WO2025178256A1 - 부분방전 패턴 분석을 위한 위상 신호 취득 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

부분방전 패턴 분석을 위한 위상 신호 취득 방법, 장치 및 시스템

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WO2025178256A1
WO2025178256A1 PCT/KR2025/000756 KR2025000756W WO2025178256A1 WO 2025178256 A1 WO2025178256 A1 WO 2025178256A1 KR 2025000756 W KR2025000756 W KR 2025000756W WO 2025178256 A1 WO2025178256 A1 WO 2025178256A1
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phase
acquiring
phase signal
electronic device
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Inventor
지용진
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LS Electric Co Ltd
Original Assignee
LS Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • 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
    • 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
    • G01R23/20—Measurement of non-linear distortion

Definitions

  • the present invention relates to a phase signal acquisition technique for partial discharge pattern analysis, and more particularly, to a technique for minimizing the influence of external noise or harmonics, etc., in the process of acquiring a phase signal required for partial discharge pattern analysis.
  • Partial discharge occurs in unique patterns, depending on the defect type: surface, void, floating, or corona. Analyzing these unique patterns can diagnose the cause of the fault and determine the appropriate countermeasures for the power facility.
  • a process of acquiring a phase signal of an AC power source must be performed.
  • a conventional phase signal acquisition method uses a method of acquiring one cycle starting from a certain rising edge of an AC power source (e.g., a 60 Hz power source) to the next rising edge.
  • an AC power source e.g., a 60 Hz power source
  • the prior art can also use a method of acquiring one cycle starting from a certain falling edge to the next falling edge.
  • the purpose of the present invention is to provide a technology for acquiring a phase signal of an AC power source required for pattern analysis of a partial discharge while minimizing the influence of external noise or harmonics, etc. during the process of acquiring the phase signal.
  • a method is performed in an electronic device, comprising: a step of acquiring first and second phase signals corresponding to the start and end of one cycle in an AC power source; a step of detecting a partial discharge (PD) signal generated in a power facility during an interval between the acquired first and second phase signals; and a step of analyzing a PD pattern for the detected PD signal; wherein the acquiring step acquires the second phase signal after a predetermined time (T th ) has elapsed since acquiring the first phase signal.
  • T th predetermined time
  • the above T th may be a time corresponding to a phase of 350° to 355° of the AC power.
  • the T th may be 16.2 ms to 16.6 ms.
  • the T th may be 19.4 ms to 19.8 ms.
  • the first and second phase signals are acquired at the rising edge of the AC power source, but acquisition of the phase signal for the rising edge may not be performed during the time before the T th is required after the first phase signal is acquired.
  • the first and second phase signals are acquired at the falling edge of the AC power source, but acquisition of the phase signal for the falling edge may not be performed during the time before the T th is required after the first phase signal is acquired.
  • An electronic device includes a memory; and a processor that controls to acquire first and second phase signals corresponding to the start and end of one cycle in an AC power source using information stored in the memory, controls to detect a partial discharge (PD) signal generated in a power facility during an interval of the acquired first and second phase signals, and controls to analyze a PD pattern for the detected PD signal.
  • a processor that controls to acquire first and second phase signals corresponding to the start and end of one cycle in an AC power source using information stored in the memory, controls to detect a partial discharge (PD) signal generated in a power facility during an interval of the acquired first and second phase signals, and controls to analyze a PD pattern for the detected PD signal.
  • PD partial discharge
  • the processor may be controlled to acquire the second phase signal after a certain period of time (T th ) has elapsed since acquiring the first phase signal when acquiring the first and second phase signals.
  • the processor may acquire the first and second phase signals at the rising edge of the AC power supply when acquiring the first and second phase signals, but may control the acquisition of the phase signal for the rising edge to not be performed during the time before the T th is required after the first phase signal is acquired.
  • the processor may acquire the first and second phase signals at the falling edge of the AC power supply when acquiring the first and second phase signals, but may control the acquisition of the phase signal for the falling edge to not be performed during a time period before the T th is required after the first phase signal is acquired.
  • a system includes a sensor for detecting a sensor signal for a partial discharge (PD) signal generated from a power facility; and an electronic device for acquiring first and second phase signals corresponding to the start and end of one cycle in an AC power source, detecting a PD signal from a sensor signal received from the sensor during an interval of the acquired first and second phase signals, and analyzing a PD pattern for the detected PD signal.
  • a sensor for detecting a sensor signal for a partial discharge (PD) signal generated from a power facility
  • PD partial discharge
  • the electronic device can acquire the second phase signal after a certain period of time (T th ) has elapsed since acquiring the first phase signal when acquiring the first and second phase signals.
  • the present invention configured as described above, has the advantage of being able to more accurately acquire the phase signal while minimizing the influence of external noise or harmonics, etc., in the process of acquiring the phase signal of an AC power source required for pattern analysis of a partial discharge.
  • the present invention has an advantage in that it can accurately detect a phase signal for PD pattern analysis stably not only in a temporary power failure but also in a continuous power quality degradation environment by measuring a second phase signal after a certain period of time from a first phase signal at a starting point.
  • Figure 1 shows a block diagram of a system (1) according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a block diagram of an electronic device (300) according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 3 shows a flowchart of a method according to one embodiment of the present invention.
  • Figure 4 shows a sine wave signal of an AC power source.
  • Figures 6 and 7 show an example of a diagram of a square wave signal related to the phase signal acquisition of an improved AC power source in the present invention.
  • a system (1) is a system that diagnoses the status of a power facility (100) by analyzing patterns of partial discharge (hereinafter referred to as “PD”) occurring in the power facility (100).
  • the system (1) includes a power facility (100), a sensor (200), and an electronic device (300).
  • the power equipment (100) is a power system equipment that is the subject of analysis and status diagnosis.
  • This power equipment (100) may be equipment installed in a generation, transmission, or substation section of an ultra-high voltage power system (i.e., a power plant or substation, etc.).
  • ultra-high voltage transformers may be oil-immersed transformers containing insulating oil that dissipates heat generated during the transformation process.
  • the insulating oil may be filled into a housing or the like, and petroleum-based or non-flammable synthetic insulating oil may be used.
  • the insulating oil may have high electrical resistance, low viscosity, and stability against oxidation.
  • the sensor (200) is a configuration that detects the status of the power equipment (100) and generates a sensor signal.
  • the sensor (200) may be a sensor for detecting PD generated in the power equipment (100) and may be installed in or around the power equipment (100).
  • PD is a phenomenon that occurs when the dielectric is locally destroyed in the solid or liquid composition within the power equipment (100) due to a defect or deterioration caused by high voltage stress, etc.
