일 실시예에서, 연산증폭기를 사용하여 양입력단 입력의 세기의 차이를 1을 초과하거나 1 미만의 전압 이득으로 증폭하는 차동증폭기로서 기능할 수도 있다.
일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(240)는 복수의 저항들(810)을 통해 부분방전 검출 신호와 부분방전 비교 신호를 수신할 수 있고, 예를 들어, 제3 자동 이득 조절부(220)의 출력단과 디퍼런스 증폭기(820)의 제1 입력단 사이에 배치되어 제3 부분방전 검출 신호 Vf3을 전달하는 제1 저항(810a), 제4 자동 이득 조절부(230)의 출력단과 디퍼런스 증폭기(820)의 제2 입력단 사이에 배치되어 제4 부분방전 검출 신호 Vf4를 전달하는 제2 저항(810b), 디퍼런스 증폭기(820)의 제1 입력단과 출력단 사이에 배치되어 피드백하는 제3 저항(810c) 및 디퍼런스 증폭기(820)의 제2 입력단과 그라운드 사이에 배치되는 제4 저항(810d)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이러한 복수의 저항들(810)은 수 kohm의 저항 범위 내에서 서로 동일한 저항 값을 가지도록 설계될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 크기 펄스 취득 과정을 보여주는 도면이다.
도 13은 부분방전 크기 펄스의 생성 과정, 동기 비교부의 출력 신호 생성 과정 및 크기 노이즈 제거, 크기 펄스의 취득 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 예시적으로 보여준다.
도 13에서, 부분방전 크기 펄스 취득부(200)는 입력 포트를 통해 입력 신호 Vin를 수신할 수 있고, 제2 비례 신호 생성부(210)는 입력 신호 Vin의 세기에 비례하는 제3 비례 신호 V3과 제4 비례 신호 V4를 생성할 수 있다. 예를 들어, 제2 비례 신호 생성부(210)에 의해 로그 값으로 디모듈레이션된 RF 버스트 신호들 중에서 부분방전 신호에 해당되는 부분은 파형 폭이 매우 좁은(예를 들어, 임펄스) 형태에 가까운 파형을 가지는 비례 신호들 V3과 V4로 출력될 수 있고, 부분방전이 아닌 다른 노이즈들은 상대적으로 완만한 파형을 가지는 비례 신호들 V3과 V4로 출력될 수 있다.
비례 신호 생성부(111)는 기 서술한 것와 같이, 설정된 기준 전압 Vref와 전달 함수의 Slope (예를 들어, Slope = (VO2 - VO1)/(PI2 - PI1)) 특성에 따라 제3 및 제4 비례신호들 V3과 V4 각각에 대응되는 제3 및 제4 전달함수 신호들 V3'과 V4'를 생성할 수 있다. 여기에서, PI는 해당 전달함수 신호의 생성 과정에서 보여지는 RF 버스트 입력의 세기이다.
제3 자동 이득 조절부(220)는 입력되는 제3 전달함수 신호 V3에 대한 RC 병렬회로로 구성된 부분방전 루프필터 모듈(224)을 통해 주파수 대역폭이 변경된 신호 V3'를 AGC 모듈(222)의 입력단에 전달하고 이에 대한 자동 이득 조절을 수행하며, 자동 이득 조절 과정에서 출력되는 부분방전 검출 신호 Vf3를 출력할 수 있다. 제4 자동 이득 조절부(230)는 V4'를 무손실 피드백에 따라 AGC 모듈(222)을 통해 자동 이득 조절을 수행하여 안정적으로 Vf4로 출력시킬 수 있다. 도 13에서, 입력 신호 Vin에 부분방전 신호가 포함된 경우에는 제3 전달함수 신호 대비 변형된 부분방전 검출 신호 Vf3이 생성될 수 있고, 부분방전 유사 노이즈 또는 통신 노이즈가 포함된 경우에는 사실상 변형되지 않은 부분방전 비교 신호 Vf4가 생성될 수 있다.
크기 노이즈 제거부(240)는 V3'에서 주파수대역폭이 축소된 비교신호 Vf3과 V3'에서 주파수 대역폭이 변화가 없는 피비교 신호와 동일한 신호 Vf4 간의 차이를 기초로 부분방전 크기 노이즈를 제거하여 크기 노이즈 제거 신호 Vout(q)(denoise)을 출력할 수 있다. 크기 노이즈 제거부(240)는 V4'에서 주파수대역폭이 축소된 비교신호 Vf3과 V4'에서 주파수 대역폭이 변화가 없는 원신호와 동일한 신호 Vf4간의 차이 부분을 소거하거나 유사 부분을 합산하여 부분방전 이외의 성분을 크기 노이즈로서 제거할 수 있다. 일 실시예에서, 크기 노이즈 제거부(240)는 V3'에서 주파수대역폭이 축소된 비교신호 Vf3과 V3'에서 주파수 대역폭이 변화가 없는 피비교 신호와 동일한 신호 Vf4 간의 감산 연산을 통해 차이 부분을 소거한 후에 부분방전 크기 신호를 생성하고 이를 이용하여 부분방전은 부분방전 원래 크기와 거의 동일한 크기의 펄스를 출력하고 반면에 노이즈의 경우는 원래 크기에 비해 현저하게 적은 펄스만을 츨력하여 부분방전 신호만 온전한 크기의 펄스를 생산하여 Vout(q)(denoise)를 생성할 수 있다.
크기 노이즈 제거부(240)는 일부 잔존하는 노이즈 펄스 성분을 추가적으로 감소시키기 위해 출력 신호 중 특정 기준 전압보다 작은 세기로 출력되는 신호를 일 실시예로 순방향 다이오드를 연결하여 제거하여 노이즈 제거 신호 Vout(q)(denoise)을 완성시킬 수 있다. 크기 펄스 생성부(250)는 Vout(q)(denoise)에 대한 전압버퍼링 또는 라인출력 안정화를 수행하여 Vout(Q)를 출력한다.
