KR200278981Y1 - 방사 전자파를 이용한 전력기기의 부분방전 검출장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전력기기, 전력케이블 등에서 부분방전에 따라 방사되는 전자파를 검출하기 위한 장치에 관한 것으로, 적어도 폐쇄배전반, 전력케이블 및 가스절연 개폐장치(GIS)에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파신호를 각각 검출하기 위한 전자파 검출 센서들과; 상기 전자파 검출 센서 각각으로부터 출력되는 신호를 증폭한후 노이즈 제거된 중간주파수 형태의 전자파 신호만을 출력하는 전자파 검출부들과; 어느 하나의 전자파 검출부로부터 출력되는 중간주파수 처리된 전자파를 적분하여 적분 이전의 값과 비교하여 부분방전에 의한 펄스를 출력하는 펄스 생성부와; 상기 중간주파수 처리된 전자파를 복수의 기준 전압과 각각 비교하여 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 출력하는 전자파 레벨 처리부와; 상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들과 부분방전에 의한 펄스를 파형정형하여 출력하는 파형 정형부와; 일정시간 동안 파형정형된 상기 부분방전에 의한 펄스를 카운트하여 1싸이클당 평균 펄스수를 산출하고, 파형정형된 상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 입력하여 소정 단위의 부분방전량을 산출하여 상기 평균 펄스수와 함께 통신부를 통해 외부 감시 시스템으로 전송하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

Description

방사 전자파를 이용한 전력기기의 부분방전 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING A PORTION OF DISCHARGE IN A POWER MACHINERY AND TOOLS}

본 고안은 폐쇄배전반, GIS, 전력케이블과 같은 전력기기의 절연열화 감시 시스템에 관한 것으로, 특히 부분방전에 따른 방사 전자파를 감지하여 전력기기의 부분방전을 검출하는 장치에 관한 것이다.

전력기기 사고예방을 위한 점검 및 진단 방법으로 접촉식 상시 감시장치와 휴대용 점검 장비를 이용하는 것이 일반적이다.

종래의 접촉식 상시 감시장치는 전력기기에 센서를 부착하여 열화 정도를 측정하므로서, 이미 설치된 기기에 대해서는 적용할 수 없는 문제점이 있다. 또한 지락시 혹은 서어지 유입시 대전류에 의해 센서가 소손되거나 기기가 파손될 염려가 있기 때문에 이들 기기에서는 사고의 위험성이 항상 존재하는 단점이 있다.

한편 휴대용 점검 장비는 비접촉형과 접촉형으로 구분할 수 있으나 일회용 점검으로 끝나기 때문에 상시 감시체계를 구축할 수 없다는 단점이 있다. 또한 활선상태에서 휴대장비를 이용하여 전력기기를 점검하는 경우에는 감전 사고 등의 안전사고 위험성이 항상 존재하는 단점이 있다.

따라서 현장에서는 아직도 인체의 오감을 이용하고 있는데, 이러한 경우 측정자의 주관에 의존적이기 때문에 잘못된 측정결과를 얻을 수 있는 문제점이 있다. 또한 적외선 온도계, 코로나 탐지기 등과 같은 간이 측정장비를 이용하는 경우에는 은폐된 부분에 대한 점검 및 측정이 불가능하므로 사고 조기 예방에 한계가 있으며, 정전 후 점검으로 기기 열화 진행상태 파악이 곤란한 문제점이 있으며, 전력기기 열화 측정에 많은 전문 인력과 시간을 투자해야 하는 단점을 안고 있다.

한편 전력 케이블의 진단 방법으로는 사선상태에서 행하는 직류 누설전류법, 내전압 시험, 유전정접법이 있고, 활선상태에서는 직류전압 중첩법, 수트리 활선 진단법, 초음파법 등이 있다.