  • PD is a discharge phenomenon that occurs in the power equipment (100) due to a defect or deterioration of the power equipment (100).
  • This PD occurs in the form of a specific pattern (hereinafter referred to as “PD pattern”) according to the defect or deterioration of the power equipment (100), and this PD pattern can be analyzed in the electronic device (300).
  • PD pattern a specific pattern according to the defect or deterioration of the power equipment (100)
  • different first to third PD patterns may occur in the power equipment (100) depending on the PD factor. That is, a defect or deterioration of a specific component in the power equipment (100) may correspond to a PD factor that causes the PD.
  • the second PD pattern is a pattern for PD caused by a defect or deterioration of a second component corresponding to an insulator (part) or a void in a power equipment (100).
  • This second PD pattern may also be referred to as a surface pattern or a void pattern.
  • a defect or deterioration of an insulator (part) or a void corresponding to a second component may correspond to a second PD factor that causes the second PD.
  • the third PD pattern is a pattern for PD caused by a defect or deterioration of a third component corresponding to a non-grounded conductor in a power facility (100).
  • This third PD pattern may also be referred to as a floating pattern.
  • the third PD pattern may be a pattern for the third PD caused by a defect or deterioration between windings, turns, or sections, caused by a loose bolt, or caused by a defect or deterioration of an On Load Tap Changer (OLTC). That is, a defect or deterioration between windings, turns, or sections, a loose bolt, or a defect or deterioration of an OLTC may correspond to the third PD factors that cause the third PD.
  • OLTC On Load Tap Changer
  • the sensor signal detected by the sensor (200) may include a signal for PD generated in the power facility (100). That is, the sensor (200) may detect a signal for PD generated in the power facility (100).
  • the sensor signal including the PD signal detected in this way may be transmitted to the electronic device (300) via a wired or wireless line. Accordingly, the electronic device (300) may analyze the PD signal according to the received sensor signal to determine the type of a specific pattern (i.e., PD pattern) for the corresponding PD signal, and may infer a factor (i.e., PD factor) that generates the corresponding PD in the power facility (100) according to the determined PD pattern type.
  • a factor i.e., PD factor
  • the senor (200) may be a sensor that detects a PD signal in an ultra-high frequency (UHF) band of 300 MHz to 3 GHz, but is not limited thereto.
  • UHF ultra-high frequency
  • the electronic device (300) is a device that receives and processes a PD signal detected and transmitted by the sensor (200). At this time, the electronic device (300) controls the performance of an analysis on a partial discharge occurring in a power facility (100) based on the received PD signal, and can control a diagnosis on the status of the power facility (100) based on the analysis.
  • FIG. 2 shows a block diagram of an electronic device (300) according to one embodiment of the present invention.
  • This electronic device (300) is an electronic device capable of computing, and as illustrated in FIG. 2, may include an input unit (310), a communication unit (320), a display (330), a memory (340), and a control unit (350).
  • the communication unit (320) is a component that performs communication with other devices.
  • the communication unit (320) can receive a PD signal detected by the sensor (200) and receive various data required for performing the method described below from other devices.
  • the communication unit (300) can also transmit data regarding the results of performing the method described below to other devices.
  • the communication unit (320) may perform wireless communication such as 5G (5th generation communication), LTE-A (long term evolution-advanced), LTE (long term evolution), Bluetooth, BLE (Bluetooth low energy), NFC (near field communication), WiFi communication, or wired communication such as cable communication, but is not limited thereto.
  • wireless communication such as 5G (5th generation communication), LTE-A (long term evolution-advanced), LTE (long term evolution), Bluetooth, BLE (Bluetooth low energy), NFC (near field communication), WiFi communication, or wired communication such as cable communication, but is not limited thereto.
  • the control unit (350) can perform various control operations of the electronic device (300). That is, the control unit (350) can control the execution of the method described below. In addition, the control unit (350) can control the operations of the remaining components of the electronic device (300), such as the input unit (310), the communication unit (320), the display (330), the memory (340), etc.
  • control unit (350) may include, but is not limited to, a hardware processor (351) or a software process executed on the processor (351).
  • processor (351) may include, but is not limited to, a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, an application-specific integrated circuit (ASIC), or a field programmable gate array (FPGA).
  • Figure 3 shows a flowchart of a method according to one embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 shows a sine wave signal of an AC power source
  • Fig. 5 shows an example of a diagram of a square wave signal related to a problem that occurs when acquiring a phase signal of an AC power source in the prior art
  • Figs. 6 and 7 show an example of a diagram of a square wave signal related to acquiring a phase signal of an AC power source improved in the present invention.
  • the AC power is a commercial power applied to drive the electronic device (300) and may be a power source having a constant cycle.
  • the constant cycle may be 50 Hz or 60 Hz.
  • the phase signal of the AC power supply can be detected by converting the sine wave signal of the AC power supply voltage into a square wave signal using a square wave generator and detecting the rising edge or falling edge of the converted square wave signal.
  • case 1 the case where a rising edge is detected
  • case 2 the case where a falling edge is detected
  • phase signals corresponding to the start and end points are detected at intervals of 1 cycle.
  • the first phase signal of the rising edge may be detected as the starting point of one cycle, and the second phase signal of the next other rising edge that arrives after the first phase signal may be detected as the ending point of one cycle.
  • the first phase signal of the falling edge may be detected as the starting point of one cycle, and the second phase signal of the next other falling edge that arrives after the first phase signal may be detected as the ending point of one cycle.
  • phase signal for power acquired in S100 must be utilized in PD pattern analysis in S300, which will be described later.
  • analysis of the PD pattern is possible only by comparing the magnitude and phase of the PD signal and the phase signal.
  • the acquisition accuracy of the phase signal is low due to the above-mentioned problem, not only will the accuracy of the PD pattern analysis decrease, but in severe cases, the PD pattern analysis itself may become impossible.
  • control unit (360) can control to detect the second phase signal of the end point after a certain period of time (T th ) has elapsed after detecting the first phase signal of the start point.
  • the first phase signal of the falling edge is detected from the voltage signal of the AC power supply at t3 and selected as the starting point, and the phase signal of the falling edge is not detected for the following T th period.
  • the second phase signal of another falling edge is detected from the voltage signal of the AC power supply at t3' and selected as the ending point. Accordingly, an abnormal falling edge phase signal that may be detected by noise (N) at t4 or t2' between t3 and t3' may not be detected, and the first and second phase signals may be detected at more precise timing.