도 14는 도 1의 동기비교부의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
동기비교부(300)는 타이밍 펄스 생성시 크기펄스를 취득하는 개념으로서, 두 펄스간의 동기가 맞을 때 신호가 취득된다는 점에서 AND 회로와 유사하다. 일 실시예에서, 동기비교부(300)는 상기 개념을 구현하는데 있어서 ADC와 마이크로프로세서의 조합과 AND 회로 또는 아날로그 스위칭회로를 이용할 수 있다. 도 14는 ADC와 마이크로프로세서의 조합의 예를 개시한다.
도 14에서, 동기비교부(300)는 ADC 변환의 속도에 따라서 각각 제1, 제2 및 제3 아날로그-디지털 변환기를 사용할 수 있다. 여기에서, 제1, 제2 및 제3 아날로그-디지털 변환기는 각각 RF ADC, 고속 ADC 및 일반 ADC에 해당할 수 있다.
일 실시예에서, 일반 ADC는 샘플링 속도가 1Msps 까지로 운용할 수있으며, 고속 ADC는 250Msps에서 1Gsps까지 운용할 수 있으며, RF ADC는 수 Gsps까지 운용할 수 있다.
일 실시예에서, (a)와 같이, RF ADC 운용의 경우, 입력된 RF 신호에 별다른 변조과정을 거치지 않고 RF 레벨에서 바로 샘플링되어 동기비교부(300)로 공급되고, 동기비교부(300)에서는 크기 노이즈 제거신호(즉, 부분방전 발생 타이밍 시점의 Vout(Q) 값)에 해당하는 부분방전 크기 펄스를 취득할 수 있다. 이 경우 RF FPGA를 운용할 수 있으며 순시적인 Vout(Q)값에 발생 타이밍 시점를 참조하여 부분방전 신호값을 취득하는 형태로 처리될 수 있다.
일 실시예에서, (b)와 같이, 고속 ADC 운용의 경우, 특별한 변조 과정을 거치지 않고 제어부(500)에서 제어되는 가변 증폭부에서 증폭 또는 감쇠된 신호를 받아서 동기비교부(300)로 넘겨줄 수 있으며, 동기비교부(300)에서는 부분방전 발생 타이밍에 부분방전 디지털 신호 값을 취득할 수 있다.
일 실시예에서, (c)와 같이, 일반 ADC 운용의 경우, 입력신호를 동기비교부(300)의 제어에 따라 증폭하거나 감쇠하고, RF로그검출모듈로 변조하여 커패시터에 최대값을 저장하는 피크홀드 방식을 이용할 수 있으며, 그 피크홀드값을 샘플링하여 동기비교부(300)에 전송하여 부분방전 값을 취득하고, 동기비교부(300)는 피크홀드 커패시터를 리셋하여 다음 값을 준비할 수 있다. 이 경우 피크홀드 주기, 피크홀드 유지 시간 및 리셋 타이밍 등은 동기비교부(300)에서 결정할 수 있다. 도 14에서, Vout(timing)는 공히 CPU로 제공되어 CPU가 ADC 타이밍을 Trigger 콘트롤 할 수 있으며 이 경우 CPU는 ADC, DAC Trigger를 관장할 수 있다.
도 15는 도 1의 부분방전 신호 발생부를 나타내는 도면이다.
도 15를 참조하면, 부분방전 신호 발생부(400)는 전압제어부(412), 주파수전압제어 RF 발생기(413), RF 레벨 조절부(414), 전압제어 가변 RF 증폭기(415), 출력레벨 조절부(416), DAC(411) 및 RF DAC(417)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 부분방전 신호 발생부(400)는 DAC의 속도에 따라서 회로구성의 연결방식(이하, 토폴로지)을 선택적으로 운용할 수 있다. 보다 구체적으로, 부분방전 신호 발생부(400)는 DAC의 속도에 따라서 제1 또는 제2 디지털-아날로그 변환기를 선택적으로 사용할 수 있다. 여기에서, 제1 디지털-아날로그 변환기는 (a)와 같이, RF DAC를, 제2 디지털-아날로그 변환기는 (b)와 같이, 일반 DAC에 해당할 수 있다. RF DAC는 별도의 부가적인 토폴로지가 없어도 될 정도로 500Mhz 이상의 RF 신호를 직접 만들어 낼 수 있고, 이 경우 RF FPGA를 운용할 수 있으며, Direct Digital Synthesizer (DDS) 도는 SDR(Sortware Define Radio)의 기능이 포함된 간략한 토폴로지의 고속 RF DAC를 운용할 수 있다. 일반 DAC는 수 Msps로 운용될 수 있다.
일 실시예에서, 일반 DAC 운용의 경우, VCO(Voltage Control Oscillator)와 같은 주파수 전압제어 RF 발생기(413)를 운용할 수 있고 일 실시예로 0dBm 600MHz의 RF 지속파를 발생시킬 수 있고, 이 장치의 제어 전압은 제어부(500)에서 전압제어부(412)를 통해서 공급되거나 단독으로 공급되는 전압에 의해 제어될 수 있다. 상기 발생된 RF 신호를 감쇠기와 같은 RF 레벨 조절부(414)를 통하여 일실시예로 -30dBm의 레벨 크기의 600MHz의 지속파로 전압제어 가변 RF 증폭기(415)에 공급되며, 이 장치의 증폭도는 DAC(411)에서 공급되는 전압 파형(Vpk)에 의해서 제어되어 RF 버스트를 발생시킬 수 있다. 발생된 RF 버스트는 감쇠기와 같은 출력레벨 조절부(416)에 의해 적절히 조절되어 Vout 즉 재생된 부분방전 RF 신호로 송출될 수 있다. Vpk는 아날로그신호로서 동기비교부(300)의 ADC에 의해서 생성된 디지털 신호(Vdigital)를 DAC(411)를 통해 아날로그 값으로 생성한 신호이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 타이밍 펄스 생성과정 및 부분방전 크기 펄스 생성과정과 노이즈 제거 과정과 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 보여주는 도면이다.
