[논문]GIS 변전소의 극초단파대역 잡음환경 측정

임재섭; 박기준; 구선근; 윤진열; 정길조

[국내논문] GIS 변전소의 극초단파대역 잡음환경 측정
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임재섭 (한국전력공사 전력연구원) , 박기준 (한국전력공사 전력연구원) , 구선근 (한국전력공사 전력연구원) , 윤진열 (한국전력공사 전력연구원) , 정길조 (한국전력공사 전력연구원)

가스절연개폐장치(Gas-insulated Switchgear, GIS)의 예방진단 기술의 한 방법으로, 극 초단파(Ultrahigh frequency) 부분방전(Partial discharge) 센서를 사용하여 결함의 유무를 판별할 수 있다. 그러나 UHF PD 센서에는 부분방전신호 이외에 외부 잡음의 유입 가능성이 크다. 따라서 본 논문에서는 PD 센서 주변 잡음을 측정하기 위하여 $0{\sim}2$ GHz 의주파수영역에서 산지, 도심 지역의 변전소의 위치에 따른 외부 잡음을 측정하였다. 주파수 대역별로 FM 방송, TV 방송, 이동전화, 등의 신호를 판별하였다.

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문제 정의

본 논문에서는 옥내 및 옥외형 GIS변전소에서 0- 2GHz의 대역에서 주파수분석기를 사용하여 노이즈를 측정하고 특성을 비교하였다. 산간지역의 변전소, 도심지역의 변전소 그리고 전력연구원 고전압 실험실의 노이즈를 각각 측정하여 비교하였다.

제안 방법

고천압실험실과 샘플변전소의 척당한 위치에 약 2m 높이에 광대역, 무지향성, 디스콘 안테나를 설치하고 주파수 분석기를 사용하여 0~2GHz 사이의 주파수 댸역에대한 신호를 측정하였다. 지역에 대한 노이즈 비교를 위하여 산간지역에 위치하고 있는 청원변전소(345kV 옥외 GIS형)와 도심지역에 위치하는 둔산변전소(154kV 옥내GIS형)에서 동일 시간대(오후 1시~3시)에 측정을 하였다.
산간지역의 변전소, 도심지역의 변전소 그리고 전력연구원 고전압 실험실의 노이즈를 각각 측정하여 비교하였다. 그리고 변전소내의 corona와 같은 방전노이즈에 의한 영향을 측정하였다.
둔산변전소와 청원변전소의 잡음의 세기# 측정하기 위해 주파수분석기의 RBW 를 300kHz, VBW 를 1MHz로 설정하고 Average 모드, Peak 검출기를 사용하였다. 그림 2와 같이 FM radio 대역에서의 신호의 m기는 약 15dB 정도의 차이를 나타내고 있다.
변전소의 잡음환경 측정은 UHF 부분방전 신호를 해석함에 있어 외부잡음영향을 최소화하기 위해 필요한 측정으로서 산지와 도심치역의 변전소에 대하여 극초단파 대역에서의 주변잡음을 측정하였다. 옥외 GIS 변전소인 청원변전소는 도심의 변전소보다 UHF TV 방송파 신호가 많이 측정되었다.
특성을 비교하였다. 산간지역의 변전소, 도심지역의 변전소 그리고 전력연구원 고전압 실험실의 노이즈를 각각 측정하여 비교하였다. 그리고 변전소내의 corona와 같은 방전노이즈에 의한 영향을 측정하였다.
그림 2. 샘플변전소 신호세기 비교. RBW=300kHz VBW=1㎑, SWP= 10,000, SWT= 60ms average mode, Peak detector.
그림 1. 샘플변전소 신호특성 비교. RBW=30㎑ VBW=300㎑, SWP=20, SWT=20s average mode, Peak detector.
지속적으로 송출되는 신호를 측정하기 위하여 주파수 분석기의 RBW를 30kHz, VBW를 300kHz로 설정하고 Average 모드, RMS 검출기를 사용하였다. 그림 1 과 같이 청원 변전소의 경우에는 지형적으로 높은 곳에 위치해 있어 56~H#MHz 대역와 VHF TV와 FM radio 그리고 470 -750MHz 대역의 UHF TV와 같은 방송파 신호의 크기가 둔산 변전소에 비하여 상대적으로 높으나 이동전화와 개인휴대통신과 같은 통신 파신 호의 크기는 약하게 측정되었다.
신호를 측정하였다. 지역에 대한 노이즈 비교를 위하여 산간지역에 위치하고 있는 청원변전소(345kV 옥외 GIS형)와 도심지역에 위치하는 둔산변전소(154kV 옥내GIS형)에서 동일 시간대(오후 1시~3시)에 측정을 하였다. 그리고 전력연구원의 고전압 실험실에서 같은 실험을 하였다.

후속연구

한다. 또한 결함들에 의한 다양한 데이터를 확보하여 운전 중인 GIS의 고장을 예방할 수 있으며 나아가 진단알고리즘 개발에 필요한 연구 자료로 활용할 수 있다. 따라서 다양한 현장 데이터를 확보함에 있어서 1 차적으로 해결하여야 할 문제가 노이즈 처리이다.
GIS에서 발생하는 PD 측정에 영향을 미치는 노이즈의 문제는 GIS 예방진단 연구에 있어서 중요한 비중을 차지한다. 향후 다양한 주변 환경과 계절별 그리고 시간대별로 외부잡음을 측정하여 잡음 발생특성을 조사하고 그 영향을 최소화하는 방안을 확립할 예정이다.

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