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KR102231150B1 - Bushing diagnostic system - Google Patents

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KR102231150B1
KR102231150B1 KR1020190135266A KR20190135266A KR102231150B1 KR 102231150 B1 KR102231150 B1 KR 102231150B1 KR 1020190135266 A KR1020190135266 A KR 1020190135266A KR 20190135266 A KR20190135266 A KR 20190135266A KR 102231150 B1 KR102231150 B1 KR 102231150B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
bushing
frequency band
current
transformer
Prior art date
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Active
Application number
KR1020190135266A
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Korean (ko)
Inventor
이종건
주형준
강지원
주병수
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

The present invention provides a bushing diagnosis system, which comprises: a bushing monitoring signal acquisition block for receiving a monitoring signal from an external bushing monitoring device; a signal processing block for separating a current signal of a power frequency band and a current signal of a high frequency band of a degradation discharge signal from the received monitoring signal; and a diagnostic block for analyzing the current signal of the power frequency band to determine whether a transformer current is leaking, and linking the current signal of the high frequency band with nearby partial discharge diagnostic information to diagnose whether the bushing is defective and the degree of defection.

Description

부싱 진단 시스템{BUSHING DIAGNOSTIC SYSTEM} Bushing diagnostic system {BUSHING DIAGNOSTIC SYSTEM}

본 발명은 변압기에 구비된 부싱의 열화나 절연 손상을 진단할 수 있는 부싱 모니터링 장치 및 시스템에 관한 것으로, 특히, 저주파 대역과 고주파 대역의 신호를 분석하여 손상의 종류까지 정확히 진단하는 부싱 모니터링 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a bushing monitoring device and system capable of diagnosing deterioration or insulation damage of a bushing provided in a transformer, and in particular, to a bushing monitoring system that accurately diagnoses the type of damage by analyzing signals in low and high frequency bands. About.

전기 에너지의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않을 정도로 오늘날 전기 에너지는 다양한 산업 분야에서 널리 이용되고 있다. 이와 같은 전기 에너지는 전력 계통(Electric Power System)이라 불리는 시스템을 통하여 생산되고 수송된다.The importance of electric energy cannot be overemphasized, so today electric energy is widely used in various industrial fields. Such electrical energy is produced and transported through a system called the Electric Power System.

다양한 형태의 발전소에서 생산된 전기 에너지는 고압 송전 설비와 변전소를 거쳐 배전 설비에 전달되고, 배전 설비는 전달받은 전기 에너지를 다시 각 수용가에 공급하는 역할을 수행한다. 수용가는 배전선로를 통해 배전 설비로부터 공급받은Electric energy produced in various types of power plants is delivered to distribution facilities through high-voltage transmission facilities and substations, and the distribution facilities serve to supply the received electrical energy back to each customer. The customer is supplied from the distribution facility through the distribution line.

전기 에너지를 이용하여 다양한 전기 장치를 이용하게 된다. 상술한 송전 설비, 변전소, 배전 설비, 배전선로에는 변압/절연을 위한 다수 개의 변압기들이 배치된다.Various electric devices are used by using electric energy. A plurality of transformers for transformation/insulation are disposed in the power transmission facility, substation, distribution facility, and distribution line described above.

최근 전력회사의 변압기 화재가 빈발하고 있는 실정이며, 그 원인 중 하나가 변압기 부싱의 절연불량이다. 일반적으로 교류전력을 사용하여 전력을 전송하거나 동력을 일으키는 변압기, 차단기, 전동기 등은 사용전압에 따라 정해진 절연 성능을 갖추어야 하며, 절연성능이 저하될 경우에는 단락 및 지락에 의한 고장이 발생한다.Transformer fires at power companies have been frequent recently, and one of the causes is poor insulation of the transformer bushing. In general, transformers, circuit breakers, motors, etc. that transmit or generate power using AC power must have the insulation performance determined according to the voltage used, and failures due to short circuits and ground faults occur when the insulation performance is deteriorated.

송변전 기기의 절연열화란 상도체와 접지사이(또는 타도체 사이)에 전기적으로 격리를 시키기 위한 절연물의 기본 성질이 어느 특정한 요인에 의하여 나빠지는 것을 의미한다. 특히 전력용 변압기 내부의 각종 절연재가 열화되고, 열화된 절연물이 서지, 진동, 외부단락 등의 충격에 기계적으로 파손되면 권선간, 권선과 코어간에 접촉하여 변압기는 소손된다.Insulation deterioration of a transmission and substation device means that the basic properties of an insulating material for electrical isolation between a phase conductor and a ground (or between other conductors) deteriorate due to certain factors. In particular, when various insulating materials inside the power transformer are deteriorated and the deteriorated insulating material is mechanically damaged by shocks such as surge, vibration, and external short circuits, the transformer is burnt by contacting between windings and between windings and cores.

변압기 내부의 발생열에 의해 절연유가 오염되고, 절연재가 열화로 강도가 저하되어 서지 등의 이상전압, 지진, 진동 등의 충격 또는 외부 단락 시의 전자기 계력에 의해 절연재가 물리적으로 파괴된 후 권선의 층간 단락, 권선과 코어의 접촉, 권선과 외함과의 접촉으로 인해 최종적으로 변압기 내부의 절연파괴가 발생하는 것이다.The insulating oil is contaminated by the heat generated inside the transformer, and the strength of the insulating material is deteriorated, resulting in an abnormal voltage such as surge, shock such as earthquake, vibration, or electromagnetic force in the event of an external short circuit. In the end, insulation breakdown occurs inside the transformer due to short-circuit, contact between the winding and the core, and the contact between the winding and the enclosure.

일반적으로 변압기 부싱의 절연상태를 분석하는 방법에는 총 누설전류를 측정하여 그중 저항성 전류성분의 크기를 측정하고 측정된 전류와 무효분 전류를 분석하는 탄델타(tanδ) 분석법과 부분방전 진단 방법이 있다.In general, methods for analyzing the insulation state of a transformer bushing include a tan delta analysis method, which measures the total leakage current, measures the size of the resistive current component, and analyzes the measured current and reactive component current, and a partial discharge diagnosis method. .

한편, 변전소에 송전선로와 배전선로를 연결하거나 분리하는 개폐장치(Switchgear), 특히 가스절연 개폐장치와 변압기의 손상시 부분방전이 발생한다. On the other hand, a switchgear that connects or separates a transmission line and a distribution line in a substation, in particular, a partial discharge occurs when a gas insulated switchgear and a transformer are damaged.

상기 부분방전은 특정 주파수의 고주파를 일으키는데, 송배전 관리/감시 시스템에는 계통의 개폐장치와 변압기의 다수 개소에 상기 고주파를 감지할 수 있는 부분방전 감지 센서들을 배치하고, 이들로부터 수신받은 센싱 신호를 분석하여 전체 계통을 모니터링한다.The partial discharge causes a high frequency of a specific frequency.In the transmission/distribution management/monitoring system, partial discharge detection sensors capable of detecting the high frequency are arranged at multiple locations of the system switchgear and transformer, and the sensing signal received from them is analyzed. To monitor the entire system.

그런데, 종래기술의 부분방전 진단 시스템은 감지 센서 부근의 이상 발생만을 감지할 뿐 부싱의 열화 여부를 알 수 없었으며, 종래기술의 부싱 진단 방법은 종래기술의 부분방전 진단 시스템과 별도의 장비 및 시스템을 구성하여 비용 낭비의 요인이 되었다. However, the prior art partial discharge diagnosis system only detects the occurrence of an abnormality in the vicinity of the detection sensor, and it is not possible to know whether the bushing is deteriorated, and the conventional bushing diagnosis method is a separate equipment and system from the partial discharge diagnosis system of the prior art. It became a factor of wasting cost by configuring it.

대한민국 등록공보 10-1126291호Republic of Korea Registered Gazette No. 10-1126291

본 발명은 부싱의 열화 상태를 정확하게 감지할 수 있는 부싱 진단 시스템을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a bushing diagnostic system capable of accurately detecting a deterioration state of a bushing.

본 발명은 부분방전 모니터링 시스템과 통합이 용이한 부싱 진단 시스템을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a bushing diagnosis system that is easy to integrate with a partial discharge monitoring system.

본 발명의 일 측면에 따른 부싱 모니터링 장치는, 부싱 내부를 통과하는 전력선을 감싸며 전력 주파수 대역의 전류 신호를 감지하는 저주파 센싱부; 부싱 내부를 통과하는 전력선을 감싸며 열화 방전 신호의 고주파 대역의 전류 신호를 감지하는 고주파 센싱부; 상기 저주파 센싱부 및 고주파 센싱부에서 감지된 신호를 취합하여 외부 서버로 전송하는 수집부; 및 상기 외부 서버와 상기 전력선을 이용한 데이터 통신 채널를 형성하는 전력선 통신부를 포함할 수 있다.Bushing monitoring apparatus according to an aspect of the present invention, a low-frequency sensing unit for sensing a current signal in a power frequency band while surrounding the power line passing through the bushing; A high-frequency sensing unit that surrounds the power line passing through the bushing and detects a current signal in a high-frequency band of the deterioration discharge signal; A collection unit for collecting signals sensed by the low-frequency sensing unit and the high-frequency sensing unit and transmitting them to an external server; And a power line communication unit for forming a data communication channel using the external server and the power line.