도 16에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 입력 포트(1)를 통해 입력 신호 Vin을 수신할 수 있다. (a)는 일례로 부분방전 신호와 부분방전 유사신호와 통신 노이즈가 Vin으로 입력되는 경우를 보이고 있다. (b)는 부분방전 타이밍 펄스 취득부(100) 출력 신호 Vout(timing)이다. Vout(timing)을 보면 타이밍 펄스 신호는 부분방전 신호의 발생 초입에 생성됨을 알 수 있다. (c)는 부분방전 크기 펄스 취득부(200)의 출력신호 Vout(Q)이다. 부분방전 크기 펄스는 부분방전 신호 경우 크기 변화가 거의 없고 여타 노이즈 신호는 크게 감쇠됨을 볼 수 있다. (d)는 DAC(411) 출력신호 Vpk이다. DAC(411) 출력신호는 Vout(timing)신호와 Vout(Q)신호가 시간 영역에서 서로 겹치는 부분에서 출력이 이루어지며 크기는 Vout(Q)의 크기를 검출할 수 있다. (e)는 부분방전 신호 발생부(400) 출력신호 Vout이다. 부분방전 신호 발생부(400)는 ADC(316.317,318) 신호를 입력받아서 DAC를 통해 Vpk 신호(부분방전 펄스)를 생성하고 RF를 생산하여 부분방전 신호를 재생할 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 타이밍 펄스 생성과정 및 부분방전 크기 펄스 생성과정과 노이즈 제거 과정과 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 예시하는 도면으로서 특히 부분방전과 동일한 라이징 타임을 갖음에 따라 종전의 기술로는 제거할 수 없었던 내부의 급격한 변화 신호를 함유한 통신 버스트 노이즈에 대한 노이즈 제거 과정을 예시하고 있다. 도 17은 예를 들어, 특히 LTE신호와 같은 통신노이즈는 내부에 부분방전과 같은 라이징 타임을 보이는 신호 영역이 있고 이 부분의 노이즈 제거 과정을 예시적으로 보여주고 있다.
도 17에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치 (1000)는 입력 포트(1)를 통해 입력 신호 Vin을 수신할 수 있다. (a)는 일례로 부분방전 신호와 부분방전 유사신호와 통신 노이즈가 Vin으로 입력되는 경우를 보이고 있다. (b)는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)의 출력 신호 Vout(timing)이다. Vout(timing)을 보면 타이밍 펄스 신호는 부분방전 신호의 발생 초입과 통신노이즈 내부에서 생성됨을 알 수 있다. (c)는 부분방전 크기 펄스 취득부(200) 출력신호 Vout(Q)이다. 부분방전 크기 펄스는 부분방전 신호 경우 크기 변화가 거의 없고 여타 노이즈 신호는 크게 감쇠됨을 볼 수 있다. 또한, 통신 노이즈 영역의 경우 타이밍 펄스 Vout(timing)과 크기 펄스 Vout(Q)가 서로 시간 영역에서 동기가 맞지 않음을 볼 수 있다. (d)는 DAC(411) 출력신호 Vpk이다. DAC(411) 출력신호(Vpk)는 Vout(timing)신호와 Vout(Q)신호가 시간 영역에서 서로 겹치는 부분에 출력이 이루어지며 크기는 Vout(Q)의 크기를 검출함을 볼 수 있다. 특히 통신 노이즈 영역의 경우 Vout(timing)과 크기 펄스 Vout(Q)가 서로 시간 영역에서 동기가 맞지 않아 이 영역에서 출력이 없음을 볼 수 있으며 이로써 노이즈가 제거됨을 알 수 있다. (e)는 부분방전 신호 발생부(400)의 출력 RF신호 Vout이다. 부분방전 신호 발생부(400)는 ADC(316.317,318) 신호를 입력받아서 DAC를 통해 Vpk 신호(부분방전 펄스)를 생성하여 RF를 생산하여 부분방전 신호를 재생할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 진행 거리에 따라서 부분방전 신호가 노이즈성 신호로 전환되는 과정과 일정한 거리 관계에 의한 부분방전 검출의 실시예를 보여주는 도면이다.
보다 구체적으로, 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 타이밍 펄스 생성과정 및 부분방전 크기 펄스 생성과정과 노이즈 제거 과정과 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 예시하는 도면으로서, 특히 부분방전 신호가 진행 거리에 따라서 노이즈성 신호로 전환되는 과정과 일정한 거리 관계에 의한 부분방전 검출 실시 예를 예시하고 있다. 즉, 종전에는 거리에 관계없이 검출이 되므로 거리 관계에 대한 제어를 할 수 없었지만, 본 발명에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 탐지 거리를 제어할 수 있음을 예시하고 있다. 도 18은 특히 발생원으로부터 거리에 따른 부분방전 신호의 변화를 보이며 이에 따른 본 발명 기술의 신호 처리 과정 즉 일정 거리 이상인 경우에는 부분방전 신호라 하더라도 노이즈로 처리하는 과정을 보여준다.
