KR20220004292A - 전력설비의 부분방전을 검출하는 방법 및 그 시스템 - Google Patents

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조필훈
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한국전력공사
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Abstract

본 발명의 다양한 실시 예들은 전력설비의 부분방전을 검출하는 방법 및 그 시스템에 관한 것으로서, 시스템은, 전력설비에 부분방전이 발생한 한 경우, 유선으로 연결된 극초단파 센서와 무선으로 연결된 외부 극초단파 센서로부터 부분방전신호를 획득하고, 상기 획득된 부분방전신호에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단하기 측정 데이터를 생성하고, 상기 측정 데이터를 송신하는 검출 장치, 및 상기 측정 데이터를 수신한 것에 응답하여, 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터를 분석함으로써, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 부분방전 판단 장치를 포함할 수 있다. 다른 실시 예들도 가능하다.

Description

전력설비의 부분방전을 검출하는 방법 및 그 시스템{METHOD FOR DETECTING PARTIAL DISCHARGE OF ELECTRIC POWER FACILITIES AND SYSTEM THEREOF}
본 발명의 다양한 실시 예들은 전력설비의 부분방전을 검출하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
부분방전은, 각종 산업체 및 전력계통 변전소에 설치되는 수전설비 및 고압 배전반, 고압 케이블, 변압기, GIS(gas insulated switchgear), 개폐기 등의 전력 기기의 어느 한 부분에서 발생하는 방전을 의미한다. 부분방전의 측정 및 감시를 통해 전력설비의 이상 유무와 절연체 열화 정도를 예측할 수 있다. 이에 따라, 전력설비에서 부분방전을 검출하기 위한 방안(solution)이 요구될 수 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제10-2117938호(2020.05.27, 전력기기의 부분방전 감시 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 전력설비에서 부분방전을 검출하는 방법 및 시스템에 관하여 개시한다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 부분방전 검출 시스템은, 전력설비에 부분방전이 발생한 한 경우, 유선으로 연결된 극초단파 센서와 무선으로 연결된 외부 극초단파 센서로부터 부분방전신호를 획득하고, 상기 획득된 부분방전신호에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단하기 측정 데이터를 생성하고, 상기 측정 데이터를 송신하는 검출 장치, 및 상기 측정 데이터를 수신한 것에 응답하여, 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터를 분석함으로써, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 부분방전 판단 장치를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 검출 장치는, 상기 측정 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 부분방전신호로부터 지정된 주파수 대역의 신호를 추출하고, 상기 추출된 신호로부터 노이즈 성분을 제거하고, 상기 노이즈 성분이 제거된 신호를 증폭함으로써, 상기 측정 데이터를 생성할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 검출 장치는, 상기 노이즈 성분을 제거하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 추출된 신호로부터 1ns 미만의 저속 펄스(low speed pulse)를 제거할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 검출 장치는, 상기 측정 데이터를 송신하는 동작의 적어도 일부로서, WiFi 통신을 통해 상기 측정 데이터를 상기 부분방전 판단 장치로 송신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 부분방전 판단 장치는, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 동작의 적어도 일부로서, 상기 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터에 포함된 신호와 기 저장된 부분방전 신호를 비교하고, 상기 측정 데이터에 포함된 신호와 상기 기 저장된 부분방전 신호의 유사도가 기준 유사도 이상인 경우, 상기 전력설비에 부분방전이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 부분방전 판단 장치는, 상기 측정 데이터에 기반하여 부분방전 최대값을 식별하고, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별한 것에 응답하여, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 나타내는 정보 및 부분방전 최대값에 대한 정보를 출력할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 부분방전 판단 장치는, 상기 극초단파 센서와 상기 외부 극초단파 센서 간의 거리, 및 상기 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호와 상기 외부 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호의 신간차에 기반하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 추정하고, 상기 추정된 위치를 출력할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 부분방전 검출 시스템의 동작 방법은, 전력설비에 부분방전이 발생한 한 경우, 검출 장치가 유선으로 연결된 극초단파 센서와 무선으로 연결된 외부 극초단파 센서로부터 부분방전신호를 획득하는 단계, 상기 검출 장치가 상기 획득된 부분방전신호에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단하기 측정 데이터를 생성하는 단계, 상기 검출 장치가 상기 측정 데이터를 송신하는 단계, 및 부분방전 판단 장치가 상기 측정 데이터를 수신한 것에 응답하여, 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터를 분석함으로써, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 정 데이터를 생성하는 단계는, 상기 검출 