  • T th For example, if the AC power cycle is 60 Hz, this corresponds to approximately 16.7 ms (1/60 Hz), so it may be desirable for T th to be 16.4 ms ⁇ 0.2 ms. At this time, 16.4 ms ⁇ 0.2 ms is the time corresponding to the phase of 350° to 355° from the starting point. In other words, if it takes more than 16.4 ms ⁇ 0.2 ms from the first phase signal of the starting point, the second phase signal of the ending point is detected thereafter.
  • T th is the time corresponding to the phase of 350° to 355° from the starting point. That is, if it takes more than 19.6 ms ⁇ 0.2 ms from the first phase signal of the starting point, the second phase signal of the ending point is detected thereafter.
  • the PD signal is detected during the time interval of the first and second phase signals (i.e., during one cycle of the AC power supply).
  • the PD signal is a signal related to the PD detected by the sensor (200), and may be a signal corresponding to a case where the signal size is greater than a certain value (i.e., greater than a reference value). For example, if the signal size by the frequencies of a specific band related to the PD signal in the UHF band is greater than the reference value, it may be determined that a PD signal has been generated. That is, if a signal in a specific band has a size value greater than the reference value, the signal may be referred to as a PD signal.
  • the PD pattern for the corresponding PD signal can be analyzed, thereby analyzing the PD factor.
  • S100 to S300 may be performed repeatedly. That is, after S100 to S300 are performed for one cycle, S100 to S300 may be performed for the next cycle. At this time, the phase signal at the end point of one cycle may correspond to the phase signal at the start point of the next cycle.
  • Figure 8 is a drawing for explaining the computing environment of an electronic device (300).
  • each component may have different functions and capabilities other than those described below, and may include additional components other than those described below.
  • the computing environment of the electronic device (300) may include one or more components, as illustrated in FIG. 8.
  • the electronic device (300) may include at least one processor (351), a memory (340), and a communication bus (373).
  • the processor (351) may cause the electronic device (300) to operate according to the exemplary embodiment mentioned above.
  • the processor (351) may be included in the control unit (350).
  • the processor (351) may execute one or more programs (341) stored in the memory (340).
  • the one or more programs (341) may include one or more computer-executable instructions, and the computer-executable instructions, when executed by the processor (351), may be configured to cause the electronic device (300) to perform operations according to the exemplary embodiment.
  • the above-described method can be executed by loading the memory (340) and executing the program (341) under the control of the processor (351) of the control unit (350).
  • This program (341) can be stored in the memory (340) of various types of non-transitory computer-readable media.
  • the program (341) can also be supplied by various types of transitory computer-readable media.
  • the transitory computer-readable media can include, but are not limited to, electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves. That is, the transitory computer-readable media can supply the program (341) to the control unit (30) through a wired communication line such as an electric wire or an optical fiber, or a wireless communication line.
  • the communication bus (373) interconnects various other components of the electronic device (300) in addition to the processor (351) and memory (340).
  • the electronic device (300) may include one or more input/output interfaces (372) that provide interfaces for one or more input/output devices (372), and one or more communication interfaces (321) for a communication unit (320), etc.
  • the input/output devices (372) may include an input unit (310) and an output unit.
  • the output unit is configured to generate various outputs.
  • the output unit may include an output device such as a display (330), a printer, a speaker, or a network card.
  • the input/output interface (372) and the communication interface (321) are connected to a communication bus (373).
  • the input/output device (372) can be connected to other components of the electronic device (300) via the input/output interface (372).
  • the input/output device (372) can be included within the electronic device (300) as a component constituting the electronic device (300), or can be connected to the electronic device (300) as a separate device distinct from the electronic device (300).
  • the present invention configured as described above, has the advantage of being able to more accurately acquire the phase signal of an AC power source required for pattern analysis of partial discharge while minimizing the influence of external noise or harmonics during the process of acquiring the phase signal.
  • the present invention has the advantage of being able to accurately detect the phase signal for PD pattern analysis stably not only in a temporary power failure but also in a continuous power quality deterioration environment by measuring the second phase signal after a certain period of time from the first phase signal at the starting point.
  • the present invention relates to a phase signal acquisition technique for partial discharge pattern analysis, and can provide a technique for minimizing the influence of external noise or harmonics, etc., in the process of acquiring a phase signal required for partial discharge pattern analysis, and thus has industrial applicability.

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Abstract

본 발명은 부분방전 패턴 분석을 위한 위상 신호 취득 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 전자 장치에서 수행되는 방법으로서, 교류전원에서 1주기의 시작 및 종료에 해당하는 제1 및 제2 위상 신호를 취득하는 단계; 취득된 제1 및 제2 위상 신호의 간격 동안에 전력설비에서 발생되는 부분방전(Partial Discharge; PD) 신호를 검출하는 단계; 및 검출된 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하는 단계;를 포함하며, 상기 취득하는 단계는 상기 제1 위상 신호를 취득한 후로 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 상기 제2 위상 신호를 취득한다.

Description

부분방전 패턴 분석을 위한 위상 신호 취득 방법, 장치 및 시스템
본 발명은 부분방전 패턴 분석을 위한 위상 신호 취득 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부분방전의 패턴 분석에 필요한 교의 위상 신호를 취득하는 과정에서 외부 노이즈 또는 고조파 등의 영향을 최소화하는 기술에 관한 것이다.
전력설비의 사고는 부하에 직접적인 피해를 발생시킬 뿐 아니라 경제적 손실까지 영향을 미친다. 이에 따라, 전력계통에서 발전, 송전 또는 변전 구간 등에 설치되는 다양한 전력설비에 대한 상태에 대해 정확하고 신뢰성 있게 진단하는 기술은 필수적이다.
일례로, 다양한 전력설비의 상태를 진단하기 위해, 각 전력설비에서 발생되는 부분방전(Partial Discharge)의 패턴을 분석하는 기술이 활용될 수 있다. 이때, 부분방전은 결함 유형에 따라 Surface, Void, Floating 또는 Corona 등에 따른 각각의 고유 패턴으로 발생된다. 이러한 고유 패턴을 분석하면, 해당 전력설비의 결함원인 및 조치사항 등을 진단할 수 있다.
한편, 부분방전에 대한 패턴 분석 시, 위상과 크기의 비교가 수행되어야 된다. 이에 따라, 교류전원의 위상 신호를 취득하는 과정이 필수적으로 수행되어야 한다. 이를 위해, 종래의 위상 신호 취득 방식(이하, "종래 기술"이라 지칭함)은 교류 전원(가령, 60Hz의 전원)의 어느 한 상승 에지(rising edge)일 때를 시작으로 하여 그 다음 상승 에지(rising edge)까지를 1주기로 취득하는 방식을 사용한다. 물론, 종래 기술은 어느 한 하강 에지(falling edge)일 때를 시작으로 하여 그 다음 하강 에지(falling edge)까지를 1주기로 취득하는 방식을 사용할 수도 있다.
