KR102597935B1 - Apparatus and method for diagnosing dielectric strength of vacuum circuit breaker - Google Patents
Apparatus and method for diagnosing dielectric strength of vacuum circuit breaker Download PDFInfo
- Publication number
- KR102597935B1 KR102597935B1 KR1020180118921A KR20180118921A KR102597935B1 KR 102597935 B1 KR102597935 B1 KR 102597935B1 KR 1020180118921 A KR1020180118921 A KR 1020180118921A KR 20180118921 A KR20180118921 A KR 20180118921A KR 102597935 B1 KR102597935 B1 KR 102597935B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- dielectric strength
- frequency band
- circuit breaker
- partial discharge
- power pattern
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 3
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 230000011218 segmentation Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1227—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials
- G01R31/1254—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing of components, parts or materials of gas-insulated power appliances or vacuum gaps
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
- G01R23/165—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
- G01R31/1209—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing using acoustic measurements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Testing Relating To Insulation (AREA)
- High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
- Gas-Insulated Switchgears (AREA)
Abstract
진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 진공차단기 절연 내력 진단 장치는 진공차단기의 부분방전 신호를 측정하는 부분방전 신호 감지부; 상기 부분방전 신호 감지부에 의해 부분방전 신호의 저주파수 잡음을 제거하는 필터부; 상기 필터부에 의해 저주파수 잡음이 제거된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 분할하는 주파수 분할부; 상기 주파수 분할부에 의해 분할된 각 주파수 대역별로 파워를 계산하여 각 주파수 대역별로 파워 패턴을 검출하는 파워 패턴 검출부; 및 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 분석하여 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. An apparatus and method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum circuit breaker are disclosed. The vacuum circuit breaker dielectric strength diagnosis device of the present invention includes a partial discharge signal detection unit that measures a partial discharge signal of the vacuum circuit breaker; a filter unit that removes low-frequency noise of the partial discharge signal by the partial discharge signal detection unit; a frequency division unit that divides the partial discharge signal from which low-frequency noise has been removed by the filter unit into frequency bands; a power pattern detection unit that calculates power for each frequency band divided by the frequency divider and detects a power pattern for each frequency band; and a diagnostic unit that diagnoses the dielectric strength of the vacuum circuit breaker by analyzing the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit.
Description
본 발명은 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 부분방전 신호를 비접촉식 센서를 이용하여 측정하고 측정된 부분방전 신호를 이용하여 각 주파수 대역별 파워 패턴을 검출한 후, 검출된 주파수 대역별 파워 패턴을 토대로 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum circuit breaker. More specifically, the partial discharge signal is measured using a non-contact sensor, and the power pattern for each frequency band is detected using the measured partial discharge signal, This relates to a vacuum breaker dielectric strength diagnosis device and method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum breaker based on the power pattern for each detected frequency band.
전기를 사용하는 전력계통에서 충전부가 단락되거나 접지되면, 큰 고장전류가 발생하게 되므로, 전력계통에서는 고장전류를 차단하거나 또는 부하에 흐르는 전류를 차단하기 위해서 차단기가 설치된다.In a power system that uses electricity, if a charging part is shorted or grounded, a large fault current is generated, so a circuit breaker is installed in the power system to block the fault current or the current flowing to the load.
차단기 중 진공차단기(VCB: Vacuum Circuit Breaker)는 전류를 진공 중에서 차단하는 장치로서, 진공중에서 전류를 차단하는 기능을 하는 전류차단기구(VI: Vacuum Interrupter)를 포함한다.Among circuit breakers, a vacuum circuit breaker (VCB: Vacuum Circuit Breaker) is a device that interrupts electric current in a vacuum, and includes a current interrupter (VI: Vacuum Interrupter) that functions to block electric current in a vacuum.
진공차단기용 전류차단기구는 그 제작 초기에는 전류차단기구의 중공관 내 압력은 매우 낮아 고진공으로 유지되지만, 장시간 사용함에 따라 누기, 공기투과 등으로 인하여 중공관내의 내부압력이 점차 상승하게 된다.At the beginning of the production of the current interrupting device for a vacuum circuit breaker, the pressure inside the hollow tube of the current interrupting device is very low and maintained at a high vacuum, but as it is used for a long time, the internal pressure within the hollow tube gradually increases due to leakage, air penetration, etc.
중공관내의 내부 압력이 한계 압력 이상으로 상승하면, 중공관 내부의 절연 내력(또는 진공도)이 떨어지고 그에 따라 전류차단에 실패하여 큰 사고로 이어질 수 있다. 따라서, 전류 차단이 원할하게 이루어지도록 전류차단기구의 중공관 내부압력을 감시하는 것은 매우 중요하다. If the internal pressure inside the hollow pipe rises above the limit pressure, the dielectric strength (or vacuum degree) inside the hollow pipe decreases and current interruption may fail, which may lead to a serious accident. Therefore, it is very important to monitor the pressure inside the hollow tube of the current blocking mechanism to ensure that the current is cut smoothly.
그러나, 진공차단기를 이용하는 개폐기의 친환경화 및 초고압화에 따라 진공차단기가 SF6 또는 친환경 가스가 주입된 개폐기 챔버 내에 설치되고 있는 상황에서, 진공차단기와 전기적으로 연결되어야 하는 접촉식 센서를 사용하는 방식은 안전 및 설치 문제로 인해 이용하기 어렵다는 문제점이 있다. However, in a situation where vacuum circuit breakers are being installed in switch chambers injected with SF6 or eco-friendly gas due to the eco-friendliness and ultra-high voltage of switches using vacuum circuit breakers, the method of using a contact sensor that must be electrically connected to the vacuum circuit breaker is safe. There is a problem that it is difficult to use due to installation problems.
본 발명의 배경기술은 대한민국 10-2012-0070834호(2012.07.02)의 '진공차단기용 전류차단기구의 부분방전 측정장치 및 방법'에 개시되어 있다.The background technology of the present invention is disclosed in ‘Partial discharge measurement device and method of current interrupting device for vacuum circuit breaker’ in Republic of Korea No. 10-2012-0070834 (2012.07.02).
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 부분방전 신호를 비접촉식 센서를 이용하여 측정하고 측정된 부분방전 신호를 이용하여 각 주파수 대역별 파워 패턴을 검출한 후, 검출된 주파수 대역별 파워 패턴을 토대로 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다. The present invention was created to improve the problems described above, and the purpose of one aspect of the present invention is to measure a partial discharge signal using a non-contact sensor and detect a power pattern for each frequency band using the measured partial discharge signal. After that, a vacuum breaker dielectric strength diagnosis device and method are provided to diagnose the dielectric strength of the vacuum breaker based on the power pattern for each detected frequency band.
본 발명의 일 측면에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치는 진공차단기의 부분방전 신호를 측정하는 부분방전 신호 감지부; 상기 부분방전 신호 감지부에 의해 부분방전 신호의 저주파수 잡음을 제거하는 필터부; 상기 필터부에 의해 저주파수 잡음이 제거된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 분할하는 주파수 분할부; 상기 주파수 분할부에 의해 분할된 각 주파수 대역별로 파워를 계산하여 각 주파수 대역별로 파워 패턴을 검출하는 파워 패턴 검출부; 및 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 분석하여 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 진단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. A vacuum circuit breaker dielectric strength diagnosis device according to one aspect of the present invention includes a partial discharge signal detection unit that measures a partial discharge signal of a vacuum circuit breaker; a filter unit that removes low-frequency noise of the partial discharge signal by the partial discharge signal detection unit; a frequency division unit that divides the partial discharge signal from which low-frequency noise has been removed by the filter unit into frequency bands; a power pattern detection unit that calculates power for each frequency band divided by the frequency divider and detects a power pattern for each frequency band; and a diagnostic unit that diagnoses the dielectric strength of the vacuum circuit breaker by analyzing the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit.
본 발명의 상기 부분방전 신호 감지부는 비접촉식 센서인 것을 특징으로 한다. The partial discharge signal detection unit of the present invention is characterized as a non-contact sensor.
본 발명의 상기 비접촉식 센서는 초음파 센서인 것을 특징으로 한다. The non-contact sensor of the present invention is characterized as an ultrasonic sensor.
본 발명의 상기 필터부는 노치 필터 또는 하이패스필터인 것을 특징으로 한다. The filter unit of the present invention is characterized as being a notch filter or a high-pass filter.
본 발명의 상기 주파수 분할부는 N-level 필터뱅크를 적용하는 것을 특징으로 한다. The frequency dividing unit of the present invention is characterized by applying an N-level filter bank.
본 발명의 상기 각 주파수 대역은 N-level 필터뱅크의 최하위 레벨에 의해 구분되는 주파수 대역인 것을 특징으로 한다. Each of the frequency bands of the present invention is characterized in that it is a frequency band divided by the lowest level of the N-level filter bank.
본 발명의 상기 주파수 분할부는 이산 웨이블렛 패킷 변환(Discrete Wavelet Packet Transform)을 적용하는 것을 특징으로 한다. The frequency dividing unit of the present invention is characterized by applying Discrete Wavelet Packet Transform.
본 발명의 상기 파워 패턴 검출부는 상기 각 주파수 대역을 전체 대역의 파워로 정규화하는 것을 특징으로 한다. The power pattern detector of the present invention is characterized by normalizing each frequency band to the power of the entire band.
본 발명의 상기 진단부는 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 기 설정된 주파수 대역별 파워 패턴과 비교하여 일치율에 따라 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 것을 특징으로 한다.The diagnostic unit of the present invention compares the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit with the power pattern for each preset frequency band and diagnoses the dielectric strength of the vacuum circuit breaker according to the coincidence rate.
본 발명의 일 측면에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 방법은 부분방전 신호 감지부가 진공차단기의 부분방전 신호를 측정하는 단계; 필터부가 상기 부분방전 신호 감지부에 의해 감지된 부분방전 신호의 저주파수 잡음을 제거하는 단계; 주파수 분할부가 상기 필터부에 의해 저주파수 잡음이 제거된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 분할하는 단계; 파워 패턴 검출부가 상기 주파수 분할부에 의해 분할된 각 주파수 대역별로 파워를 계산하여 각 주파수 대역별로 파워 패턴을 검출하는 단계; 및 진단부가 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 분석하여 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum circuit breaker according to an aspect of the present invention includes the steps of a partial discharge signal detection unit measuring a partial discharge signal of the vacuum circuit breaker; A filter unit removing low-frequency noise from the partial discharge signal detected by the partial discharge signal detection unit; A frequency division unit dividing the partial discharge signal from which low-frequency noise has been removed by the filter unit into frequency bands; A power pattern detection unit calculating power for each frequency band divided by the frequency divider and detecting a power pattern for each frequency band; and a step where the diagnosis unit analyzes the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit to diagnose the dielectric strength of the vacuum circuit breaker.
본 발명의 상기 주파수 분할부는 N-level 필터뱅크를 적용하는 것을 특징으로 한다. The frequency dividing unit of the present invention is characterized by applying an N-level filter bank.
본 발명의 상기 각 주파수 대역은 N-level 필터뱅크의 최하위 레벨에 의해 구분되는 주파수 대역인 것을 특징으로 한다. Each of the frequency bands of the present invention is characterized in that it is a frequency band divided by the lowest level of the N-level filter bank.
본 발명의 상기 주파수 분할부는 이산 웨이블렛 패킷 변환(Discrete Wavelet Packet Transform)을 적용하는 것을 특징으로 한다. The frequency dividing unit of the present invention is characterized by applying Discrete Wavelet Packet Transform.
본 발명의 상기 파워 패턴 검출부는 상기 각 주파수 대역을 전체 대역의 파워로 정규화하는 것을 특징으로 한다. The power pattern detector of the present invention is characterized by normalizing each frequency band to the power of the entire band.
본 발명의 상기 진단부는 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 기 설정된 주파수 대역별 파워 패턴과 비교하여 일치율에 따라 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 것을 특징으로 한다.The diagnostic unit of the present invention compares the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit with the power pattern for each preset frequency band and diagnoses the dielectric strength of the vacuum circuit breaker according to the coincidence rate.
본 발명의 일 측면에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법은 부분방전 신호를 비접촉식 센서를 이용하여 측정하고 측정된 부분방전 신호를 이용하여 각 주파수 대역별 파워 패턴을 검출한 후, 검출된 주파수 대역별 파워 패턴을 토대로 진공차단기의 절연 내력을 진단할 수 있다. An apparatus and method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum circuit breaker according to an aspect of the present invention measures a partial discharge signal using a non-contact sensor, detects a power pattern for each frequency band using the measured partial discharge signal, and then detects the power pattern for each frequency band using the measured partial discharge signal. The dielectric strength of a vacuum breaker can be diagnosed based on the star power pattern.
본 발명의 다른 측면에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법은 기존 접촉식 센서를 이용하여 진공차단기를 진단하는 기법을 대체할 수 있으며, 상시적으로 진공차단기의 절연 내력을 감시함으로서 진공차단기의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 또한 유지보수 비용을 절감할 수 있다.The vacuum breaker dielectric strength diagnosis device and method according to another aspect of the present invention can replace the technique of diagnosing a vacuum breaker using an existing contact sensor, and the reliability of the vacuum breaker by constantly monitoring the dielectric strength of the vacuum breaker. can improve and also reduce maintenance costs.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법은 각 주파수 대역의 대역폭의 세분화 정도에 따라 필요한 분해능을 유지하면서 진공차단기의 절연내력을 세밀하게 측정할 수 있다.An apparatus and method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum breaker according to another aspect of the present invention can precisely measure the dielectric strength of a vacuum breaker while maintaining the necessary resolution according to the degree of segmentation of the bandwidth of each frequency band.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치의 블럭 구성도이다.
도 2a 내지 2c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 센서를 이용하여 측정된 부분방전 측정 데이터를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 방법의 순서도이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2-level 필터 뱅크를 적용했을 때의 주파수 대역 구분을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5c 는 도 2a 내지 2c의 데이터를 이용하여 2-레벨 필터 뱅크를 적용한 결과를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram of a vacuum circuit breaker dielectric strength diagnosis device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are diagrams showing partial discharge measurement data measured using a non-contact sensor according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart of a vacuum circuit breaker dielectric strength diagnosis method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating frequency band division when a 2-level filter bank is applied according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the results of applying a 2-level filter bank using the data of FIGS. 2A to 2C.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 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 이용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, an apparatus and method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum circuit breaker according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치의 블럭 구성도이고, 도 2a 내지 2c 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉식 센서를 이용하여 측정된 부분방전 측정 데이터를 나타낸 도면이며, 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 방법의 순서도이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 2-level 필터 뱅크를 적용했을 때의 주파수 대역 구분을 설명하기 위한 도면이며, 도 5a 내지 도 5c 는 도 2a 내지 2c의 데이터를 이용하여 2-레벨 필터 뱅크를 적용한 결과를 나타낸 도면이다.Figure 1 is a block diagram of a vacuum circuit breaker dielectric strength diagnosis device according to an embodiment of the present invention, and Figures 2a to 2c are diagrams showing partial discharge measurement data measured using a non-contact sensor according to an embodiment of the present invention. 3 is a flowchart of a method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum circuit breaker according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 illustrates the frequency band division when applying a 2-level filter bank according to an embodiment of the present invention. FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the results of applying a 2-level filter bank using the data of FIGS. 2A to 2C.
도 1 을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치는 진공차단기의 부분방전 신호를 측정하는 부분방전 신호 감지부(10), 부분방전 신호 감지부(10)에 의해 부분방전 신호의 저주파수 잡음을 제거하는 필터부(20), 필터부(20)에 의해 필터링된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 분할하는 주파수 분할부(30), 주파수 분할부(30)에 의해 분할된 각 주파수 대역별로 파워를 계산하여 각 주파수 대역별로 파워 패턴을 검출하는 파워패턴 검출부, 및 파워 패턴 검출부(40)에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 분석하여 진공차단기의 절연 내력(또는 진공도)을 진단하는 진단부(50)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the vacuum circuit breaker dielectric strength diagnosis device according to an embodiment of the present invention includes a partial discharge
부분방전 신호 감지부(10)는 진공차단기의 부분방전 신호를 측정한다. 부분방전신호 감지부는 진공차단기의 다양한 위치에 설치될 수 있다. The partial discharge
부분방전 신호 감지부(10)는 비접촉식 센서가 채용될 수 있으며, 비접촉식 센서로는 초음파 센서가 채용될 수 있다. The partial discharge
도 2a 내지 도 2c는 진공차단기의 절연 내력 정도에 따른 비접촉식 센서를 이용한 부분방전 측정 데이터가 도시되었다.Figures 2a to 2c show partial discharge measurement data using a non-contact sensor according to the degree of dielectric strength of the vacuum circuit breaker.
도 2a 내지 도 2c는 진공차단기의 절연 내력 정도를 정상, 1torr, 5x10- 1torr로 조정한 후 개폐기 챔버 내에 진공차단기를 설치하고, 진공차단기와 비접촉식 센서(안테나 타입)의 거리를 150mm로 유지한 채 측정한 부분방전 신호 데이터를 나타낸다. 부분방전 신호는 50MS/s의 샘플링(Sampling)으로 60Hz 기준 20주기의 측정데이터를 중첩하였다. Figures 2a to 2c show the dielectric strength of the vacuum breaker being adjusted to normal, 1 torr, 5x10 - 1 torr, then installing the vacuum breaker in the switch chamber, and maintaining the distance between the vacuum breaker and the non-contact sensor (antenna type) at 150 mm. It shows the partial discharge signal data measured. The partial discharge signal overlapped measurement data of 20 cycles at 60Hz with sampling at 50MS/s.
도 2a는 진공도가 정상상태인 경우(1×10-3 torr) 도 4b는 진공도가 1torr인 경우, 도 4c는 진공도가 5×10-1torr인 경우를 나타낸다. Figure 2a shows a case where the vacuum degree is in a normal state (1×10 -3 torr), Figure 4b shows a case where the vacuum degree is 1 torr, and Figure 4c shows a case where the vacuum degree is 5×10 -1 torr.
진공차단기의 절연 내력 이상시 부분방전 신호가 발생하며, 부분방전 신호가 크게 발생하는 1torr의 절연 내력 정도에서는 부분방전 신호 분석의 문제가 없지만, 5x10- 1torr와 같이 잡음과 육안으로 분리가 어려운 부분방전 신호가 발생할 경우에는 문제가 된다. 또한, 인가된 상용 주파수(60Hz) 신호도 부분방전 신호 분석시 정확도 정도를 낮추게 된다. A partial discharge signal is generated when the dielectric strength of the vacuum circuit breaker is abnormal, and there is no problem in analyzing the partial discharge signal at the dielectric strength level of 1 torr, where a large partial discharge signal is generated, but it is difficult to visually separate it from noise, such as at 5x10 - 1 torr. If a discharge signal occurs, it becomes a problem. In addition, the applied commercial frequency (60Hz) signal also lowers the degree of accuracy when analyzing partial discharge signals.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for diagnosing the dielectric strength of a vacuum circuit breaker according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
먼저, 부분방전 신호 감지부(10)는 진공차단기의 부분방전 신호를 측정한다(S10). First, the partial discharge
여기서, 부분방전 신호 감지부(10)는 상기한 바와 같이 비접촉식 센서가 채용될 수 있으며, 이러한 비접촉식 센서로는 초음파 센서가 채용될 수 있다. Here, the partial discharge
부분방전 신호 감지부(10)에 의해 부분방전 신호가 감지됨에 따라, 필터부(20)는 부분방전 신호 감지부(10)에 의해 부분방전 신호의 저주파수 잡음을 제거한다(S20). As the partial discharge signal is detected by the partial discharge
필터부(20)로는 부분방전 신호와 함께 측정된 상용 주파수(60Hz) 신호 성분을 제거하기 위한 저주파수 잡음 제거용 필터가 채용될 수 있다. 예를 들어, 필터부(20)로는 60Hz 노치(Notch) 필터 또는 하이패스필터(High Pass Filter)가 채용될 수 있다. 도 5a 내지 도 5c 에는 1kHz 하이 패스 필터 적용하여 분석한 결과가 도시되었다.As the
필터부(20)에 의해 저주파수 잡음이 제거됨에 따라, 주파수 분할부(30)는 필터부(20)에 의해 필터링된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 분할한다(S30). As the low-frequency noise is removed by the
주파수 분할부(30)로는 N-level 필터 뱅크 또는 N-levle 이산 웨이블렛 패킷 변환(Discrete Wavelet Packet Transform;DWPT)가 적용할 수 있다. As the
도 4 에는 i) sampling rate: Fs 및 ii) 2-level 필터 뱅크(또는 2-level DWPT)를 적용했을 때의 주파수 대역 구분이 도시되었다.Figure 4 shows i) sampling rate: Fs and ii) frequency band division when applying 2-level filter bank (or 2-level DWPT).
본 실시예에서, 측정된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 나누어서 분석할 경우, N이 커질수록 주파수 대역이 더 세분화됨으로써, 절연 내력에 대한 진단 정확도는 향상될 수 있다.In this embodiment, when the measured partial discharge signal is divided and analyzed by frequency band, as N increases, the frequency band becomes more subdivided, and the diagnostic accuracy for dielectric strength can be improved.
다음으로, 파워 패턴 검출부(40)는 주파수 분할부(30)에 의해 분할된 각 주파수 대역별로 파워를 계산하고, 이 주파수 대역별 파워에 대한 주파수 대역별 파워 패턴을 검출한다(S40). Next, the power
여기서, 주파수 대역은 상기한 바와 같은 N-level 필터 뱅크의 최하위 레벨에 의해 구분되는 주파수 대역일 수 있다. 이때, 파워 패턴 검출부(40)는 각 주파수 대역별 파워를 전체 주파수 대역의 파워합을 1로 둔 정규화된 파워(Normalized Power), 즉 전체 주파수 대역의 파워로 정규화된 각 주파수 대역의 파워를 계산할 수 있다. 도 5a 내지 도 5c는 도 2a 내지 도 2c의 데이터를 이용하여 2-level 필터 뱅크를 적용한 결과이다. 도 5a는 도 2a에, 도 5b는 도 2b에, 도 5c는 도 2c에 각각 대응된다.Here, the frequency band may be a frequency band divided by the lowest level of the N-level filter bank as described above. At this time, the
도 5a 내지 도 5c에서 보는 바와 같이, 진공차단기의 절연 내력에 따라 각 주파수 대역에 의해 형성되는 전체 파워 패턴이 상이함을 알 수 있다. 이때 N-level 필터 뱅크의 N을 증가시키면, 예를 들어 4-level로 증가시키면 파워 패턴들이 좀 더 차이가 날 수 있다. 즉, N-level 필터 뱅크의 N을 증가시키면 절연 내력에 대한 분해능이 높아질 수 있다.As shown in FIGS. 5A to 5C, it can be seen that the overall power pattern formed by each frequency band is different depending on the dielectric strength of the vacuum circuit breaker. At this time, if you increase the N of the N-level filter bank, for example, to 4-level, the power patterns may become more different. In other words, increasing the N of the N-level filter bank can increase the resolution of dielectric strength.
진단부(50)는 파워 패턴 검출부(40)에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 분석하여 진공차단기의 절연 내력을 진단한다. The
이 경우, 진단부(50)는 파워 패턴 검출부(40)에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 미리 데이터베이스화된 각 주파수 대역별 파워 패턴(정상 및 절연내력 정도에 따른 파워 패턴)의 비교를 통해 진공차단기의 절연내력 이상 및/또는 정도를 진단할 수 있다. In this case, the
즉, 진단부(50)는 파워 패턴 검출부(40)에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 기 설정된 주파수 대역별 파워 패턴과 비교하여 일치율에 따라 진공차단기의 절연 내력을 진단할 수 있다. That is, the
또한, 진단부(50)는 전체 파워에서 저주파 대역이 차지하는 비중을 기준으로 절연 내력을 진단할 수 있다. 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 절연내력이 낮아질수록 전체 파워에서 저주파 대역(band 1,2) 비중이 낮아짐을 알 수 있다. Additionally, the
게다가, 진단부(50)는 상기한 바와 같이 제품별로 정상 및 절연내력 정도에 따른 파워 패턴을 저장하고 파워 패턴의 일치율을 계산할 수 있으며, 패턴의 일치율을 운영자에게 제시하는 것에 의해 운영자가 절연내력을 판단하도록 할 수도 있다.In addition, the
여기서, 데이터베이스부에 저장된 각 주파수 대역별 파워 패턴은 제조사 별로 제품 사양에 따라 구비될 수 있다. Here, the power pattern for each frequency band stored in the database unit can be provided according to product specifications for each manufacturer.
진공차단기의 절연내력 정도에 따라서 발생하는 부분방전 신호는 Rising Time과 같은 파형의 변화가 있다. 이는 진공차단기의 절연내력 정도에 따라 발생하는 부분방전 신호의 주요 주파수 대역이 다른 것으로 해석될 수 있다. The partial discharge signal generated depending on the insulation strength of the vacuum circuit breaker has changes in waveform such as Rising Time. This can be interpreted as the main frequency band of the partial discharge signal occurring depending on the degree of insulation strength of the vacuum circuit breaker.
예를 들어, Rising Time이 빠르면 주파수 대역이 높고, Rising Time이 늦으면 주파수대역이 낮을 수 있다. 이에, 측정된 부분방전 신호를 주파수 대역 별로 나누어서 분석하는 것에 의해, 진공차단기 절연내력(또는 진공도) 이상 및 정도를 용이하게 진단할 수 있다. For example, if the Rising Time is fast, the frequency band may be high, and if the Rising Time is slow, the frequency band may be low. Accordingly, by dividing and analyzing the measured partial discharge signal by frequency band, the abnormality and degree of vacuum breaker dielectric strength (or vacuum degree) can be easily diagnosed.
물론 상기와 같은 방식은 접촉 방식의 부분방전 감지부를 통해 부분방전 신호를 검출하는 경우에도 사용될 수 있다.Of course, the above method can also be used when detecting a partial discharge signal through a contact-type partial discharge detection unit.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법은 부분방전 신호를 비접촉식 센서를 이용하여 측정하고 측정된 부분방전 신호를 이용하여 각 주파수 대역별 파워 패턴을 검출한 후, 검출된 주파수 대역별 파워 패턴을 토대로 진공차단기의 절연 내력을 진단할 수 있다. As such, the vacuum circuit breaker dielectric strength diagnosis device and method according to an embodiment of the present invention measures a partial discharge signal using a non-contact sensor, detects a power pattern for each frequency band using the measured partial discharge signal, and then detects the power pattern for each frequency band. The dielectric strength of the vacuum circuit breaker can be diagnosed based on the power pattern for each detected frequency band.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법은 기존 접촉식 센서를 이용하여 진공차단기를 진단하는 기법을 대체할 수 있으며, 상시적으로 진공차단기의 절연 내력을 감시함으로서 진공차단기의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 또한 유지보수 비용을 절감할 수 있다.In addition, the vacuum breaker dielectric strength diagnosis device and method according to an embodiment of the present invention can replace the technique of diagnosing a vacuum breaker using an existing contact sensor, and by constantly monitoring the dielectric strength of the vacuum breaker. The reliability of circuit breakers can be improved and maintenance costs can be reduced.
게다가, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공차단기 절연 내력 진단 장치 및 방법은 각 주파수 대역의 대역폭의 세분화 정도에 따라 필요한 분해능을 유지하면서 진공차단기의 절연내력을 세밀하게 측정할 수 있다.In addition, the vacuum breaker dielectric strength diagnosis device and method according to an embodiment of the present invention can precisely measure the dielectric strength of the vacuum breaker while maintaining the required resolution according to the degree of segmentation of the bandwidth of each frequency band.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will recognize that various modifications and other equivalent embodiments can be made therefrom. You will understand. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below.
10: 부분방전 신호 감지부
20: 필터부
30: 주파수 분할부
40: 파워 패턴 검출부
50: 진단부 10: Partial discharge signal detection unit
20: Filter part
30: frequency divider
40: Power pattern detection unit
50: diagnostic unit
Claims (15)
상기 부분방전 신호 감지부에 의해 부분방전 신호의 저주파수 잡음을 제거하는 필터부;
상기 필터부에 의해 저주파수 잡음이 제거된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 분할하는 주파수 분할부;
상기 주파수 분할부에 의해 분할된 각 주파수 대역별로 파워를 계산하여 각 주파수 대역별로 파워 패턴을 검출하는 파워 패턴 검출부; 및
상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 분석하여 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 진단부를 포함하고,
상기 진단부는 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 기 설정된 주파수 대역별 파워 패턴과 비교하여 일치율에 따라 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 것을 특징으로 하는 진공차단기 절연 내력 진단 장치.A partial discharge signal detection unit that measures the partial discharge signal of the vacuum circuit breaker;
a filter unit that removes low-frequency noise of the partial discharge signal by the partial discharge signal detection unit;
a frequency division unit that divides the partial discharge signal from which low-frequency noise has been removed by the filter unit into frequency bands;
a power pattern detection unit that calculates power for each frequency band divided by the frequency divider and detects a power pattern for each frequency band; and
It includes a diagnostic unit that analyzes the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit to diagnose the dielectric strength of the vacuum circuit breaker,
The diagnosis unit compares the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit with the power pattern for each frequency band and diagnoses the dielectric strength of the vacuum breaker according to the coincidence rate. A vacuum breaker dielectric strength diagnosis device.
필터부가 상기 부분방전 신호 감지부에 의해 감지된 부분방전 신호의 저주파수 잡음을 제거하는 단계;
주파수 분할부가 상기 필터부에 의해 저주파수 잡음이 제거된 부분방전 신호를 주파수 대역별로 분할하는 단계;
파워 패턴 검출부가 상기 주파수 분할부에 의해 분할된 각 주파수 대역별로 파워를 계산하여 각 주파수 대역별로 파워 패턴을 검출하는 단계; 및
진단부가 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 분석하여 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 단계를 포함하고,
상기 진단부는 상기 파워 패턴 검출부에 의해 검출된 각 주파수 대역별 파워 패턴을 기 설정된 주파수 대역별 파워 패턴과 비교하여 일치율에 따라 진공차단기의 절연 내력을 진단하는 것을 특징으로 하는 진공차단기 절연 내력 진단 방법. A partial discharge signal detection unit measuring a partial discharge signal of a vacuum circuit breaker;
A filter unit removing low-frequency noise from the partial discharge signal detected by the partial discharge signal detection unit;
A frequency division unit dividing the partial discharge signal from which low-frequency noise has been removed by the filter unit into frequency bands;
A power pattern detection unit calculating power for each frequency band divided by the frequency divider and detecting a power pattern for each frequency band; and
A diagnosis unit includes a step of diagnosing the dielectric strength of the vacuum circuit breaker by analyzing the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit,
The diagnostic unit compares the power pattern for each frequency band detected by the power pattern detection unit with the power pattern for each frequency band and diagnoses the dielectric strength of the vacuum breaker according to the coincidence rate. Diagnosis method for dielectric strength of a vacuum breaker, characterized in that.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180118921A KR102597935B1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Apparatus and method for diagnosing dielectric strength of vacuum circuit breaker |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180118921A KR102597935B1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Apparatus and method for diagnosing dielectric strength of vacuum circuit breaker |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200039878A KR20200039878A (en) | 2020-04-17 |
| KR102597935B1 true KR102597935B1 (en) | 2023-11-07 |
Family
ID=70461002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180118921A KR102597935B1 (en) | 2018-10-05 | 2018-10-05 | Apparatus and method for diagnosing dielectric strength of vacuum circuit breaker |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102597935B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009278744A (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Sinfonia Technology Co Ltd | Arc detection device and aircraft equipped therewith |
| KR101477755B1 (en) * | 2014-06-12 | 2014-12-30 | (주)원방엔지니어링 | A distribution board, motor control panel and cabinet panel with a detecting system for arc or corona generation using ultra-sonic probes |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3552837B2 (en) * | 1996-03-14 | 2004-08-11 | パイオニア株式会社 | Frequency analysis method and apparatus, and multiple pitch frequency detection method and apparatus using the same |
| KR100472442B1 (en) * | 2002-02-16 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | Method for compressing audio signal using wavelet packet transform and apparatus thereof |
-
2018
- 2018-10-05 KR KR1020180118921A patent/KR102597935B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009278744A (en) * | 2008-05-13 | 2009-11-26 | Sinfonia Technology Co Ltd | Arc detection device and aircraft equipped therewith |
| KR101477755B1 (en) * | 2014-06-12 | 2014-12-30 | (주)원방엔지니어링 | A distribution board, motor control panel and cabinet panel with a detecting system for arc or corona generation using ultra-sonic probes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200039878A (en) | 2020-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4323418B2 (en) | Abnormal condition diagnosis method and system for gas insulation equipment | |
| KR100691655B1 (en) | Apparatus and method for detecting partial electric discharge of gas insulation device | |
| KR101070832B1 (en) | A method for detecting an abnormality of distributing board | |
| US9046563B2 (en) | Arcing event detection | |
| KR101559725B1 (en) | Prediagnosis prevention device for switchgear | |
| WO2014091926A1 (en) | Vacuum deterioration monitoring apparatus | |
| KR100954665B1 (en) | System for analyzing partial discharge risk of power equipment and method therefor | |
| JP5599982B2 (en) | Insulation degradation diagnosis device for high-voltage power receiving equipment | |
| JP5489055B2 (en) | Insulation diagnostic equipment for power equipment | |
| KR102597935B1 (en) | Apparatus and method for diagnosing dielectric strength of vacuum circuit breaker | |
| KR20190099300A (en) | Diagnostic device of electric motor | |
| KR101581018B1 (en) | Apparatus and method for diagnosing condenser bushing of transformer | |
| KR101417191B1 (en) | System and Method for Analyzing Partial Discharge Risk of Power Equipment | |
| KR100937363B1 (en) | Power distributing board having function of real-time insulation sensing and error point detecting for power equipment | |
| KR102453119B1 (en) | Arc detecting device of power supply system and arc detecting method using the same | |
| JP6118627B2 (en) | Vacuum leak monitoring device for vacuum valve | |
| JP2019045401A (en) | Partial discharge diagnostic device and partial discharge diagnostic method | |
| JP2019039845A (en) | Partial discharge diagnosis device and partial discharge diagnosis method | |
| CN102288881B (en) | Method for diagnosing severity of discharging shortcoming of oil paper insulation thorn of transformer | |
| JP2009266988A (en) | Diagnostic method of internal failure of oil-filled electric apparatus | |
| KR20180032962A (en) | Apparatus and method for diagnosing measuring partial discharge | |
| KR20220166319A (en) | motor diagnostics | |
| JP2014013164A (en) | Failure detection method of lightning protection device | |
| KR100912094B1 (en) | Method for removing external noise during measurement of partial discharge signal | |
| KR101102547B1 (en) | Deterioration sensor for insulated device and deterioration diagnosis apparatus of the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |