가스절연개폐장치, 전력용 변압기, 리액터, 고전압 회전기기를 포함하는 고전압 전력기기 내부의 결함에서 발생되는 전자기파 부분방전 신호를 검출하기 위해 서 극초단파 부분방전센서가 이용된다.
이때 사용되는 극초단파 부분방전센서는 센서 1개에 1개의 센싱부에서 검출된 신호를 연결커넥터를 통해 측정기기에 제공하는 구조를 가지고 있는데, 이러한 구조를 갖는 극초단파 부분방전센서를 이용하여 고전압 전력기기 내부에서 전자기파 부분방전신호가 발생한 위치를 추정하기 위해서는 적어도 2개 또는 3개의 동일한 형태의 극초단파 부분방전센서를 장착하여야 하며, 특히 3차원적인 구조를 갖는 리액터나 변압기 내부의 부분방전신호의 발생위치를 측정하기 위해서는 3개 또는 4개의 동일한 구조와 특성을 갖는 극초단파 부분방전센서를 전력기기 외함에 장착하여야 할 필요가 있다.
여러개의 극초단파 부분방전센서를 전력기기 외함에 장착한 후에는 도착시간차등의 방법을 이용하여 부분방전신호의 발생위치를 측정하게 된다.
그러나, 이와 같이 다수개의 극초단파 부분방전센서를 전력기기 외함에 장착하여야 하는 경우에 상대적으로 많은 비용과 노력을 필요로 하게 되는 문제점이 있다.
또한, 도착시간차 측정 방법(Time difference of arrival) 등을 이용한 위치 측정을 위해서는 여러 개의 극초단파 부분방전센서가 장착된 정확한 위치도 함께 측정하여야 하는데, 극초단파 부분방전센서의 개수가 늘면 늘수록 센서의 위치 측정 오차가 증가하여 기기내부 방전의 위치를 산정할 때 계산 오차가 증가하게 되는 문제점이 있다.
아울러, 극초단파 부분방전센서가 여러곳에 설치되면 설치될수록 신호 연결 선의 굽힘과 길이가 증가함에 따라 도착시간 측정시 오차가 많이 발생하므로 신호도착시간을 이용한 위치측정시 오차가 증가하게 되는 문제점이 있다.
전력기기 내부의 부분방전신호의 발생 위치를 측정하기 다른 기술로서는 극초단파 부분방전센서의 검출주파수대역이 좁은(narrow band) 센서가 사용되는데, 전력기기 내부에서 발생하는 방전의 종류와 내부구조물의 위치에 따라 센서의 검출대역에 해당하는 신호가 발생하거나 전달되지 않아서 신호검출이 어려운 경우가 있으며, 협대역 센서의 경우 검출된 신호의 상승시간이 빠르지 않아 정확한 신호도착시간 측정이 용이하지 않음으로써 기기내부의 위치측정에 사용하기 곤란한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가스절연개폐장치, 전력용 변압기, 리액터, 고전압 회전기기를 포함하는 고전압 전력기기 내부의 결함에서 발생되는 전자기파 부분방전 신호를 검출하는 극초단파 부분방전 센서 장치에 있어서 방전신호의 크기를 정밀하게 측정할 수 있는 고감도 센서와 일정한 간격으로 배열된 어레이 센서가 한 몸체로 구성되어 방전신호의 측정을 통해 내부 결함의 위치를 함께 측정할 수 있도록 하는, 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 고전압 전력기기의 외함에 설치되어 내부의 결함에 의해 발생하는 부분방전을 검출할 때 방전위치를 측정하기 위해서 기기 외함에 여 러개의 센서를 사용하여야하는 불편함을 제거하고 개별센서의 정확한 좌표를 제공하므로써 내부결함의 위치측정 정확도를 높일 수 있는, 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 고전압 전력기기 내부의 결함에서 발생되는 전자기파 부분방전 신호를 검출함과 동시에 다수개의 센서가 설치되어 결함의 발생 위치에 관한 정보를 함께 감지하기 위한 센싱부와, 상기한 센싱부로부터 입력되는 서지를 방지하기 위한 서지방지 필터부와, 상기한 서지방지 필터부로부터 입력되는 신호의 지연시간을 동일하게 조절해주기 위한 신호지연시간조절부와, 상기한 신호지연시간 조절부로부터 입력되는 신호를 선택적으로 전송 및 차단하기 위한 신호절환부와, 상기한 신호절환부를 통해서 전송되는 신호를 외부로 연결하기 위한 커넥터부와, 내부에 수납 공간을 갖는 센서 몸체를 포함하여 이루어진다.