도 18에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치 (1000)는 입력 포트(1)를 통해 입력 신호 Vin을 수신할 수 있다. (a)는 일례로 거리에 따른 변화된 부분방전 신호가 Vin으로 입력되는 경우를 보이고 있다. (b)는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)의 출력 신호 Vout(timing)이다. Vout(timing)을 보면 부분방전 발생 타이밍 펄스는 발생원에서 일정 근거리에서 생성되며 일정 거리가 지나면 노이즈로 인식됨을 알 수 있다. 일 실시예에서, 제어부(500)는 타이밍 펄스 생성부(150)에서 펄스 카운트를 피드백 받아서 가변증폭기/가변감쇠기(160)를 제어함으로써 타이밍 펄스 발생 감도를 조절하여 거리관계에 대한 제어를 수행할 수 있다. (c)는 부분방전 크기 펄스 취득부(200)의 출력신호 Vout(Q)이다. 크기 펄스는 부분방전 신호의 경우 크기 변화가 거의 없고 펄스 형태로 출력됨을 알 수 있다. 부분방전 발생원에서 멀어질 경우 부분방전 크기 펄스가 발생하더라도 부분방전 발생 타이밍 펄스는 발생하지 않는다. 이 경우, 부분방전 발생 타이밍 펄스 Vout(timing)과 부분방전 크기 펄스 Vout(Q)가 서로 시간 영역에서 동기가 맞지 않음을 볼 수 있다. (d)는 DAC(411)의 출력신호 Vpk이다. 동기 비교부(300)의 출력신호(Vpk)는 Vout(timing)신호와 Vout(Q)신호가 시간 영역에서 서로 겹치는 부분에 출력이 이루어지며 크기는 Vout(Q)의 크기를 검출할 수 있다. 부분방전 발생원으로부터 거리가 멀어질 경우 Vout(timing)과 크기 펄스 Vout(Q)가 서로 시간 영역에서 동기가 맞지 않아 또는 시간축상 공통 영역이 없어서 이 영역에서 출력이 없고, 이로써 거리가 멀어진 경우의 부분방전 신호는 노이즈로 처리되어 제거될 수 있다. (e)는 부분방전 신호 발생부(400)의 출력신호 Vout이다. 부분방전 신호 발생부(400)는 ADC(316.317,318) 신호를 입력받아서 DAC를 통해 Vpk 신호(부분방전 펄스)를 생성하여 RF를 생산하여 부분방전 신호를 재생할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치의 부분방전 타이밍 펄스 생성과정 및 부분방전 크기 펄스 생성과정과 노이즈 제거 과정과 부분방전 신호 재생 또는 생산 과정에서 입력 받거나 출력하는 전압 파형들을 예시하는 도면으로서, 특히 부분방전 신호가 진행 거리에 따라서 노이즈성 신호로 전환되는 과정과 서로 다른 부분방전 발생원에서부터 일정한 거리 관계에 의한 부분방전 검출의 실시예를 보여주는 도면이다.
도 19는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)의 거리 관계 제어에 의한 부분방전 탐지 거리 제어의 일 실시예를 보여준다. 도 19에서는 서로 다른 두 부분방전 발생원(A, B)을 예로 들고 있으며 두 발생원 사이에 탐지 거리가 중복되지 않게 조절할 수 있음을 보이고 있다. 즉, 도 19는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)와 부분방전 발생원의 거리가 일정 거리 이상 떨어진 경우에는 부분방전 신호라 하더라도 노이즈로 처리하는 과정을 보이고 있다.
도 19에서, 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 입력 포트(1)를 통해 입력 신호 Vin을 수신할 수 있다. (a)와 (c)는 서로 다른 발생원에서 발생하고 서로 다른 방향으로 전파되는 부분방전 신호의 거리 관계 변화를 예시하고 있다. (b)와 (d)는 두 발생원에서 발생된 부분방전 신호의 거리 관계별 변형된 신호의 취득 및 출력을 보이고 있다. (a)와 (c)의 부분방전 신호는 상호 중첩 범위에 있지만, (c)와 (d)의 부분방전 검출 및 출력 신호는 중복되지 않음을 보이고 있다. 일 실시예에서, 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 거리 관계 제어를 함으로써 발생원 별로 방향과 거리를 식별할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 포함하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거시스템의 거리 관계 제어에 의한 부분방전 탐지 거리 제어 방법으로 기중코로나 노이즈를 제거하는 방법과 채널간 비교로 노이즈를 제거하는 방법과 원격 모니터링에 관한 일 실시예를 보여주는 도면이다.
도 20에서는 서로 다른 세 종류의 부분방전 발생원(a, b, c)을 예로 들고 있고, 서로 다른 센서(UHF 노이즈 센서, HFCT 센서, UHF PD 센서)를 예로 들고 있으며, 적어도 하나의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)를 내부에 구비한 데이터 취득장치와 원격 HMI(Human Machine Interface)장치를 실시예로 보여준다.
도 20에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 시스템(2000)은 각각은 서로 일정 거리로 떨어져서 위치하고 노이즈와 혼재된 부분방전 신호들을 발생시키는 복수의 부분방전 발생원들, 상기 복수의 부분방전 발생원들 각각에 배치되는 복수의 부분방전 센서들 및 상기 복수의 부분방전 센서들을 통해 검출된 노이즈가 혼재된 부분방전 신호에서 부분방전 신호를 구분하여 획득하는 데이터 취득 장치를 포함하고, 상기 데이터 취득 장치는 부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 디지털 신호를 검출하는 동기 비교부 및 상기 검출된 부분방전 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 부분방전 펄스를 검출하는 부분방전 신호 발생부를 포함하는 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 취득 장치는 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들을 통해 상기 복수의 부분방전 발생원들 중 특정 부분방전 발생원에서 검출되는 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호에 대한 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 시간 영역에서의 동기 여부를 결정하고, 상기 동기 여부를 기초로 상기 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호를 노이즈로서 제거하여 상기 특정 부분방전 발생원의 부분방전 신호만을 검출할 수 있다. 예를 들어, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 시스템(2000)은 (a) 기중코로나를 UHF 노이즈 센서로 취득하고, (b) 부싱 부분방전 신호를 HFCT 센서로 취득하며, (c) 트랜스포머 내부 부분방전 신호를 UHF PD 센서로 취득하여 입력 신호 Vin을 수신할 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 취득 장치는 네트워크통신모듈(5)을 경유하여 원격 HMI 장치와 교신할 수 있다. (a) 기중 코로나는 선로를 타고 트랜스포머 내부에 전파될 수 있으며 (c) 내부 부분방전 신호와 혼재되어 UHF PD 센서에 취득될 수 있다. 이 경우, 도 19의 거리 관계 제어 실시예를 적용하여 제어부(500)를 통해 가변 증폭/감쇠기(160)에 펄스 카운트 피드백과 함께 제어를 하게 되면 상기 혼재된 신호 가운데 외부에서 진입한 기중코로나 신호가 감쇠가 되어 노이즈성 신호로 변한 경우 기중코로나 신호는 타이밍 펄스를 발생하지 않는 관계로 검출되지않고 오직 내부에서 발생된 내부 부분방전 신호만을 검출할 수 있다. 특히 기중코로나 신호의 감쇠가 크지 않은 경우에 기중 코로나를 더욱 제거하기 위해 일 실시예에서, (c)의 UHF PD 센서에서 내부 부분방전 신호 뿐만 아니라 기중코로나 신호도 잡히는 경우 양 신호의 타이밍 펄스가 검출 될 것인데, 이 때 (a) UHF 노이즈 센서로 기중코로나 타이밍 펄스 발생을 취득하여 상기 (c)에서 (a)의 공통 부분을 제거함으로써 오직 내부 부분방전 신호를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 필터를 사용하지 않아 광대역 특성을 가지므로, 통상 100MHz 이하의 대역폭을 가지는 HFCT 센서와 통상 300MHz ~ 2000MHz 대역폭을 가지는 UHF 센서를 동시에 사용할 수 있으므로 세 종류의 센서(UHF 노이즈 센서, HFCT 센서, UHF PD 센서)를 동시에 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 부싱 부분방전에서 기중코로나 또는 내부 부분방전의 영향을 없애고 순수하게 부싱 부분방전 신호만을 검출하는 방법은 상기 (a)-(c) 간 기중코로나 영향을 없애는 방법과 같다. 종전 기술로는 협대역 또는 대역 제한(500MHz ~ 1500MHz)으로 HFCT(1~100MHz)를 동시에 측정할 수 없었지만 본 발명을 활용하면 전대역에 측정할 수 있으므로 부싱의 그라운드 전류에 혼입된 신호가운데 여타 노이즈(기중코로나, 내부 부분방전)에 대한 영향을 배제하고 오직 부싱 부분방전 신호만을 취득할 수 있다. 취득방법은 상기와 같은 거리관계 방식이며 더욱 성능을 높이기 위하여 채널 비교 방식을 사용할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 통해노이즈를 제거하고 부분방전을 검출한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 21를 참조하면, 부분방전 검출 시스템(900)은 전기장비(910), 부분방전 센서(920), 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000) 및 출력 장치(930)를 포함할 수 있다.
전기장비(910)는 전동, 발전, 전기 변환, 전기 공급 및 전기 제어 중에서 적어도 하나를 수행하는 전력설비 장치에 해당할 수 있다. 예를 들어, 전기장비(910)는 SIS(Solid Insulation Switchgear)를 포함하는 케이블 부분방전 장치에 해당할 수 있다. 도 8에서, 전기장비(910)는 가스절연개폐기의 형태로 도시되었으나, 전기자동차 상의 배터리, 인버터, 파워 모터, 전기자동차용 충전기, 변압기 또는 케이블에 해당할 수도 있으며, 고속 전철이나 건물 배전, UHF(Ultra High Frequency) 연관 장치에 해당할 수도 있다.
부분방전 센서(920)는 전기장비(910)의 접지라인과 결합될 수 있고, 전기장비(910)에서 발생되는 전자기파를 검출하여 전류로 변환하는 CT(Current Transformer)로 구현될 수 있으며, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 부분방전 센서(920)로부터 변환된 전류를 입력 신호로 수신하여 해당 입력 신호를 기초로 부분방전 타이밍 신호를 방생시키고 부분방전 신호만을 검출하여 결과적으로 부분방전 검출을 수행할 수 있다.
출력 장치(930)는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)와 연결될 수 있고, 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)로부터 수신되는 신호들을 처리하여 PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) 또는 PRPS(Phase Resolved Pulse Sequence)로 시각화시킬 수 있다. 일 실시예에서, 출력 장치(930)는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)로부터 수신된 아날로그 신호들을 디지털 신호로 변환할 수 있는 디지털 변환 모듈, 변환된 디지털 신호를 기초로 프로그램이 가능하도록 구현된 FPGA(field-programmable gate array), FPGA로부터 수신된 신호를 처리하는 PC보드 및 처리된 신호를 시각적으로 출력하는 디스플레이 모듈 중 적어도 하나를 통해 구현될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치를 실제로 구현하여 부분방전 발생 여부를 검출하는 결과(채널 B)를 종전의 기술(채널 A)과 비교하여 나타내는 출력 결과 그래프이다.