사선상태에서 행하는 검출방법은 전체 전력 케이블 선로의 건전 유무를 진단하는 것으로 케이블 단말재 및 중간 접속재에 대한 열화상태를 알 수 없으며, 또한 설비를 정지시켜야 하므로 시험시 인적, 물적 손실이 크며 운전중의 전기적, 기계적인 동작 상태에서의 복합 스트레스에서 생긴 열화 및 이상신호를 잃어버릴 수 있는 단점이 있다.

반면, 활선 상태의 진단방법은 설비를 정지시키지 않고 운전 중에 선로의 열화를 검출할 수 있다는 점에서 사선상태 진단보다는 훨씬 유용한 방법이라 할 수 있다. 그러나 전체 전력 케이블에 대한 건전 상태를 진단하기에 국부적인 열화를 검출하기 힘들다는 점 때문에, 현재에는 케이블 단말 및 중간 접속재의 경우 초음파 음향 검출법을 주로 활용하고 있다.

그러나 초음파 음향 검출법을 이용하는 경우에는 초음파 센서의 특성상 열화가 어느 정도 진척된 후의 열화만을 검출할 수 있기 때문에 초기 열화상태를 검출할 수 없는 문제가 발생하게 된다. 또한 초음파 센서는 압전센서를 이용하여 신호를 검출하므로서, 일정압력을 케이블 접속재에 부착해야 하는 어려움이 있다. 이는 곧 케이블 열화 검출의 오진율을 상승시키는 원인으로 작용할 수 있으며, 열화의 진척도에 따라 유지보수 관리를 위한 인적, 물적 손실을 감수하여야만 한다. 아울러 종전의 초음파 음향 검출법은 아날로그 방식으로 이루어지기 때문에 원격지에 위치한 관리자 컴퓨터로 데이터를 전송하기 위해서는 검출 데이터를 재 가공해야 하는 문제가 있다.

따라서 본 고안의 목적은 폐쇄배전반, 전력케이블과 같은 전력기기의 열화정도를 원격지에서 항시 감시할 수 있도록 지원하기 위한 방사 전자파를 이용한 부분방전 검출장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 폐쇄배전반, 전력케이블 및 GIS(Gas Insulated Switch gear)와 같은 기기의 열화 측정을 위해 투자하여야 하는 인력과 시간을 격감시켜 줄 수 있는 부분방전 검출장치를 제공함에 있으며,

전력 케이블의 열화 정도를 그 진척도에 상관없이 검출할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 피측정 대상체에 맞는 센서를 선택하여 편리하게 부분방전에 따른 전자파를 검출할 수 있는 장치를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 전력기기의 열화를 점검함에 있어 안전사고 발생 확률을 격감시킴과 아울러 전력기기의 열화 정도를 정확하게 측정할 수 있는 전자파를 이용한 전력기기의 부분방전 검출장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 부분방전 검출장치의 주변 블록 구성도.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 부분방전 검출장치의 상세 블록 구성도.

도 3은 도 2중 전력케이블용 전자파 검출센서(110)의 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 전자파 검출센서(110)의 단면 예시도.

도 5는 도 2에 도시된 부분방전 검출장치의 아날로그 회로 구성도.

도 6은 도 2에 도시된 부분방전 검출장치의 디지털 회로 구성도.

도 7은 도 2중 GIS 전자파 검출센서(130)의 외관 예시도.

도 8은 도 2중 제어부(170)의 동작 흐름도.