이 발명의 구성은, 상기한 센싱부는 중앙의 고감도 센서와, 상기한 고감도 센서의 주변에 일정한 간격으로 설치되어 위치추정을 위한 다수개의 어레이 센서로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 서지방지 필터부는 고감도 센서에 연결되어 있는 고감도 서지방지 필터와, 상기한 어레이 센서에 각각 연결되어 있는 다수개의 어레이 서지방지 필터를 포함하여 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 신호지연시간 조절부는 전선이나 신호선 또는 회 로기판의 신호선으로 구성되는 것으로서, 센싱부에서 신호절환부까지 연결되는 신호선의 길이를 조절하여 센싱부의 각 센서에서 검출된 신호가 커넥터부까지 도달하는 시간을 같도록 하는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 신호지연시간 조절부는 전선이나 신호선 또는 회로기판의 신호선으로 구성되는 것으로서, 신호선의 재질을 변화하여 전송속도를 변화시키는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 신호절환부는 스위칭 소자인 반도체 스위치 또는 레칭형 기계식릴레이형 스위치로 구성되는 것으로서, 센싱부에서 검출된 신호를 커넥터부로 연결하여주거나 감도를 높이기 위하여 고감도 센서 주변의 어레이 센서의 신호선을 절환하여 중앙센서신호와 연결하여 커넥터부의 고감도센서 연결 커넥터로 출력하는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 커넥터부는 고감도센서 연결커넥터와, 에레이센서 연결 커넥터와, 신호절환기의 절환방식을 입력받는 신호절환기 연결 커넥터가 센서몸체의 외부에 설치되는 구조로 루어지면 바람직하다.
이 발명의 구성은, 상기한 센서몸체에는 센서고정용 유전체가 충진되며, 커넥터부가 외부에 장착됨과 동시에, 전력기기 외함에 부착하기 용이하게 볼트구멍이 형성되어 있는 플랜지가 형성되는 구조로 이루어지면 바람직하다.
이 발명은, 가스절연개폐장치, 전력용 변압기, 리액터, 고전압 회전기기를 포함하는 고전압 전력기기 내부의 결함에서 발생되는 전자기파 부분방전 신호를 검 출하는 극초단파 부분방전 센서 장치에 있어서 방전신호의 크기를 정밀하게 측정할 수 있는 고감도 센서와 일정한 간격으로 배열된 어레이 센서가 한 몸체로 구성되어 방전신호의 측정을 통해 내부 결함의 위치를 함께 측정할 수 있도록 하며, 고전압 전력기기의 외함에 설치되어 내부의 결함에 의해 발생하는 부분방전을 검출할 때 방전위치를 측정하기 위해서 기기 외함에 여러개의 센서를 사용하여야하는 불편함을 제거하고 개별센서의 정확한 좌표를 제공하므로써 내부결함의 위치측정 정확도를 높일 수 있는, 효과를 갖는다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.
참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.
도 1은 이 발명의 일실시예에 따른 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치가 고전압 전력기기에 장착된 상태를 나타내는 사시 구성도이고, 도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치의 단면 구성도이고, 도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치의 후면 구성도이고, 도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치의 회로 구성도이다.
도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치의 구성은, 고전압 전력기기 내부의 결함에서 발생되는 전자기파 부분방전 신호를 검출함과 동시에 다수개의 센서가 설치되어 결함의 발생 위치에 관한 정보를 함께 감지하기 위한 센싱부(110)와, 상기한 센싱부(110)로부터 입력되는 서지를 방지하기 위한 서지방지 필터부(140)와, 상기한 서지방지 필터부(140)로부터 입력되는 신호의 지연시간을 동일하게 조절해주기 위한 신호지연시간조절부(150)와, 상기한 신호지연시간 조절부(150)로부터 입력되는 신호를 선택적으로 전송 및 차단하기 위한 신호절환부(160)와, 상기한 신호절환부(160)를 통해서 전송되는 신호를 외부로 연결하기 위한 커넥터부(170)와, 내부에 수납공간을 갖는 센서 몸체(190)로 구성되어 있다.
상기한 센싱부(110)는 크게 중앙의 고감도 센서(120)와, 상기한 고감도 센서(120)의 주변에 일정한 간격으로 설치된 위치추정 어레이 센서(120a, 120b, 120c, 120d)로 구성되어 있다.
상기한 서지방지 필터부(140)는 고감도 센서(120)에 연결되어 있는 고감도 서지방지 필터(130)와, 어레이 센서(120a, 120b, 120c, 120d)에 연결되어 있는 어레이 서지방지 필터(130a, 130b, 130c, 130d)로 구성되어 있다.
상기한 신호지연시간 조절부(150)는 전선이나 신호선 또는 회로기판의 신호선으로 구성되는 것으로서, 센싱부(110)에서 신호절환부(160)까지 연결되는 신호선의 길이를 조절하여 센싱부(110)의 각 센서에서 검출된 신호가 커넥터부(170)에까지 도달하는 시간을 같도록 하거나 신호선의 재질을 변화하여 전송속도를 변화시키는 구조로 이루어진다. 상기한 신호선의 길이나 재질은 실험을 통하여 최적치로 설정한다.