하지만, 외부 노이즈 또는 고조파 등이 많이 발생하는 환경에서 종래 기술을 이용할 경우, 교류전원의 상승 에지 또는 하강 에지 등의 위상 신호에 대한 취득 정확성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
다만, 상술한 내용은 단순히 본 발명에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 기 공개된 기술에 해당하는 것은 아니다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 부분방전의 패턴 분석에 필요한 교류전원의 위상 신호를 취득하는 과정에서 외부 노이즈 또는 고조파 등의 영향을 최소화하면서 해당 위상 신호를 취득하는 기술을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 전자 장치에서 수행되는 방법으로서, 교류전원에서 1주기의 시작 및 종료에 해당하는 제1 및 제2 위상 신호를 취득하는 단계; 취득된 제1 및 제2 위상 신호의 간격 동안에 전력설비에서 발생되는 부분방전(Partial Discharge; PD) 신호를 검출하는 단계; 및 검출된 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하는 단계;를 포함하며, 상기 취득하는 단계는 상기 제1 위상 신호를 취득한 후로 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 상기 제2 위상 신호를 취득한다.
상기 Tth는 상기 교류전원의 350° 내지 355° 위상에 해당하는 시간일 수 있다.
상기 교류전원이 60Hz의 주기를 가지는 경우, 상기 Tth는 16.2ms 내지 16.6ms일 수 있다.
상기 교류전원이 50Hz의 주기를 가지는 경우, 상기 Tth는 19.4ms 내지 19.8ms일 수 있다.
상기 취득하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 위상 신호는 상기 교류전원의 상승 에지(rising edge)에서 취득되되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 상승 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행될 수 있다.
상기 취득하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 위상 신호는 상기 교류전원의 하강 에지(falling edge)에서 취득되되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 하강 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 메모리; 및 상기 메모리에 저장된 정보를 이용하여, 교류전원에서 1주기의 시작 및 종료에 해당하는 제1 및 제2 위상 신호를 취득하도록 제어하고, 취득된 제1 및 제2 위상 신호의 간격 동안에 전력설비에서 발생되는 부분방전(Partial Discharge; PD) 신호를 검출하도록 제어하며, 검출된 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하도록 제어하는 프로세서;를 포함한다.
상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 제1 위상 신호를 취득한 후로 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 상기 제2 위상 신호를 취득하도록 제어할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 교류전원의 상승 에지(rising edge)에서 상기 제1 및 제2 위상 신호를 취득하되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 상승 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행되도록 제어할 수 있다.
상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 교류전원의 하강 에지(falling edge)에서 상기 제1 및 제2 위상 신호를 취득하되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 상기 하강 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은, 전력설비의 발생되는 부분방전(Partial Discharge; PD) 신호에 대한 센서 신호를 감지하는 센서; 및 교류전원에서 1주기의 시작 및 종료에 해당하는 제1 및 제2 위상 신호를 취득하고, 취득된 제1 및 제2 위상 신호의 간격 동안에 상기 센서에서 수신된 센서 신호에서 PD 신호를 검출하며, 검출된 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하는 전자 장치;를 포함한다.
상기 전자 장치는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 제1 위상 신호를 취득한 후로 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 상기 제2 위상 신호를 취득할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 부분방전의 패턴 분석에 필요한 교류전원의 위상 신호를 취득하는 과정에서 외부 노이즈 또는 고조파 등의 영향을 최소화하면서 해당 위상 신호를 보다 정확하게 취득할 수 있는 이점이 있다.
특히, 본 발명은 시작점의 제1 위상 신호로부터 일정 시간 이후에 제2 위상 신호를 측정함으로써, 일시적 전원 장애뿐 아니라 지속적인 전력 품질 저하 환경에서도 안정적으로 PD 패턴 분석을 위한 위상 신호를 정확히 검출할 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(1)의 블록 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(300)의 블록 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 나타낸다.
도 4는 교류전원의 정현파 신호를 나타낸다.
도 5는 종래 기술에서 교류전원의 위상 신호 취득 시에 나타나는 문제점에 관련된 구헝파 신호의 다이어그램에 대한 일 예를 나타낸다.
도 6 및 도 7은 본 발명에서 개선된 교류전원의 위상 신호 취득에 관련된 구형파 신호의 다이어그램에 대한 일 예를 나타낸다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시의 실시예에 따른 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 일 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(1)의 블록 구성도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 시스템(1)(이하, "본 시스템"이라 지칭함)은 전력설비(100)에서 발생되는 부분방전(Partial Discharge)(이하, "PD"라 지칭함)의 패턴 등에 대한 분석을 수행하여 전력설비(100)의 상태를 진단하는 시스템이다. 이러한 본 시스템(1)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전력설비(100), 센서(200) 및 전자 장치(300)를 포함한다.
이때, 전력설비(100)는 분석 및 상태 진단의 대상이 되는 전력계통의 설비이다. 이러한 전력설비(100)는 초고압 전력계통(즉, 발전소 또는 변전소 등)에서 발전, 송전 또는 변전 구간에 설치되는 설비일 수 있다.
일례로, 전력설비(100)는 초고압 변압기 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 초고압 변압기는 발전소에서 생산된 전기를 변전소까지 이송하거나 이송된 고전압의 전기를 공장 또는 가정 등에서 사용할 수 있도록 적절한 전압으로 변압시킨다. 물론, 전력설비(100)는 가스절연계폐기(GIS) 또는 배전기기 진단시스템 등을 포함할 수도 있다.
특히, 초고압 변압기의 경우, 변압 과정에서 발생되는 열을 냉각하는 절연성의 절연유(oil)를 포함하는 유입변압기일 수 있다. 일례로, 절연유는 하우징(housing) 등에 채워질 수 있고, 석유계 또는 불연성 합성절연유가 사용될 수 있다. 또한, 절연유는 전기저항이 크고 점도가 낮으며 산화에 대하여 안정성이 있는 것이 사용될 수 있다.
센서(200)는 전력설비(100)에 대한 상태를 감지하여 센서 신호를 생성하는 구성이다. 특히, 센서(200)는 전력설비(100)에서 발생되는 PD를 감지하기 위한 센서일 수 있으며, 전력설비(100)나 그 주변에 설치될 수 있다.