본 발명의 다른 측면에 따른 부싱 진단 시스템은, 외부의 부싱 모니터링 장치로부터 모니터링 신호를 수신하는 부싱 모니터링 신호 취득 블록; 상기 수신된 모니터링 신호에서 전력 주파수 대역의 전류 신호와, 열화 방전 신호의 고주파 대역의 전류 신호를 분리하는 신호 처리 블록; 및 상기 전력 주파수 대역의 전류 신호를 분석하여 변압기 전류 누설 여부를 판단하고, 상기 고주파 대역의 전류 신호를 부근의 부분방전 진단 정보와 연동하여 부싱의 결함 여부 및 정도를 진단하는 진단 블록을 포함할 수 있다.A bushing diagnostic system according to another aspect of the present invention includes: a bushing monitoring signal acquisition block for receiving a monitoring signal from an external bushing monitoring device; A signal processing block for separating a current signal in a power frequency band and a current signal in a high frequency band of the deterioration discharge signal from the received monitoring signal; And a diagnostic block that analyzes the current signal in the power frequency band to determine whether a transformer current leaks, and diagnoses whether or not a bushing is defective by linking the current signal in the high frequency band with nearby partial discharge diagnostic information. have.

여기서, 상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록은, 상기 전력 주파수 대역의 전류 신호와 상기 고주파 대역의 전류 신호를 분리하는 신호 분리부; 상기 분리된 상기 전력 주파수 대역의 전류 신호와 상기 고주파 대역의 전류 신호를 접수하는 신호 취득부; 및 상기 전력 주파수 대역의 전류 신호와 상기 고주파 대역의 전류 신호를 셈플링하여 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부를 포함할 수 있다.Here, the bushing monitoring signal acquisition block includes: a signal separation unit for separating a current signal in the power frequency band and a current signal in the high frequency band; A signal acquisition unit for receiving the separated current signal in the power frequency band and the current signal in the high frequency band; And a digital signal conversion unit that samples the current signal in the power frequency band and the current signal in the high frequency band and converts it into a digital signal.

여기서, 상기 신호 처리 블록은, 상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록에서 수신되는 신호들을 종류별로 수신하는 셈플링 신호 수신부; 상기 수신된 신호로부터 누설 전력의 위상차를 산출하는 위상차 계산부; 및 상기 고주파 대역의 전류 신호로부터 PRPD/PRPS 신호를 생성하여 분석하는 PRPD/PRPS 분석부를 포함할 수 있다.Here, the signal processing block includes: a sampling signal receiving unit for receiving signals received from the bushing monitoring signal acquisition block for each type; A phase difference calculator that calculates a phase difference of leakage power from the received signal; And a PRPD/PRPS analyzer for generating and analyzing a PRPD/PRPS signal from the high-frequency current signal.

여기서, 상기 셈플링 신호 수신부는, 상기 고주파 대역의 전류 신호에 대한 셈플링 신호를 수신받아 RF 스펙트럼 신호로 출력하는 RF 스펙트럼 출력부; 및 상기 RF 스펙트럼 신호에서 측정 주파수 대역을 선택하여 PRPD/PRPS 신호를 생성하도록 주파수 대역을 필터링하는 대역 선택부를 포함할 수 있다.Here, the sampling signal receiving unit includes: an RF spectrum output unit for receiving a sampling signal for the current signal in the high frequency band and outputting an RF spectrum signal; And a band selector for filtering a frequency band to generate a PRPD/PRPS signal by selecting a measurement frequency band from the RF spectrum signal.

여기서, 상기 진단 블록은, 외부의 종합 진단 시스템으로부터 부분방전 정보를 취득하는 진단 데이터 연동부; 상기 PRPD/PRPS 신호와 상기 부분방전 정보로부터 부싱의 결함을 판단하는 결함 판정부; 상기 산출된 위상차로부터 변압기 관련 커패시턴스 및 역률을 계산하는 역률 계산부; 상기 전류 신호로부터 누설 전류의 전압/전류 정도를 분석하는 누설 크기 분석부; 및 상기 변압기 관련 커패시턴스, 역률, 누설 전류 크기를 기준값과 비교하는 비교부를 포함할 수 있다.Here, the diagnostic block includes: a diagnostic data linking unit that acquires partial discharge information from an external comprehensive diagnostic system; A defect determination unit determining a defect of a bushing from the PRPD/PRPS signal and the partial discharge information; A power factor calculator that calculates a transformer-related capacitance and a power factor from the calculated phase difference; A leakage size analyzer for analyzing a voltage/current degree of a leakage current from the current signal; And a comparison unit comparing the transformer-related capacitance, power factor, and leakage current magnitude with a reference value.

여기서, 상기 진단 블록은, 부싱 부분방전 신호 스펙트럼을 분석하고 측정 주파수 대역을 선택하는 단계; 상기 선택된 주파수 대역에 대한 PRPD/PRPS 데이터, 방전신호 크기 및 발생 빈도수 데이터를 취득하는 단계; 상기 취득된 PRPD/PRPS 데이터 패턴과 표준 라이브러리에 기록된 부싱 결함 및 부분방전에 대한 패턴을 비교하는 단계; 상기 2 패턴 비교 결과 노이즈로 판정되면, 노이즈임을 통보하는 단계; 노이즈가 아닌 경우 부싱을 제외한 변압기에서만 고유하게 발생되는 결함 패턴과 유사한지 확인하는 단계; 상기 변압기 고유 결함 패턴과 유사하지 않으면, 부싱으로부터의 신호 패턴의 크기 및 발생 빈도를, 변압기로부터의 신호 패턴의 크기 및 발생 빈도와 비교하는 단계; 크기 및 발생 빈도가 부싱 측이 더 크면, 부싱 결함을 알람하는 단계; 크기 및 발생 빈도가 변압기 측이 더 크거나, 상기 변압기 고유 결함 패턴과 유사하면, 외부의 변압기 진단 시스템으로 해당 결함 정보를 전송하는 단계; 및 상기 전송에 대한 답변을 수신하면, 수신된 답변의 내용을 상기 표준 라이브러리에 반영하는 단계를 포함하는 부싱 정밀 진단 방법을 수행할 수 있다.Here, the diagnostic block includes: analyzing the bushing partial discharge signal spectrum and selecting a measurement frequency band; Acquiring PRPD/PRPS data, discharge signal magnitude and frequency of occurrence data for the selected frequency band; Comparing the obtained PRPD/PRPS data pattern with a pattern for bushing defects and partial discharges recorded in a standard library; If it is determined as noise as a result of the two pattern comparison, notifying that it is noise; Checking whether it is similar to a defect pattern that is uniquely generated only in the transformer except for the bushing if it is not noise; Comparing the size and frequency of occurrence of the signal pattern from the bushing with the size and frequency of occurrence of the signal pattern from the transformer if it is not similar to the transformer-specific defect pattern; Alarming a bushing defect if the size and frequency of occurrence are larger on the bushing side; If the size and frequency of occurrence are larger on the transformer side or similar to the transformer-specific defect pattern, transmitting the corresponding defect information to an external transformer diagnosis system; And when the response to the transmission is received, reflecting the contents of the received response to the standard library.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 부싱 진단 방법은, 부싱에 설치된 전자파 감지 센서로부터 센싱 신호를 수집하는 단계: 상기 수집된 전자기파 센싱 신호에서 전력 주파수 대역 신호를 분리하는 단계; 상기 수집된 전자기파 센싱 신호에서 주파수 위상 정보를 추출하는 단계; 상기 주파수 위상 정보를 기저장된 사고시 주파수 위상 정보 또는 외부에서 제공받은 주파수 위상 정보와 비교하는 단계; 비교하는 상기 2개의 주파수 위상 정보의 유사 정도로부터 변압기의 결합 여부 및 정도를 판단하는 단계; 및 상기 분리된 전력 주파수 대역 신호의 크기가 소정 기준값을 넘으면 부싱의 전류 누설 고장으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a method for diagnosing a bushing includes: collecting a sensing signal from an electromagnetic wave detection sensor installed in the bushing: separating a power frequency band signal from the collected electromagnetic wave sensing signal; Extracting frequency and phase information from the collected electromagnetic wave sensing signal; Comparing the frequency phase information with pre-stored frequency phase information in case of an accident or frequency phase information provided from the outside; Determining whether or not a transformer is coupled based on a degree of similarity between the two frequency phase information to be compared; And determining a current leakage failure of the bushing when the magnitude of the separated power frequency band signal exceeds a predetermined reference value.