도 21에서, 앞서 서술한바 같이 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치(1000)는 실제 장비로 구현되어 SIS 장비의 전기장비(910)와 연결된 부분방전 센서(920)로부터 대상 신호를 입력 신호로서 제공받을 수 있고, 제공된 입력 신호를 처리하여 부분방전 신호가 포함되어 있는지 여부를 검출하여 출력 장치(930)를 통해 해당 입출력 신호를 시각화시킬 수 있다.
도 22에서, 도시된 그래프에서 채널 A는 부분방전 센서(920)로부터 제공된 입력 신호(Vin)를 본 발명 장치를 거치지 않고 나타내고, 채널 B는 부분방전 센서(920)로부터 제공된 입력 신호(Vin)를 본 발명 장치를 거쳐서 나타낸 비교 그래프이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부(100)는 제공된 입력 신호(Vin)에 노이즈를 억제하고 부분방전 신호가 포함되어 있는지 여부를 높은 정확도로 검출하는 것을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명인 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치는 전력 설비 및 전기자동차 분야에서 전기장비의 예방 진단을 위해 사용될 수 있다.

Claims (27)

  1. 부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부;
    상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부;
    상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 디지털 신호를 검출하는 동기 비교부; 및
    상기 검출된 부분방전 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 부분방전 펄스를 검출하는 부분방전 신호 발생부를 포함하되,
    상기 동기 비교부는
    상기 부분방전 신호의 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스가 시간 영역에서 동기된 경우 해당 펄스를 상기 부분방전 펄스로 검출하고 동기되지 않은 경우 해당 펄스를 노이즈로 결정하여 제거하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부분방전 신호 발생부는
    상기 검출된 부분방전 펄스를 통해 부분방전 신호를 재생 또는 발생시키는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부는
    입력 신호에 따른 제1 및 제2 비례 신호들을 생성하는 제1 비례 신호 생성부;
    상기 제1 비례 신호를 기초로 생성되고 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 입력단으로 피드백되는 부분방전 검출 신호에 대해 자동 이득 조절을 수행하는 제1 자동 이득 조절부;
    상기 제2 비례 신호를 기초로 생성되고 입력단으로 피드백되는 부분방전 비교 신호를 기초로 자동 이득 조절을 수행하는 제2 자동 이득 조절부;
    상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호를 기초로 타이밍 노이즈가 제거된 타이밍 노이즈 제거 신호를 생성하는 타이밍 노이즈 제거부; 및
    부분방전 발생 타이밍 펄스를 취득하는 타이밍 펄스 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 부분방전 크기 펄스 취득부는
    입력 신호에 따른 제3 및 제4 비례 신호들을 생성하는 제2 비례 신호 생성부;
    상기 제3 비례 신호를 기초로 생성되고 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 입력단으로 피드백되는 부분방전 검출 신호에 대해 자동 이득 조절을 수행하는 제3 자동 이득 조절부;
    상기 제4 비례 신호를 기초로 생성되고 입력단으로 피드백되는 부분방전 비교 신호를 기초로 자동 이득 조절을 수행하는 제4 자동 이득 조절부;
    상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호를 기초로 크기 노이즈가 제거된 크기 노이즈 제거 신호를 생성하는 크기 노이즈 제거부; 및
    부분방전 크기 펄스를 취득하는 크기 펄스 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 자동 이득 조절부는
    상기 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 상기 부분방전 검출 신호의 진폭 또는 주파수의 세기를 입력단으로 피드백하여 상기 부분방전 검출 신호에 부분방전 신호가 반영되었다면 상기 자동 이득 조절의 과정에서 부분방전 발생 초입 시점에 시작하여 전압 이득 조정 인자(전압증폭도 또는 출력전압의 기울기특성)의 일시적인 변화를 유도하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 자동 이득 조절부는
    일단이 출력단과 연결되고 다른 일단이 접지되는 적어도 하나의 부분방전 커패시터를 통해 상기 부분방전 검출 신호에서 특정 주파수 대역을 필터링하여 해당 자동 이득 조절 과정에 피드백하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제3 자동 이득 조절부는
    상기 적어도 하나의 부분방전 커패시터 및 상기 적어도 하나의 부분방전 커패시터의 일단과 연결된 적어도 하나의 부분방전 저항을 통해 상기 입력단에 입력되는 부분방전 검출 신호의 주파수 대역폭 조절을 수행하는 부분방전 루프필터 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제1 자동 이득 조절부는
    커패시터, 인덕터, 저항 및 증폭기 중 적어도 두 개의 조합을 통해 구현된 LPF(Low Pass Filter) 또는 HPF(High Pass Filter)를 통해 상기 주파수 대역폭 조절을 수행하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  9. 제4항에 있어서, 상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부는
    상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간의 차이 부분을 소거하거나 유사 부분을 합산하여 부분방전 이외의 성분을 상기 타이밍 노이즈 및 상기 크기 노이즈로서 각각 제거하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부는
    상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간의 차이를 연산하는 디퍼런스 증폭기(Difference Amplifier) 또는 상기 부분방전 검출 신호와 상기 부분방전 비교 신호 간을 차동 증폭하는 차동 증폭기(Differential amplifier)를 통해 구현되는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 타이밍 펄스 생성부는
    상기 디퍼런스 증폭기 또는 상기 차동 증폭기에서 얻어지는 부분방전 신호를 TTL(Transistor Transistor Logic) 펄스화 하여 부분방전 발생 타이밍 펄스를 생성하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  12. 제4항에 있어서, 상기 제1 비례 신호 생성부 및 상기 제2 비례 신호 생성부 각각은
