KR20130047430A - Apparatus and method for measuring power factor - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An insulation power factor measurement device and a method are provided to measure the insulation power factor of the transformer by using the leakage current generated by the operating voltage of the transformer which is in operation and the operating voltage, and determine the degraded status of the transformer from the measured insulation power factor, thereby determining the degraded status of the transformer while operating. CONSTITUTION: An insulation power factor measurement device(100) comprises a data acquisition unit(110), a signal processor(120), and a control unit(130). The data acquisition unit measures the operation voltage of a transformer(10) through a test tap(20) connected to a first condenser type bushing(11), and measures the leakage current of the transformer through the current transformer(30) connected to the ground line of the transformer. The signal processor processes a voltage signal and a current signal by using the measured operation voltage and the leakage current, calculates the phase difference from the voltage signal and the current signal by using a cross-correlation function, and calculates the insulation power factor of the transformer by using the calculated phase difference. The control unit determines the degraded status of the transformer by using the insulation power factor calculated from the signal processor. [Reference numerals] (110) Data acquisition unit; (120) Signal processor; (13) Enclosure; (130) Control unit; (20) Test tap; (30) Current transformer; (AA) Power system; (BB) Load

Description

절연역률 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING POWER FACTOR}Insulation power factor measuring device and method {APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING POWER FACTOR}

본 발명은 절연역률 측정 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 전력용 변압기의 절연열화 판정을 위한 절연역률 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for measuring insulation power factor. More specifically, the present invention relates to an apparatus and a method for measuring the insulation power factor for determining the insulation degradation of the power transformer.

전력용 변압기는 용량이 154 킬로볼트(kilovolt, kV) 이상으로 대용량화 될 뿐 아니라, 수용지점의 부하공급에 대한 중요성이 대두됨에 따라 예방보전(Maintenance Prevention) 또는 사전보전(Predictive Maintenance)을 위한 방법이 필요하다.Power transformers have a capacity of more than 154 kilovolts (kV), as well as the importance of supplying loads at the receiving point, which is a method for maintenance prevention or predictive maintenance. need.

특히, 전력용 변압기는 일반적으로 설계 기대수명에 해당하는 경년 30년을 넘어 운영되는 경우도 증가하고 있어 고경년 설비 비율이 높아지는 등 설비의 체질 변화와 열화 경향을 주시하면서 유지보수 기술을 고도화할 필요가 있다.In particular, power transformers have been operating for more than 30 years, which is the life expectancy of the design, and the number of high-age facilities is increasing. There is.

변압기의 고장패턴은 배스터브 곡선(bathtub curve)을 나타내며, 고장이 증가하는 15년 이상 제품에 대한 정확한 열화진단을 통한 성능개선을 한다면 고장을 감소시키고 수명을 연장할 수 있다.The failure pattern of the transformer shows a bathtub curve, and if the performance is improved through accurate deterioration diagnosis of the product for more than 15 years when the failure increases, the failure can be reduced and the life can be extended.

전력용 변압기의 기본구조는 자기회로를 구성하는 철심과 절연지로 싸인 권선이 탱크에 들어가고, 탱크 안은 절연유가 들어 있다. 절연재료들은 어떤 요인에 의하여 점차 열화되는데, 그 원인을 살펴보면 열적(Thermal), 전기적 (Electrical), 환경적(Environmental) 또는 기계적(Mechanical) 요인으로 분류된다.The basic structure of the power transformer consists of a core wrapped with magnetic core and insulating paper wrapped in a tank, and the tank contains insulating oil. Insulation materials are gradually deteriorated by a certain factor, which is classified into thermal, electrical, environmental or mechanical factors.

절연재료의 절연 열화(Insulation Degradation)는 열적 및 기계적 요인의 복합요인으로 작용되어 전기적 성질의 변화를 가져온다. 절연의 일차적인 변화인 열이 주어졌을 때 화학조성의 농도변화 및 생성물 등이 발생되고 물리적 성질 즉 절연파괴강도의 변화를 가져오게 된다.Insulation Degradation of Insulation Material acts as a combination of thermal and mechanical factors, resulting in a change of electrical properties. Given heat, which is the primary change in insulation, changes in chemical composition concentrations and products occur, resulting in changes in physical properties, ie, dielectric breakdown strength.

전력용 변압기의 구성부품 중 절연을 요하는 중요한 부분으로 절연지(Insulation Paper)와 절연유(Insulation Oil)가 있다. 절연지는 열과 전계로 인하여 셀로루즈가 분해되어 탄화되고, 절연유는 열과 산소의 흡수로 산화 (Carbonized) 되어 분해가스나 슬러지(Sludge) 등이 발생되어 점차 열화(Aging) 된다.Insulation paper and insulation oil are important components that require insulation among power transformer components. Insulating paper is decomposed and carbonized by cellulose due to heat and electric field. Insulating oil is oxidized by absorption of heat and oxygen, resulting in decomposition gas, sludge, etc.

