[논문]GIS 감시진단용 다양한 센서를 적용한 PD 검출 및 패턴분석 결과 비교연구

구자윤; 장용무; 최재옥; 연만승; 이지철

GIS 감시진단용 다양한 센서를 적용한 PD 검출 및 패턴분석 결과 비교연구
A Comparate Study for the PD Pattern Analysis using Different Type of Sensors Applicable to the On-line Monitoring of GIS 원문보기

전기학회논문지. The transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. C/ C, 전기물성·응용부문, v.54 no.5, 2005년, pp.198 - 205

구자윤 (한양대학교 공대 전기공학과) , 장용무 (한양대학교 퓨전전기기술응용 연구센터) , 최재옥 ((주)PSD Tech 연구소) , 연만승 (LS 산전 전력시스템) , 이지철 (한양대학교 공대 전자전기제어계측공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Many precedent investigations hate been made for the reliable assessment of the insulation state of large power apparatus for which partial discharge detection is one of tile plausible way. In this work, experimental investigations have been carried out to make the comparison on the PD(partial discharge) pattern analysis related to the five different types of artificial defects such as SFMP (Single Free Moving Particle), MFMP (Multi Free Moving Particle), Void, CFP (Conductor-Fixed Protrusion), EP (Enclosure Protrusion). For each PD pattern, PD detection has been done by tee different types of PD sensors such as HFCT(High Frequency Current Transformer), AE(Acoustic Emission) and UHF(Ultra High Frequency). And, in addition, frequency spectrum by the UHF sensor has been also made for each defect respectively. As a result, it is observed that the possibility of obtaining PD pattern based on PRPD(Phase Resolved Partial Discharge) in connection with the defects tinder investigation is dependant on the type of the sensor while the spectrum analysis is always successful to be achieved for every defect. Therefore, it could be suggested that the nature of PD source can be identified more distinctively when the conventional PRPDA is combined with spectrum analysis.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 논문에서는 이물이 외함 바닥에서 기립하여 부상하는 전압까지만 인가전압을 상승 시킨 후 측정하였다.
그러나 PD 펄스검출이 불가능 하거나 검출이 가능하더라도 펄스의 크기가 미약하거나 분포가 일정하지 않을 경우, 기존의 PRPD 분석방법 적용이 적절치 못하고 결과적으로 패턴분석이 불가능하다는 것을 실험적으로 입증하고 있다. 따라서, 이러한 문제점 해결 방안으로서, PRPD 분석결과의 신뢰성 향상을 위하여 PD 펄스의 주파수 분석을 병행할 것을 제안한다.

제안 방법

70 kV GIS 실험용 챔버에 전압을 인가하여 GIS 내부에서 발생 가능하며 위험도가 높은 결함 5가지 즉 SFMP, MFMP, Void, CFP, EP 에서 발생되는 PD 신호를 UHF, CT, AE 센서로 동시에 검출하여 얻은 실험 결과의 요약은 다음과 같다.
이렇게 다양한 방법들 중에서 어떤 방법이 GIS PD 검출에 가장 효과적인 방법인가를 선택하는 것은 확고한 결과들이 보고되지 않은 현 시점에서 매우 어려운 문제로 제기되고 있다. 기존에 범세계적으로 다양한 경험이 축적된 방법을 적용할 경우 그 분석 결과에 대한 신뢰성에 대한 의문이 제기 되어왔기 때문에 본 논문에서 이러한 문 제에 댸한 대안을 제시하고자 현재 널리 적용되고 있는 3가지 방법을 동일한 결함에 적용하여 그 결과들을 상호 비교 분석하였다.
따라서 본 논문에서는 4가지 센서(내장형 UHF 센서, HFCT 센서, AE 센서, LFCT 센서)를 이용하여 같은 실험 조건에서 GIS 내부에 삽입된 동일한 결함에 의하여 발생된 PD의 물리량들을 동시에 검출하고 그 결과들을 PRPDA (Phase Resolved Partial Discharge Analysis) 분석법과 주파수 분석을 병행하여 상호 비교 연구를 하였다[6].
2 -25 MHz)를 이용하여 PD전류 신호를 검출하였다. 또한 인위적 으로 삽입된 결함과 가장 가까운 Mock-up 외함에 AE 센 서 (PAC R151, 25 - 800 kHz)를 부착하여 초음파를 검출하 도록 하였다. 검출된 모든 신호는 각각 센서에 연결된 증폭기에 의하여 증폭되어 오실로스코프 (LC₅₇4AL, 1 GHz, 4 Gs/s)를 이용하여 측정되고 그 결과는 PC에 저장되었다.
본 연구를 위하여, 그림 1과 같이, 70 kV급 실험용 GIS (GIS Mock-up, SF6 Gas 압력: 3 kg . f/cm² ) 내부에 5가지 서로 다른 형태의 인위적 결함을 삽입하고, 인가전압은 100 kV급 시험변압기(PD free Test transformer, 100 kVA)를 사용하여 IEC 60270방식에 의거하여 정밀시험을 차폐실 (표 1)에서 실시하였으며, 발생된 PD의 기본패턴은 HAFLEY TE 5기을 이용하여 얻어졌다. Void와 SFMP, MFMP의 경우, PD를 지속적으로 유지하기 위하여 최초 PD개시 전압부터 인가전압을 1 kV씩 증가 시켰다.
Void와 SFMP, MFMP의 경우, PD를 지속적으로 유지하기 위하여 최초 PD개시 전압부터 인가전압을 1 kV씩 증가 시켰다. 자체개발 제작한 내장형 UHF Sensor (0.3 GHz-3 GHz)는 Mock-up 내부에서 일어나는 현상을 관찰하기 위한 감시창에 부착하여 발생되는 전자파를 검출하고, 접지 쪽에는 HFCT 센서 (PD사. 2 -25 MHz)를 이용하여 PD전류 신호를 검출하였다. 또한 인위적 으로 삽입된 결함과 가장 가까운 Mock-up 외함에 AE 센 서 (PAC R151, 25 - 800 kHz)를 부착하여 초음파를 검출하 도록 하였다.

대상 데이터

고체 절연체 내부 Void는 그 크기와 위치에 따라 PD패턴 이 매우 다양한 것으로 알려져 있다[8]. 따라서, 본 논문에서는 Void PD패턴의 재현성을 유지하기 위해서 지름이 1 mm 높이 1 mm인 실린더형 보이드를 전극간 거리가 10 mm인 에폭시 몰드 전극에 삽입하여 사용하였다.

성능/효과

IEC 60270방식으로 측정한 PD 양상은 ri림 11(a)와 같이 60 kV 인가전압에서 PD량이 2 pC~10 pC사이로 측정되었고, 정극성부분에서의 PD량이 부극성에서의 PD량 보다 크게 검출되었다. UHF 센서의 경우, 정극성에서 펄스가 집중적으로 그림 11(b)와, 같이 분포되고 있으나[2], CT 센서 와 AE센서의 경우, 그림11 (c), (d)와 같이 PD 신호 검출이 이루어지지 못하여 PD 패턴의 분석이 불가능했다.
UHF 센서로 스펙트럼 분석을 통한 CFP의 주파수 분포는 그림 12와 같이 0.5 -2 GHz 사이에 분포되고, 타결함 에 의한 PD 스펙트럼 분포에 비해 신호의 세기가 작고 주파수 분포범위가 좁은 것으로 분석되었다.
PD 신호를 검출할 수 있는 경우, PRPD 분석방법을 적용한 패턴분석이 가능하다. 그러나 PD 펄스검출이 불가능 하거나 검출이 가능하더라도 펄스의 크기가 미약하거나 분포가 일정하지 않을 경우, 기존의 PRPD 분석방법 적용이 적절치 못하고 결과적으로 패턴분석이 불가능하다는 것을 실험적으로 입증하고 있다. 따라서, 이러한 문제점 해결 방안으로서, PRPD 분석결과의 신뢰성 향상을 위하여 PD 펄스의 주파수 분석을 병행할 것을 제안한다.
♦ SFMP의 경우, 3개의 센서 모두 PD 신호 검출은 가능하나 PD 양상이 매우 불규칙하여 Background Noise와 구별되는 특성이 없었다. 주파수 분석 결과 MFMP 에 비해서 상대적으로 power(dBm)값이 작게 측정되었다.

참고문헌 (9)

M.D.Judd, O.Farish, B.F.Hampton, 'The Excitation of UHF Signals by Partial Discharges in GIS', IEEE Trans. dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 3, No. 2, April 1996

상세보기
NICHOLAS DE KOCK, BRANKO CORlC and RALF PIETSCH 'UHF PD Detection in Gas-Insulated Switchgear-Subtability and Sensitivity of the UHF Method in Comparison with the IEC270 Method' IEEE Electrical Insulation Magazine
J. S. Person. O. Farish, B. F. Hampton, M. D. Judd, D. Templeton 'Partial Discharge Diagnostics for Gas Insulated Substations' IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation Vol.2 No.5. October 1995

상세보기
L. E. Lundgaard, G. Tangen, B. Skyberg, K. Faugstad, 'Acoustic Diagnoses of GIS; Field Experience and Development of expert system' Transactions on Power Delivery, vol.7 No.1, January 1992

상세보기
최재구, 김익균, 김민규, 김익수, 김광화, 윤진열, 'GIS이물진단을 위한 초음파 측정 적용기술연구(II)' 2001년도 대한전기학회하계학술대회 논문집 2001.7.18-20
J. Y. Koo, Y. S. Lim, Y. M. Chang, C. W. Kang, J. Y. Youn 'A novel approach for the pattern classification of partial discharges in gas-insulated switchgear using a chaotic theory combined with spectral analysis' CIGRE 2004. D1-305
Alain. Girodet, Sander. Meijer 'Development of a partial discharge analysis method to assess the dielectric Quality of GIS' CIGRE 2002. 15-106
F. Gutfleisch and L. Niemeyer. 'Measurement and Simulation of PD in Epoxy Voids' IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. vol 2 . No 5, October 1995

상세보기
한국전력공사 전력연구원 'GIS 부분방전 검출기술 연구(Detection of Partial Discharges in GIS)' 최종보고서. 2002. 10

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

GIS 감시진단용 다양한 센서를 적용한 PD 검출 및 패턴분석 결과 비교연구
A Comparate Study for the PD Pattern Analysis using Different Type of Sensors Applicable to the On-line Monitoring of GIS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

GIS 감시진단용 다양한 센서를 적용한 PD 검출 및 패턴분석 결과 비교연구 A Comparate Study for the PD Pattern Analysis using Different Type of Sensors Applicable to the On-line Monitoring of GIS 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

구자윤 (17) 장용무 (7)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

GIS 감시진단용 다양한 센서를 적용한 PD 검출 및 패턴분석 결과 비교연구
A Comparate Study for the PD Pattern Analysis using Different Type of Sensors Applicable to the On-line Monitoring of GIS 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper