KR102314148B1 - Apparatus for measuring insulation deterioration of power utilities - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변압기, 가스절연개폐기 등을 포함하는 전력설비의 안정적인 운용 및 사고 예방을 위해 절연열화상태를 측정하여 이상 여부를 진단하는 전력설비의 절연열화상태 측정장치 및 이를 위한 시험장치에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 전력설비의 절연열화상태를 측정하는 전력설비의 절연열화상태 측정장치에 있어서, 상기 전력설비에서 발생하는 부분방전신호가 포함된 고주파 신호를 검출하는 신호검출기와, 상기 신호검출기에 의해 검출된 고주파 신호에 포함된 노이즈신호를 제거하는 노치필터와, 상기 노치필터에 의해 노이즈신호가 제거된 미세한 부분방전신호를 증폭시키는 광대역신호증폭기와, 상기 광대역신호증폭기에 의해 증폭된 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태로 변환 가능하도록 조절하는 신호조절회로와, 상기 신호조절회로에 의해 조절된 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태의 부분방전신호로 변환하는 A/D컨버터로 이루어진 부분방전신호검출부; 상기 전력설비에서 발생하는 상용주파수 대역의 전계 혹은 자계신호로부터 교류전압을 비접촉 방식으로 검출한 후 위상을 보상하여 기준신호로 사용 가능하는 위상동기신호를 출력하는 전압검출기와, 상기 전압검출기에 의해 출력된 위상동기신호에 포함된 노이즈신호를 제거하는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터에 의해 노이즈신호가 제거된 위상동기신호를 증폭시키는 저주파신호증폭기와, 상기 저주파신호증폭기에 의해 증폭된 위상동기신호를 상기 부분방전신호와 동기화 처리가 가능하도록 조절하는 신호조절회로와, 상기 신호조절회로에 의해 조절된 위상동기신호를 디지털 형태로 변환하거나 제로 크로스 지점을 탐색하여 부분방전신호와 동기화할 수 있는 기준시간을 획득하는 위상동기신호검출회로로 이루어진 위상동기신호생성부; 상기 부분방전신호검출부의 부분방전신호와 상기 위상동기신호생성부의 위상동기신호를 각각 입력받아 연산 및 처리하여 상기 기준시간을 기준으로 위상을 동기화시키는 연산처리제어부; 및 상기 연산처리제어부에 의해 위상 동기화된 상기 부분방전신호와 상기 위상동기신호를 디스플레하여 이상 여부의 판단을 가능하게 하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 기술적 요지로 한다. The present invention relates to a device for measuring insulation deterioration of a power facility and a test device for the same, for diagnosing abnormality by measuring insulation deterioration for stable operation and accident prevention of power facilities including transformers, gas insulation switchgear, and the like.
The present invention, in the insulation deterioration state measuring apparatus of the power equipment for measuring the insulation deterioration state of the electric power equipment, a signal detector for detecting a high-frequency signal including a partial discharge signal generated in the electric power equipment, and the signal detector A notch filter for removing the noise signal included in the high-frequency signal detected by the notch filter, a wideband signal amplifier for amplifying a minute partial discharge signal from which the noise signal is removed by the notch filter, and an analog type amplified by the wideband signal amplifier A partial discharge signal comprising a signal control circuit for controlling the partial discharge signal to be converted into a digital form, and an A/D converter for converting the partial discharge signal in the analog form adjusted by the signal conditioning circuit into a partial discharge signal in the digital form detection unit; A voltage detector for outputting a phase synchronization signal that can be used as a reference signal by detecting an AC voltage in a non-contact manner from an electric field or magnetic field signal of a commercial frequency band generated by the power facility, and compensating for a phase, and output by the voltage detector A low-pass filter for removing the noise signal included in the phase-locked signal, a low-frequency signal amplifier for amplifying the phase-locking signal from which the noise signal is removed by the low-pass filter, and the phase-locking signal amplified by the low-frequency signal amplifier a signal control circuit that controls to be synchronized with the partial discharge signal, and a reference capable of converting the phase synchronization signal adjusted by the signal conditioning circuit into digital form or searching for a zero cross point to synchronize with the partial discharge signal a phase synchronization signal generator comprising a phase synchronization signal detection circuit for acquiring time; an arithmetic processing control unit receiving the partial discharge signal of the partial discharge signal detecting unit and the phase synchronizing signal of the phase synchronizing signal generating unit respectively, calculating and processing to synchronize the phases based on the reference time; and a display unit that enables determination of abnormality by displaying the partial discharge signal and the phase synchronization signal synchronized in phase by the operation processing control unit. do.

Description

전력설비의 절연열화상태 측정장치{Apparatus for measuring insulation deterioration of power utilities}Apparatus for measuring insulation deterioration of power utilities

본 발명은 변압기, 가스절연개폐기 등을 포함하는 전력설비의 안정적인 운용 및 사고 예방을 위해 절연열화상태를 측정하여 이상 여부를 진단하는 전력설비의 절연열화상태 측정장치에 관한 것이다. The present invention relates to a device for measuring the insulation deterioration state of a power equipment for diagnosing whether there is an abnormality by measuring the insulation deterioration state for the stable operation and accident prevention of the electric power equipment including a transformer, a gas insulation switchgear, and the like.

오늘날에는 정보통신이 급속도로 발달함에 따라 정보통신망의 기반 유지를 위해 안정적인 전원공급이 필수적이다. 그리고 안정적인 전원공급을 위해서는 변압기, 가스절연개폐기, 발전기 등의 전력설비에 대한 절연열화상태를 측정하여 이상 유무를 진단하는 기술이 수반되어야 한다. Nowadays, as information and communication develops rapidly, stable power supply is essential to maintain the foundation of information and communication networks. And for stable power supply, a technique for diagnosing abnormalities by measuring insulation deterioration status of power facilities such as transformers, gas insulated switchgear, and generators should be accompanied.

즉, 전력설비는 기계적 스트레스, 내부 온도 상승, 도전성 입자, 부유전극, 아크, 절연물, 수분 등의 영향으로 인해 절연열화가 발생하여 내부 절연부분에서의 국부적인 부분방전이 발생한다. That is, in the electric power equipment, insulation deterioration occurs due to the influence of mechanical stress, internal temperature rise, conductive particles, floating electrode, arc, insulator, moisture, etc., and local partial discharge occurs in the internal insulation part.

이러한 부분방전은 절연열화 현상에 의해 절연파괴전압에 도달한 경우 발생하고, 이로 인해 빛, 소리, RF신호, 방전누설전류 형태의 물리적 형태로 나타난다. 그리고 부분방전 신호는 짧은 펄스폭을 가지는 임펄스 형태로 발생하고 방전량에 따라 진폭이 비례하며 반복되는 AC 사이클에서 방전 개시전압을 초과하는 경우 발생하기 때문에 부분방전을 유발하는 원인에 따라 특정위상에 반복적으로 나타난다. This partial discharge occurs when the insulation breakdown voltage is reached due to insulation degradation, and thus appears in physical form in the form of light, sound, RF signal, and discharge leakage current. In addition, since the partial discharge signal is generated in the form of an impulse with a short pulse width, the amplitude is proportional to the amount of discharge, and occurs when the discharge initiation voltage is exceeded in the repeated AC cycle. appears as

한편, 부분방전이 일시적으로 발생하는 초기에는 전력설비의 성능 및 작동에 문제가 없지만 지속적으로 발생하는 경우에는 절연열화의 정도가 증가하게 되면서 전력설비의 기능정지를 초래한다. On the other hand, when partial discharge occurs temporarily, there is no problem in the performance and operation of the power facility, but when it occurs continuously, the degree of insulation deterioration increases and the function of the power facility stops.

상기와 같이 부분방전에 의한 전력설비의 기능정지를 사전에 방지하기 위해 전력설비를 정지시키지 않고 운용 중에 절연열화상태를 측정할 수 있는 전력설비의 절연열화상태 측정장치가 개발되었다. As described above, in order to prevent the functional stop of the power facility due to partial discharge in advance, a device for measuring the insulation deterioration state of the power facility that can measure the insulation deterioration state during operation without stopping the power facility has been developed.

그러나 현재까지 개발된 종래의 전력설비의 절연열화상태 측정장치는 고가의 수입장비로서 크기가 대형이고 중량도 무겁고 공간의 제약도 많아 휴대 및 사용이 불편하여 일부 정해진 곳에서만 사용 가능하고 전역에 걸쳐서 확대 사용이 곤란한 문제점이 있다. However, the conventional device for measuring insulation deterioration of power facilities developed so far is an expensive imported device, and it is large in size, heavy in weight, and has many space restrictions, making it inconvenient to carry and use. There is a problem that it is difficult to use.

또한, 종래의 전력설비의 절연열화상태 측정장치는 절연열화상태에 따라 발생하는 부분방전신호를 측정하여 절연열화조건별 패턴 분포 데이터와 비교하는 방식으로서, 이를 위해 부분방전신호를 패턴의 기준이 되는 교류전압과 동기화시켜 나타내어야 하는데, 이는 측정장치에 공급되는 교류전원에서 위상동기신호를 획득함으로써 가능하나, 교류전원을 입력받지 못하는 경우 위상동기신호의 획득이 어려운 문제점이 있다. In addition, the conventional apparatus for measuring insulation deterioration of power equipment measures the partial discharge signal generated according to the insulation deterioration state and compares it with pattern distribution data for each insulation deterioration condition. It should be displayed in synchronization with the AC voltage. This is possible by acquiring the phase synchronization signal from the AC power supplied to the measuring device, but there is a problem in that it is difficult to obtain the phase synchronization signal if the AC power is not input.

대한민국 등록특허공보 제10-1574528호, 2015.12.09.자 공고.Republic of Korea Patent Publication No. 10-1574528, 2015.12.09. Announcement.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 구조를 간소화시키고 크기를 소형화하여 제품단가를 낮추고 휴대 및 사용이 편리할 뿐만 아니라 교류전원의 입력 없이도 위상동기신호를 전력설비로부터 획득하여 부분방전신호를 위상동기신호에 동기화시킬 수 있는 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention was invented to solve the above problems, and the structure is simplified and the size is miniaturized to reduce the product cost, to carry and use, and to obtain a phase-locking signal from the power equipment without input of AC power to obtain partial discharge. An object of the present invention is to provide a device for measuring insulation degradation of power equipment that can synchronize a signal to a phase synchronization signal.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood from the description below.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치는 전력설비에서 발생하는 부분방전신호가 포함된 고주파 신호를 검출하는 신호검출기와, 상기 신호검출기에 의해 검출된 고주파 신호에 포함된 노이즈신호를 제거하는 노치필터와, 상기 노치필터에 의해 노이즈신호가 제거된 미세한 부분방전신호를 증폭시키는 광대역신호증폭기와, 상기 광대역신호증폭기에 의해 증폭된 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태로 변환 가능하도록 조절하는 신호조절회로와, 상기 신호조절회로에 의해 조절된 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태의 부분방전신호로 변환하는 A/D컨버터로 이루어진 부분방전신호검출부; 상기 전력설비에서 발생하는 상용주파수 대역의 전계 혹은 자계신호로부터 교류전압을 비접촉 방식으로 검출한 후 위상을 보상하여 기준신호로 사용 가능하는 위상동기신호를 출력하는 전압검출기와, 상기 전압검출기에 의해 출력된 위상동기신호에 포함된 노이즈신호를 제거하는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터에 의해 노이즈신호가 제거된 위상동기신호를 증폭시키는 저주파신호증폭기와, 상기 저주파신호증폭기에 의해 증폭된 위상동기신호를 상기 부분방전신호와 동기화 처리가 가능하도록 조절하는 신호조절회로와, 상기 신호조절회로에 의해 조절된 위상동기신호를 디지털 형태로 변환하거나 제로 크로스 지점을 탐색하여 부분방전신호와 동기화할 수 있는 기준시간을 획득하는 위상동기신호검출회로로 이루어진 위상동기신호생성부; 상기 부분방전신호검출부의 부분방전신호와 상기 위상동기신호생성부의 위상동기신호를 각각 입력받아 연산 및 처리하여 상기 기준시간을 기준으로 위상을 동기화시키는 연산처리제어부; 및 상기 연산처리제어부에 의해 위상 동기화된 상기 부분방전신호와 상기 위상동기신호를 디스플레이하여 이상 여부의 판단을 가능하게 하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an apparatus for measuring insulation degradation of power equipment according to the present invention includes a signal detector for detecting a high frequency signal including a partial discharge signal generated in the power facility, and the high frequency signal detected by the signal detector A notch filter for removing the noise signal, a wideband signal amplifier for amplifying a minute partial discharge signal from which the noise signal is removed by the notch filter, and an analog partial discharge signal amplified by the wideband signal amplifier in digital form A partial discharge signal detection unit comprising: a signal control circuit for controlling the conversion; A voltage detector for outputting a phase synchronization signal that can be used as a reference signal by detecting an AC voltage in a non-contact manner from an electric field or magnetic field signal of a commercial frequency band generated by the power facility, and compensating for a phase, and output by the voltage detector A low-pass filter for removing the noise signal included in the phase-locked signal, a low-frequency signal amplifier for amplifying the phase-locking signal from which the noise signal is removed by the low-pass filter, and the phase-locking signal amplified by the low-frequency signal amplifier a signal control circuit that controls to be synchronized with the partial discharge signal, and a reference capable of converting the phase synchronization signal adjusted by the signal conditioning circuit into digital form or searching for a zero cross point to synchronize with the partial discharge signal a phase synchronization signal generator comprising a phase synchronization signal detection circuit for acquiring time; an arithmetic processing control unit receiving the partial discharge signal of the partial discharge signal detecting unit and the phase synchronizing signal of the phase synchronizing signal generating unit respectively, calculating and processing to synchronize the phases based on the reference time; and a display unit configured to display the partial discharge signal and the phase synchronization signal synchronized in phase by the arithmetic processing control unit to determine whether there is an abnormality.

상기한 구성에 의한 본 발명은 아래와 같은 효과들을 기대할 수 있다. The present invention by the above configuration can expect the following effects.

먼저, 전력설비의 절연열화상태에 따른 부분방전신호를 간편하게 측정하여 전력설비의 이상 여부를 진단하여 전력설비의 가동중단을 막고 안전사고도 방지할 수 있다. First, by simply measuring the partial discharge signal according to the insulation deterioration state of the power facility, it is possible to diagnose the abnormality of the power facility to prevent the operation of the power facility from being stopped and to prevent a safety accident.

그리고 별도의 교류전원 없이도 전력설비에서 발생하는 전자계 신호로부터 위상동기신호를 획득함으로써 전원공급이 이루어지지 않은 상황이나 장소에서도 편리하게 사용할 수 있다. In addition, it can be conveniently used even in situations or places where power is not supplied by obtaining a phase synchronization signal from an electromagnetic field signal generated from a power facility without a separate AC power supply.

또한, 시험장치를 통해 모의용 부분방전신호인 고주파 펄스를 설정된 주파수별로 발생시킴으로써 측정장치의 측정 정확도를 간편하게 진단하여 측정장치의 신뢰성도 보장할 수 있다. In addition, by generating a high-frequency pulse, which is a simulated partial discharge signal, for each set frequency through the test device, it is possible to easily diagnose the measurement accuracy of the measuring device and ensure the reliability of the measuring device.

도 1은 본 발명에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 위한 시험장치의 구성도.
도 3은 도 2의 시험장치에 설정된 주파수별로 도 1의 측정장치에서 측정되는 예시도. 1 is a block diagram of an apparatus for measuring insulation deterioration of a power facility according to the present invention;
2 is a configuration diagram of a test apparatus for a device for measuring insulation deterioration of a power facility according to the present invention.
FIG. 3 is an exemplary view measured by the measuring device of FIG. 1 for each frequency set in the test device of FIG. 2 .

본 발명은 변압기, 가스절연개폐기, 발전기 등을 포함하는 전력설비의 안정적인 운용 및 사고 예방을 위해 절연열화상태를 측정하는 전력설비의 절연열화상태 측정장치와, 상기 측정장치의 측정 정확도를 시험하는 시험장치에 관한 것이다. The present invention is a test for measuring the insulation deterioration state of a power facility for measuring the insulation deterioration state for the stable operation and accident prevention of power equipment including a transformer, a gas insulation switchgear, a generator, and the like, and a test for testing the measurement accuracy of the measuring apparatus It's about the device.

특히, 본 발명에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치는 구조를 간소화시키고 크기를 소형화하여 제품단가를 낮추고 휴대 및 사용이 편리할 뿐만 아니라 교류전원의 입력 없이도 위상동기신호를 획득하여 부분방전신호를 동기화시켜 나타낼 수 있는 것이 큰 특징이다. In particular, the apparatus for measuring insulation deterioration of power equipment according to the present invention simplifies the structure and miniaturizes the size to lower the product cost, and is convenient to carry and use, as well as obtain a phase synchronization signal without input of AC power to obtain a partial discharge signal. Its great feature is that it can be displayed in synchronization.

따라서 전력설비의 절연열화상태를 정확하게 측정하여 전력설비의 이상 여부를 신뢰성이 있게 진단 가능함으로써 전력설비가 예기치 않게 가동 중단되는 폐단을 막고 상기 폐단으로 인한 안전사고도 미연에 방지할 수 있다. Therefore, by accurately measuring the insulation deterioration state of the power facility, it is possible to reliably diagnose the abnormality of the power facility, thereby preventing the unexpected shutdown of the power facility and preventing a safety accident due to the failure in advance.

또한, 본 발명에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 위한 시험장치는 구조를 간소화시키고 크기를 소형화하여 제품단가를 낮추고 휴대 및 사용이 편리한 것이 큰 특징이다. In addition, the test apparatus for the insulation deterioration state measuring device of the power facility according to the present invention is characterized by a simplified structure and a miniaturized size to lower the product cost and to be portable and convenient to use.

따라서 종래와 달리 고가의 교류 내전압 시스템 및 복잡한 시험장치를 사용하지 않고도 측정장치의 정상동작 여부를 간편하게 시험할 수 있으므로 측정장치의 측정 정확도를 높이고 성능도 보장할 수 있다. Therefore, unlike the prior art, it is possible to easily test whether the measuring device operates normally without using an expensive AC withstand voltage system and a complicated test device, so that the measurement accuracy of the measuring device can be improved and performance can be guaranteed.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치 및 이를 위한 시험장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, an apparatus for measuring insulation deterioration of a power facility and a test apparatus for the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. First, an apparatus for measuring insulation deterioration of power equipment according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

상기한 전력설비의 절연열화상태 측정장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 크게 전력설비(300)에서 발생하는 부분방전신호를 검출하는 부분방전신호검출부(110)와, 전력설비(300)에서 발생하는 상용주파수 대역의 전계신호 또는 자계신호로부터 위상동기신호를 생성하는 위상동기신호생성부(120)와, 부분방전신호검출부(110)와 위상동기신호생성부(120)의 부분방전신호와 위상동기신호를 각각 입력받아 연산 및 처리하여 위상을 동기화시키는 연산처리제어부(130)와, 연산처리제어부(130)에서 위상이 동기화된 부분방전신호와 위상동기신호를 화면으로 디스플레하는 디스플레이부(140)로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 1 , the apparatus 100 for measuring the insulation deterioration state of the power facility includes a partial discharge signal detection unit 110 for detecting a partial discharge signal generated in the power facility 300 , and the power facility 300 . A phase synchronization signal generating unit 120 for generating a phase synchronization signal from an electric field signal or a magnetic field signal of a commercial frequency band generated in The arithmetic processing control unit 130 for receiving the phase synchronization signal, calculating and processing each input to synchronize the phase, and the display unit 140 for displaying the partial discharge signal and the phase synchronization signal with the phase synchronized from the operation processing control unit 130 on the screen ) can be composed of

상기 부분방전신호검출부(110)는 신호검출기(111), 노치필터(112), 광대역신호증폭기(113), 신호조절회로(114) 및 A/D컨버터(115)로 구성될 수 있다. The partial discharge signal detector 110 may include a signal detector 111 , a notch filter 112 , a wideband signal amplifier 113 , a signal conditioning circuit 114 , and an A/D converter 115 .

상기 신호검출기(111)는 고주파 신호검출용 UHF 안테나 등으로 구성되어 전력설비(300)에서 발생하는 부분방전신호가 포함된 고주파 신호를 검출한다. The signal detector 111 is configured with a UHF antenna for detecting a high-frequency signal and the like, and detects a high-frequency signal including a partial discharge signal generated from the power facility 300 .

상기 노치필터(112)는 신호검출기(111)에 의해 검출된 고주파 신호에서 무선통신 등에 의해 주변에서 발생하는 특정 고주파 대역의 노이즈신호를 제거한다. The notch filter 112 removes a noise signal of a specific high frequency band generated in the vicinity by wireless communication or the like from the high frequency signal detected by the signal detector 111 .

상기 광대역신호증폭기(113)는 노치필터(112)에 의해 노이즈신호가 제거된 미세한 부분방전신호를 증폭한다. The wideband signal amplifier 113 amplifies the minute partial discharge signal from which the noise signal is removed by the notch filter 112 .

상기 신호조절회로(114)는 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태로 변환할 수 있도록 크기를 조절하는 레벨조정기와, 고주파 성분을 순간적으로 고속 획득하는 고속피크홀딩회로로 구성된다. The signal control circuit 114 is composed of a level adjuster that adjusts the size of the analog partial discharge signal to be converted into a digital form, and a high-speed peak holding circuit that instantly acquires a high-frequency component at a high speed.

상기 A/D컨버터(115)는 신호조절회로(114)에 의해 조절된 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태의 부분방전신호로 변환하여 연산처리제어부(130)로 입력한다. The A/D converter 115 converts the analog partial discharge signal controlled by the signal conditioning circuit 114 into a digital partial discharge signal and inputs it to the arithmetic processing control unit 130 .

상기 위상동기신호생성부(120)는 전압검출기(121), 저역통과필터(122), 저주파신호증폭기(123), 신호조절회로(124) 및 위상동기신호검출회로(125)로 구성될 수 있다. The phase synchronization signal generator 120 may include a voltage detector 121 , a low pass filter 122 , a low frequency signal amplifier 123 , a signal conditioning circuit 124 , and a phase synchronization signal detection circuit 125 . .

상기 전압검출기(121)는 루프형이나 판형 등의 형태로 이루어진 비접촉식 센서와 적분기로 구성되어 전력설비에서 발생하는 상용주파수 대역의 전계 혹은 자계신호를 검출한 후 상기 전계 혹은 자계신호에 대응되는 교류전압을 유도한 다음 위상을 보상하여 기준 신호로 사용 가능한 위상동기신호를 출력한다. The voltage detector 121 is composed of a non-contact sensor and an integrator in the form of a loop or plate type to detect an electric field or magnetic field signal in a commercial frequency band generated in a power facility, and then an AC voltage corresponding to the electric field or magnetic field signal. Then, the phase is compensated to output a phase-locking signal that can be used as a reference signal.

상기 저역통과필터(122)는 전압검출기(121)에서 출력된 위상동기신호에 포함된 노이즈신호를 제거한다. The low-pass filter 122 removes a noise signal included in the phase synchronization signal output from the voltage detector 121 .

상기 저주파신호증폭기(123)는 저역통과필터(122)에 의해 노이즈신호가 제거된 위상동기신호를 일정크기로 증폭시킨다. The low-frequency signal amplifier 123 amplifies the phase-locked signal from which the noise signal is removed by the low-pass filter 122 to a predetermined level.

상기 신호조절회로(124)는 저주파신호증폭기(123)에서 증폭된 상동기신호가 연산처리제어부(130)에서 처리 가능한 상태가 되도록 세기 등을 조절한다. The signal control circuit 124 adjusts the intensity and the like so that the homologous signal amplified by the low frequency signal amplifier 123 is in a state capable of being processed by the arithmetic processing control unit 130 .

상기 위상동기신호검출회로(125)는 신호조절회로(124)에서 처리된 위상동기신호를 디지털 형태로 변환하거나 위상동기신호의 제로 크로스 지점을 검출하여 부분방전신호와 동기화할 수 있는 기준시간을 취득한다. The phase-lock signal detection circuit 125 converts the phase-lock signal processed by the signal control circuit 124 into a digital form or detects the zero-cross point of the phase-lock signal to obtain a reference time for synchronizing with the partial discharge signal. do.

상기 연산처리제어부(130)는 데이터저장부(131), 데이터연산처리부(132), 장치제어부(133) 및 통신인터페이스부(134)로 구성될 수 있다. The arithmetic processing control unit 130 may include a data storage unit 131 , a data operation processing unit 132 , a device control unit 133 , and a communication interface unit 134 .

상기 데이터저장부(131)는 부분방전신호검출부(110)에 의해 검출된 디지털 형태의 부분방전신호와 함께, 위상동기신호생성부(120)에 의해 생성되어 기준시간이 포함된 위상동기신호를 각각 입력받아 데이터 형태로 저장한다.The data storage unit 131 generates the phase synchronization signal generated by the phase synchronization signal generation unit 120 along with the partial discharge signal in the digital form detected by the partial discharge signal detection unit 110 and includes a reference time, respectively. It takes input and stores it in data format.

상기 데이터연산처리부(132)는 데이터저장부(131)에 저장된 부분방전신호를 위상동기신호의 기준시간으로 동기화 처리한 후 디스플레이 및 무선으로 전송 가능하도록 출력한다. The data operation processing unit 132 synchronizes the partial discharge signal stored in the data storage unit 131 with the reference time of the phase synchronization signal, and then outputs it to a display and wirelessly transmittable.

상기 장치제어부(133)는 측정장치를 제어하기 위한 것으로 측정장치의 외부에 구비된 사용자인터페이스를 통해 사용자가 조작함으로써 측정장치의 작동 등을 제어 가능하게 한다. The device control unit 133 is for controlling the measuring device, and enables a user to operate the measuring device through a user interface provided outside the measuring device to control the operation of the measuring device.

상기 통신인터페이스부(134)는 PC단말기, 모바일기기, 프린터 등과 같은 외부기기와의 무선통신을 가능하게 하여 외부기기에서 장치제어부(133)를 통해 측정장치의 작동 등을 제어하고 데이터연산처리부(132)에 의해 출력되는 부분방전신호와 위상동기화신호에 대한 데이터를 무선으로 전송하여 데이터 저장 및 관리, 프린팅, 원격 모니터링 등의 기능을 가능하게 한다. The communication interface unit 134 enables wireless communication with an external device such as a PC terminal, a mobile device, a printer, etc. to control the operation of the measurement device in the external device through the device control unit 133 and a data operation processing unit 132 ), it enables functions such as data storage and management, printing, and remote monitoring by wirelessly transmitting data about the partial discharge signal and the phase synchronization signal.

이상과 같이 본 발명에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치는 구조의 단순화를 통해 크기의 소형화가 가능하여 휴대 및 사용이 편리할 뿐만 아니라 전자계 유도 현상을 통해 생성한 교류전압을 위상기준신호로 사용하여 별도의 교류전원 입력 없이도 편리하게 사용할 수 있다. As described above, the device for measuring insulation deterioration of power equipment according to the present invention can be miniaturized in size through the simplification of the structure, so it is convenient to carry and use, and also uses the AC voltage generated through the electromagnetic field induction phenomenon as the phase reference signal. Therefore, it can be used conveniently without a separate AC power input.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 위한 시험장치에 대하여 상세하게 설명하기로 한다. Next, a test apparatus for a device for measuring insulation deterioration of power equipment according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

상기한 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 위한 시험장치(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 전원공급부(210), 직류고전압발생부(220), 직류고전압충전부(230), 방전스위치부(240), 스위치구동부(250), 펄스성형부(260), 모의신호방전부(270) 및 장치제어부(280)로 구성될 수 있다. As shown in FIG. 2, the test apparatus 200 for the apparatus for measuring the insulation deterioration state of the power facility includes a power supply unit 210, a DC high voltage generator 220, a DC high voltage charging unit 230, and a discharge switch unit ( 240 ), a switch driving unit 250 , a pulse shaping unit 260 , a simulated signal discharge unit 270 , and a device control unit 280 .

상기 전원공급부(210)는 외부로부터 교류전원을 인가받아 공급하는 형태로 구성되거나 충전 가능한 배터리로부터 직류전원을 공급하는 형태로 구성된다. The power supply unit 210 is configured to receive and supply AC power from the outside or to supply DC power from a rechargeable battery.

상기 직류고전압발생부(220)는 전원공급부(210)에 공급되는 교류전원 혹은 직류전원으로부터 직류고전압을 발생시킨다. The DC high voltage generator 220 generates a DC high voltage from AC power or DC power supplied to the power supply unit 210 .

이때 직류고전압발생부(220)는 교류전원이 공급되는 경우에는 교류전원을 직류고전압으로 출력하는 AC/DC변환회로를 이용하고 직류전원이 공급되는 경우에는 직류전압을 직류고전압으로 출력하는 DC/DC변환회로를 이용한다. At this time, the DC high voltage generator 220 uses an AC/DC conversion circuit that outputs AC power as DC high voltage when AC power is supplied, and DC/DC that outputs DC voltage as DC high voltage when DC power is supplied. conversion circuit is used.

상기 직류고전압충전부(230)는 충전용 저항과 커패시터 뱅크로 구성되어 직류전압발생부(220)에서 출력된 직류고전압이 충전용 저항을 거쳐 일정고전압으로 커패시터 뱅크에 충전된다. The DC high voltage charging unit 230 is composed of a charging resistor and a capacitor bank, and the DC high voltage output from the DC voltage generating unit 220 is charged to the capacitor bank at a constant high voltage through the charging resistor.

상기 방전스위치부(240)는 FET 등의 반도체 스위치 소자로 구성되어 직류고전압충전부(230)에 충전된 직류고전압을 기설정된 기준주파수에 맞추어 반복적으로 고속 인가한다. The discharge switch unit 240 is composed of a semiconductor switch element such as an FET, and repeatedly applies the DC high voltage charged in the DC high voltage charging unit 230 at a high speed according to a preset reference frequency.

상기 스위치구동부(250)는 방전스위치부(240)의 구동을 위한 펄스전압을 발생시켜 방전스위치부(240)에 인가한다. The switch driving unit 250 generates a pulse voltage for driving the discharge switch unit 240 and applies it to the discharge switch unit 240 .

상기 펄스성형부(260)는 R-L-C 수동소자로 구성되어 인덕터 성분을 최소화하면서 모의용 부분방전신호로 사용할 수 있는 고속 상승시간을 가진 고주파 펄스를 발생시킨다. The pulse shaping unit 260 is composed of R-L-C passive elements to generate a high-frequency pulse having a high-speed rise time that can be used as a simulated partial discharge signal while minimizing an inductor component.

상기 모의신호방전부(270)는 펄스성형부(260)에 부하형태로 연결되어 펄스성형부(260)에서 발생된 고주파 펄스를 인가받아 부분방전 혹은 아크방전 현상을 유도한다. 이때 방전수단으로는 방전셀이나 가스방전관 등으로 구성될 수 있다. The simulated signal discharging unit 270 is connected to the pulse forming unit 260 in the form of a load to receive a high-frequency pulse generated by the pulse forming unit 260 to induce a partial discharge or arc discharge phenomenon. In this case, the discharge means may be composed of a discharge cell or a gas discharge tube.

상기 방전셀은 전력설비의 부분방전 현상을 모의하기 위한 것으로 침 대 평판전극, 구 대 평판전극 등의 다양한 상황을 상정하여 모의할 수 있다. The discharge cell is for simulating the partial discharge phenomenon of the power facility, and it can be simulated by supposing various situations such as a bed flat electrode and a sphere versus flat electrode.

상기 가스방전관은 서지보호기를 구성하는 보호소자로서 사용되는 것으로 상대적으로 저전압을 이용하여 아크 현상을 유발하여 부분방전 현상을 모의할 수 있다. The gas discharge tube is used as a protection element constituting a surge protector, and can simulate a partial discharge phenomenon by causing an arc phenomenon using a relatively low voltage.

상기 장치제어부(280)는 직류고전압발생부(220)와 직류고전압충전부(230) 및 스위치구동부(250)를 제어한다. 즉, 장치제어부(280)는 커패시터 뱅크에 충전되는 고전압을 제어하고 방전스위치부(240)의 반복 동작시간을 제어하여 고주파 펄스의 주파수를 조절한다. The device control unit 280 controls the DC high voltage generating unit 220 , the DC high voltage charging unit 230 , and the switch driving unit 250 . That is, the device control unit 280 controls the high voltage charged in the capacitor bank and controls the repetitive operation time of the discharge switch unit 240 to adjust the frequency of the high-frequency pulse.

따라서 장치제어부(280)를 통해 방전스위치부(240)의 반복 동작시간 설정이 가능함에 따라 고주파 펄스의 주파수를 정확하게 제어하여 전력설비의 상용전압 주파수에 맞게 60Hz의 배수로 조정 가능하므로 데이터의 분석이 용이하다. Therefore, as the repetitive operation time of the discharge switch unit 240 can be set through the device control unit 280, the frequency of the high-frequency pulse can be accurately controlled and adjusted to a multiple of 60 Hz according to the commercial voltage frequency of the power facility, so data analysis is easy. do.

즉, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 전력설비(300)에 사용되는 교류전원의 주파수가 60Hz이고 시험장치(200)의 주파수를 300Hz로 설정한 조건에서 모의용 부분방전신호인 고주파 펄스를 발생시키면, 측정장치(100)에서는 한 주기 동안 총 5곳의 일정위상에서 규칙적으로 신호를 검출하게 된다. That is, as shown in (a) of Fig. 3, the frequency of the AC power used in the power facility 300 is 60 Hz and the frequency of the test device 200 is set to 300 Hz, the high-frequency pulse which is the partial discharge signal for simulation. is generated, the measuring device 100 regularly detects a signal in a total of 5 constant phases during one cycle.

그리고 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 시험장치(200)의 주파수를 600Hz로 설정한 조건에서 모의용 부분방전신호인 고주파 펄스를 발생시키면, 측정장치(100)에서는 한 주기 동안 총 10곳의 일정위상에서 규칙적으로 신호를 검출하게 된다. And as shown in (b) of FIG. 3 , when a high-frequency pulse, which is a simulated partial discharge signal, is generated under the condition that the frequency of the test device 200 is set to 600 Hz, the measuring device 100 generates a total of 10 locations during one cycle. A signal is detected regularly at a constant phase of

이상과 같이 본 발명에 따른 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 위한 시험장치는 사용자가 설정한 주파수에 따라 모의용 부분방전신호인 고주파 펄스를 발생시킴으로써 측정장치의 측정 정확도를 용이하게 판별할 수 있다. As described above, the test apparatus for the apparatus for measuring insulation deterioration of power equipment according to the present invention generates a high-frequency pulse, which is a simulated partial discharge signal, according to a frequency set by a user, thereby easily determining the measurement accuracy of the measuring apparatus. .

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above-described embodiments are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art can variously modified other embodiments therefrom.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiments but also other variously modified embodiments by the technical spirit of the invention described in the claims below.

100: 전력설비의 절연열화상태 측정장치
110: 부분방전신호검출부
111: 신호검출기
112: 노치필터
113: 광대역신호증폭기
114: 신호조절회로
115: A/D컨버터
120: 위상동기신호생성부
121: 전압검출기
122: 저역통과필터
123: 저주파신호증폭기
124: 신호조절회로
125: 위상동기신호검출회로
130: 연산처리제어부
131: 데이터저장부
132: 데이터연산처리부
133: 장치제어부
134: 통신인터페이스부
140: 디스플레이부
200: 전력설비의 절연열화상태 측정장치를 위한 시험장치
210: 전원공급부
220: 직류고전압발생부
230: 직류고전압충전부
240: 방전스위치부
250: 스위치구동부
260: 펄스성형부
270: 모의신호방전부
280: 장치제어부
300: 전력설비100: Insulation deterioration state measuring device of power equipment
110: partial discharge signal detection unit
111: signal detector
112: notch filter
113: broadband signal amplifier
114: signal conditioning circuit
115: A/D converter
120: phase synchronization signal generator
121: voltage detector
122: low-pass filter
123: low frequency signal amplifier
124: signal control circuit
125: phase synchronization signal detection circuit
130: arithmetic processing control unit
131: data storage unit
132: data operation processing unit
133: device control unit
134: communication interface unit
140: display unit
200: Test device for insulation deterioration state measuring device of power equipment
210: power supply
220: DC high voltage generator
230: DC high voltage charging unit
240: discharge switch unit
250: switch driving unit
260: pulse shaping unit
270: simulated signal discharge unit
280: device control unit
300: power equipment

Claims (5)

전력설비에서 발생하는 부분방전신호가 포함된 고주파 신호를 검출하는 신호검출기와, 상기 신호검출기에 의해 검출된 고주파 신호에 포함된 노이즈신호를 제거하는 노치필터와, 상기 노치필터에 의해 노이즈신호가 제거된 미세한 부분방전신호를 증폭시키는 광대역신호증폭기와, 상기 광대역신호증폭기에 의해 증폭된 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태로 변환 가능하도록 조절하는 신호조절회로와, 상기 신호조절회로에 의해 조절된 아날로그 형태의 부분방전신호를 디지털 형태의 부분방전신호로 변환하는 A/D컨버터로 이루어진 부분방전신호검출부;
상기 전력설비에서 발생하는 상용주파수 대역의 전계 혹은 자계신호로부터 교류전압을 비접촉 방식으로 검출한 후 위상을 보상하여 기준신호로 사용 가능하는 위상동기신호를 출력하는 전압검출기와, 상기 전압검출기에 의해 출력된 위상동기신호에 포함된 노이즈신호를 제거하는 저역통과필터와, 상기 저역통과필터에 의해 노이즈신호가 제거된 위상동기신호를 증폭시키는 저주파신호증폭기와, 상기 저주파신호증폭기에 의해 증폭된 위상동기신호를 상기 부분방전신호와 동기화 처리가 가능하도록 조절하는 신호조절회로와, 상기 신호조절회로에 의해 조절된 위상동기신호를 디지털 형태로 변환하거나 제로 크로스 지점을 탐색하여 부분방전신호와 동기화할 수 있는 기준시간을 획득하는 위상동기신호검출회로로 이루어진 위상동기신호생성부;
상기 부분방전신호검출부의 부분방전신호와 상기 위상동기신호생성부의 위상동기신호를 각각 입력받아 연산 및 처리하여 상기 기준시간을 기준으로 위상을 동기화시키는 연산처리제어부; 및
상기 연산처리제어부에 의해 위상 동기화된 상기 부분방전신호와 상기 위상동기신호를 디스플레이하여 이상 여부의 판단을 가능하게 하는 디스플레이부로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연열화상태 측정장치.A signal detector for detecting a high frequency signal including a partial discharge signal generated from a power facility, a notch filter for removing a noise signal included in the high frequency signal detected by the signal detector, and the notch filter to remove the noise signal A wideband signal amplifier for amplifying the fine partial discharge signal, a signal control circuit for controlling the analog partial discharge signal amplified by the wideband signal amplifier to be converted into a digital form, and the analog controlled by the signal conditioning circuit a partial discharge signal detecting unit comprising an A/D converter that converts a partial discharge signal in a digital form into a partial discharge signal in a digital form;
A voltage detector for outputting a phase synchronization signal that can be used as a reference signal by detecting an AC voltage in a non-contact manner from an electric field or magnetic field signal of a commercial frequency band generated by the power facility, and compensating for a phase, and output by the voltage detector A low-pass filter for removing the noise signal included in the phase-locked signal, a low-frequency signal amplifier for amplifying the phase-locking signal from which the noise signal is removed by the low-pass filter, and the phase-locking signal amplified by the low-frequency signal amplifier a signal control circuit that controls to be synchronized with the partial discharge signal, and a reference capable of converting the phase synchronization signal adjusted by the signal conditioning circuit into digital form or searching for a zero cross point to synchronize with the partial discharge signal a phase synchronization signal generator comprising a phase synchronization signal detection circuit for acquiring time;
an arithmetic processing control unit receiving the partial discharge signal of the partial discharge signal detecting unit and the phase synchronizing signal of the phase synchronizing signal generating unit respectively, calculating and processing to synchronize the phases based on the reference time; and
and a display unit configured to display the partial discharge signal synchronized with the phase by the operation processing control unit and the phase synchronization signal to determine whether there is an abnormality. 제1항에 있어서,
상기 연산처리제어부는
상기 부분방전신호검출부에 의해 검출된 상기 부분방전신호와 함께 상기 위상동기신호생성부에 의해 생성된 상기 위상동기신호를 각각 입력받아 데이터 형태로 저장하는 데이터저장부;
상기 데이터저장부에 저장된 상기 부분방전신호와 상기 위상동기신호를 상기 기준시간으로 동기화 처리하는 데이터연산처리부;
상기 측정장치의 작동을 제어하는 장치제어부; 및
외부기기와의 무선통신을 가능하게 하여 외부기기에서 상기 측정정치의 작동을 제어 가능하게 하고 상기 데이터연산처리부에서 동기화 처리된 상기 부분방전신호와 상기 위상동기신호를 상기 외부기기로 전송 가능하게 하는 통신인터페이스부;로 구성되는 것을 특징으로 하는 전력설비의 절연열화상태 측정장치.
According to claim 1,
The arithmetic processing control unit
a data storage unit configured to receive the phase-locking signal generated by the phase-locking signal generator together with the partial-discharge signal detected by the partial-discharge signal detector and storing the received phase-locking signal in a data format;
a data operation processing unit for synchronizing the partial discharge signal and the phase synchronization signal stored in the data storage unit to the reference time;
a device control unit for controlling the operation of the measuring device; and
Communication that enables wireless communication with an external device to control the operation of the measured value in the external device and transmits the partial discharge signal and the phase synchronization signal synchronized by the data processing unit to the external device An interface unit; a device for measuring insulation deterioration of power equipment, characterized in that it consists of.
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