장치가 상기 부분방전신호로부터 지정된 주파수 대역의 신호를 추출하는 단계, 상기 검출 장치가 상기 추출된 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 단계, 및 상기 검출 장치가 상기 노이즈 성분이 제거된 신호를 증폭함으로써, 상기 측정 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 노이즈 성분을 제거하는 단계는, 상기 검출 장치가 상기 추출된 신호로부터 1ns 미만의 저속 펄스(low speed pulse)를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 측정 데이터를 송신하는 단계는, 상기 검출 장치가 WiFi 통신을 통해 상기 측정 데이터를 상기 부분방전 판단 장치로 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 단계는, 상기 부분방전 판단 장치가 상기 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터에 포함된 신호와 기 저장된 부분방전 신호를 비교하는 단계, 및 상기 측정 데이터에 포함된 신호와 상기 기 저장된 부분방전 신호의 유사도가 기준 유사도 이상인 경우, 상기 부분방전 판단 장치가 상기 전력설비에 부분방전이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 부분방전 판단 시스템의 동작 방법은, 상기 부분방전 판단 장치가 상기 측정 데이터에 기반하여 부분방전 최대값을 식별하는 단계 및 상기 부분방전 판단 장치가 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별한 것에 응답하여, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 나타내는 정보 및 부분방전 최대값에 대한 정보를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 부분방전 판단 시스템의 동작 방법은, 상기 부분방전 판단 장치가 상기 극초단파 센서와 상기 외부 극초단파 센서 간의 거리, 및 상기 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호와 상기 외부 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호의 신간차에 기반하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 추정하는 단계 및 상기 부분방전 판단 장치가 상기 추정된 위치를 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들은, 무선으로 연결된 극초단파(ultra high frequency, UHF) 센서와 유선으로 연결된 극초단파 센서를 이용하여 부분방전 신호를 획득하고, 획득된 신호를 분석하여 전력설비에서 부분방전이 발생했는지 여부를 판단함으로써, 전력설비의 고장을 예방할 수 있다.
도 1a는 다양한 실시 예들에 따른 부분방전을 감지하는 검출 장치의 외형을 도시하는 예시도이다.
도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 검출 장치의 블록도이다.
도 2는 다양한 실시 예들에 따른 검출 장치에서 시간을 동기화하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 부분방전의 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단 장치의 블록도이다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 검출 장치에서 부분방전을 감지하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 부분방전 판단 장치에서 부분방전의 발생 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배전선로의 단선을 감지하는 시스템 및 그 동작 방법을 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들어, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한", "~하는 능력을 가지는", "~하도록 변경된", "~하도록 만들어진", "~를 할 수 있는", 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
도 1a는 다양한 실시 예들에 따른 부분방전을 감지하는 검출 장치의 외형을 도시하는 예시도이다. 도 1b는 다양한 실시 예들에 따른 검출 장치의 블록도이다. 도 2는 다양한 실시 예들에 따른 검출 장치에서 시간을 동기화하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 검출 장치(100)는 신호 처리 모듈(120), 극초단파(ultra high frequency, UHF) 모듈(130), 극초단파 센서(140), 배터리(170), 통신 모듈(180), 및 안테나(190)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 검출 장치(100)의 구성 요소는 상술한 구성 요소들에 제한되지 않으며, 상술한 구성 요소 이외에 다른 구성 요소들(예: 출력 장치 및/또는 입력 장치)을 더 포함할 수도 있다. 일 실시 예에 따르면, 검출 장치(100)는 도 1a와 같은 형태로 구현될 수 있다. 다만, 검출 장치(100)의 형태는 도 1a의 형태로 제한되지 않으며, 도 1a와 다른 형태로 구현될 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 극초단파 모듈(130)은 복수의 센서로부터 출력되는 신호를 수신하고, 수신된 신호를 신호 처리 모듈(120)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 극초단파 모듈(130)은 극초단파 모듈(130)과 유선으로 연결된 극초단파 센서(140)로부터 제1 부분방전신호가 수신되면, 수신된 신호를 신호 처리 모듈(120)로 송신할 수 있다. 다른 예를 들어, 극초단파 모듈(130)은 외부 극초단파 센서(150)로부터 방송(broadcast)되는 제2 부분방전신호를 수신한 경우, 수신된 제2 부분방전신호를 신호 처리 모듈(120)로 송신할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 극초단파 모듈(130)은 노이즈 센서(160)로부터 방송되는 노이즈 신호를 수신한 경우, 수신된 노이즈 신호를 신호 처리 모듈(120)로 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제1 부분방전신호 및 제2 부분방전신호는, 상승시간이 1ns 이하의 펄스 신호를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 극초단파 모듈(130)과 극초단파 센서(140)간의 임피던스 매칭을 위해, 극초단파 모듈(130)에서 극초단파 센서(140)와 연결되는 단자는 아래의 <수학식 1>을 만족할 수 있다.