    상기 입력 신호의 로그 값을 복조(demodulation)하는 로그 검출기(log detector), 증폭기(amplifier), 엔벨로프 검출기(envelope detector) 및 적분기(integrator) 중 적어도 하나를 통하거나 적어도 두 개의 조합을 통해 구현되는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  13. 제4항에 있어서, 상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부 각각은
    상기 타이밍 노이즈 및 상기 크기 노이즈의 추가적인 제거를 위해 출력 신호 중 특정 기준 전압보다 작은 세기로 출력되는 신호를 제거하는 노이즈 제거 모듈을 각각 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부 각각은
    사용자에 의한 수동 설정 또는 내부 피드백이나 원격 피드백을 통한 자동 설정을 통해 상기 특정 기준 전압을 결정하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 타이밍 노이즈 제거부 및 상기 크기 노이즈 제거부 각각은
    로컬에서 사용자에 의해 수동으로 가변된 가변 저항에 따른 로컬 아날로그 전압, 원격으로 제공된 원격 아날로그 전압, 또는, 원격으로 제공된 원격 디지털 데이터 전송에 의한 DAC(Digital to Analog Converter) 출력을 기초로 상기 수동 설정을 수행하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 타이밍 노이즈 제거부는
    (a) 출력단에 배치되어 상기 타이밍 노이즈 제거 신호를 필터링하는 저주파 통과 필터 및 (b) 상기 필터링된 타이밍 노이즈 제거 신호의 최저치, 평균치 또는 최고치를 ADC 변환과 디지털 연산을 통해 검출하고, 해당 검출 값이 특정 기준 범위 이내로 수렴될 때까지 피드백하여 상기 특정 기준 전압을 자동 설정하는 피드백 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  17. 제4항에 있어서,
    상기 타이밍 펄스 생성부에서 펄스 카운트를 피드백 받아 가변증폭기 또는 가변감쇠기를 제어함으로써 상기 부분방전 발생 타이밍 펄스의 발생 감도를 조절하여 상기 부분방전 신호의 발생원과의 거리관계를 제어하는 제어부; 및
    HMI(Human Machine Interface)와 로컬에서 또는 원격으로 교신하는 네트워크 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  18. 제1항에 있어서, 상기 동기 비교부는
    상기 부분방전 신호의 발생원으로부터의 거리에 따라 상기 동기 여부를 가변적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 동기 비교부는
    상기 거리가 일정 기준이상 멀어지면 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스가 시간 영역에서 동기되지 않는 것으로 결정하고, 상기 부분방전 신호를 노이즈로서 제거하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  20. 제1항에 있어서, 상기 동기 비교부는
    상기 부분방전 발생 타이밍 펄스를 트리거로하여 상기 부분방전 크기 펄스 신호를 아날로그-디지털 변환하고, 상기 아날로그-디지털 변환의 속도에 따라 제1, 제2 또는 제3 아날로그-디지털 변환기를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제1 아날로그-디지털 변환기는
    입력된 RF(Radio Frequency)신호에 변조과정을 거치지 않고 RF 레벨에서 바로 샘플링되어 상기 부분방전 신호를 취득하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제2 아날로그-디지털 변환기는
    특별한 변조 과정을 거치지 않고 상기 동기비교부에서 제어되는 가변 증폭부에서 증폭 또는 감쇠된 신호를 받아서 고속으로 샘플링하여 상기 부분방전 신호를 취득하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  23. 제20항에 있어서, 상기 제3 아날로그-디지털 변환기는
    입력신호를 증폭하거나 감쇠하고 RF로그검출모듈로 변조하여 커패시터에 최대값을 저장하는 피크홀드 방식을 통해 산출한 피크홀드값을 샘플링하여 상기 부분방전 신호를 취득하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  24. 제1항에 있어서, 상기 부분방전 신호 발생부는
    디지털-아날로그 변환 속도에 따라 각각 회로구성의 토폴로지를 가변적으로 결정하는 제1 및 제2 디지털-아날로그 변환기를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제2 디지털-아날로그 변환기는
    주파수 전압제어 RF 발생기;
    상기 RF 발생기에서 발생한 RF 신호를 조절하는 RF 레벨 조절부;
    상기 조절된 RF 신호를 증폭하는 RF 증폭기; 및
    상기 증폭에 의한 RF 버스트의 발생을 조절하여 부분방전 신호를 발생시키는 출력레벨 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치.
  26. 각각은 서로 일정 거리로 떨어져서 위치하고 노이즈와 혼재된 부분방전 신호들을 발생시키는 복수의 부분방전 발생원들;
    상기 복수의 부분방전 발생원들 각각에 배치되는 복수의 부분방전 센서들; 및
    상기 복수의 부분방전 센서들을 통해 검출된 노이즈가 혼재된 부분방전 신호에서 부분방전 신호를 구분하여 획득하는 데이터 취득 장치를 포함하고,
    상기 데이터 취득 장치는
    부분방전 신호의 발생 초입에서 부분방전 신호의 발생 타이밍 펄스를 취득하는 부분방전 발생 타이밍 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 크기 펄스를 취득하는 부분방전 크기 펄스 취득부, 상기 부분방전 신호의 상기 발생 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 동기(synchronization) 여부에 따라 결정되는 부분방전 디지털 신호를 검출하는 동기 비교부 및 상기 검출된 부분방전 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 부분방전 펄스를 검출하는 부분방전 신호 발생부를 포함하는 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들을 포함하되, 상기 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들을 통해 상기 복수의 부분방전 발생원들 중 특정 부분방전 발생원에서 검출되는 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호에 대한 상기 타이밍 펄스와 상기 크기 펄스의 시간 영역에서의 동기 여부를 결정하고 상기 동기 여부를 기초로 상기 다른 부분방전 발생원의 부분방전 신호를 노이즈로서 제거하여 상기 특정 부분방전 발생원의 부분방전 신호만을 검출하는 것을 특징으로 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 시스템.