상술한 구성의 본 발명의 부싱 진단 시스템 및 부싱 진단 방법을 실시하면, 부싱의 열화 상태를 정확하게 감지할 수 있는 이점이 있다.If the bushing diagnosis system and the bushing diagnosis method of the present invention having the above-described configuration are implemented, there is an advantage of accurately detecting the deterioration state of the bushing.

본 발명의 부싱 진단 시스템은 부싱 진단 방법을 실시하면, 부분방전 모니터링 시스템이나 변전소 종합예방진단시스템과 서비스 연계가 용이한 이점이 있다.The bushing diagnosis system of the present invention has an advantage in that it is easy to link a service with a partial discharge monitoring system or a substation comprehensive preventive diagnosis system when the bushing diagnosis method is performed.

도 1은 부싱탭에 끼워져서 전기적 신호를 검출하는 단순한 구조의 부싱 진단 장치를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 저주파 대역 신호와 고주파 대역 신호를 동시에 감지할 수 있는 부싱 모니터링 장치를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 부싱 모니터링 장치를 이용하는 변압기 부싱 진단 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 4는 결함 열화에 따른 PRPD 패턴 변화에 대한 예시로서, 연면방전 결함을 보여주는 패턴들.
도 5는 도 3의 진단 블록에서 수행될 수 있는 RF 신호 정보를 이용한 부싱 정밀 진단 방법을 도시한 흐름도.
도 6은 본 발명의 사상에 따른 저주파 대역 신호와 고주파 대역 신호를 동시에 감지할 수 있는 부싱 모니터링 장치에서 감지된 신호를 이용한 부싱 진단 방법을 도시한 흐름도.
도 7은 사용자(관리자)에게 부싱의 상태를 알려줄 수 있는 HMI 화면의 일 실시예를 도시한 화면 블록도.
도 8은 도 2의 부싱 모니터링 장치를 이용하는 변압기 부싱 진단 시스템의 다른 실시예를 도시한 블록도.
도 9는 도 8의 변압기 부싱 진단 시스템에서 광대역 측정 방식을 활용한 경우의 HMI 화면의 일 실시예를 도시한 화면 블록도.
1 is a block diagram showing a bushing diagnostic apparatus of a simple structure that is inserted into a bushing tab and detects an electrical signal.
2 is a perspective view showing a bushing monitoring device capable of simultaneously sensing a low frequency band signal and a high frequency band signal according to the idea of the present invention.
Figure 3 is a block diagram showing an embodiment of a transformer bushing diagnostic system using the bushing monitoring device of Figure 2;
4 is an example of a change in a PRPD pattern according to a defect deterioration, and patterns showing a creepage discharge defect.
FIG. 5 is a flowchart illustrating a bushing precision diagnosis method using RF signal information that may be performed in the diagnosis block of FIG. 3.
6 is a flowchart illustrating a bushing diagnosis method using a signal detected by a bushing monitoring device capable of simultaneously detecting a low-frequency band signal and a high-frequency band signal according to the spirit of the present invention.
7 is a screen block diagram showing an embodiment of an HMI screen capable of notifying a user (administrator) of a state of a bushing.
Figure 8 is a block diagram showing another embodiment of a transformer bushing diagnostic system using the bushing monitoring device of Figure 2;
9 is a screen block diagram showing an embodiment of an HMI screen when a wideband measurement method is used in the transformer bushing diagnosis system of FIG. 8.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements may not be limited by terms. The terms are only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is connected to or is referred to as being connected to another component, it can be understood that it is directly connected to or may be connected to the other component, but other components may exist in the middle. .

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In the present specification, terms such as include or include are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It may be understood that the possibility of the presence or addition of steps, actions, components, parts, or combinations thereof, is not preliminarily excluded.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer explanation.

부싱탭에 끼워져서 전기적 신호를 검출하는 단순한 구조의 부싱 진단 장치는 도 1과 같이 이루어져 있다. 도시한 부싱 진단 장치는, 크게 진단 유닛(910)과 HMI 지원부(920)로 구분되는데, 상기 진단 유닛(910)은 신호 취득부, 신호 분석부, 진단부로 구성된다. The bushing diagnosis apparatus of a simple structure that is inserted into the bushing tab and detects an electrical signal is constructed as shown in FIG. 1. The illustrated bushing diagnosis apparatus is largely divided into a diagnosis unit 910 and an HMI support unit 920, and the diagnosis unit 910 includes a signal acquisition unit, a signal analysis unit, and a diagnosis unit.

도시한 부싱 진단 장치를 이용한 부싱 진단 방식은, 부싱의 개략적인 상태 진단은 가능하지만 부싱 내부의 절연 열화 정도 및 결함 발생 등과 같은 정밀 진단이 불가능하며, 결함에서 급격히 진전되는 내부 절연 파괴 고장 등에 대한 실시간 감시가 불가능하다. 특히, 절연파괴로 인한 부싱 사고는 화재를 동반한 중대 사고로 확산될 위험이 존재하기 때문에 실시간 정밀 진단을 통한 고장 예방이 필수적으로 요구되는 바, 이에 대한 감시가 곤란한 점은 실용성을 떨어뜨린다.In the bushing diagnosis method using the illustrated bushing diagnosis device, it is possible to diagnose the general condition of the bushing, but precise diagnosis such as the degree of insulation deterioration and the occurrence of defects inside the bushing is impossible. Surveillance is impossible. Particularly, since there is a risk that a bushing accident due to insulation breakdown may spread to a serious accident accompanied by a fire, failure prevention through real-time precise diagnosis is essential, and the difficulty in monitoring for this deteriorates practicality.

또한, 도시한 부싱 부분 방전 진단은 커패시터에 방전에너지를 저장하여 그 에너지 크기를 측정하는 방식으로, 측정 주파수 대역이 수 kHz 정도이다. 이는 일반적인 전파 신호, 핸드폰, 라디오 등의 외부 노이즈와 주파수 영역을 공유하는 대역으로 실제 신호 취득시 문제점이 많아, 노이즈 저감 대책 없이는 정상적인 열화로 인한 부분방전 측정이 불가능하여, 내구성 및 실용성을 떨어뜨린다.In addition, the illustrated bushing partial discharge diagnosis is a method of storing discharge energy in a capacitor and measuring the energy level, and the measurement frequency band is about several kHz. This is a band that shares a frequency domain with external noise such as general radio signals, mobile phones, and radios. There are many problems when acquiring actual signals. Without noise reduction measures, it is impossible to measure partial discharges due to normal deterioration, thereby reducing durability and practicality.

또한, 도시한 방식의 방전신호 측정은 노이즈에 극도로 취약하다.In addition, the discharge signal measurement of the illustrated method is extremely vulnerable to noise.

방전신호 측정은 노이즈에 극도로 취약한 기존 부싱탭 어댑터 대신에 본 발명에서는 HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서를 활용한 고주파 대역의 측정 방식을 제안한다. For measuring the discharge signal, instead of the conventional bushing tap adapter, which is extremely vulnerable to noise, the present invention proposes a high frequency band measurement method using a high frequency current transformer (HFCT) sensor.

그러면, 외부 노이즈의 영향을 저감시키며, 주파수 스펙트럼 분석 및 특정 주파수 대역을 선택을 통하여 내부의 아주 작은 열화방전 측정이 가능한 협대역 측정 기능도 추가하여 노이즈의 영향을 최소화시킬 수 있다.Then, the influence of external noise can be reduced, and the effect of noise can be minimized by adding a narrow-band measurement function capable of measuring a very small internal deterioration discharge through frequency spectrum analysis and selection of a specific frequency band.

그런데, 일반적인 누설전류 측정용 CT 센서는 60Hz 누설전류 취득에 특화되어 있기 때문에 HF(1MHz) 대역에서의 전류 신호 취득이 불가능하다. 따라서, 열화방전 신호 측정이 불가능하기 때문에 기존과 권선비가 다른 CT 센서가 바람직하다.However, since a typical CT sensor for measuring leakage current is specialized in obtaining a leakage current of 60 Hz, it is impossible to obtain a current signal in the HF (1 MHz) band. Therefore, since it is impossible to measure the deterioration discharge signal, a CT sensor having a different turn ratio than the conventional one is preferable.

도 2는 본 발명의 사상에 따른 저주파 대역 신호와 고주파 대역 신호를 동시에 감지할 수 있는 부싱 모니터링 장치를 도시한다. 2 shows a bushing monitoring device capable of simultaneously sensing a low-frequency band signal and a high-frequency band signal according to the inventive concept.

도시한 부싱 모니터링 장치는, 내부에 변압기의 전력선(10)이 실장되는 형태로 변압기 부싱탭에 연속되는 형태로 설치될 수 있다.The illustrated bushing monitoring device may be installed in a continuous form on the transformer bushing tab in a form in which the power line 10 of the transformer is mounted therein.