Figure pat00001
<수학식 1>에서, ReturnLoss는 유선 접속 단자 구성에 따른 신호의 손실량을 나타내고, VSWR는 기 설정된 정재파비를 나타내고, Vmax는 최대 출력 측정 전압을 나타내고, Vmin은 최소 출력 측정전압을 나타내고, Γ는 반사계수를 나타낼 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 신호 처리 모듈(120)은 극초단파 모듈(130)로부터 수신된 신호에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단하는데 사용될 측정 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 신호 처리 모듈(120)은 극초단파 모듈(130)로부터 제1 부분방전신호 및 제2 부분방전신호가 수신되면, 제1 부분방전신호와 제2 부분방전신호로부터 지정된 주파수 대역(예: 0.3GHz ~ 3GHz)의 신호를 추출하고, 추출된 신호로부터 노이즈 성분을 제거하고, 노이즈 성분이 제거된 신호를 증폭함으로써, 측정 데이터를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 신호 처리 모듈(120)은 1ns 미만의 저속 펄스(low speed pulse)를 노이즈 성분으로 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 신호 처리 모듈(120)은, 지정된 주파수 대역의 신호를 추출하기 위한 밴드 패스 필터(band pass filter, BPF)), 노이즈 성분을 제거하기 위한 스피드 게이트 스위치(speed gate switch), 및 신호를 증폭하기 위한 신호 증폭기(rf amplifier)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 측정된 데이터는, 제1 부분방전신호로부터 생성된 측정 데이터와 제2 부분방전신호로부터 생성된 측정 데이터가 모두 포함되며, 각각의 측정 데이터는, 구별을 위한 식별 정보를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 신호 처리 모듈(120)은 측정 데이터가 생성된 것에 응답하여, 측정 데이터를 통신 모듈(180)로 송신할 수 있다. 통신 모듈(180)은 신호 처리 모듈(120)로부터 측정 데이터가 수신되면, 안테나(190)를 통해 측정 데이터를 부분방전 판단 장치로 송신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 극초단파 센서(140) 및 외부 극초단파 센서(150)는 전력설비(예: GIS)에 부분방전이 발생하는 경우, 부분방전신호를 생성하여 검출 장치(100)의 극초단파 모듈(130)로 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 극초단파 센서(140)는 유선 통신을 통해 극초단파 모듈(130)로 제1 부분방전신호를 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면 외부 극초단파 센서(150)는 무선 통신을 통해 극초단파 모듈(130)로 제2 부분방전 신호를 송신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 외부 극초단파 센서(150)는 도 2와 같이, 복수의 센서들(마스터 및 슬레이브)로 구성될 수 있다. 이 경우, 각각의 센서는 60Hz 발생 회로(generation circuit)을 포함할 수 있으며, 센서들 간에 동기 신호를 송수신함으로써, 시간을 동기화할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 노이즈 센서(160)는 외부의 노이즈를 측정함으로써, 노이즈 신호를 생성하고, 생성된 노이즈 신호를 무선 통신을 통해 극초단파 모듈(130)로 송신할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 배터리(170)는 검출 장치(100)의 구성 요소들로 전력을 공급할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 배터리(170)는 외부로부터 전력을 공급받기 위한 인터페이스(예: 충전기)를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 모듈(180)은 검출 장치(100)와 외부 전자 장치 간의 무선 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 모듈(180)은 WiFi와 같은 근거리 통신 및 셀룰러 네트워크와 같은 원거리 통신 중 적어도 일부를 지원할 수 있다.