  27. 제26항에 있어서, 상기 복수의 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치들은
    필터를 사용하지 않고 광대역 특성을 가져 서로 다른 대역폭을 가지는 다양한 종류의 복수의 센서들을 동시에 사용하는 것을 특징으로 하는 하는 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 시스템.
PCT/KR2020/009311 2020-07-15 2020-07-15 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치 WO2022014741A1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2020/009311 WO2022014741A1 (ko) 2020-07-15 2020-07-15 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치
US18/016,159 US20230314496A1 (en) 2020-07-15 2020-07-15 Broadband lossless partial discharge detection and noise removal device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2020/009311 WO2022014741A1 (ko) 2020-07-15 2020-07-15 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022014741A1 true WO2022014741A1 (ko) 2022-01-20

Family

ID=79554724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/009311 WO2022014741A1 (ko) 2020-07-15 2020-07-15 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230314496A1 (ko)
WO (1) WO2022014741A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115047302A (zh) * 2022-08-15 2022-09-13 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 基于双变压器的电缆串联谐振局部放电检测系统及方法
WO2024036836A1 (zh) * 2022-08-15 2024-02-22 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 一种超声振动融合自适应调理电路及柔性模块

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152570A (ja) * 2001-11-13 2003-05-23 Niigata Seimitsu Kk ノイズ除去回路
KR20100007445A (ko) * 2008-07-14 2010-01-22 (주) 피에스디테크 전력설비의 부분방전 노이즈 제거 장치 및 부분방전발생구간 검출 장치
KR20130034398A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 한국전력공사 부분방전 노이즈 제거 장치 및 그 방법
KR20140067653A (ko) * 2012-11-27 2014-06-05 한국전력공사 부분방전 감지장치의 진단을 위한 부분방전 분석장치 및 방법
KR101496442B1 (ko) * 2013-07-01 2015-02-27 한빛이디에스(주) 케이블 부분방전 진단 장치
KR102153448B1 (ko) * 2019-01-21 2020-09-08 (주)에코투모로우코리아 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003152570A (ja) * 2001-11-13 2003-05-23 Niigata Seimitsu Kk ノイズ除去回路
KR20100007445A (ko) * 2008-07-14 2010-01-22 (주) 피에스디테크 전력설비의 부분방전 노이즈 제거 장치 및 부분방전발생구간 검출 장치
KR20130034398A (ko) * 2011-09-28 2013-04-05 한국전력공사 부분방전 노이즈 제거 장치 및 그 방법
KR20140067653A (ko) * 2012-11-27 2014-06-05 한국전력공사 부분방전 감지장치의 진단을 위한 부분방전 분석장치 및 방법
KR101496442B1 (ko) * 2013-07-01 2015-02-27 한빛이디에스(주) 케이블 부분방전 진단 장치
KR102153448B1 (ko) * 2019-01-21 2020-09-08 (주)에코투모로우코리아 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115047302A (zh) * 2022-08-15 2022-09-13 国网江西省电力有限公司电力科学研究院 基于双变压器的电缆串联谐振局部放电检测系统及方法
WO2024036836A1 (zh) * 2022-08-15 2024-02-22 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 一种超声振动融合自适应调理电路及柔性模块

Also Published As

Publication number Publication date
US20230314496A1 (en) 2023-10-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019078602A1 (ko) 부분방전 처리 장치 및 방법
WO2013048173A2 (ko) 부분방전 노이즈 제거 장치 및 진단방법
WO2020004721A1 (ko) 초광대역 임펄스 레이더 신호를 이용한 바이탈 정보 측정 방법
WO2022014741A1 (ko) 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치
WO2010008168A2 (ko) 전력설비의 부분방전 노이즈 제거 장치 및 부분방전 발생구간 검출 장치
WO2018074900A1 (en) Electronic apparatus and method of detecting information about target object by using ultrasound waves
WO2012005483A2 (ko) 정전 용량 변화 감지 방법, 장치 및 그 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 기록매체, 및 그 방법을 사용한 터치 감지 방법, 장치 및 그 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 기록매체
WO2019182246A1 (en) Partial discharge detecting system
US6118339A (en) Amplification system using baseband mixer
KR102153448B1 (ko) 광대역 무손실 부분방전 검출 및 노이즈 제거 장치
US7112968B1 (en) Method and apparatus for detecting a partial discharge in a high-voltage transmission and distribution system
EP0996222A1 (en) Feedforward amplification system having mask detection compensation
CA2286536C (en) Multichannel amplification system using mask detection
US6147555A (en) Amplification system having mask detection
WO2018194201A1 (ko) 교류전원의 위상각 제어 통신을 이용한 기기 제어 장치 및 방법
EP3868124A1 (en) Electronic device including earphone, and method of controlling the electronic device
WO2010050734A9 (ko) Fhss 시스템에서 간섭 잡음을 회피하기 위한 장치 및 그 방법
WO2020060306A1 (ko) 안테나로부터 수신되는 신호에 기반하여 통신 회로를 제어하는 전자 장치
WO2021225411A1 (ko) 정밀하게 주파수를 제어하기 위한 주파수 제어 방법 및 이를 이용하는 주파수 제어 장치
KR20130034398A (ko) 부분방전 노이즈 제거 장치 및 그 방법
KR102059796B1 (ko) 부분방전 타이밍 신호 취득 장치 및 이를 포함하는 부분방전 노이즈 억제 및 신호 처리 시스템
KR20120132598A (ko) 부분방전 신호측정 방법과 장치
KR102161155B1 (ko) 플라즈마 발생 장치의 rf 전력 모니터링 장치
WO2017196016A1 (ko) 소리를 감지하여 상응하는 빛으로 변환하는 장치
WO2023162324A1 (ja) 部分放電検出装置、及び部分放電検出方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20945518

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 02/06/2023)