도시한 부싱 모니터링 장치는, 부싱 내부를 통과하는 전력선(10)을 감싸며 전력 주파수 대역의 전류 신호를 감지하는 저주파 센싱부(120); 부싱 내부를 통과하는 전력선(10)을 감싸며 열화 방전 신호의 고주파 대역의 전류 신호를 감지하는 고주파 센싱부(110); 상기 저주파 센싱부(120) 및 고주파 센싱부(110)에서 감지된 신호를 취합하여 외부 서버로 전송하는 수집부(160); 및 상기 외부 서버와 상기 전력선(10)을 이용한 데이터 통신 채널를 형성하는 전력선 통신부(190)를 포함할 수 있다.The illustrated bushing monitoring device includes: a low frequency sensing unit 120 surrounding the power line 10 passing through the bushing and sensing a current signal in a power frequency band; A high frequency sensing unit 110 surrounding the power line 10 passing through the bushing and sensing a current signal in a high frequency band of the deterioration discharge signal; A collection unit 160 for collecting signals sensed by the low-frequency sensing unit 120 and the high-frequency sensing unit 110 and transmitting them to an external server; And a power line communication unit 190 for forming a data communication channel using the external server and the power line 10.

도시한 부싱 모니터링 장치의 신호 취득 방식은 부싱 내부에서 발생하는 누설전류로부터 기존과 동일한 60Hz 성분의 누설전류 신호와 1MHz 이상의 HF(High Frequency) 성분에서 검출 가능한 열화방전 신호를 동시에 취득하는 방식으로, 열화방전 신호의 취득 및 측정이 가능한 일종의 다단 센서를 제시한다.The signal acquisition method of the bushing monitoring device shown is a method of simultaneously acquiring a leakage current signal of 60 Hz component and a deterioration discharge signal detectable in HF (High Frequency) component of 1 MHz or higher from the leakage current generated inside the bushing. We present a kind of multi-stage sensor capable of acquiring and measuring discharge signals.

부싱 진단은 절연이상 여부 확인과 내부 정밀진단 단계로 구분되며, 절연이상 여부는 기존 기본파(60Hz) 성분의 전압과 전류를 이용한 계산값(누설전류, 커패시턴스, 역률)을 통해 확인되며, 내부 정밀진단은 열화방전 신호 크기 분석을 통한 열화도 진단, 상분해 열화방전신호 분석법(Phase Resolved PD Analysis at aging signal)을 통한 결함 유형 판정, 변전소 종합예방진단 시스템의 변압기 부분방전 진단 기능과 연동한 결함 위치 추정을 통해 이루어진다.Bushing diagnosis is divided into insulation error check and internal precision diagnosis step, and insulation error is checked through calculation values (leakage current, capacitance, power factor) using the voltage and current of the existing fundamental wave (60Hz) component. Diagnosis is a diagnosis of the degree of deterioration through analysis of the magnitude of the deterioration discharge signal, determination of the type of defect through the Phase Resolved PD Analysis at aging signal, and the location of the fault in conjunction with the transformer partial discharge diagnosis function of the substation comprehensive prevention diagnosis system. It is done through estimation.

도시한 부싱 모니터링 장치는, 기본파 성분 신호 및 상기 열화방전 신호를 동시에 감지하도록 저주파 센싱부(120)와 고주파 센싱부(110)를 구비한다. The illustrated bushing monitoring device includes a low-frequency sensing unit 120 and a high-frequency sensing unit 110 to simultaneously detect a fundamental wave component signal and the deterioration discharge signal.

예컨대, 도시한 부싱 모니터링 장치는, 단일 CT 센서 내부에 서로 다른 권선비를 갖는 코어를 이중 구조로 구성하여 60Hz 대역과 1MHz 대역의 신호를 부싱에서 발생하는 누설전류 신호만으로 취득할 수 있는, 도시한 이중 코어형 CT 센서를 적용할 수 있다. 해당 센서는 부싱탭 어댑터에 내장하거나 부싱 정밀진단 장치에 내장하는 방식으로 변압기 인출 전력선(10)을 감싸는 형태로 설치 가능하다.For example, the illustrated bushing monitoring device has a dual structure of cores having different turns ratios inside a single CT sensor, so that signals in the 60Hz band and 1MHz band can be acquired only with the leakage current signal generated from the bushing. Core type CT sensor can be applied. The sensor can be installed in a form surrounding the transformer lead power line 10 in a way that is built into the bushing tap adapter or built into the bushing precision diagnosis device.

상기 저주파 센싱부(120)와 고주파 센싱부(110)는 각각 서로 다른 라인으로 상기 수집부(160)에 연결되거나, 서로 직렬 또는 병렬 연결된 상태에서 하나의 라인으로 상기 수집부(160)에 연결될 수 있다. 후자의 경우, 구조가 보다 단순해지면서도, 상기 저주파 센싱부(120)와 고주파 센싱부(110)가 센싱하는 신호들의 주파수 대역의 차이가 명확하여, 2 신호를 분리하는 것은 용이한 편이다.The low-frequency sensing unit 120 and the high-frequency sensing unit 110 may be connected to the collection unit 160 through different lines, respectively, or may be connected to the collection unit 160 through a single line in a state in which they are connected in series or in parallel with each other. have. In the latter case, although the structure is simpler, the difference between the frequency bands of the signals sensed by the low-frequency sensing unit 120 and the high-frequency sensing unit 110 is clear, so it is easy to separate the two signals.

상기 전력선 통신부(190)는, 전력선 자체에 고주파 형태의 통신 신호를 싣는 형태나, 전력선의 전자파 차폐층에 통신 신호를 싣는 형태, 전력선의 접지 라인에 통신 신호를 싣는 형태 등 전력선을 이용하는 다양한 방식으로 구현될 수 있다.The power line communication unit 190 is in various ways using a power line, such as a type of loading a high-frequency communication signal on the power line itself, a type of loading a communication signal on an electromagnetic wave shielding layer of a power line, a type of loading a communication signal on a ground line of a power line, etc. Can be implemented.

도 3은 도 2의 부싱 모니터링 장치를 이용하는 변압기 부싱 진단 시스템의 일 실시예를 도시한 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an embodiment of a transformer bushing diagnosis system using the bushing monitoring device of FIG. 2.

도시한 변압기 부싱 진단 시스템은, 외부의 부싱 모니터링 장치로부터 모니터링 신호를 수신하는 부싱 모니터링 신호 취득 블록(100); 상기 수신된 모니터링 신호에서 전력 주파수 대역의 전류 신호와, 열화 방전 신호의 고주파 대역의 전류 신호를 분리하는 신호 처리 블록(200); 및 상기 전력 주파수 대역의 전류 신호를 분석하여 변압기 전류 누설 여부를 판단하고, 상기 고주파 대역의 전류 신호를 부근의 부분방전 진단 정보와 연동하여 부싱의 결함 여부 및 정도를 진단하는 진단 블록(300)을 포함할 수 있다.The illustrated transformer bushing diagnostic system includes: a bushing monitoring signal acquisition block 100 for receiving a monitoring signal from an external bushing monitoring device; A signal processing block 200 for separating a current signal in a power frequency band and a current signal in a high frequency band of the deterioration discharge signal from the received monitoring signal; And a diagnostic block 300 that analyzes the current signal in the power frequency band to determine whether a transformer current leaks, and diagnoses whether the bushing is defective and the degree by linking the current signal in the high frequency band with nearby partial discharge diagnostic information. Can include.

상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록(100)은, 부싱의 이중 코어형 CT 센서(110, 120)에서 전달되는 전류, 전압 데이터를 A/D 컨버터(164)로 전달하여 셈플링하는 과정을 수행한다. 상기 이중 코어형 CT 센서(110, 120)를 통해 60Hz 누설전류 성분과 1MHz 이상의 부분방전 신호를 취득한 후 필터 등 신호 분리부(140)를 활용하여 이를 분리하면, 신호 취득부(162)는 A/D 컨버터(164)로 측정값을 전달함과 함께, 계기용 변압기(PT :Power Transformer) 단자에서 측정되는 전압을 취득하여 역시 A/D 컨버터(164)로 측정값을 전달한다. 상기 A/D 컨버터(164)는 입력되는 물리적 신호를 셈플링 및 디지털화하여 신호 처리 블록(200)으로 값을 전송한다.The bushing monitoring signal acquisition block 100 transfers current and voltage data transmitted from the dual-core CT sensors 110 and 120 of the bushing to the A/D converter 164 to perform a sampling process. After acquiring a 60Hz leakage current component and a partial discharge signal of 1MHz or more through the dual-core CT sensors 110 and 120 and separating them by using a signal separation unit 140 such as a filter, the signal acquisition unit 162 is A/ In addition to transmitting the measured value to the D converter 164, the voltage measured at the PT: Power Transformer terminal is acquired, and the measured value is also transmitted to the A/D converter 164. The A/D converter 164 samples and digitizes an input physical signal and transmits a value to the signal processing block 200.

구체적으로 살펴보면, 상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록(100)은, 아날로그 대역 통과 필터 등의 수단으로 고주파 신호와 저주파 신호를 분리하는 신호 분리부(140); 상기 고주파 신호와 저주파 신호를 접수하는 신호 취득부(162); 상기 고주파 신호와 저주파 신호를 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부(A/D 컨버터)(164)를 구비할 수 있다.Specifically, the bushing monitoring signal acquisition block 100 includes: a signal separation unit 140 for separating a high-frequency signal and a low-frequency signal by means of an analog band-pass filter or the like; A signal acquisition unit (162) for receiving the high-frequency signal and the low-frequency signal; A digital signal conversion unit (A/D converter) 164 for converting the high-frequency signal and the low-frequency signal into a digital signal may be provided.

구현에 따라, 상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록(100)은, 계기용 변압기(PT :Power Transformer) 단자에서 측정되는 전압을 취득하는 전압 신호 수신부(180)를 더 포함할 수 있다. 상기 계기용 변압기(PT :Power Transformer) 단자에서 측정되는 전압은 일반적으로는 3상 계통 전압과 유사하다.Depending on the implementation, the bushing monitoring signal acquisition block 100 may further include a voltage signal receiving unit 180 for acquiring a voltage measured at a power transformer (PT) terminal. The voltage measured at the terminal of the instrument transformer (PT: Power Transformer) is generally similar to the three-phase system voltage.

상기 신호 분리부(140)는 다시 상기 저주파 아날로그 신호를 취득하게 하는 저역 통과 필터(144)와, 상기 고주파 아날로그 신호를 취득하게 하는 RF 대역(1MHz ~ 500MHz) 통과 필터(142)로 구분할 수 있다. The signal separation unit 140 may be further divided into a low pass filter 144 for acquiring the low frequency analog signal and an RF band (1 MHz to 500 MHz) pass filter 142 for acquiring the high frequency analog signal.

상기 신호 처리 블록(200)은 전달 받은 데이터를 진단이 가능한 데이터로 가공해주는 역할을 수행하며, 크게 누설전류 신호 처리 부분과 부분방전 신호 처리 부분으로 구분될 수 있다. The signal processing block 200 serves to process the received data into diagnostic data, and may be largely divided into a leakage current signal processing part and a partial discharge signal processing part.

상기 누설전류 신호 처리 부분은 전달받은 데이터를 활용하여 위상차를 산출하며, 누설전류 및 전압의 크기, 위상 정보를 상기 진단 블록(300)으로 전송한다.The leakage current signal processing part calculates a phase difference by using the received data, and transmits the leakage current and voltage magnitude and phase information to the diagnosis block 300.

부분방전 신호 처리 부분은 열화방전 신호의 스펙트럼을 측정하기 위한 스펙트럼 분석 모듈로서 RF 스펙트럼 출력부(212)와, 특정 주파수 대역을 선택하여 협대역으로 부분방전 신호를 측정할 수 있는 주파수 조율(튜닝) 모듈로서 대역 선택부(213)를 구비할 수 있다.The partial discharge signal processing part is a spectrum analysis module for measuring the spectrum of the deteriorated discharge signal, and the RF spectrum output unit 212 and frequency tuning (tuning) that can measure the partial discharge signal in a narrow band by selecting a specific frequency band. A band selector 213 may be provided as a module.

구체적으로 살펴보면, 상기 신호 처리 블록(200)은, 상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록에서 수신되는 신호들을 종류별로 수신하는 셈플링 신호 수신부(미도시); 상기 전압 신호와 상기 전류 신호로부터 계통 전력(즉, 누설 전력)의 위상차를 산출하는 위상차 계산부(220); 노이즈 제거를 위한 기준 신호를 제공하는 노이즈 제거부(230); 상기 RF 신호로부터 PRPD/PRPS 신호를 생성하여 분석하는 PRPD/PRPS 분석부(240)를 구비할 수 있다.Specifically, the signal processing block 200 includes: a sampling signal receiving unit (not shown) for receiving signals received from the bushing monitoring signal acquisition block for each type; A phase difference calculation unit 220 for calculating a phase difference between the system power (ie, leakage power) from the voltage signal and the current signal; A noise removing unit 230 providing a reference signal for removing noise; A PRPD/PRPS analysis unit 240 for generating and analyzing a PRPD/PRPS signal from the RF signal may be provided.

여기서, 상기 셈플링 신호 수신부는, 부싱에서 감지된 RF 신호를 수신하는 RF 신호 수신부; 계통 전력의 전압 신호를 수신하는 전압 신호 수신부; 및 누설 전류 신호를 수신하는 전류 신호 수신부로 구분될 수 있다. 상기 3 신호가 전송되는 시간 구역(타임슬롯)이 할당된 구현의 경우, 상기 3 신호 수신부는 해당 시간 구역에서 셈플링된 신호를 수신한다. 또는 상기 3 신호가 전송되는 통신 채널(예: 통신선, 무선 채널)이 따로 부여된 구현의 경우, 상기 3 신호 수신부는 단순히 각 통신 채널에 연결된 별도의 통신 모듈일 수 있다.Here, the sampling signal receiver includes: an RF signal receiver for receiving an RF signal detected by the bushing; A voltage signal receiver for receiving a voltage signal of grid power; And a current signal receiving unit that receives a leakage current signal. In the case of an implementation in which the time zones (timeslots) in which the three signals are transmitted are allocated, the three signal receivers receive the signals sampled in the corresponding time zones. Alternatively, in the case of an implementation in which communication channels (eg, communication lines, wireless channels) through which the three signals are transmitted are separately assigned, the three signal receivers may simply be separate communication modules connected to each communication channel.

상기 RF 신호 수신부는, RF 신호에 대한 셈플링 신호를 수신받아 RF 스펙트럼 신호로 출력하는 RF 스펙트럼 출력부(212); 및 상기 RF 스펙트럼 신호에서 측정 주파수 대역을 선택하여 PRPD/PRPS 신호를 생성하도록 주파수 대역을 필터링하는 대역 선택부(213)를 포함할 수 있다. The RF signal receiver may include an RF spectrum output unit 212 for receiving a sampling signal for an RF signal and outputting an RF spectrum signal; And a band selector 213 for filtering a frequency band to generate a PRPD/PRPS signal by selecting a measurement frequency band from the RF spectrum signal.

구현에 따라, 사용자(관리자)는 상기 RF 스펙트럼 출력부(212)의 스펙트럼 분석 결과로부터 주파수 튜닝 모듈로서 상기 대역 선택부(213)를 활용하여 노이즈가 적은 주파수 대역을 선택할 수 있다. 측정 주파수 대역이 선정되면 해당 주파수 대역에서의 방전 신호만을 측정하여 최대값을 메모리에 저장한 후, 상기 PRPD/PRPS 분석부(240)는, x축을 360도 위상으로 하고 y축을 신호 크기로 갖는 PRPD/PRPS 정보로 전환하여 진단부로 전송할 수 있다.Depending on the implementation, the user (administrator) may select a frequency band with less noise by using the band selector 213 as a frequency tuning module from the spectrum analysis result of the RF spectrum output unit 212. When the measurement frequency band is selected, after measuring only the discharge signal in the corresponding frequency band and storing the maximum value in the memory, the PRPD/PRPS analyzer 240 is a PRPD having the x-axis as a phase of 360 degrees and the y-axis as the signal size. It can be converted to /PRPS information and transmitted to the diagnosis unit.

구현에 따라, 신호 처리 블록(200)에 상기 노이즈 제거부(230)를 위해 노이즈 센서 및/또는 노이즈 제거(필터링 또는 게이팅) 모듈을 설치하여 측정 주파수 대역에서 추가적인 노이즈 제거도 가능하다. Depending on the implementation, a noise sensor and/or a noise removal (filtering or gating) module may be installed for the noise removal unit 230 in the signal processing block 200 to remove additional noise in the measurement frequency band.

상기 진단 블록(300)은, 상기 신호 처리 블록(200)에서 전달 받은 데이터를 활용하여 부싱 누설전류, 커패시턴스, 역률, 부분방전 특성에 대한 진단 결과를 산출하여 부싱의 현재 상태를 실시간으로 사용자(관리자)에게 전달한다.The diagnostic block 300 calculates a diagnosis result for the leakage current, capacitance, power factor, and partial discharge characteristics of the bushing by using the data received from the signal processing block 200 to determine the current state of the bushing in real time. ).

상기 진단 블록(300)은 크게 부분방전 진단 부분과 부싱 누설전류 진단 부분으로 구분될 수 있다. 상기 부싱 누설전류 진단 부분에서는 단자 전압, 누설전류 크기 및 위상차를 활용하여 전압/전류의 크기를 분석하고, 커패시턴스 및 역률 계산을 통해 최종적으로 내장된 기준 값과의 비교를 수행할 수 있다.The diagnosis block 300 may be largely divided into a partial discharge diagnosis part and a bushing leakage current diagnosis part. In the bushing leakage current diagnosis part, the magnitude of the voltage/current may be analyzed using the terminal voltage, the magnitude of the leakage current, and the phase difference, and a comparison with a finally built-in reference value may be performed by calculating a capacitance and a power factor.