도 9는 도 2중 제어부(170)에 의해 처리된 부분방전량 표시 파형 예시도.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 실시예에 따른 전력기기의 부분방전 검출장치는,

적어도 폐쇄배전반, 전력케이블 및 가스절연 개폐장치(GIS)에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파신호를 각각 검출하기 위한 전자파 검출 센서들과;

상기 전자파 검출 센서 각각으로부터 출력되는 신호를 증폭한후 노이즈 제거된 중간주파수 형태의 전자파 신호만을 출력하는 전자파 검출부들과;

어느 하나의 전자파 검출부로부터 출력되는 중간주파수 처리된 전자파를 적분하여 적분 이전의 값과 비교하여 부분방전에 의한 펄스를 출력하는 펄스 생성부와;

상기 중간주파수 처리된 전자파를 복수의 기준 전압과 각각 비교하여 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 출력하는 전자파 레벨 처리부와;

상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들과 부분방전에 의한 펄스를 파형정형하여 출력하는 파형 정형부와;

일정시간 동안 파형정형된 상기 부분방전에 의한 펄스를 카운트하여 1싸이클당 평균 펄스수를 산출하고, 파형정형된 상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 입력하여 소정 단위의 부분방전량을 산출하여 상기 평균 펄스수와 함께 통신부를 통해 외부 감시 시스템으로 전송하는 제어부;를 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 고안을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

우선 도 1은 본 고안의 실시예에 따른 부분방전 검출장치(100)의 주변 블록 구성도를 도시한 것이다. 도 1에 도시한 부분방전 검출장치(100)는 전력 케이블의 중간 접속부에 장착되어 접속부의 시공불량, 반도전층불량, 내부 이물질 및 보이드(Void) 기포 등에 의해 발생되는 전자파를 검출하는 전력케이블용 전자파(UHF) 검출센서(110)와 연결 가능하다. 그리고 부분방전 검출장치(100)는 GIS의 고체 절연물(Spacer)에 위치하여 GIS 내부 금속 이물질 유입 등에 의해 발생되는 부분방전에 기인한 전자파를 검출하는 GIS 전자파 검출센서(130)와 연결 가능하다. 또한 부분방전 검출장치(100)는 폐쇄배전반 내에 설치되어 전력기기가 수명을 다하거나 설치불량, 재료불량 등에 의한 노후화가 진행될 때 발생되는 부분방전에 의한 전자파를 검출하는 폐쇄배전반용 전자파 검출센서(120)와도 연결 가능하다.

즉, 부분방전 검출장치(100)는 상술한 3개의 센서중 어느 하나로부터 검출되는 전자파의 평균 펄스 수와 쿨롱 단위의 부분방전량을 연산하여 RS-485케이블을 통해 원격지에 위치한 감시 시스템(200)으로 전송하거나 표시부에 표시하여 준다.

한편 감시 시스템(200)은 관리자가 원격지에 위치한 전력기기의 상태를 점검할 수 있도록 상기 RS-485케이블을 통해 입력되는 쿨롱 단위의 부분방전량과 평균 펄스 수를 모니터상에 표시하여 준다. 이에 따라 관리자는 원격지에 위치하는 전력기기 혹은 전력케이블, GIS의 부분방전상태를 항시 점검할 수 있게 되는 것이다.

이하 도 2를 참조하여 상술한 부분방전 검출장치(100)의 구성 및 동작을 상세히 설명하기로 한다.

우선 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 부분방전 검출장치의 상세 블록 구성도를 도시한 것이며, 도 3은 도 2중 전력케이블용 전자파 검출센서(110)의 사시도를, 도 4는 도 3에 도시된 전자파 검출센서(110)의 단면 예시도를 도시한 것이다. 그리고 도 5는 도 2에 도시된 부분방전 검출장치의 아날로그 회로 구성도를, 도 6은 도 2에 도시된 부분방전 검출장치의 디지털 회로 구성도를, 도 7은 도 2중 GIS 전자파 검출센서(130)의 외관 예시도를 도시한 것이며, 도 8은 도 2중 제어부(170)의 동작 흐름도를, 도 9는 도 2중 제어부(170)에 의해 처리된 부분방전량 표시 파형도를 예시한 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 본 고안의 실시예에 따른 부분방전 검출장치(100)는 각각의 전력기기(폐쇄배전반, 전력케이블, GIS)에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파신호를 검출하기 위한 센서들(110,120,130)를 구비하는데, 이러한 센서들은 사용자 선택에 의해 각각 고유의 전자파 검출부1,2,3과 접속 가능하다.

즉, 전력케이블용 전자파 검출센서(110)는 밴드형 전자파 검출센서로서 전력케이블에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파 신호중 30MHz 대역의 신호만을 검출하여 후단의 RF증폭부(112)로 전송한다. 일반적으로 전력기기에서 부분방전시 방사되는 전자파는 어느 특정 주파수 분포대역을 갖는다. 주파수 분포대역을 협대역으로 찾는 방법은 에이알 모델링법(AR Modeling Method)을 이용하여 찾을 수 있다. 이와 같은 방법을 통해 찾은 주파수 분포대역이 바로 30MHz이다.

상기 전력케이블용 전자파 검출센서(110)는 도 3에 도시한 바와 같이 일측이 전력 케이블의 표면과 같은 곡면을 가지는 케이블 접속재(111)와, 상기 케이블 접속재(111) 상부에 장착되되 일측에는 BNC 커넥터가 형성되어 있는 홀더(holder)(113)를 포함한다. 이러한 홀더(113)에는 작업의 편의상 끝단에 손잡이(115)가 형성되어 있는 폴(pole)의 일측이 나사결합될 수 있는 홈이 형성될 수 있다. 이러한 전력케이블용 전자파 검출센서(110)의 단면이 도 4의 (a)에 도시되어 있다. 도 4의 (a)를 참조하면, 케이블 접속재내에는 전자파 신호를 검출하기 위한 헬리컬 타입의 안테나가 존재하며, 상기 안테나의 끝단은 홀더 내부에 위치하는 증폭회로(L,C)를 통해 BNC 커넥터와 접속된다. 즉, 도 4의 (a)에 도시된 단면 구조를 가지는 전자파 검출센서(110)는 부분방전에 의한 전자파를 검출하고 이를 소정 레벨로 증폭하여 후단의 RF증폭부(112)로 전송하는 역할을 수행한다.

한편 직선접속재는 케이블 사이에서 사용되므로 고압으로부터 비교적 안전하다고 볼 수 있다. 하지만 케이블 접속재 내부에서 절연파괴 등이 발생되고 있을 경우에는 케이블 접속재 표면으로 고전압(고전위)이 유기 될 수 있으며 이 전압에 의해 진단장비가 소손될 수 있다. 종단 접속재의 경우는 고압 터미널 단자와 이격거리가 수십Cm이하로 측정자의 감전위험과 상시 고전위가 유기 될 수 있다. 때문에 고전위를 장비로부터 차단하기 위해서 센서와 진단장비 사이에 광 신호로 변환 할 필요가 있다. 도 4의 (a)는 직선 접속재와 같은 비교적 고전위가 상시 존재하지 않는 경우에 적용하는 센서이며, 도 4의 (b) 타입은 종단 접속재나 열화가 우려되는 직선 접속재에서 사용하기 위한 광변환장치가 내장된 센서이다. 따라서 광변환장치 사용은 장비와 측정자의 안전을 위한 보호 대책의 일환이다.

도 4의 (b)에 도시한 전자파 검출 센서(110)는, 일측이 전력 케이블의 표면과 같은 곡면을 가지는 케이블 접속재와, 상기 케이블 접속재내에 삽입되어 있는 헬리컬 타입의 안테나(UHF ANT)와, 상기 케이블 접속재에 장착되며 그 내부에 상기 안테나와 접속되는 제1광전변환부를 구비하는 홀더와, 상기 홀더에 결합된 손잡이를 포함하되, 그 손잡이의 일측 끝단에는 BNC 커넥터가 형성되어 있고, 그 손잡이 내부에는 제1광전변환부의 출력단에 접속되는 광 전송매체와 상기 BNC 커넥터 일측 사이에 결합되는 제2광전 변환부(도시하지 않았음)가 내장되어 있다. 즉, 도 4 (b)에 도시한 전력케이블용 전자파 검출 센서(110)는 헬리컬 안테나에 의해 검출된 전기적신호를 광신호로 일차 변환하여 전송하고 이를 다시 전기적 신호로 변환하여 BNC 커넥터를 통해 후단의 RF증폭부(112)로 출력할 수 있는 구조를 가진다.

상술한 전력케이블용 전자파 검출센서(110)의 후단에 위치하는 전자파 검출부 1은 주위 노이즈(지상파 방송신호 등)와 전자파 신호를 구분하기 위해 존재한다. 이러한 전자파 검출부 1은 R/F증폭부(112), IF처리부(114) 및 노이즈 제거 필터(116)로 구성되어 상기 센서의 출력신호를 증폭한후 노이즈 제거된 전자파 신호만을 중간주파수로 변조하여 출력한다. 즉, 전자파 검출부 1의 일 구성요소인 R/F증폭부(112)는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 공진회로를 이용하여 광대역으로 발산되는 전자파중 30MHz만 동기시켜 증폭 출력한다. 이러한 전자파 신호는 이후 IF처리부(114)에서 변조회로와 3개의 중간주파수 처리 트랜스(IFT)를 통해 500KHz의 중간주파수로 변조되어 노이즈 제거 필터(116)로 입력된다. 노이즈 제거 필터(116)로 입력된 IF신호는 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 버퍼, 증폭회로 및 전파정류회로를 통함으로서 전파정류에 의해 주변 노이즈가 제거된 전자파 신호만이 펄스 생성부(140)와 전자파 레벨 처리부(150)로 출력된다.

한편 폐쇄배전반용 전자파 검출센서(120)의 후단에도 상술한 바와 같은 전자파 검출부 2가 존재한다. 상기 폐쇄배전반용 전자파 검출센서(120)는 헬리컬 안테나 타입으로 구성되며, 폐쇄배전반에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파 신호중 30MHz 대역의 신호만을 검출하여 후단의 R/F증폭부(122)로 출력한다. 그러면 30MHz 대역의 전자파 신호는 이후 IF처리부(124)에서 500KHz의 중간주파수로 변조되어 노이즈 제거 필터(126)로 입력되고, 노이즈 제거 필터(126)에서 노이즈 제거된 전자파 신호만이 후단의 펄스 생성부(140)와 전자파 레벨 처리부(150)로 출력되는 것이다.

GIS용 전자파 검출센서(130)는 도 7에 도시한 바와 같이 체결고정부에 의해 패턴 안테나 타입의 양 끝단이 체결고정되는 밴드형 전자파 검출센서로서 GIS 내부에서 방사되는 전자파 신호중 423MHz 대역의 신호만을 검출하여 후단의 R/F증폭부(132)로 전송하면, R/F증폭부(132)에서 증폭 출력되는 423MHz 대역의 전자파 신호는 IF처리부(134)에서 500KHz의 중간주파수로 변조되어 노이즈 제거 필터(136)로 입력되고, 노이즈 제거 필터(126)에서 노이즈 제거된 전자파 신호만이 후단의 펄스 생성부(140)와 전자파 레벨 처리부(150)로 출력된다.

즉, 본 고안의 실시예에서는 피측정 대상체에 맞는 전자파 검출 센서를 이용하여 피측정 대상체에서 방사되는 전자파를 일차적으로 검출하고, 검출된 전자파 신호에서 노이즈 제거된 전자파만을 추출한 연후에, 이를 신호처리하여 부분방전에 의한 평균 펄스 수와 쿨롱 단위의 부분방전량으로 연산 표시하게 되는 것이다.

이와 같이 노이즈 제거된 전자파를 신호처리하여 부분방전에 의한 평균 펄스 수와 쿨롱 단위의 부분방전량으로 연산 표시하기 위해 필요한 구성을 보다 구체적으로 설명하면,

펄스 생성부(140)는 3개의 전자파 검출부중 어느 하나로부터 출력되는 전자파를 적분한후 이를 적분 이전의 값과 비교하여 부분방전에 의한 펄스로 출력한다. 이러한 부분방전에 의한 펄스는 파형 정형부(160)를 통해 제어부(170)로 입력되어1싸이클당 평균 펄스 수를 산출하는데 이용된다.

전자파 레벨 처리부(150) 역시 각각의 전자파 검출부에서 중간주파수 처리되어 출력되는 전자파를 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 3개의 기준 전압과 비교하여 대, 중, 소 레벨을 나타내는 전자파신호로 출력한다. 이러한 대,중, 소 레벨을 나타내는 전자파신호 역시 파형 정형부(160)를 통해 제어부(170)로 입력된다.

파형정형부(160)는 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 펄스 생성부(140)와 전자파 레벨 처리부(150)에서 출력되는 신호를 파형 정형하기 위한 슈미트 회로와 시간지연용 플립플롭으로 이루어진다. 이러한 파형정형부(160)는 대,중,소 레벨을 나타내는 전자파신호와 부분방전에 의한 펄스신호를 제어부(170)에서 처리할 수 있도록 파형 정형하여 출력한다.

한편 제어부(170)는 도 8에 도시된 동작 흐름에 따라 일정시간(샘플링 시간) 동안 상기 부분방전에 의한 펄스를 카운트하여 1싸이클당 평균 펄스수를 산출하고, 상기 전자파 레벨 처리부(150)에서 출력되는 전자파신호를 1도 단위의 부분방전량으로서 산출하여 상기 평균 펄스수와 함께 원격지에 위치한 감시 시스템(200)으로 전송하는 한편, 부분방전 검출장치(100)에 구비된 표시부(190)상에 표시하여 주는 역할을 수행한다. 또한 제어부(170)는 도시하지는 않았지만 내부에 메모리를 구비함으로서 실시간으로 산출된 부분방전량 데이터들을 저장할 수도 있다.

ID 입력부(180)는 8핀 딥 스위치로서 부분 검출장치(100)를 원격지에 위치한 감시 시스템(200)에서 식별할 수 있도록 ID 입력에 이용된다.

그리고 통신부는 상기 제어부(170)의 제어에 따라 전자파에 의한 부분방전량과 평균 펄스 수 데이터를 변환하여 RS-485케이블을 통해 원격지에 위치한 감시 시스템(200)으로 전송하는 역할을 수행한다.

표시부(190)는 상기 제어부(170)에 의해 각종 표시데이터들을 표시하여 주는 역할을 수행한다. 이러한 표시부(190)에는 LED와 LCD를 포함한다.

이하 도 8을 참조하여 전자파에 의한 부분방전량과 평균 펄스 수의 산출 및 표시과정을 설명하기로 한다.

도 8을 참조하면, 우선 제어부(170)는 300단계에서 샘플링 시간동안 펄스 생성부(140)로부터 입력되는 펄스 수를 카운팅한다. 펄스 수를 카운팅하기 위해 본 고안에서는 우선 전자파 신호의 1싸이클을 360도로 분할하여 1도(46micro sec) 내에 전자파가 있으면 이를 펄스 수 1로 하여 2.5초간 펄스 수를 카운팅하도록 설계하였다. 따라서 샘플링 시간인 2.5초동안의 입력 펄스 수가 카운팅 완료되면, 2.5초간 카운팅된 전체 펄수 수를 1싸이클당 평균 펄스 수로 환산할 수 있기 때문에 제어부(170)는 310단계에서 1싸이클당 평균 펄스 수(0에서 최대 360의 값을 가짐)를 산출할 수 있다.

이후 제어부(170)는 320단계로 진행하여 전자파 레벨 처리부(150)에서 출력되는 전자파 신호의 대,중,소 레벨(크기)를 이용하여 1도 단위로 누적방전량 수를 산출한다. 산출방법으로는 서로 다른 레벨을 가지는 1도 내의 펄스 각각에 변수를 승산하여 이들을 가산함으로서 산출한다. 예를 들면 전자파 레벨 처리부(150)에서 입력되는 전자파의 레벨이 세가지 레벨로 분류되었다면, 레벨(크기) 1×α + 레벨 2×β + 레벨 3×γ의 수식에 의해 1도 내의 누적방전량 수를 산출한다. 이와 같이1도 내의 누적방전량 수를 산출하면 이후 제어부(170)는 330단계로 진행하여 부분방전량을 산출한다. 부분방전량은 누적방전량 수(레벨 1×α + 레벨 2×β + 레벨 3×γ)를 펄스 개수(레벨1+레벨2+레벨3)로 나눔으로서 얻을 수 있다.

이와 같이 310단계와 330단계에서 1싸이클당 평균 펄스 수와 부분방전량을 산출하였으면 제어부(170)는 340단계로 진행하여 1싸이클당 펄스 수 및 부분방전량을 표시부(190)에 표시하고, 350단계에서 1싸이클당 펄스 수 및 부분방전량을 통신부를 통해 원격지에 위치한 감시 시스템(200)으로 전송한다.

상기 감시 시스템(200) 및 표시부(190)에 표시되는 1싸이클당 펄스 수와 부분방전량의 표시형태를 설명하면, 우선 1싸이클당 펄스 수와 부분방전량은 하기 표 1과 같이 표시할 수 있다.

측정항목	판정기준
	정상	요주의	이상
시간차	8250 이상	90∼8250	90이내
전자파 개수	180 이하	180∼240	240이상
전자파 방전량	50 이하	50∼70	70이상

1싸이클당 펄스 수는 최대 360개까지 발생할 수 있는데 상기 표 1에서와 같이 1싸이클당 펄스 수를 나타내는 전자파개수가 240이상이면 전력기기에 이상이 발생한 것이고, 180 내지 240의 값을 가지면 점검이 요구된다. 그리고 부분방전량인 전자파 방전량 역시 70이상인 경우에는 전력기기에 이상이 발생한 것이고, 50 내지 70의 값을 가지면 점검이 요구된다.

한편 전자파에 의한 부분방전량은 도 9의 파형으로 표시될 수도 있다. 도 9는 도 2중 제어부(170)에 의해 처리된 부분방전량 표시 파형 예시도를 도시한 것이다. 도 9를 참조해 보면, 부분방전에 의한 전자파의 위상이 90도와 270도 부근에 세 개의 크기를 가지고 분포하고 있음을 알 수 있다. 검출시간이 길어지면 길어질수록 90도와 270도 부근에는 많은 전자파가 분포하게 될 것이다.

따라서 관리자는 도 9에 도시된 파형을 보고 부분방전이 발생하고 있는 전력기기의 위치 및 상태 혹은 전력케이블의 열화정도를 확인할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 고안은 전력기기의 열화정도를 원격지에서 항시 감시할 수 있는 이점이 있으며, 전력기기의 열화 측정을 위한 전문 인력과 투자 시간을 현저히 격감시킬 수 있는 이점이 있다. 또한 본 고안은 부분방전 발생기기의 위치를 탐색할 수 있기 때문에 유지 보수가 용이하며, 전력기기의 열화를 점검함에 있어 안전사고 발생 확률을 격감시킬 수 있는 장점이 있다.

그리고 피측정 대상체에 맞는 센서를 이용하여 부분방전에 따른 전자파를 검출할 수 있기 때문에 시스템의 호환성을 높일 수 있는 장점이 있고, 전력 케이블, GIS, 전력기기의 열화 정도를 그 진척도에 상관없이 검출할 수 있는 이점이 있다.

한편 본 고안은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 고안의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 실용신안등록청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 전력기기의 부분방전 검출장치에 있어서,

   적어도 폐쇄배전반, 전력케이블 및 가스절연 개폐장치(GIS)에서 부분방전에 의해 방사되는 전자파신호를 각각 검출하기 위한 전자파 검출 센서들과;

   상기 전자파 검출 센서 각각으로부터 출력되는 신호를 증폭한후 노이즈 제거된 중간주파수 형태의 전자파 신호만을 출력하는 전자파 검출부들과;

   어느 하나의 전자파 검출부로부터 출력되는 중간주파수 처리된 전자파를 적분하여 적분 이전의 값과 비교하여 부분방전에 의한 펄스를 출력하는 펄스 생성부와;

   상기 중간주파수 처리된 전자파를 복수의 기준 전압과 각각 비교하여 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 출력하는 전자파 레벨 처리부와;

   상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들과 부분방전에 의한 펄스를 파형정형하여 출력하는 파형 정형부와;

   일정시간 동안 파형정형된 상기 부분방전에 의한 펄스를 카운트하여 1싸이클당 평균 펄스수를 산출하고, 파형정형된 상기 복수 레벨을 나타내는 전자파 펄스들을 입력하여 소정 단위의 부분방전량을 산출하여 상기 평균 펄스수와 함께 통신부를 통해 외부 감시 시스템으로 전송하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 검출장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 폐쇄배전반용 전자파 검출센서와 전력 케이블용 전자파 검출센서는 각각 30MHz 대역의 전자파 신호만을 검출함을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 검출장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 전력케이블용 전자파 검출 센서는,

   일측이 전력 케이블의 표면과 같은 곡면을 가지는 케이블 접속재와;

   상기 케이블 접속재내에 삽입되어 있는 헬리컬 타입의 안테나와;

   상기 케이블 접속재에 장착되며 일 끝단에는 BNC 커넥터가 형성되어 있고 그 내부에는 상기 BNC 커넥터와 안테나에 접속되는 증폭회로를 가지는 홀더;를 포함함을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 검출장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 홀더의 외면에는 끝단에 손잡이가 형성되어 있는 폴의 일측이 나사결합될 수 있는 홈이 형성되어 있음을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 검출장치.
5. 청구항 2에 있어서, 상기 전력케이블용 전자파 검출 센서는,

   일측이 전력 케이블의 표면과 같은 곡면을 가지는 케이블 접속재와;

   상기 케이블 접속재내에 삽입되어 있는 헬리컬 타입의 안테나와;

   상기 케이블 접속재에 장착되며 그 내부에는 상기 안테나와 접속되는 제1광전변환기를 구비하는 홀더와;

   상기 홀더에 결합된 손잡이를 포함하되, 그 손잡이의 일측 끝단에는 BNC 커넥터가 형성되어 있고, 그 손잡이 내부에는 제1광전변환기의 출력단에 접속되는 광 전송매체와 상기 BNC 커넥터 일측 사이에 결합되는 제2광전 변환기가 내장됨을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 검출장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 GIS용 전자파 검출 센서는 체결고정부에 의해 패턴 안테나 타입의 양 끝단이 고정 가능한 밴드형 전자파 검출센서로서 423MHz 대역의 전자파 신호만을 검출함을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 검출장치.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 전자파 검출부들 각각은 적어도;

   공진회로를 이용하여 광대역으로 발산되는 부분방전에 의한 전자파중 30 혹은 423MHz 대역의 전자파 신호중 하나만을 동기시켜 증폭 출력하는 RF증폭부와;

   RF 증폭된 전자파 신호를 다수의 중간주파수 처리 트랜스 회로를 통해 500KHz의 중간주파수로 변조하여 출력하는 IF처리부와;

   중간주파수로 처리된 IF신호를 전파정류하여 노이즈 제거된 전자파 신호만을 출력하는 노이즈 제거 필터;를 포함함을 특징으로 하는 전력기기의 부분방전 검출장치.