상술한 바와 같이, 검출 장치(100)는 유선으로 연결된 극초단파 센서의 부분방전신호와 무선으로 연결된 외부 극초단파 센서의 부분방전신호에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단하기 위한 측정 데이터를 생성하고, 생성된 측정 데이터를 부분방전 판단 장치로 송신함으로써, 부분방전 판단 장치가 전력설비에서 발생되는 부분 방전을 판단하도록 할 수 있다.
도 3은 다양한 실시 예들에 따른 부분방전의 발생 여부를 판단하는 부분방전 판단 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 부분방전 판단 장치(300)는 프로세서(320), 메모리(330), 입력 장치(340), 출력 장치(350), 및 통신 회로(360)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 부분방전 판단 장치(300)의 구성 요소는 상술한 구성 요소들에 한정되지 않는다. 예를 들어, 부분방전 판단 장치(300)는 상술한 구성 요소들 중 적어도 일부(예: 입력 장치(340) 및/또는 출력 장치(350))가 생략되거나, 또는 상술한 구성 요소들 이외에 다른 구성 요소를 더 포함할 수도 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(320)는 소프트웨어를 실행하여 프로세서(320)에 연결된 부분방전 판단 장치(300)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)을 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(320)는 다른 구성요소(예: 통신 회로(360))로부터 수신된 명령 또는 데이터를 메모리(330)에 로드하고, 메모리(330)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 메모리(330)에 저장할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(320)는 통신 회로(360)를 통해 외부 전자 장치(예: 도 1a 및 도 1b의 검출 장치(100))로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 지정된 주기마다 통신 회로(360)를 통해 측정 데이터를 스캔하는 동작을 수행함으로써, 측정 데이터를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 지정된 주기는, 부분방전 판단 장치(300)의 사용자에 의해 설정 및 변경될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 회로(360)는, 외부에서 유입되는 서지(surge)로부터 회로를 보호하기 위한 서지 프로텍터(surge protector), 지정된 주파수 대역(예: 500MHz~1500MHz)의 신호를 추출하기 위한 밴드 패스 필터, 수신측 전체의 잡음 지수를 낮추기 위한 저잡음 증폭기(low noise amplifier, LNA), 입력된 신호의 크기를 조정할 수 있는 감쇄기(attenuator), RF 신호를 DC 전압값으로 변환하는 로그 검출기(logarithmic detector), 및 변환된 DC 전압값을 일정시간 유지하는 피크 홀더(peak holder)를 포함하며, 통신 회로(360)를 통해 수신된 측정 데이터는, 서지 프로텍터, 밴드 패스 필터, 저잡음 증폭기, 감쇄기, 로그 검출기, 및 피크 홀더를 경유하여 프로세서(320)로 제공될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(320)는 측정 데이터가 수신되면, 측정 데이터에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 측정 데이터가 수신되면, 진단 소프트웨어를 통해 측정 데이터를 분석함으로써, 부분방전이 발생했는지 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 프로세서(320)는 진단 소프트웨어를 통해 기 저장된 부분방전 신호와 측정 데이터에 포함된 신호를 비교함으로써, 부분방전의 발생 여부를 판단할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 기 저장된 부분방전 신호는 결함에 따라 다양한 형태(예: 5가지)를 가질 수 있으며, 진단 소프트웨어는 다양한 형태의 부분방전 신호를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(320)는 진단 소프트웨어를 이용하여 측정 데이터를 분석할 시, 측정 데이터로부터 PRPS(phase resolved partial discharge) 데이터 및 PRPD(phase resolved pulse sequence) 데이터를 추출하고, 추출된 데이터를 출력 장치(350)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(320)는 PRPD 데이터에 기반하여 부분방전 최대값을 식별할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(320)는 진단 소프트웨어를 통해 부분방전이 발생함을 식별한 경우, 부분방전이 발생함을 나타내는 정보 및 부분방전 최대값을 출력 장치(350)를 통해 출력할 수 있다. 이를 통해, 사용자는 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 프로세서(320)는 진단 소프트웨어를 통해 부분 방전이 발생함을 식별한 경우, 측정 데이터에 기반하여 부분방전의 발생 위치를 추정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(320)는 아래의 <수학식 2>를 통해 부분방전의 발생 위치를 추정할 수 있다.