이때, 누설전류 크기, 커패시턴스, 역률 값이 기준값 대비 사용자가 지정한 오차 범위를 초과할 경우 내장된 알고리즘을 통해 상태 이상으로 경보를 발생하여 사용자에게 부분방전 진단을 통한 정밀 진단이 필요함을 인지시킬 수 있다.At this time, when the leakage current magnitude, capacitance, and power factor values exceed the error range specified by the user compared to the reference value, an alarm is generated through the built-in algorithm, so that the user can recognize that precise diagnosis through partial discharge diagnosis is necessary. .

상기 부분방전 진단 부분은 부싱 결함에서 발생하는 부분방전 신호를 취득하여 신호 크기, 발생 빈도수 및 PRPD 패턴에 대한 데이터를 상시 취득한 후 결함에 대한 정밀 진단을 수행하며, 부싱 결함이 확정적일 경우 경보를 발생할 수 있다. 또한, 하기 도 5의 흐름도의 알고리즘을 수행할 수 있다.The partial discharge diagnosis part acquires the partial discharge signal generated from the bushing defect and always acquires data on the signal size, frequency of occurrence, and PRPD pattern, and then performs precise diagnosis on the defect, and generates an alarm when the bushing defect is definite. I can. In addition, it is possible to perform the algorithm of the flowchart of FIG. 5 below.

구체적으로 살펴보면, 상기 진단 블록(300)은, 종합 진단 시스템(1000)으로부터 부분방전 정보를 취득하는 진단 데이터 연동부(322); 상기 PRPD/PRPS 신호와 상기 부분방전 정보로부터 부싱의 결함을 판단하는 결함 판정부(324, 326, 327); 상기 RF 신호로부터 결합 발생 주파수 대역을 분석하는 주파수대역 분석부(350); 상기 산출된 위상차로부터 변압기 관련 커패시턴스 및 역률을 계산하는 역률 계산부(344); 상기 전류 신호로부터 누설 전류의 전압/전류 정도를 분석하는 누설 크기 분석부(342); 상기 변압기 관련 커패시턴스, 역률, 누설 전류 크기를 기준값과 비교하는 비교부(346)를 구비할 수 있다.Specifically, the diagnostic block 300 includes a diagnostic data linking unit 322 for acquiring partial discharge information from the comprehensive diagnostic system 1000; A defect determination unit (324, 326, 327) determining a defect of a bushing from the PRPD/PRPS signal and the partial discharge information; A frequency band analysis unit 350 for analyzing a frequency band of occurrence of a combination from the RF signal; A power factor calculator 344 that calculates a transformer-related capacitance and a power factor from the calculated phase difference; A leakage size analysis unit 342 for analyzing a voltage/current degree of a leakage current from the current signal; A comparison unit 346 for comparing the transformer-related capacitance, power factor, and leakage current magnitude with a reference value may be provided.

여기서, 상기 결함 판정부(324, 326, 327)는, 상기 부싱의 결함여부를 판단다는 결함 여부 판정부(324); 결함이 존재하면 해당 결함의 유형을 분석하는 유형 분석부(326); 및 결함이 존재하면 결함의 열화 정도를 분석하는 열화 분석부(327)를 구비할 수 있다.Here, the defect determination unit 324, 326, 327 may include a defect determination unit 324 that determines whether the bushing is defective; A type analysis unit 326 that analyzes the type of the defect if there is a defect; And a deterioration analysis unit 327 that analyzes a degree of deterioration of the defect when there is a defect.

상기 결함 유형, 열화 정도 및 상기 누설 전류 크기를 기준값과의 비교 결과는 HMI(Human Machine Interface)(800)에 의해 출력될 수 있다.A result of comparing the defect type, the degree of deterioration, and the magnitude of the leakage current with a reference value may be output by a human machine interface (HMI) 800.

상기 결함 판정부(324, 326, 327)가 RF 신호 패턴으로 결함을 판단하는 방법을 예시하면 도 4와 같다. 도 4는 결함 열화에 따른 PRPD 패턴 변화에 대한 예시로서, 연면방전 결함을 보여준다.4 illustrates a method of determining a defect by the defect determination units 324, 326, and 327 based on an RF signal pattern. 4 is an example of a change in a PRPD pattern according to a defect deterioration, and shows a creepage discharge defect.

결함의 열화 정도는 결함 열화에 따른 PRPD 패턴의 변화를 활용하여 분석을 수행할 수 있다. 일반적으로 결함의 열화가 진행될수록 결함 내부에 인가되는 단위 면적당 전압이 증가하게 되며, 그에 따른 PRPD 패턴은 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 방전이 발생하는 위상 폭이 넓어지고 신호 크기가 증가하는 추세를 나타내게 된다. The degree of deterioration of the defect can be analyzed by utilizing the change in the PRPD pattern according to the deterioration of the defect. In general, as the deterioration of the defect progresses, the voltage per unit area applied to the defect increases, and the PRPD pattern accordingly shows a trend in which the phase width at which discharge occurs is wide and the signal size increases, as can be seen in FIG. Is shown.

상기 열화 분석부(327)는, 상기 결과를 활용하여, 결함의 열화가 일정 이상 진행된 부싱이 존재할 경우 진단시스템에 저장된 부분방전 발생 시의 데이터와 현재 데이터를 비교하여 PRPD 데이터의 위상 폭 변화율 및 신호 크기의 변화율을 계산하여 결함의 열화 정도를 사용자에게 인지시켜 줄 수 있다.The deterioration analysis unit 327 uses the result to compare the current data with the data at the time of partial discharge stored in the diagnostic system when there is a bushing in which the deterioration of the defect has progressed for a certain amount or more, and the phase width change rate and signal of the PRPD data. By calculating the rate of change of the size, the degree of deterioration of the defect can be recognized by the user.

도 5는 상기 진단 블록(300)에서 수행될 수 있는 RF 신호 정보(PRPD 데이터)를 이용한 부싱 정밀 진단 방법을 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a bushing precision diagnosis method using RF signal information (PRPD data) that can be performed in the diagnosis block 300.

도시한 부싱 정밀 진단 방법은, 부싱 부분방전 신호 스펙트럼을 분석하고 측정 주파수 대역을 선택하는 단계(S110); 상기 선택된 주파수 대역에 대한 PRPD/PRPS 데이터, 방전신호 크기 및 발생 빈도수 데이터를 취득하는 단계(S115); 상기 취득된 PRPD/PRPS 데이터 패턴과 표준 라이브러리에 기록된 부싱 결함 및 부분방전에 대한 패턴을 비교하는 단계(S120); 상기 2 패턴 비교 결과 노이즈로 판정되면(S130), 노이즈임을 통보하는 단계(S135); 노이즈가 아닌 경우 부싱을 제외한 변압기에서만 고유하게 발생되는 결함 패턴과 유사한지 확인하는 단계(S140); 상기 변압기 고유 결함 패턴과 유사하지 않으면, 부싱으로부터의(즉, 부싱 모니터링 장치에서 측정된) 신호 패턴의 크기 및 발생 빈도를, 변압기로부터의 신호 패턴의 크기 및 발생 빈도와 비교하는 단계(S150);(여기서, 변압기로부터의 신호 패턴의 크기 및 발생 빈도에 대한 정보는 미리 표준 라이브러리에 기록될 수 있다.) 크기 및 발생 빈도가 부싱 측이 더 크면, 부싱 결함을 알람하는 단계(S180, S185, S188); 크기 및 발생 빈도가 변압기 측이 더 크거나, 상기 S140 단계에서 상기 변압기 고유 결함 패턴과 유사하면, 외부의 변압기 진단 시스템으로 해당 결함 정보를 전송(질의)하는 단계(S145); 및 상기 전송(질의)에 대한 답변을 수신하면, 수신된 답변의 내용을 상기 표준 라이브러리에 반영하는 단계(S148)를 포함할 수 있다.The illustrated bushing precision diagnosis method includes the steps of analyzing a bushing partial discharge signal spectrum and selecting a measurement frequency band (S110); Acquiring PRPD/PRPS data, discharge signal magnitude and frequency of occurrence data for the selected frequency band (S115); Comparing the obtained PRPD/PRPS data pattern with a pattern for bushing defects and partial discharges recorded in a standard library (S120); If it is determined as noise as a result of comparing the two patterns (S130), notifying that it is noise (S135); If it is not noise, checking whether it is similar to a defect pattern that is uniquely generated only in the transformer except for the bushing (S140); Comparing the magnitude and frequency of occurrence of the signal pattern from the bushing (ie, measured by the bushing monitoring device) with the magnitude and frequency of occurrence of the signal pattern from the transformer if it is not similar to the transformer-specific defect pattern (S150); (In this case, information on the size and frequency of occurrence of the signal pattern from the transformer may be recorded in the standard library in advance.) If the size and frequency of occurrence are larger on the bushing side, the step of alarming the bushing defect (S180, S185, S188) ); If the size and frequency of occurrence are greater on the transformer side or similar to the transformer-specific defect pattern in the step S140, transmitting (querying) the corresponding defect information to an external transformer diagnosis system (S145); And when receiving the answer to the transmission (query), reflecting the content of the received answer to the standard library (S148).

여기서, 상기 부싱 결함을 알람하는 단계(S180, S185, S188)는, 부싱 내부에 결함이 발생됨을 경고하는 단계(S188); 부싱 결함의 유형을 경고하는 단계(S185); 및 부싱 결함의 열화 정도를 경고하는 단계(S180)를 포함할 수 있다.Here, the steps of alarming the bushing defect (S180, S185, S188) may include warning that a defect occurs inside the bushing (S188); Warning of the type of bushing defect (S185); And warning of the degree of deterioration of the bushing defect (S180).

도 6은 본 발명의 사상에 따른 저주파 대역 신호와 고주파 대역 신호를 동시에 감지할 수 있는 부싱 모니터링 장치에서 감지된 신호를 이용한 부싱 진단 방법을 도시한다.6 is a diagram illustrating a bushing diagnosis method using a signal detected by a bushing monitoring device capable of simultaneously detecting a low-frequency band signal and a high-frequency band signal according to the idea of the present invention.

도시한 부싱 진단 방법은, 부싱에 설치된 전자파 감지 센서로부터 센싱 신호를 수집하는 단계(S10): 상기 수집된 전자기파 센싱 신호에서 전력 주파수 대역 신호를 분리하는 단계(S20); 상기 수집된 전자기파 센싱 신호에서 주파수 위상 정보(PRPD)를 추출하는 단계(S40); 상기 주파수 위상 정보를 기저장된 사고시 주파수 위상 정보 또는 외부(의 전력관리시스템)에서 제공받은 주파수 위상 정보와 비교하는 단계(S60); 비교하는 상기 2개의 주파수 위상 정보의 유사 정도로부터 변압기의 결합 여부 및 정도를 판단하는 단계(S100); 및 상기 분리된 전력 주파수 대역 신호의 크기가 소정 기준값을 넘으면 부싱의 전류 누설 고장으로 판정하는 단계(S200)를 포함할 수 있다.The illustrated bushing diagnosis method includes the steps of collecting a sensing signal from an electromagnetic wave detection sensor installed in the bushing (S10): separating a power frequency band signal from the collected electromagnetic wave sensing signal (S20); Extracting frequency phase information (PRPD) from the collected electromagnetic wave sensing signal (S40); Comparing the frequency phase information with pre-stored frequency phase information at the time of an accident or frequency phase information provided from an external power management system (S60); Determining whether or not a transformer is coupled based on a degree of similarity between the two frequency phase information to be compared (S100); And determining that a current leakage failure of the bushing is caused when the magnitude of the separated power frequency band signal exceeds a predetermined reference value (S200).

상기 S10 단계는 상기 도 3의 신호 취득 블록(100)에서 상술한 바와 같이 수행될 수 있다.The step S10 may be performed as described above in the signal acquisition block 100 of FIG. 3.

상기 S20 단계는 상기 도 3의 신호 처리 블록(200)에서 상술한 바와 같이 수행될 수 있다.The step S20 may be performed as described above in the signal processing block 200 of FIG. 3.

상기 S60 단계, S100 단계 및 S200 단계는 상기 도 3의 진단 블록(300)에서 상술한 바와 같이 수행될 수 있으며, 특히, S100 단계는 상기 도 5의 흐름도와 같이 세분화되어 수행될 수 있다.The steps S60, S100, and S200 may be performed as described above in the diagnostic block 300 of FIG. 3, and in particular, step S100 may be subdivided and performed as shown in the flowchart of FIG. 5.

도 7은 사용자(관리자)에게 부싱의 상태를 알려줄 수 있는 HMI 화면의 일 실시예를 도시한다. 도시한 HMI는 주파수 스펙트럼 분석 결과 및 주파수 선택, 부싱의 PRPD/PRPS 데이터 및 변압기 예방진단 시스템에서 전송되는 변압기 PRPD 데이터, 부싱 누설전류, 역률, 커패시턴스 값, 열화 정도, 결함 유형을 포함한 진단 결과를 출력하며, 진단 결과를 종합하여 일정 기준에 따라 초기 결함 발견 시점부터 주의, 요주의, 위험 등의 감시 단계를 거쳐 사용자가 지속적으로 부싱의 현재 상태를 확인할 수 있도록 한다. 상기 화면에 도 4에 도시한 PRPD 패턴 누적 변화를 도시할 수 있다. 이는 PRPD 패턴 누적 변화에 의한 부싱의 열화 진행 정도 파악은 경험이 쌓인 관리자가 PRPD 패턴 누적 변화를 보고 유추할 수도 있음을 반영한 것이다.7 shows an embodiment of an HMI screen capable of notifying a user (administrator) of a state of a bushing. The illustrated HMI outputs the frequency spectrum analysis result and frequency selection, the PRPD/PRPS data of the bushing, and the transformer PRPD data transmitted from the transformer preventive diagnosis system, the bushing leakage current, power factor, capacitance value, the degree of deterioration, and the diagnosis result including the type of fault. The diagnosis results are synthesized and the user can continuously check the current status of the bushing through the monitoring steps such as caution, caution, and danger from the point of initial defect detection according to a certain standard. The cumulative change of the PRPD pattern shown in FIG. 4 may be shown on the screen. This reflects that the degree of deterioration of the bushing due to the cumulative change in the PRPD pattern can be inferred by an experienced manager by looking at the cumulative change in the PRPD pattern.

도 8은 도 2의 부싱 모니터링 장치를 이용하는 변압기 부싱 진단 시스템의 다른 실시예를 도시한 블록도이다.8 is a block diagram showing another embodiment of a transformer bushing diagnosis system using the bushing monitoring device of FIG. 2.

도시한 실시예의 변압기 부싱 진단 시스템은, 도 3의 신호 처리 블록의 스펙트럼 분석 부분과 주파수 튜닝 부분을 제거하고, 신호 취득 블록(100)에서 취득되는 부분방전 RF 신호에 대해 최대 값 측정만을 수행하여 광대역으로 PRPD 신호를 취득하는 방식이다. 스펙트럼 측정 및 주파수 튜닝 기능이 제외되기 때문에 도 3의 실시예에 따른 협대역 방식 시스템 대비 노이즈에 취약할 수 있어 노이즈 제거 기능을 위한 구성(1230)이 거의 필수적이다. 반면, 구조가 단순하면서도, 광대역 PRPD 신호 패턴을 이용하여 다양한 방식으로 외부 종합예방진단시스템(1001)과의 연계 서비스 제공이 가능한 이점이 있다.The transformer bushing diagnostic system of the illustrated embodiment removes the spectrum analysis part and the frequency tuning part of the signal processing block of FIG. 3, and performs only the maximum value measurement on the partial discharge RF signal acquired from the signal acquisition block 100 to obtain a broadband. This is a method of acquiring the PRPD signal. Since the spectrum measurement and frequency tuning functions are excluded, the configuration 1230 for the noise removal function is almost essential because it may be vulnerable to noise compared to the narrowband system according to the embodiment of FIG. 3. On the other hand, although the structure is simple, there is an advantage that it is possible to provide a linked service with the external comprehensive preventive diagnosis system 1001 in various ways using a broadband PRPD signal pattern.

도 9는 사용자(관리자)에게 부싱의 상태를 알려줄 수 있는 HMI 화면의 다른 실시예이며, 도 8의 광대역 측정 방식 변압기 부싱 진단 시스템에서 출력될 수 있는 HMI 화면을 도시한다. 사용자(관리자)가 충분히 살펴볼 수 있도록, 광대역 PRPD 신호 패턴에 대하여 좀더 개별적으로 상세하게 화면에 출력하고 있음을 알 수 있다.9 is another embodiment of an HMI screen capable of notifying a user (administrator) of the state of a bushing, and shows an HMI screen that can be output from the wideband measuring method transformer bushing diagnosis system of FIG. 8. It can be seen that the broadband PRPD signal pattern is output on the screen in more detail so that the user (administrator) can sufficiently examine it.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains, since the present invention may be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof, the embodiments described above are illustrative in all respects and should be understood as non-limiting. Only do it. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention. .