상기한 신호절환부(160)는 스위칭 소자인 반도체 스위치 또는 레칭형 기계식릴레이형 스위치로 구성되는 것으로서, 센싱부(110)에서 검출된 신호를 커넥터부(170)로 연결하여주거나 감도를 높이기 위하여 고감도 센서(120) 주변의 어레이 센서(120a, 120b, 120c, 120d)의 신호선을 절환하여 중앙센서신호와 연결하여 커넥터부(170)의 고감도센서 연결 커넥터(171)로 출력하는 구조로 이루어진다. 상기한 스위칭 소자로서 반도체스위치 또는 레칭형 기계식릴레이형 스위치는 신호절환기 연결 커넥터(173)에서 전기적인신호를 입력 받아 절환하거나 절환된상태로 유지 될 수 있다.
상기한 커넥터부(170)는 고감도센서 연결커넥터(171)와, 에레이센서 연결 커넥터(172)와, 신호절환기(160)의 절환방식을 입력받는 신호절환기 연결 커넥터(173)가 센서몸체(190)의 외부에 설치되는 구조로 이루어진다.
상기한 센서몸체(190)에는 센서고정용 유전체(191)가 충진되며, 커넥터부(170)가 외부에 장착됨과 동시에, 전력기기 외함(210)에 부착하기 용이하게 볼트 구멍(192)이 형성되어 있는 플랜지(193)가 형성되는 구조로 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 고전압 전력기기용 극초단파 부분방전 어레이 센서 장치의 작용은 다음과 같다.
가스절연개폐장치, 전력용 변압기, 리액터, 고전압 회전기기를 포함하는 고전압 전력기기(210)의 내부의 결함에서 발생되는 전자기파 부분방전 신호를 검출하기 위해서 어레이 센서 장치가 설치되면, 어레이 센서 장치의 센싱부(110)에서 검출된 신호는 서지방지 필터부(140)를 거쳐 모든 센서(120, 120a, 120b, 120c, 120d)에서 검출된 신호가 서지방지 필터부(140)를 거쳐서 지연시간 조절기(150)로 입력된다.
서지방지 필터부(140)는 일정한 전달시간을 갖도록 지연을 해주며, 상기한 지연시간 조절기(150)의 출력은 신호 절환기(160)를 거쳐 센서외함의 커넥터부(170)의 고감도센서 연결커넥터(171)와, 에레이센서 연결 커넥터(172)로 전송된다.
따라서, 한 개의 센서몸체(190)로 이루어진 어레이 센서 장치에서 일정한 간격으로 벌어져서 설치된 각 센서(120, 120a, 120b, 120c, 120d)의 신호를 출력하므로 여러개의 센서를 설치해야하는 불편함을 해소 할 수 있으며, 센서 어레이는 센서몸체(190)에 일정한 간격으로 부착되므로 사용자에게 정확한 센서의 좌표를 제공하여 방전위치 측정시 오차를 줄일 수 있다.
또한 센서몸체(190)의 내부의 신호지연시간 조절부(150)에서 센싱부(110)의 각 센서에서 검출된 신호의 지연시간이 조정되어 출력되므로 각 센서에서 검출되어 센서 외함에 설치된 커넥터부(170)에서 측정되는 신호는 같은 지연시간을 갖는다. 아울러 중앙의 고감도 센서(120)에 신호를 주입하여 각 센서에서 신호를 측정하면 지연시간과 센서의 상태를 확인 할 수 있다.
그리고, 센서몸체(190)의 내부에 설치된 신호절환부(160)의 스위칭 조작을 통에 커넥터부(170)의 각 커넥터에 연결되었던 출력을 고감도 센서(120)의 출력에 접속하여 센서의 상대적인 검출 면적을 크게 하여 감도를 높일 수 있으며, 사용하지 않는 센서는 접지하여 감도와 검출대역을 조절 할 수 있다.
따라서, 본 발명의 어레이 센서 장치는 변압기 또는 리액터와 같은 고전압 전력기기에 설치되어 부분방전 신호를 측정할 때, 일정간격으로 떨어진 독립된 4개의 어레이 센서(120a, 120b, 120c, 120d)로부터 신호를 측정하여 도착시간차방법과 같은 위치추정 방법을 이용하여 전력기기내부의 부분방전 신호를 측정 하는데 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 어레이 센서 장치는 한 개의 센서 몸체(190)에 방전신호의 크기를 정확히 측정 할 수 있는 고감도 센서(120)와 정밀한 위치추정을 위한 어레이 센서(120a, 120b, 120c, 120d)를 실장하므로 한개의 어레이 센서 장치를 전력기기에 장착하여 부분방전 측정과 위치 추정에 사용 할 수 있어 기존의 불편함을 줄이고 장착에 소요되는 비용과 노력을 절감 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 어레이 센서 장치는 변압기와 같은 3차원 구조인 고전압전력기기의 부분방전 결함 진단에 응용될 수 있으며, 유입변압기 이외의 리액터, 전력구조물의 결함 진단과 방전위치 추정에 활용 될 수 있다.