이때, PD는 고전압 스트레스 등에 의한 결함 또는 열화로 인해 전력설비(100) 내의 고체 또는 액체 구성에서 국부적으로 유전체가 파괴됨에 따라 나타나는 현상이다. 즉, PD는 전력설비(100)의 결함 또는 열화 등이 원인이 전력설비(100)에서 발생하는 방전 현상이다. 이러한 PD는 전력설비(100)의 결함 또는 열화 등에 따라 특정 패턴(pattern)(이하, "PD 패턴"이라 지칭함)의 형태로 발생하며, 이러한 PD 패턴은 전자 장치(300)에서 분석될 수 있다. 일례로, 전력설비(100)에서 PD 요인에 따라 서로 다른 제1 내지 제3 PD 패턴이 발생할 수 있다. 즉, 전력설비(100)에서 특정 구성 요소의 결함 또는 열화가 해당 PD를 발생시키는 PD 요인에 해당할 수 있다.
이때, 제1 PD 패턴은 전력설비(100)에서 돌출된 도체부에 해당하는 제1 구성 요소의 결함 또는 열화에 의해 전계가 집중되면서 발생하는 PD에 대한 패턴이다. 이러한 제1 PD 패턴은 돌출(Protrusion) 패턴 또는 코로나(Corona) 패턴이라고 다르게 지칭될 수도 있다. 이때, 제1 구성 요소는 고전압부의 돌출부위 또는 접지부 도체에 형성된 돌기 등일 수 있다. 구체적으로, 제1 구성 요소는 리드선 또는 볼트 체결부에 해당할 수 있다. 즉, 제1 구성 요소에 해당하는 돌출된 도체부의 결함 또는 열화가 제1 PD가 발생되는 제1 PD 요인에 해당할 수 있다.
제2 PD 패턴은 전력설비(100)에서 절연물(부)이나 공극부에 해당하는 제2 구성 요소의 결함 또는 열화에 의해 발생하는 PD에 대한 패턴이다. 이러한 제2 PD 패턴은 표면(Surface) 패턴이나 보이드(Void) 패턴이라고 다르게 지칭될 수도 있다. 즉, 제2 구성 요소에 해당하는 절연물(부)이나 공극부의 결함 또는 열화가 제2 PD를 발생시키는 제2 PD 요인에 해당할 수 있다.
제3 PD 패턴은 전력설비(100)에서 비접지 상태의 도체에 해당하는 제3 구성 요소의 결함 또는 열화에 의해 발생하는 PD에 대한 패턴이다. 이러한 제3 PD 패턴은 부유(Floating) 패턴이라고 다르게 지칭할 수도 있다. 이때, 제3 PD 패턴은 권선 사이, 턴 사이, 섹션 사이에서의 결함 또는 열화에 의해 발생하거나, 볼트 풀림에 의해 발생하거나, 전압조정기(On Load Tap Changer; OLTC)의 결함 또는 열화에 의해 발생하는 제3 PD에 대한 패턴일 수 있다. 즉, 권선 사이, 턴 사이, 섹션 사이에서의 결함 또는 열화나, 볼트 풀림이나, OLTC의 결함 또는 열화가 제3 PD를 발생시키는 제3 PD 요인에 해당할 수 있다.
센서(200)에서 감지된 센서 신호에는 전력설비(100)에서 발생된 PD에 대한 신호가 포함될 수 있다. 즉, 센서(200)는 전력설비(100)에서 발생된 PD에 대한 신호를 감지할 수 있다. 이와 같이 감지된 PD 신호를 포함하는 센서 신호는 유선 또는 무선 선로를 통해 전자 장치(300)로 전달될 수 있다. 이에 따라, 전자 장치(300)는 수신된 센서 신호에 따른 PD 신호를 분석하여 해당 PD 신호에 대한 특정 패턴(즉, PD 패턴)의 종류를 파악할 수 있으며, 파악된 PD 패턴 종류에 따라 전력설비(100)에서 해당 PD를 발생시키는 요인(즉, PD 요인)을 추측할 수 있다.
일례로, 센서(200)는 300MHz 내지 3GHz의 극초단파(ultra-high frequency; UHF) 대역의 PD 신호를 검출하는 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전자 장치(300)는 센서(200)에서 감지되어 전달된 PD 신호를 수신하여 처리하는 장치이다. 이때, 전자 장치(300)는 수신된 PD 신호를 기반으로 전력설비(100)에서 발생된 부분방전에 대한 분석의 수행을 제어하며, 해당 분석에 따라 전력설비(100)의 상태에 대한 진단을 제어할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치(300)의 블록 구성도를 나타낸다.
이러한 전자 장치(300)는 컴퓨팅(computing)이 가능한 전자 장치로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 입력부(310), 통신부(320), 디스플레이(330), 메모리(340) 및 제어부(350)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 전자 장치(300)는 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 태블릿 PC(tablet personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), PDA(personal digital assistant), 스마트폰(smartphone), 스마트패드(smartpad), 또는 휴대폰(mobile phone) 등의 범용 컴퓨팅 시스템이거나, 임베디드 리눅스(Embeded Linux) 등을 기반으로 구현된 전용의 임베디드 시스템일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
입력부(310)는 다양한 사용자의 입력에 대응하여, 입력데이터를 발생시키며, 다양한 입력수단을 포함할 수 있다.
예를 들어, 입력부(310)는 키보드(key board), 키패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치 패널(touch panel), 터치 키(touch key), 터치 패드(touch pad), 마우스(mouse), 메뉴 버튼(menu button), 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치, 또는 촬영 장치 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
통신부(320)는 다른 장치와의 통신을 수행하는 구성이다. 일례로, 통신부(320)는 센서(200)에서 감지된 PD 신호를 수신할 수 있으며, 후술할 방법의 수행을 위해 필요한 다양한 데이터를 다른 장치로부터 수신할 수 있다. 또한, 통신부(300)는 후술할 방법의 수행 결과 등에 대한 데이터를 다른 장치로 전송할 수도 있다.
예를 들어, 통신부(320)는 5G(5th generation communication), LTE-A(long term evolution-advanced), LTE(long term evolution), 블루투스, BLE(Bluetooth low energy), NFC(near field communication), 와이파이(WiFi) 통신 등의 무선 통신을 수행하거나, 케이블 통신 등의 유선 통신을 수행할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
디스플레이(330)는 다양한 영상 데이터를 화면으로 표시하는 것으로서, 비발광형 패널이나 발광형 패널로 구성될 수 있다. 즉, 디스플레이(330)는 후술할 방법의 수행에 따른 영상 데이터를 표시할 수 있다.
예를 들어, 디스플레이(330)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이, 또는 전자 종이(electronic paper) 디스플레이 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 디스플레이(330)는 입력부(320)와 결합되어 터치 스크린(touch screen) 등으로 구현될 수도 있다.