예컨대, 또 다른 실시예로는 상기 시스템을 변전소에 설치하는 방식이 아닌 포터블 장비로 활용하는 방안이 존재한다. 센서, 소형 진단 Unit, HMI 환경이 구성된 휴대용 컴퓨터를 활용하여 현장에서 직접적인 설비 진단을 수행하는 것으로 구성이 다소 변경될 수 있다. 또한, 이 경우 변전소 종합예방진단 시스템과의 연동이 어려워, 부싱 결함 위치추정 기능이 제외될 수 있지만, 상술한 실시예들의 일부 구성 요소들의 생략으로 변경 사항이 용이하게 유추가능하며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. For example, in another embodiment, there is a method of utilizing the system as a portable device rather than a method of installing it in a substation. By using a portable computer with sensors, a small diagnostic unit, and an HMI environment, the configuration can be changed somewhat by performing direct facility diagnosis in the field. In addition, in this case, it is difficult to interlock with the substation comprehensive preventive diagnosis system, and the bushing defect location estimation function may be excluded, but changes can be easily inferred by omitting some components of the above-described embodiments. Of course, it belongs to the scope of the rights.

100 : 부싱 모니터링 신호 취득 블록
110 : 고주파 센싱부
120 : 저주파 센싱부
160 : 수집부
190 : 전력선 통신부
200 : 신호 처리 블록
300 : 진단 블록
100: bushing monitoring signal acquisition block
110: high frequency sensing unit
120: low frequency sensing unit
160: collection unit
190: power line communication unit
200: signal processing block
300: diagnostic block

Claims (8)

삭제delete 외부의 부싱 모니터링 장치로부터 모니터링 신호를 수신하는 부싱 모니터링 신호 취득 블록;
상기 수신된 모니터링 신호에서 전력 주파수 대역의 전류 신호와, 열화 방전 신호의 고주파 대역의 전류 신호를 분리하는 신호 처리 블록; 및
상기 전력 주파수 대역의 전류 신호를 분석하여 변압기 전류 누설 여부를 판단하고, 상기 고주파 대역의 전류 신호를 부근의 부분방전 진단 정보와 연동하여 부싱의 결함 여부 및 정도를 진단하는 진단 블록을 포함하되,
상기 진단 블록은,
부싱 부분방전 신호 스펙트럼을 분석하고 측정 주파수 대역을 선택하는 단계;
상기 선택된 주파수 대역에 대한 PRPD/PRPS 데이터, 방전신호 크기 및 발생 빈도수 데이터를 취득하는 단계;
상기 취득된 PRPD/PRPS 데이터 패턴과 표준 라이브러리에 기록된 부싱 결함 및 부분방전에 대한 패턴을 비교하는 단계;
상기 2 패턴 비교 결과 노이즈로 판정되면, 노이즈임을 통보하는 단계;
노이즈가 아닌 경우 부싱을 제외한 변압기에서만 고유하게 발생되는 결함 패턴과 유사한지 확인하는 단계;
상기 변압기 고유 결함 패턴과 유사하지 않으면, 부싱으로부터의 신호 패턴의 크기 및 발생 빈도를, 변압기로부터의 신호 패턴의 크기 및 발생 빈도와 비교하는 단계;
크기 및 발생 빈도가 부싱 측이 더 크면, 부싱 결함을 알람하는 단계;
크기 및 발생 빈도가 변압기 측이 더 크거나, 상기 변압기 고유 결함 패턴과 유사하면, 외부의 변압기 진단 시스템으로 해당 결함 정보를 전송하는 단계; 및
상기 전송에 대한 답변을 수신하면, 수신된 답변의 내용을 상기 표준 라이브러리에 반영하는 단계
를 포함하는 부싱 정밀 진단 방법을 수행하는 부싱 진단 시스템.
A bushing monitoring signal acquisition block for receiving a monitoring signal from an external bushing monitoring device;
A signal processing block for separating a current signal in a power frequency band and a current signal in a high frequency band of the deterioration discharge signal from the received monitoring signal; And
A diagnostic block that analyzes the current signal in the power frequency band to determine whether a transformer current leaks, and diagnoses whether a bushing is defective or not by linking the current signal in the high frequency band with nearby partial discharge diagnostic information,
The diagnostic block,
Analyzing the bushing partial discharge signal spectrum and selecting a measurement frequency band;
Acquiring PRPD/PRPS data, discharge signal magnitude and frequency of occurrence data for the selected frequency band;
Comparing the obtained PRPD/PRPS data pattern with a pattern for bushing defects and partial discharges recorded in a standard library;
If it is determined as noise as a result of the two pattern comparison, notifying that it is noise;
Checking whether it is similar to a defect pattern that is uniquely generated only in the transformer except for the bushing if it is not noise;
Comparing the size and frequency of occurrence of the signal pattern from the bushing with the size and frequency of occurrence of the signal pattern from the transformer if it is not similar to the transformer-specific defect pattern;
Alarming a bushing defect if the size and frequency of occurrence are larger on the bushing side;
If the size and frequency of occurrence are larger on the transformer side or similar to the transformer-specific defect pattern, transmitting the corresponding defect information to an external transformer diagnosis system; And
Upon receiving the response to the transmission, reflecting the contents of the received response to the standard library
Bushing diagnostic system for performing a bushing precision diagnostic method comprising a.
제2항에 있어서,
상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록은,
상기 전력 주파수 대역의 전류 신호와 상기 고주파 대역의 전류 신호를 분리하는 신호 분리부;
상기 분리된 상기 전력 주파수 대역의 전류 신호와 상기 고주파 대역의 전류 신호를 접수하는 신호 취득부; 및
상기 전력 주파수 대역의 전류 신호와 상기 고주파 대역의 전류 신호를 셈플링하여 디지털 신호로 변환하는 디지털 신호 변환부
를 포함하는 부싱 진단 시스템.
The method of claim 2,
The bushing monitoring signal acquisition block,
A signal separation unit for separating the current signal in the power frequency band and the current signal in the high frequency band;
A signal acquisition unit for receiving the separated current signal in the power frequency band and the current signal in the high frequency band; And
Digital signal conversion unit for converting a digital signal by sampling the current signal in the power frequency band and the current signal in the high frequency band
Bushing diagnostic system comprising a.
제2항에 있어서,
상기 신호 처리 블록은,
상기 부싱 모니터링 신호 취득 블록에서 수신되는 신호들을 종류별로 수신하는 셈플링 신호 수신부;
상기 수신된 신호로부터 누설 전력의 위상차를 산출하는 위상차 계산부; 및
상기 고주파 대역의 전류 신호로부터 PRPD/PRPS 신호를 생성하여 분석하는 PRPD/PRPS 분석부
를 포함하는 부싱 진단 시스템.
The method of claim 2,
The signal processing block,
A sampling signal receiver for receiving signals received from the bushing monitoring signal acquisition block for each type;
A phase difference calculator that calculates a phase difference of leakage power from the received signal; And
PRPD/PRPS analysis unit that generates and analyzes PRPD/PRPS signals from the high-frequency current signals
Bushing diagnostic system comprising a.
제4항에 있어서,
상기 셈플링 신호 수신부는,
상기 고주파 대역의 전류 신호에 대한 셈플링 신호를 수신받아 RF 스펙트럼 신호로 출력하는 RF 스펙트럼 출력부; 및
상기 RF 스펙트럼 신호에서 측정 주파수 대역을 선택하여 PRPD/PRPS 신호를 생성하도록 주파수 대역을 필터링하는 대역 선택부
를 포함하는 부싱 진단 시스템.
The method of claim 4,
The sampling signal receiving unit,
An RF spectrum output unit for receiving a sampling signal for the high frequency band current signal and outputting an RF spectrum signal; And
A band selector for filtering a frequency band to generate a PRPD/PRPS signal by selecting a measurement frequency band from the RF spectrum signal
Bushing diagnostic system comprising a.
제4항에 있어서,
상기 진단 블록은,
외부의 종합 진단 시스템으로부터 부분방전 정보를 취득하는 진단 데이터 연동부;
상기 PRPD/PRPS 신호와 상기 부분방전 정보로부터 부싱의 결함을 판단하는 결함 판정부;
상기 산출된 위상차로부터 변압기 관련 커패시턴스 및 역률을 계산하는 역률 계산부;
상기 전류 신호로부터 누설 전류의 전압/전류 정도를 분석하는 누설 크기 분석부; 및
상기 변압기 관련 커패시턴스, 역률, 누설 전류 크기를 기준값과 비교하는 비교부
를 포함하는 부싱 진단 시스템.
The method of claim 4,
The diagnostic block,
A diagnostic data linking unit that acquires partial discharge information from an external comprehensive diagnostic system;
A defect determination unit determining a defect of a bushing from the PRPD/PRPS signal and the partial discharge information;
A power factor calculator that calculates a transformer-related capacitance and a power factor from the calculated phase difference;
A leakage size analyzer for analyzing a voltage/current degree of a leakage current from the current signal; And
A comparison unit that compares the transformer-related capacitance, power factor, and leakage current magnitude with a reference value
Bushing diagnostic system comprising a.
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