변압기에 대한 절연 진단을 위한 화학적 시험으로 절연유 성능시험, 유중가스 분석을 시행하고 있고, 전기적 시험으로 권선저항 측정, 임피던스 측정, 여자전류 측정, 절연저항 측정, 절연역률 측정, 전압비 측정 등을 수행한다.As a chemical test for insulation diagnosis on transformers, insulation oil performance test and oil in gas analysis are conducted, and electrical tests are performed to measure winding resistance, impedance measurement, excitation current measurement, insulation resistance measurement, insulation power factor measurement, and voltage ratio measurement. .

변압기에 대한 점검의 종류는 변압기의 외형을 점검하여 상태를 파악하는 보통점검(1회/3～5년)과, 이상 발견시 변압기의 내부를 점검하는 정밀점검으로 나눌 수 있다. 또한, 기타 점검으로 운전 개시후 1년 도래시점에 수행하는 초기점검과, 운전 개시후 3년 도래시점에 수행하는 하자점검 등이 있다.The types of inspection on the transformer can be divided into general inspection (1/3/3 years) to check the appearance of the transformer to check its condition, and precision inspection to inspect the inside of the transformer when an abnormality is found. In addition, other checks include an initial check performed one year after the start of operation and a defect check performed three years after the start of operation.

변압기에 대한 열화진단 시험 방법에는 유중가스 분석 시험과 절연역률(Power Factor) 측정이다. 이러한 열화진단 시험을 통해 변압기 이상유무를 판단하고, 내부 정밀점검 시행여부를 결정한다.Degradation diagnostic test methods for transformers are gas-in-oil analysis tests and power factor measurements. Through such a degradation diagnosis test, it is determined whether a transformer is abnormal, and whether or not internal precision inspection is performed.

변압기에 교류전압을 인가하였을 때 절연체에서 손실되는 전력량을 유전손실 (Dielectric Loss)이라고 한다. 일반적으로 양호한 절연체는 손실이 매우 적으며 손실이 큰 경우에는 시스템에 많은 문제를 야기하게 된다. 습기 또는 화학적 변화에 의해 절연체의 오염은 정상시 보다 큰 손실을 야기한다. 이러한 유전손실은 절연역률(Power Factor)로 측정할 수 있다.The amount of power lost in an insulator when an alternating voltage is applied to the transformer is called dielectric loss. In general, good insulators have very low losses and large losses can cause many problems for the system. Contamination of the insulator by moisture or chemical changes results in greater losses than normal. This dielectric loss can be measured by the power factor.

절연역률 측정은 교류전압을 인가하여 그때의 전압과 전류의 위상차를 측정하는 시험이다. 이때, 변압기는 도 1과 같이 정전용량(Capacitance)과 저항(Resistance)이 병렬로 연결된 등가회로를 구성할 수 있다. 교류 전압을 인가할 때 절연체에는 누설전류의 흐름이 발생한다. 총 흐르는 전류(It)는 각각 측정되는 저항분 전류(Ir)와 정전용량분 전류(Ic)의 두 개의 성분으로 분류된다. 절연역률(Power Factor)은 이 등가회로의 저항성분에 흐르는 전류를 측정하여 구할 수 있으며, 누설전류가 작을수록 절연역률도 작고 절연상태는 더욱 좋아진다. 이때, 도 2는 절연역률 값을 나타내며, 도 2에서 "Cosθ"의 값이 절연역률(Power Factor) 값을 나타낸다.Insulation power factor measurement is a test to measure the phase difference between voltage and current by applying AC voltage. In this case, as shown in FIG. 1, the transformer may constitute an equivalent circuit in which a capacitance and a resistance are connected in parallel. When an alternating voltage is applied, leakage current flows in the insulator. The total flowing current It is classified into two components, the resistance current Ir and the capacitance current Ic, respectively, measured. The power factor can be obtained by measuring the current flowing through the resistive component of the equivalent circuit. The smaller the leakage current, the smaller the insulation power factor and the better the insulation state. 2 illustrates an insulation power factor value, and a value of “Cosθ” in FIG. 2 represents an insulation power factor value.

절연시스템에서 절연역률(Power Factor)의 정의는 절연시스템 효율의 계량화라고 할 수 있다. 유전손실(Dielectric Loss)보다 절연역률에 비중을 두는 이유는 유전손실은 크기(Volume)의 함수이기 때문이다. 시스템이 클수록 열화, 오염, 열 발산영역이 커지므로 손실을 분석하기 위해서는 절연물의 크기를 비교할 수 있어야 하는데 물리적으로 측정하기 어렵다. 절연역률(Power Factor)은 사이즈가 다른 절연시스템의 상대적 손실을 비교할 수 있도록 기준값(Index)을 제시할 수 있다. 절연역률에 의한 판단기준으로 IEEE C62-1995에서는 정상(0.5% 미만), 허용범위(0.5%～1.0%), 원인분석(1.0% 초과)을 필요하다고 정의하고 있으며, KEPCO에서는 신품의 전력용 변압기는 0.5% 이하로, 사용품의 경우는 1.0% 정도로 규정하고 있다.The definition of power factor in an insulation system is a quantification of insulation system efficiency. The reason that the dielectric power is given to the insulation power factor rather than the dielectric loss is that the dielectric loss is a function of the volume. The larger the system, the larger the area of degradation, contamination, and heat dissipation, so the size of the insulation must be comparable in order to analyze losses. The power factor can provide an index to compare the relative losses of insulation systems of different sizes. As a criterion for insulation power factor, IEEE C62-1995 defines normal (less than 0.5%), acceptable range (0.5% to 1.0%), and cause analysis (more than 1.0%), and KEPCO defines a new power transformer. Is 0.5% or less, and in the case of used products, it is prescribed as about 1.0%.

전력용 변압기의 절연역률을 측정하기 위해서는 변압기를 휴전하고, 인접기기와의 연결 리드선을 분리하여야 한다. 또한, 절연열화 측정을 위해서는 변압기 부싱단자에 연결된 리드선을 먼저 제거해야 한다. 따라서, 전력용 변압기의 절연역률 및 절연열화 측정을 위해서는 많은 인원과 장비가 필요하며, 고압(AC 10kV)을 다루기 때문에 많은 준비/시험 시간이 필요하다.To measure the insulation power factor of a power transformer, the transformer should be interrupted and the lead wire to adjacent equipment should be disconnected. In addition, in order to measure insulation degradation, the lead wire connected to the transformer bushing terminal must be removed first. Therefore, a large number of people and equipment are required for measuring the insulation power factor and insulation degradation of a power transformer, and a lot of preparation / testing time is required because it deals with a high voltage (AC 10 kV).

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 운전 중인 변압기에 대한 열화 상태를 판단할 수 있는 절연역률 측정 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide an insulation power factor measuring apparatus and method that can determine the deterioration state for the transformer in operation.

본 발명의 특징에 따른 절연역률 측정 장치는 데이터 취득부 및 신호 처리부를 포함한다. 데이터 취득부는 변압기에 대한 운전 전압 및 누설 전류를 측정한다. 신호 처리부는 운전 전압에 대응되는 전압 신호를 생성하고, 누설 전류에 대응되는 전류 신호를 생성하며, 상호상관 함수를 통해 산출되는 전압 신호와 전류 신호간의 위상차를 이용하여 변압기에 대한 절연역률을 산출한다.An insulation power factor measuring apparatus according to a feature of the present invention includes a data acquisition unit and a signal processing unit. The data acquisition unit measures the operating voltage and leakage current for the transformer. The signal processor generates a voltage signal corresponding to the operating voltage, generates a current signal corresponding to the leakage current, and calculates an insulation power factor for the transformer by using a phase difference between the voltage signal and the current signal calculated through a cross-correlation function. .

여기서, 데이터 취득부는 변압기의 부싱에 연결된 시험탭을 통해 운전 전압을 측정한다.Here, the data acquisition unit measures the operating voltage through the test tap connected to the bushing of the transformer.

또한, 데이터 취득부는 시험탭의 탭 절연체에 걸리는 전압을 측정하고, 탭 절연체에 걸리는 전압을 이용하여 운전 전압을 산출한다.The data acquisition unit also measures the voltage applied to the tab insulator of the test tap and calculates the operating voltage using the voltage applied to the tab insulator.

또한, 데이터 취득부는 탭 절연체에 걸리는 전압, 부싱의 커패시터값, 및 탭 절연체의 커패시터값을 이용하여 운전 전압을 산출한다.In addition, the data acquisition unit calculates the operating voltage using the voltage across the tab insulator, the capacitor value of the bushing, and the capacitor value of the tab insulator.

여기서, 데이터 취득부는 변압기의 접지선에 연결된 변류기를 통해 누설 전류를 측정한다.Here, the data acquisition unit measures the leakage current through the current transformer connected to the ground line of the transformer.

여기서, 신호 처리부는 운전 전압 및 누설 전류를 증폭하는 증폭부, 그리고 증폭된 운전 전압을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 전압 신호를 생성하고, 증폭된 누설 전류를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 전류 신호를 생성하는 변환부를 포함한다.Here, the signal processing unit generates an voltage signal by converting an amplification unit for amplifying the operating voltage and leakage current, and the amplified operating voltage from an analog signal to a digital signal, and converts the amplified leakage current from an analog signal to a digital signal to It includes a converter for generating a signal.

여기서, 신호 처리부는 복수 회에 걸쳐 측정되는 복수 개의 위상차들을 이용하여 평균 위상차를 산출하고, 평균 위상차를 이용하여 변압기에 대한 절연역률을 산출한다.Here, the signal processor calculates an average phase difference using a plurality of phase differences measured over a plurality of times, and calculates an insulation power factor for the transformer using the average phase difference.

본 발명의 특징에 따른 절연역률 측정 방법은 변압기와 연결된 장치가 상기 변압기에 대한 절연역률을 측정하는 방법으로써, 변압기에 대한 운전 전압을 에이디 변환하여 전압 신호를 생성하는 단계, 변압기에 대한 누설 전류를 에이디 변환하여 전류 신호를 생성하는 단계, 상호상관 함수를 이용하여 전압 신호와 전류 신호간의 위상차를 산출하는 단계, 그리고 위상차를 이용하여 변압기에 대한 절연역률을 산출하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for measuring an insulation power factor, in which a device connected to a transformer measures an insulation power factor of the transformer, by converting an operating voltage of the transformer into an AD to generate a voltage signal, and measuring leakage current of the transformer. Generating a current signal by AD conversion; calculating a phase difference between the voltage signal and the current signal using a cross-correlation function; and calculating an insulation power factor for the transformer using the phase difference.

여기서, 전압 신호를 생성하는 단계는 변압기의 부싱에 연결된 시험탭에 걸리는 전압을 측정하는 단계, 그리고 시험탭에 걸리는 전압, 시험탭의 커패시터값, 및 부싱의 커패시터값을 이용하여 운전 전압을 산출하는 단계를 포함한다.The generating of the voltage signal may include measuring a voltage across a test tap connected to a bushing of a transformer, and calculating an operating voltage using a voltage across the test tap, a capacitor value of the test tap, and a capacitor value of the bushing. Steps.

여기서, 전류 신호를 생성하는 단계는 변압기의 접지선에 연결된 변류기를 이용하여 누설 전류를 측정하는 단계를 포함한다.Here, generating the current signal includes measuring a leakage current using a current transformer connected to the ground line of the transformer.

본 발명의 특징에 따르면, 운전 중인 변압기의 운전 전압 및 운전 전압에 의해 발생하는 누설 전류를 이용하여 변압기에 대한 절연역률을 측정하고, 측정된 절연역률로부터 변압기에 대한 열화 상태를 판단함으로써 운전 중에 변압기에 대한 열화 상태를 판단할 수 있는 효과가 있다.According to a feature of the present invention, by measuring the insulation power factor for the transformer by using the operating voltage and the leakage current generated by the operating voltage of the transformer in operation, and by determining the deterioration state for the transformer from the measured insulation power factor transformer during operation There is an effect that can determine the deterioration state for.

도 1은 변압기의 등가회로와 위상차를 나타내는 도면이다.
도 2는 절연역률에 대한 벡터도를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 처리부의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시험탭을 포함하는 콘덴서형 부싱의 구조를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 콘덴서형 부싱의 등가회로를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 방법을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an equivalent circuit and a phase difference of a transformer.
2 is a diagram illustrating a vector diagram of an insulation power factor.
3 is a diagram illustrating a configuration of an insulation power factor measuring system according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a configuration of a signal processor according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a structure of a condenser-type bushing including a test tap according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 illustrates an equivalent circuit of a condenser-type bushing according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating an insulation power factor measuring method according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 고지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 해당 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, the repeated description, the notification function that may unnecessarily obscure the gist of the present invention, and the detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

이하에서는 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 장치 및 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for measuring insulation power factor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 도 3 및 도 4를 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 장치에 대해 설명한다.First, an insulation power factor measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 시스템의 구성을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a configuration of an insulation power factor measuring system according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 바와 같이, 절연역률 측정 시스템은 절연역률 측정 장치(100)를 이용하여 변압기(10)에 대한 절연역률을 측정하기 위한 시스템이다. As shown in FIG. 3, the insulation power factor measurement system is a system for measuring the insulation power factor for the transformer 10 using the insulation power factor measurement apparatus 100.

여기서, 변압기(10)는 전력계통으로부터 입력되는 교류 전원을 변압하여 변압된 교류 전원을 부하에 공급하는 장치로, 제1 콘덴서형 부싱(11), 제2 콘덴서형 부싱(12), 권선부(13)를 포함하여 구성된다.Here, the transformer 10 is a device for transforming the AC power input from the power system to supply the transformed AC power to the load, the first condenser bushing 11, the second condenser bushing 12, the winding unit ( 13) is configured to include.

제1 콘덴서형 부싱(11)은 권선부(13)의 입력 단자로써, 권선부(13)의 일차코일과 연결되어 전력계통으로부터 입력되는 교류 전원을 권선부(13)의 일차코일에 입력한다.The first condenser bushing 11 is an input terminal of the winding unit 13, and is connected to the primary coil of the winding unit 13 to input AC power input from the power system to the primary coil of the winding unit 13.

제2 콘덴서형 부싱(12)은 권선부(13)의 출력 단자로써, 권선부(13)의 이차코일과 연결되어 권선부(13)에서 변압된 교류 전원을 부하에 제공한다.The second condenser type bushing 12 is an output terminal of the winding part 13 and is connected to the secondary coil of the winding part 13 to provide an AC power transformed by the winding part 13 to the load.

권선부(13)는 변압기(10)의 외함 내부에 설치되며, 제1 콘덴서형 부싱(11)을 통해 입력된 교류 전원을 변압하여 변압된 교류 전원을 제2 콘덴서형 부싱(12)을 통해 부하에 공급한다. 여기서, 권선부(13)는 전자기유도에 따라 교류 전원의 전압이나 전류를 변화시키며, 일차코일 및 이차코일을 포함한다.The winding part 13 is installed inside the enclosure of the transformer 10, and loads the transformed AC power through the second condenser type bushing 12 by transforming an AC power input through the first condenser type bushing 11. To feed. Here, the winding unit 13 changes the voltage or current of the AC power source according to the electromagnetic induction, and includes a primary coil and a secondary coil.

절연역률 측정 장치(100)는 변압기(10)에 대한 절연열화 판정을 위해서 변압기(10)의 운전 전압 및 누설 전류를 이용하여 변압기(10)에 대한 절연역률을 측정하는 장치이며, 데이터 취득부(110), 신호 처리부(120), 및 제어부(130)를 포함하여 구성된다.The insulation power factor measuring apparatus 100 is an apparatus for measuring the insulation power factor of the transformer 10 by using the operating voltage and the leakage current of the transformer 10 to determine insulation degradation of the transformer 10. 110, a signal processor 120, and a controller 130.

데이터 취득부(110)는 제1 콘덴서형 부싱(11)에 연결된 시험탭(20)을 통해 변압기(10)의 운전 전압을 측정하고, 변압기(10)의 접지선(ground, 이하에서는 'GND'라고도 함)에 연결된 변류기(30)를 통해 변압기(10)의 누설 전류를 측정한다. 여기서, 변압기(10)의 누설 전류는 운전 중인 변압기(10)에 가압된 전압에 의해 변압기(10)의 절연체로부터 누설되어 발생하는 전류이다.The data acquisition unit 110 measures the operating voltage of the transformer 10 through the test tap 20 connected to the first condenser-type bushing 11, and is also referred to as a ground line (hereinafter, 'GND') of the transformer 10. The leakage current of the transformer 10 is measured through the current transformer 30 connected to the same. Here, the leakage current of the transformer 10 is a current generated by leaking from the insulator of the transformer 10 by the voltage pressed on the transformer 10 in operation.

신호 처리부(120)는 측정된 운전 전압 및 누설 전류를 이용하여 전압 신호 및 전류 신호를 생성하고, 상호상관 함수(cross-correlation function)를 이용하여 전압 신호와 전류 신호로부터 위상차를 산출하며, 산출된 위상차를 이용하여 변압기(10)에 대한 절연역률을 산출한다.The signal processor 120 generates a voltage signal and a current signal using the measured operating voltage and the leakage current, calculates a phase difference from the voltage signal and the current signal using a cross-correlation function, and calculates the phase difference. The insulation power factor for the transformer 10 is calculated using the phase difference.

제어부(130)는 신호 처리부(120)에서 산출된 절연역률을 이용하여 변압기(10)에 대한 열화 상태를 판단한다.The controller 130 determines the deterioration state of the transformer 10 by using the insulation power factor calculated by the signal processor 120.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 신호 처리부의 구성을 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating a configuration of a signal processor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 신호 처리부(120)는 신호 증폭부(121), 아날로그 디지털 변환부(analogue digital converter, 이하에서는 'AD 변환부'라고도 함)(122), 및 디지털 신호 처리부(Digital Signal Processor, 이하에서는 'DSP'라고도 함)(123)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the signal processor 120 may include a signal amplifier 121, an analog digital converter (hereinafter referred to as an “AD converter”) 122, and a digital signal processor (Digital). Signal Processor (hereinafter also referred to as 'DSP') 123.

신호 증폭부(121)는 시험탭(20)을 통해 측정된 운전 전압을 증폭하여 출력하고, 변류기(30)를 통해 측정된 누설 전류를 증폭하여 출력한다.The signal amplifier 121 amplifies and outputs an operating voltage measured through the test tap 20, and amplifies and outputs a leakage current measured through the current transformer 30.

AD 변환부(122)는 신호 증폭부(121)에서 증폭되어 출력되는 운전 전압을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 전압 신호를 생성하고, 신호 증폭부(121)에서 증폭되어 출력되는 누설 전류를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 전류 신호를 생성한다.The AD converter 122 generates a voltage signal by converting the driving voltage amplified by the signal amplifier 121 from an analog signal to a digital signal, and converts the leakage current amplified and output from the signal amplifier 121 into an analog signal. The signal is converted into a digital signal to generate a current signal.

DSP(123)는 상호상관 함수를 이용하여 AD 변환부(122)에서 생성된 전압 신호와 전류 신호간의 위상차를 산출하며, 산출된 위상차를 이용하여 변압기(10)에 대한 절연역률을 산출한다. 여기서, DSP(123)는 상호상관 함수를 이용하여 전압 신호와 전류 신호간의 유사성 및 시간차에 따른 위상차를 산출할 수 있다. 이때, DSP(123)는 수학식 1에 따라 전압 신호와 전류 신호간의 상호상관 함수값을 계산할 수 있다.The DSP 123 calculates a phase difference between the voltage signal and the current signal generated by the AD converter 122 using the cross-correlation function, and calculates an insulation power factor for the transformer 10 using the calculated phase difference. Here, the DSP 123 may calculate the phase difference according to the similarity and time difference between the voltage signal and the current signal using the cross-correlation function. In this case, the DSP 123 may calculate a cross-correlation function value between the voltage signal and the current signal according to Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서, "Rv1(k)"는 상호상관 함수값을 나타내고, "V(n)"은 전압 신호를 나타내며, "I(n)"은 전류 신호를 나타낸다. 여기서, "1/N"은 상관값을 표준화한 것이고, "k"는 "V(n)"이 "I(n+k)"와 얼마나 어긋나는지를 샘플점의 수로 표현한 것이다.In Equation 1, "Rv 1 (k)" represents a cross-correlation function value, "V (n)" represents a voltage signal, and "I (n)" represents a current signal. Here, "1 / N" is a standardized correlation value, and "k" represents how many "V (n)" deviates from "I (n + k)" by the number of sample points.

또한, DSP(123)는 수학식 2에 따라 상호상관 함수값(Rv1(k))이 최대가 되는 "k"에 샘플링 간격을 나타내는 "Δt"를 곱하여 전압 신호와 전류 신호간의 위상차(θ)를 산출할 수 있다.Also, the DSP 123 multiplies " k " which maximizes the cross-correlation function value Rv1 (k) by " k " representing the sampling interval, thereby multiplying the phase difference [theta] between the voltage signal and the current signal. Can be calculated.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, DSP(123)는 전압 신호 또는 전류 신호에 포함된 노이즈 성분의 영향을 줄이기 위해서 위상차를 복수 회에 걸쳐 측정하고, 수학식 3에 따라 가산평균을 구하여 평균 위상차를 산출할 수 있다.Here, the DSP 123 may measure the phase difference a plurality of times in order to reduce the influence of the noise component included in the voltage signal or the current signal, and calculate an average phase difference by obtaining an additive average according to Equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

수학식 3에서, "θavg"는 평균 위상차를 나타내고, "M"은 측정횟수를 나타낸다.In Equation 3, "? Avg" represents the average phase difference, and "M" represents the number of measurements.

다음은, 도 5 및 도 6을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 시험탭에 대해 설명한다.Next, a test tap according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시험탭을 포함하는 콘덴서형 부싱의 구조를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating a structure of a condenser-type bushing including a test tap according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 콘덴서형 부싱(200)은 절연 코어(210) 및 시험탭(220)을 포함한다.As shown in FIG. 5, the condenser bushing 200 includes an insulating core 210 and a test tap 220.

절연 코어(210)는 복수 개의 커패시터를 통해 제1 커패시터값을 갖는다.The insulating core 210 has a first capacitor value through a plurality of capacitors.

시험탭(220)은 절연역률 측정 장치(100)와 연결되며, 탭 절연체(221) 및 탭 전극(222)를 포함한다.The test tab 220 is connected to the insulation power factor measuring apparatus 100 and includes a tab insulator 221 and a tab electrode 222.

탭 절연체(221)는 하나의 커패시터를 통해 제2 커패시터값을 갖는다.The tab insulator 221 has a second capacitor value through one capacitor.

탭 전극(222)은 절연역률 측정 장치(100)와 연결된다.The tab electrode 222 is connected to the insulation power factor measuring apparatus 100.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 콘덴서형 부싱의 등가회로를 도시한 도면이다.6 illustrates an equivalent circuit of a condenser-type bushing according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 절연 코어(210)는 복수 개의 커패시터를 통해 제1 커패시터값(C1)을 갖는다.As shown in FIG. 6, the insulating core 210 has a first capacitor value C1 through a plurality of capacitors.

탭 절연체(221)는 하나의 커패시터를 통해 제2 커패시터값(C2)를 갖는다.The tab insulator 221 has a second capacitor value C2 through one capacitor.

여기서, 절연역률 측정 장치(100)는 탭 전극(222)와 연결되어 탭 절연체(221)에 대응되는 커패시터에 걸리는 전압을 측정하고, 측정된 전압을 이용하여 운전 전압을 산출한다. 이때, 절연역률 측정 장치(100)는 수학식 4에 따라 운전 전압을 산출할 수 있다.Here, the insulation power factor measuring apparatus 100 is connected to the tab electrode 222 to measure a voltage applied to a capacitor corresponding to the tab insulator 221, and calculates an operating voltage using the measured voltage. In this case, the insulation power factor measuring apparatus 100 may calculate an operating voltage according to Equation 4.

Figure pat00004
Figure pat00004

수학식 4에서, "V"는 운전 전압을 나타내고, "V(C2)"는 탭 절연체(221)에 걸리는 전압을 나타내고, "C1"은 콘덴서형 부싱(200)의 절연 코어(210)의 커패시터값을 나타내며, "C2"는 시험탭(220)의 탭 절연체(221)의 커패시터값을 나타낸다.In Equation 4, "V" denotes an operating voltage, "V (C2)" denotes a voltage applied to the tab insulator 221, and "C1" denotes a capacitor of the insulating core 210 of the condenser-type bushing 200. Represents a value, and "C2" represents a capacitor value of the tab insulator 221 of the test tap 220.

다음은, 도 7을 참고하여 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 장치가 절연역률을 측정하는 방법에 대해 설명한다.Next, a method of measuring the insulation power factor by the insulation power factor measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 절연역률 측정 방법을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating an insulation power factor measuring method according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 절연역률 측정 장치(100)의 데이터 취득부(110)는 시험탭(20)을 이용하여 변압기(10)의 운전 전압을 측정한다(S100).As shown in FIG. 7, first, the data acquisition unit 110 of the insulation power factor measuring apparatus 100 measures the operating voltage of the transformer 10 using the test tap 20 (S100).

다음, 절연역률 측정 장치(100)의 데이터 취득부(110)는 변류기(30)를 이용하여 변압기(10)의 누설 전류를 측정한다(S110).Next, the data acquisition unit 110 of the insulation power factor measuring apparatus 100 measures the leakage current of the transformer 10 using the current transformer 30 (S110).

이후, 절연역률 측정 장치(100)의 신호 처리부(120)는 측정된 운전 전압 및 누설 전류를 증폭한다(S120).Thereafter, the signal processor 120 of the insulation power factor measuring apparatus 100 amplifies the measured operating voltage and the leakage current (S120).

다음, 절연역률 측정 장치(100)의 신호 처리부(120)는 증폭된 운전 전압 및 누설 전류를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 에이디 변환하여 전압 신호 및 전류 신호를 생성한다(S130).Next, the signal processor 120 of the insulation power factor measuring apparatus 100 converts the amplified driving voltage and leakage current from an analog signal to a digital signal to generate a voltage signal and a current signal (S130).

이후, 절연역률 측정 장치(100)의 DSP(130)는 상호상관 함수를 이용하여 전압 신호와 전류 신호간의 위상차를 산출한다(S140).Thereafter, the DSP 130 of the insulation power factor measuring apparatus 100 calculates a phase difference between the voltage signal and the current signal using the cross-correlation function (S140).

다음, 절연역률 측정 장치(100)의 DSP(130)는 산출된 위상차를 이용하여 변압기(10)에 대한 절연역률을 산출한다(S150).Next, the DSP 130 of the insulation power factor measuring apparatus 100 calculates the insulation power factor for the transformer 10 by using the calculated phase difference (S150).

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 변압기
11: 제1 콘덴서형 부싱
12: 제2 콘덴서형 부싱
13: 권선부
20: 시험탭
30: 변류기
100: 절연역률 측정 장치
110: 데이터 취득부
120: 신호 처리부
121: 신호 증폭부
122: 아날로그 디지털 변환부, AD 변환부
123: 디지털 신호 처리부, DSP
130: 제어부
200: 콘덴서형 부싱
210: 절연 코어
220: 시험탭
221: 탭 절연체
222: 탭 전극10: transformer
11: first condenser bushing
12: second condenser bushing
13: winding
20: test tab
30: Current transformer
100: insulation power factor measuring device
110: data acquisition unit
120: Signal processor
121: signal amplifier
122: analog-digital converter, AD converter
123: digital signal processing unit, DSP
130:
200: condenser bushing
210: insulation core
220: test tap
221: tab insulator
222: tab electrode

Claims (10)

변압기에 대한 운전 전압 및 누설 전류를 측정하는 데이터 취득부; 및
상기 운전 전압에 대응되는 전압 신호를 생성하고, 상기 누설 전류에 대응되는 전류 신호를 생성하며, 상호상관 함수를 통해 산출되는 상기 전압 신호와 상기 전류 신호간의 위상차를 이용하여 상기 변압기에 대한 절연역률을 산출하는 신호 처리부를 포함하는 절연역률 측정 장치.A data acquisition unit for measuring an operating voltage and a leakage current for the transformer; And
Generating a voltage signal corresponding to the operating voltage, generating a current signal corresponding to the leakage current, and using the phase difference between the voltage signal and the current signal calculated through a cross-correlation function to determine the insulation power factor for the transformer Insulation power factor measurement device comprising a signal processing unit for calculating. 청구항 1에 있어서,
상기 데이터 취득부는
상기 변압기의 부싱에 연결된 시험탭을 통해 상기 운전 전압을 측정하는 절연역률 측정 장치.The method according to claim 1,
The data acquisition unit
Insulation power factor measuring device for measuring the operating voltage through a test tap connected to the bushing of the transformer. 청구항 2에 있어서,
상기 데이터 취득부는
상기 시험탭의 탭 절연체에 걸리는 전압을 측정하고, 상기 탭 절연체에 걸리는 전압을 이용하여 상기 운전 전압을 산출하는 절연역률 측정 장치.The method according to claim 2,
The data acquisition unit
An insulation power factor measuring device for measuring a voltage applied to a tab insulator of the test tap and calculating the operating voltage using the voltage applied to the tab insulator. 청구항 3에 있어서,
상기 데이터 취득부는
상기 탭 절연체에 걸리는 전압, 상기 부싱의 커패시터값, 및 상기 탭 절연체의 커패시터값을 이용하여 상기 운전 전압을 산출하는 절연역률 측정 장치.The method according to claim 3,
The data acquisition unit
And an operating power factor measuring device using the voltage across the tab insulator, the capacitor value of the bushing, and the capacitor value of the tab insulator. 청구항 1에 있어서,
상기 데이터 취득부는
상기 변압기의 접지선에 연결된 변류기를 통해 상기 누설 전류를 측정하는 절연역률 측정 장치.The method according to claim 1,
The data acquisition unit
Insulation power factor measuring device for measuring the leakage current through the current transformer connected to the ground line of the transformer. 청구항 1에 있어서,
상기 신호 처리부는
상기 운전 전압 및 상기 누설 전류를 증폭하는 증폭부; 및
증폭된 운전 전압을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 상기 전압 신호를 생성하고, 증폭된 누설 전류를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 상기 전류 신호를 생성하는 변환부를 포함하는 절연역률 측정 장치.The method according to claim 1,
The signal processor
An amplifier for amplifying the operating voltage and the leakage current; And
And a converter configured to convert the amplified operating voltage from an analog signal to a digital signal to generate the voltage signal, and convert the amplified leakage current from an analog signal to a digital signal to generate the current signal. 청구항 1에 있어서,
상기 신호 처리부는
복수 회에 걸쳐 측정되는 복수 개의 위상차들을 이용하여 평균 위상차를 산출하고, 상기 평균 위상차를 이용하여 상기 변압기에 대한 절연역률을 산출하는 절연역률 측정 장치.The method according to claim 1,
The signal processor
An insulation power factor measuring device for calculating an average phase difference using a plurality of phase differences measured over a plurality of times, and calculating the insulation power factor for the transformer using the average phase difference. 변압기와 연결된 장치가 상기 변압기에 대한 절연역률을 측정하는 방법에 있어서,
상기 변압기에 대한 운전 전압을 에이디 변환하여 전압 신호를 생성하는 단계;
상기 변압기에 대한 누설 전류를 에이디 변환하여 전류 신호를 생성하는 단계;
상호상관 함수를 이용하여 상기 전압 신호와 상기 전류 신호간의 위상차를 산출하는 단계; 및
상기 위상차를 이용하여 상기 변압기에 대한 절연역률을 산출하는 단계를 포함하는 절연역률 측정 방법.In the device connected to the transformer to measure the insulation power factor for the transformer,
Generating a voltage signal by converting an operating voltage of the transformer into an AD;
AD conversion of the leakage current for the transformer to generate a current signal;
Calculating a phase difference between the voltage signal and the current signal using a cross-correlation function; And
And calculating an insulation power factor for the transformer using the phase difference. 청구항 8에 있어서,
상기 전압 신호를 생성하는 단계는
상기 변압기의 부싱에 연결된 시험탭에 걸리는 전압을 측정하는 단계; 및
상기 시험탭에 걸리는 전압, 상기 시험탭의 커패시터값, 및 상기 부싱의 커패시터값을 이용하여 상기 운전 전압을 산출하는 단계를 포함하는 절연역률 측정 방법.The method according to claim 8,
Generating the voltage signal
Measuring a voltage across a test tap connected to a bushing of the transformer; And
And calculating the operating voltage using the voltage across the test tap, the capacitor value of the test tap, and the capacitor value of the bushing. 청구항 8에 있어서,
상기 전류 신호를 생성하는 단계는
상기 변압기의 접지선에 연결된 변류기를 이용하여 상기 누설 전류를 측정하는 단계를 포함하는 절연역률 측정 방법.The method according to claim 8,
Generating the current signal
And measuring the leakage current by using a current transformer connected to the ground line of the transformer.
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