메모리(340)는 전자 장치(300)의 동작에 필요한 각종 데이터를 저장한다. 메모리(340)의 저장 데이터로는 센서(200)에서 감지된 PD 신호, 통신부(320)를 통해 다른 장치와 송수신하는 정보, 제어부(350)의 제어 동작을 위한 정보, 후술할 방법에 관련된 프로그램 정보 등이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 메모리(340) 디램(DRAM) 또는 에스램(SRAM) 등과 같은 휘발성 메모리 소자나, 피램(PRAM), 엠램(MRAM), 알이램(ReRAM) 또는 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory) 등과 같은 비휘발성 메모리나, 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 메모리(14, 24)는 그 용도/위치에 따라 캐시(cache), 버퍼, 주기억장치, 또는 보조기억장치이거나 별도로 마련된 저장 시스템일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(350)는 전자 장치(300)의 다양한 제어 동작을 수행할 수 있다. 즉, 제어부(350)는 후술할 방법의 수행을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(350)는 전자 장치(300)의 나머지 구성, 즉 입력부(310), 통신부(320), 디스플레이(330), 메모리(340) 등의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(350)는 하드웨어인 프로세서(351)(processor) 또는 해당 프로세서(351)에서 수행되는 소프트웨어인 프로세스(process) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일례로, 프로세서(351)는 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 순서도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따른 방법(이하, "본 방법"이라 지칭함)은 본 시스템(1)에서 수행되는 방법으로서, 특히 전자 장치(300)의 제어부(350)의 제어에 따라 수행될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이, S100 내지 S400을 포함할 수 있다. 즉, S100 내지 S400은 제어부(350)의 프로세서 또는 프로세스에 의해 처리될 수 있다.
도 4는 교류전원의 정현파 신호를 나타내며, 도 5는 종래 기술에서 교류전원의 위상 신호 취득 시에 나타나는 문제점에 관련된 구헝파 신호의 다이어그램에 대한 일 예를 나타낸다. 도 6 및 도 7은 본 발명에서 개선된 교류전원의 위상 신호 취득에 관련된 구형파 신호의 다이어그램에 대한 일 예를 나타낸다.
즉, 도 4는 교류전원 전압의 정현파 신호를 나타내며, 도 5 내지 도 7은 교류전원 전압의 정현파 신호를 변환한 구형파 신호를 나타낸다. 다만, 도 6은 상승 에지(rising edge)의 위상 신호를 검출하는 예를 나타내며, 도 7은 하강 에지(falling edge)의 위상 신호를 검출하는 예를 나타낸다.
먼저, 제어부(350)는 교류전원의 위상 신호를 취득(검출)하도록 제어한다(S100).
이때, 교류전원의 신호에서, 상승 에지(rising edge) 또는 하강 에지(falling edge)에 해당하는 위상 신호를 검출한다. 물론, 교류전원은 전자 장치(300)의 구동을 위해 인가되는 상용 전원으로서, 일정 주기를 가지는 전원일 수 있다. 일례로, 일정 주기는 50Hz 또는 60Hz일 수 있다.
즉, 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 교류전원 전압의 정현파 신호를 구형파 발생기를 이용하여 구형파 신호로 변환하고, 변환된 구형파 신호에서 상승 에지(rising edge) 또는 하강 에지(falling edge)를 검출함으로써, 해당 교류전원의 위상 신호를 검출할 수 있다.
일례로, 구형파 발생기는 비교기(comparator) 또는 PWM 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 구형파 발생기에 의해 발생되는 교류전원 전압에 대한 구형파 신호는 낮은 레벨(low level) 및 하이 레벨(high level)이 각각 일정시간 동안 반복되는 형태의 신호이다. 일례로, 낮은 레벨(low level)은 0V일 수 있으며, 하이 레벨(high level)는 0V 보다 큰 전압일 수 있다. 이에 따라, 상승 에지는 낮은 레벨(low level)에서 하이 레벨(high level)로 변화하는 순간을 나타내며, 하강 에지는 하이 레벨(high level)에서 낮은 레벨(low level)로 변화하는 순간을 나타내다.
이러한 구형파 신호에 대해 기울기(gradient)를 검출함으로써, 상승 및 하강 에지를 검출할 수 있다. 일례로, 구형파 신호에서 기울기가 0에서 일정이상으로 급격히 증가하는 부분(즉, 급격한 + 기울기를 가지는 부분)이 있다면, 해당 부분은 상승 에지에 해당할 수 있다. 반대로, 구형파 신호에서 기울기가 0에서 일정이하로 급격히 감소하는 부분(즉, 급격한 - 기울기를 가지는 부분)이 있다면, 해당 부분은 하강 에지에 해당할 수 있다.
이하에서, 상승 에지가 검출되는 경우를 "제1 경우"라 지칭하며, 하강 에지가 검출되는 경우를 "제2 경우"라 지칭한다.
물론, 시작점과 종료점에 해당하는 위상 신호가 1주기(1 cycle) 간격으로 각각 검출되는 것이 바람직하다.
일례로, 제1 경우에서, 상승 에지의 제1 위상 신호가 1주기의 시작점으로 검출되며, 제1 위상 신호 이후에 도래하는 그 다음의 다른 상승 에지의 제2 위상 신호가 1주기의 종료점으로 검출될 수 있다. 또는, 제2 경우에서, 하강 에지의 제1 위상 신호가 1주기의 시작점으로 검출되며, 제1 위상 신호 이후에 도래하는 그 다음의 다른 하강 에지의 제2 위상 신호가 1주기의 종료점으로 검출될 수 있다.
물론, 외부 노이즈 또는 고조파 등으로 인한 노이즈(N)의 영향이 적은 경우에 위상 신호가 제때에 정상적으로 검출될 수 있다. 즉, 정상적인 제1 경우에서, t1에서 상승 에지의 제1 위상 신호가 검출된 후, t1'에서 다른 상승 에지의 제2 위상 신호가 검출될 수 있다. 또는, 정상적인 제2 경우에서, t3에서 하강 에지의 제1 위상 신호가 검출된 후, t3'에서 다른 하강 에지의 제2 위상 신호가 검출될 수 있다.
하지만, 노이즈(N)의 영향이 큰 경우에 위상 신호가 비정상적으로 검출될 수 있다. 일례로, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 구형파 신호에 외부 노이즈 또는 고조파 등으로 인한 노이즈(N)가 부가될 수 있다. 이에 따라, 정상적인 경우와 달리, t2 및 t4 등에서 각각 시작점 및 종료점의 상승 또는 하강 에지의 위상 신호가 비정상적으로 검출될 수 있으며, 이와 같이 검출된 위상 신호들은 원래 검출되어야 할 위상 신호와 다른 1주기를 가진다.
즉, 외부 노이즈 또는 고조파 등이 많이 발생하는 환경에서 종래 기술을 이용할 경우, 교류전원의 상승 에지 또는 하강 에지 등의 위상 신호에 대한 취득 정확성이 떨어지는 문제점이 발생한다.
특히, S100에서 취득된 전원에 대한 위상 신호는 후술할 S300에서 PD 패턴 분석 시에 활용되어야 한다. 즉, PD 신호와 위상 신호에 대해 크기와 위상을 비교해야만 해당 PD 패턴의 분석이 가능하다. 하지만, 상술한 문제점에 따라 위상 신호에 대한 취득 정확성이 떨어지는 경우, 해당 PD 패턴 분석의 정확성도 떨어질 뿐 아니라, 심각할 경우 해당 PD 패턴 분석 자체가 불가능해질 수도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(360)는 시작점의 제1 위상 신호를 검출한 후, 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 종료점의 제2 위상 신호를 검출하도록 제어할 수 있다.
즉, 제1 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 교류전원의 전압 신호로부터 t1에서 상승 에지의 제1 위상 신호를 검출하여 시작점으로 선정하고, 이후 Tth 동안은 상승 에지의 위상 신호를 검출하지 않는다. 다만, Tth의 시간 소요된 후, 교류전원의 전압 신호로부터 t1'에서 다른 상승 에지의 제2 위상 신호를 검출하여 종료점으로 선정한다. 이에 따라, t1과 t1'의 사이에 t2 또는 t4 등에서, 노이즈(N)에 의해 검출될 수 있는 비정상적인 상승 에지의 위상 신호가 검출되지 않을 수 있으며, 보다 정확한 타이밍에 제1 및 제2 위상 신호를 검출할 수 있다.
마찬가지로, 제2 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 교류전원의 전압 신호로부터 t3에서 하강 에지의 제1 위상 신호를 검출하여 시작점으로 선정하고, 이후 Tth 동안은 하강 에지의 위상 신호를 검출하지 않는다. 다만, Tth의 시간 소요된 후, 교류전원의 전압 신호로부터 t3'에서 다른 하강 에지의 제2 위상 신호를 검출하여 종료점으로 선정한다. 이에 따라, t3과 t3'의 사이에 t4 또는 t2' 등에서, 노이즈(N)에 의해 검출될 수 있는 비정상적인 하강 에지의 위상 신호가 검출되지 않을 수 있으며, 보다 정확한 타이밍에 제1 및 제2 위상 신호를 검출할 수 있다.
일례로, 교류전원의 주기가 60Hz인 경우, 이는 약 16.7ms(1/60Hz)에 해당하므로, Tth는 16.4ms±0.2ms인 것이 바람직할 수 있다. 이때, 16.4ms±0.2ms는 시작점에서 350°~355° 위상에 해당하는 시간이다. 즉, 시작점의 제1 위상 신호에서 16.4ms±0.2ms 이상이 소요되면, 이후에 종료점의 제2 위상 신호가 검출된다.
또한, 교류전원의 주기가 50Hz인 경우, 이는 약 20ms(1/50Hz)에 해당하므로, Tth는 19.6ms±0.2ms인 것이 바람직할 수 있다. 이때, 19.6ms±0.2ms는 시작점에서 350°~355° 위상에 해당하는 시간이다. 즉, 시작점의 제1 위상 신호에서 19.6ms±0.2ms 이상이 소요되면, 이후에 종료점의 제2 위상 신호가 검출된다.
다음으로, 제어부(350)는 PD 신호를 검출하도록 제어한다(S200).
즉, 센서(200)에서 감지 센서 신호를 수신하여 해당 센서 신호에 포함된 PD 신호를 검출하는 단계이다. 이때, PD 신호는 제1 및 제2 위상 신호의 시간 간격 동안(즉, 교류전원의 1주기 동안)에 검출된다.
이때, PD 신호는 센서(200)에서 감지된 PD에 관련된 신호로서, 신호 크기가 일정 이상(즉, 기준 값보다 큰)인 경우에 해당하는 신호일 수 있다. 일례로, UHF 대역에서 PD 신호에 관련된 특정 대역의 주파수들에 의한 신호 크기가 기준 값보다 큰 경우, PD 신호가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 특정 대역에서의 신호가 기준 값보다 큰 크기 값을 가질 경우에 해당 신호가 PD 신호인 것으로 지칭할 수 있다.
다음으로, 제어부(350)는 PD 패턴을 분석하도록 제어한다(S300).
즉, S100에서 검출된 교류전원의 위상 신호와, S200에서 1주기 동안에 검출된 PD 신호에 대해 크기 및 위상을 비교 분석함으로써, 해당 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하여, PD 요인을 분석할 수 있다.
이때, PD 요인은 전력설비(100)에서 PD를 발생시키는 요인이다. 일례로, PD 요인은 제1 내지 제3 PD 요인을 포함할 수 있으며, 각 PD 요인에 따라 서로 다른 PD 패턴(즉, 제1 내지 제3 PD 패턴)이 발생할 수 있다. 다만, PD 패턴에 대해서는 본 시스템(1)에서 상술하였으므로, 이하 그 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, S300에서, PD 패턴 분석 결과에 대한 알람이 생성될 수 있다. 이때, 알람은 시각적 정보, 청각적 정보 또는 문자 정보의 형태로 발생될 수 있다. 제어부(350)는 해당 알람을 생성하기 위한 제어 신호를 알람 장치(미도시)로 전달할 수 있으며, 이에 따라 알람 장치는 해당 제어 신호에 따라 시각적 정보, 청각적 정보 또는 문자 정보의 형태로 알람을 발생시킬 수 있다. 일례로, 시각정 정보 또는 문자 정보의 형태로 알람을 발생시키는 알람 장치는 디스플레이(330)를 포함할 수도 있다.
한편, S100 내지 S300는 반복적으로 수행될 수 있다. 즉, 1주기에 대해 S100 내지 S300이 수행된 후, 다음의 1주기에 대해 S100 내지 S300이 수행될 수 있다. 이때, 1주기의 종료점의 위상 신호는 다음의 1주기의 시작점의 위상 신호에 해당할 수 있다.
도 8은 전자 장치(300)의 컴퓨팅 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 실시예에서, 각 구성요소들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 않은 것 이외에도 추가적인 구성요소를 포함할 수 있다. 전자 장치(300)의 컴퓨팅 환경은, 도 8에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 구성 요소를 포함할 수 있다.
즉, 컴퓨팅 환경을 위해, 전자 장치(300)는 적어도 하나의 프로세서(351), 메모리(340) 및 통신 버스(373)를 포함할 수 있다. 프로세서(351)는 전자 장치(300)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 이러한 프로세서(351)는 제어부(350)에 포함될 수 있다. 일례로, 프로세서(351)는 메모리(340)에 저장된 하나 이상의 프로그램(341)을 실행할 수 있다. 이러한 하나 이상의 프로그램(341)은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(351)에 의해 실행되는 경우 전자 장치(300)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
즉, 상술한 본 방법은 메모리(340)에 로드되어 제어부(350)의 프로세서(351)의 제어에 따라 프로그램(341)을 실행함으로써 실행될 수 있다. 이러한 프로그램(341)은, 여러 가지 유형의 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체(non-transitory computer readable medium)의 메모리(340)에 저장될 수 있다. 또한, 프로그램(341)은 여러 가지 유형의 일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체(transitory computer readable medium)에 의해 공급될 수도 있다. 예를 들어, 일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체는, 전기 신호, 광신호, 전자파를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 일시적인 컴퓨터 판독 가능한 매체는 전선, 광섬유 등의 유선 통신로 또는 무선 통신로를 통해 프로그램(341)을 제어부(30)에 공급할 수 있다.
통신 버스(373)는 프로세서(351) 및 메모리(340) 외에 전자 장치(300)의 다른 다양한 구성 요소들을 상호 연결한다.
전자 장치(300)는 하나 이상의 입출력 장치(372)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(372)와, 통신부(320) 등을 위한 하나 이상의 통신 인터페이스(321)를 포함할 수 있다. 입출력 장치(372)는 입력부(310) 및 출력부를 포함할 수 있다. 이때, 출력부는 다양한 출력을 생성하는 구성이다. 일례로, 출력부는 디스플레이(330), 프린터, 스피커 또는 네트워크 카드 등과 같은 출력 장치를 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(372) 및 통신 인터페이스(321)는 통신 버스(373)에 연결된다. 입출력 장치(372)는 입출력 인터페이스(372)를 통해 전자 장치(300)의 다른 구성 요소에 연결될 수 있다. 입출력 장치(372)는 전자 장치(300)를 구성하는 일 구성 요소로서 전자 장치(300)의 내부에 포함될 수도 있고, 전자 장치(300)와는 구별되는 별개의 장치로 전자 장치(300)와 연결될 수도 있다.
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명은 부분방전의 패턴 분석에 필요한 교류전원의 위상 신호를 취득하는 과정에서 외부 노이즈 또는 고조파 등의 영향을 최소화하면서 해당 위상 신호를 보다 정확하게 취득할 수 있는 이점이 있다. 특히, 본 발명은 시작점의 제1 위상 신호로부터 일정 시간 이후에 제2 위상 신호를 측정함으로써, 일시적 전원 장애뿐 아니라 지속적인 전력 품질 저하 환경에서도 안정적으로 PD 패턴 분석을 위한 위상 신호를 정확히 검출할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 부분방전 패턴 분석을 위한 위상 신호 취득 기술에 관한 것으로, 부분방전의 패턴 분석에 필요한 교의 위상 신호를 취득하는 과정에서 외부 노이즈 또는 고조파 등의 영향을 최소화하는 기술을 제공할 수 있으므로, 산업상 이용가능성이 있다.

Claims (13)

  1. 전자 장치에서 수행되는 방법으로서,
    교류전원에서 1주기의 시작 및 종료에 해당하는 제1 및 제2 위상 신호를 취득하는 단계;
    취득된 제1 및 제2 위상 신호의 간격 동안에 전력설비에서 발생되는 부분방전(Partial Discharge; PD) 신호를 검출하는 단계; 및
    검출된 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하는 단계;를 포함하며,
    상기 취득하는 단계는 상기 제1 위상 신호를 취득한 후로 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 상기 제2 위상 신호를 취득하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Tth는 상기 교류전원의 350° 내지 355° 위상에 해당하는 시간인 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 교류전원이 60Hz의 주기를 가지는 경우, 상기 Tth는 16.2ms 내지 16.6ms인 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교류전원이 50Hz의 주기를 가지는 경우, 상기 Tth는 19.4ms 내지 19.8ms인 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 취득하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 위상 신호는 상기 교류전원의 상승 에지(rising edge)에서 취득되되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 상승 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행되는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 취득하는 단계에서, 상기 제1 및 제2 위상 신호는 상기 교류전원의 하강 에지(falling edge)에서 취득되되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 하강 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행되는 방법.
  7. 메모리; 및
    상기 메모리에 저장된 정보를 이용하여, 교류전원에서 1주기의 시작 및 종료에 해당하는 제1 및 제2 위상 신호를 취득하도록 제어하고, 취득된 제1 및 제2 위상 신호의 간격 동안에 전력설비에서 발생되는 부분방전(Partial Discharge; PD) 신호를 검출하도록 제어하며, 검출된 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하도록 제어하는 프로세서;를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 제1 위상 신호를 취득한 후로 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 상기 제2 위상 신호를 취득하도록 제어하는 전자 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 Tth는 상기 교류전원의 350° 내지 355° 위상에 해당하는 시간인 전자 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 교류전원이 60Hz의 주기를 가지는 경우, 상기 Tth는 16.2ms 내지 16.6ms인 전자 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 교류전원이 50Hz의 주기를 가지는 경우, 상기 Tth는 19.4ms 내지 19.8ms인 전자 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 교류전원의 상승 에지(rising edge)에서 상기 제1 및 제2 위상 신호를 취득하되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 상승 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행되도록 제어하는 전자 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 교류전원의 하강 에지(falling edge)에서 상기 제1 및 제2 위상 신호를 취득하되, 상기 제1 위상 신호가 취득된 후 상기 Tth가 소요되기 전의 시간 동안에는 상기 하강 에지에 대한 위상 신호 취득이 비수행되도록 제어하는 전자 장치.
  13. 전력설비의 발생되는 부분방전(Partial Discharge; PD) 신호에 대한 센서 신호를 감지하는 센서; 및
    교류전원에서 1주기의 시작 및 종료에 해당하는 제1 및 제2 위상 신호를 취득하고, 취득된 제1 및 제2 위상 신호의 간격 동안에 상기 센서에서 수신된 센서 신호에서 PD 신호를 검출하며, 검출된 PD 신호에 대한 PD 패턴을 분석하는 전자 장치;를 포함하며,
    상기 전자 장치는 상기 제1 및 제2 위상 신호의 취득 시, 상기 제1 위상 신호를 취득한 후로 일정 시간(Tth)이 소요된 이후에 상기 제2 위상 신호를 취득하는 시스템.
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