Figure pat00002
<수학식 2>에서, L은 부분방전의 발생 위치를 나타내고, X는 센서 간의 거리를 나타내고, △t는 센서들로부터 출력되는 신호의 시간차를 나타낼 수 있다. 프로세서(320)는 부분방전의 발생 위치가 추정되면, 추정된 부분방전의 발생 위치에 대한 정보를 출력 장치(350)를 통해 출력함으로써, 사용자에게 부분방전의 발생 위치를 안내할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 메모리(330)는, 부분방전 판단 장치(300)의 적어도 하나의 구성요소(예: 프로세서(320))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 데이터는, 예를 들어, 소프트웨어 및, 이와 관련된 명령에 대한 입력 데이터 또는 출력 데이터를 포함할 수 있다. 메모리(330)는, 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 입력 장치(340)는 부분방전 판단 장치(300)의 구성 요소(예: 프로세서(320)에 사용될 명령 또는 데이터를 부분방전 판단 장치(300)의 외부(예: 사용자)로부터 수신할 수 있다 입력 장치(340)는, 예를 들면, 마이크, 마우스, 키보드, 또는 디지털 펜을 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 출력 장치(350)는 부분방전 판단 장치(300)의 외부(예: 사용자)로 정보를 시각적으로 또는 청각적으로 제공할 수 있다. 출력 장치(350)는, 예를 들면, 스피커, 디스플레이, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터를 포함할 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 통신 회로(360)는 부분방전 판단 장치(300)와 외부 전자 장치(예: 도 1a 및 도 1b의 검출 장치(100) 간의 무선 통신을 지원할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 통신 회로(360)는 WiFi와 같은 근거리 통신 및 셀룰러 네트워크와 같은 원거리 통신 중 적어도 일부를 지원할 수 있다.
상술한 바와 같이, 부분방전 판단 장치(300)는, 무선으로 연결된 극초단파(ultra high frequency, UHF) 센서와 유선으로 연결된 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호에 기반하여 측정 데이터를 생성하는 검출 장치(100)로부터 측정 데이터를 수신하고, 수신된 측정 데이터를 분석하여 부분방전의 발생 여부를 판단하고, 이를 사용자에게 안내함으로써, 전력설비의 고장을 미연에 방지할 수 있다.
도 4는 다양한 실시 예들에 따른 검출 장치에서 부분방전을 감지하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 동작 401에서, 검출 장치(예: 도 1a 및 도 1b의 검출 장치(100))는 극초단파 센서(예: 도 1b의 극초단파 세서(140)) 및 외장 극초단파 센서(예: 도 1b의 외부 극초단파 센서(150))를 통해 부분방전신호를 획득할 수 있다. 예를 들어, 전력설비에 부분방전이 발생한 경우, 극초단파 센서(140)는 제1 부분방전신호를 생성하고 외부 극초단파 센서(150)는 제2 부분방전신호를 생성하며, 검출 장치(100)는 극초단파 센서(140) 및 외부 극초단파 센서(150)에서 생성된 제1 부분방전신호와 제2 부분방전신호를 획득할 수 있다.
동작 403에서, 검출 장치(100)는 부분방전신호로부터 지정된 주파수 대역의 신호를 추출할 수 있다. 예를 들어, 검출 장치(100)는 밴드 패스 필터를 이용하여 지정된 주파수 대역(예: 0.3GHz ~ 3GHz)의 신호를 추출할 수 있다.
동작 405에서, 검출 장치(100)는 추출된 신호로부터 주변 노이즈를 제거함으로써, 측정 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 검출 장치(100)는 추출된 신호로부터 1ns 미만의 저속 펄스(low speed pulse)를 제거함으로써, 노이즈 성분을 제거하고, 노이즈 성분이 제거된 신호를 증폭함으로써, 측정 데이터를 생성할 수 있다.
동작 407에서, 검출 장치(100)는 측정 데이터를 부분방전 판단 장치로 송신할 수 있다. 예를 들어, 검출 장치(100)는 WiFi 통신을 이용하여 측정 데이터를 부분방전 판단 장치(예: 도 3의 부분방전 판단 장치(300))로 송신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 검출 장치(100)는 유선으로 연결된 극초단파 센서(140)와 무선으로 연결된 외부 극초단파 센서(150)로부터 부분방전신호를 획득하고, 획득된 부분방전신호를 이용하여 부분방전을 판단하기 위한 측정 데이터를 생성하여 부분방전 판단 장치(300)로 송신함으로써, 부분방전 판단 장치(300)가 부분방전을 검출하도록 할 수 있다.
도 5는 다양한 실시 예들에 따른 부분방전 판단 장치에서 부분방전의 발생 여부를 판단하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 동작 501에서, 부분방전 판단 장치(예: 도 3의 부분방전 판단 장치(300))는 검출 장치(예: 도 1a 및 도 1b의 검출 장치(100))로부터 측정 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 부분방전 판단 장치(300)는 WiFi 통신을 통해 검출 장치(100)에서 생성된 측정 데이터를 검출 장치(100)로부터 수신할 수 있다.
동작 503에서, 부분방전 판단 장치(300)는 측정 데이터에 기반하여 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별할 수 있다. 예를 들어, 부분방전 판단 장치(300)는 진단 소프트웨어를 이용하여 측정 데이터에 포함된 신호와 기 저장된 부분방전 신호를 비교하고, 비교 결과 두 신호의 유사도가 기준 유사도 이상인 경우, 전력설비에 부분방전이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 부분방전 판단 장치(300)는 부분 방전이 발생함을 식별한 것에 응답하여, 부분방전이 발생함을 나타내는 정보 및 부분방전 최대값에 대한 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 부분방전 판단 장치(300)는 부분방전이 발생함을 식별한 것에 응답하여, 부분방전의 발생 위치를 추정하고, 추정된 위치 정보를 사용자에게 제공할 수 있다.
본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.
100: 검출 장치
120: 신호 처리 모듈
130: 극초단파 모듈
140: 극초단파 센서
150: 외부 극초단파 센서
160: 노이즈 센서
170: 배터리
180: 통신 모듈
190: 안테나
300: 부분방전 판단 장치
320: 프로세서
330: 메모리
340: 입력 장치
350: 출력 장치
360: 통신 회로

Claims (14)

  1. 전력설비에 부분방전이 발생한 한 경우, 유선으로 연결된 극초단파 센서와 무선으로 연결된 외부 극초단파 센서로부터 부분방전신호를 획득하고, 상기 획득된 부분방전신호에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단하기 측정 데이터를 생성하고, 상기 측정 데이터를 송신하는 검출 장치; 및
    상기 측정 데이터를 수신한 것에 응답하여, 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터를 분석함으로써, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 부분방전 판단 장치를 포함하는 부분방전 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 검출 장치는, 상기 측정 데이터를 생성하는 동작의 적어도 일부로서,
    상기 부분방전신호로부터 지정된 주파수 대역의 신호를 추출하고,
    상기 추출된 신호로부터 노이즈 성분을 제거하고,
    상기 노이즈 성분이 제거된 신호를 증폭함으로써, 상기 측정 데이터를 생성하는 부분방전 검출 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 검출 장치는, 상기 노이즈 성분을 제거하는 동작의 적어도 일부로서,
    상기 추출된 신호로부터 1ns 미만의 저속 펄스(low speed pulse)를 제거하는 부분방전 검출 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 검출 장치는, 상기 측정 데이터를 송신하는 동작의 적어도 일부로서,
    WiFi 통신을 통해 상기 측정 데이터를 상기 부분방전 판단 장치로 송신하는 부분방전 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부분방전 판단 장치는, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 동작의 적어도 일부로서,
    상기 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터에 포함된 신호와 기 저장된 부분방전 신호를 비교하고,
    상기 측정 데이터에 포함된 신호와 상기 기 저장된 부분방전 신호의 유사도가 기준 유사도 이상인 경우, 상기 전력설비에 부분방전이 발생한 것으로 판단하는 부분방전 검출 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부분방전 판단 장치는,
    상기 측정 데이터에 기반하여 부분방전 최대값을 식별하고,
    상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별한 것에 응답하여, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 나타내는 정보 및 부분방전 최대값에 대한 정보를 출력하는 부분방전 검출 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 부분방전 판단 장치는,
    상기 극초단파 센서와 상기 외부 극초단파 센서 간의 거리, 및 상기 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호와 상기 외부 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호의 신간차에 기반하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 추정하고,
    상기 추정된 위치를 출력하는 부분방전 검출 시스템.
  8. 전력설비에 부분방전이 발생한 한 경우, 검출 장치가 유선으로 연결된 극초단파 센서와 무선으로 연결된 외부 극초단파 센서로부터 부분방전신호를 획득하는 단계;
    상기 검출 장치가 상기 획득된 부분방전신호에 기반하여 부분방전의 발생 여부를 판단하기 측정 데이터를 생성하는 단계;
    상기 검출 장치가 상기 측정 데이터를 송신하는 단계; 및
    부분방전 판단 장치가 상기 측정 데이터를 수신한 것에 응답하여, 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터를 분석함으로써, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 단계를 포함하는 부분방전 검출 시스템의 동작 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    기 측정 데이터를 생성하는 단계는,
    상기 검출 장치가 상기 부분방전신호로부터 지정된 주파수 대역의 신호를 추출하는 단계;
    상기 검출 장치가 상기 추출된 신호로부터 노이즈 성분을 제거하는 단계; 및
    상기 검출 장치가 상기 노이즈 성분이 제거된 신호를 증폭함으로써, 상기 측정 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 부분방전 검출 시스템의 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 노이즈 성분을 제거하는 단계는,
    상기 검출 장치가 상기 추출된 신호로부터 1ns 미만의 저속 펄스(low speed pulse)를 제거하는 단계를 포함하는 부분방전 검출 시스템의 동작 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 측정 데이터를 송신하는 단계는,
    상기 검출 장치가 WiFi 통신을 통해 상기 측정 데이터를 상기 부분방전 판단 장치로 송신하는 단계를 포함하는 부분방전 검출 시스템의 동작 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별하는 단계는,
    상기 부분방전 판단 장치가 상기 진단 소프트웨어를 통해 상기 측정 데이터에 포함된 신호와 기 저장된 부분방전 신호를 비교하는 단계; 및
    상기 측정 데이터에 포함된 신호와 상기 기 저장된 부분방전 신호의 유사도가 기준 유사도 이상인 경우, 상기 부분방전 판단 장치가 상기 전력설비에 부분방전이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 부분방전 검출 시스템의 동작 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 부분방전 판단 장치가 상기 측정 데이터에 기반하여 부분방전 최대값을 식별하는 단계; 및
    상기 부분방전 판단 장치가 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 식별한 것에 응답하여, 상기 전력설비에 부분방전이 발생함을 나타내는 정보 및 부분방전 최대값에 대한 정보를 출력하는 단계를 더 포함하는 부분방전 검출 시스템의 동작 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 부분방전 판단 장치가 상기 극초단파 센서와 상기 외부 극초단파 센서 간의 거리, 및 상기 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호와 상기 외부 극초단파 센서로부터 출력되는 부분방전신호의 신간차에 기반하여 상기 부분방전이 발생한 위치를 추정하는 단계; 및
    상기 부분방전 판단 장치가 상기 추정된 위치를 출력하는 단계를 더 포함하는 부분방전 검출 시스템의 동작 방법.
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