초록 ▼

핵심기술
￭자동패턴인식
:학습된 데이터를 바탕으로 인공지능이 PD발생원의 종류를 자동으로 분류
￭위치 추정
⦁Time of Flight Method: GIS 내 PD발생 위치 추정 알고리즘
⦁Advanced Trilateration Method: GITr 내 PD발생 위치 추정 알고리즘
최종목표
가스절연 전력기기의 신뢰성 향상을 목적으로 condition based maintenance에 적용 가능한 고장위치 검출 소프트웨어(알고리즘 포함) 및 장치 개발
개발내용 및 결과
￭인위적 절

핵심기술
￭자동패턴인식
:학습된 데이터를 바탕으로 인공지능이 PD발생원의 종류를 자동으로 분류
￭위치 추정
⦁Time of Flight Method: GIS 내 PD발생 위치 추정 알고리즘
⦁Advanced Trilateration Method: GITr 내 PD발생 위치 추정 알고리즘
최종목표
가스절연 전력기기의 신뢰성 향상을 목적으로 condition based maintenance에 적용 가능한 고장위치 검출 소프트웨어(알고리즘 포함) 및 장치 개발
개발내용 및 결과
￭인위적 절연 결함 및 전력기기 mock-up 제작
: 연구결과의 신뢰성 확보를 위해 인위적 절연결함 및 GIS 및 GITr
mock-up을 제작하여 연구에 활용
가. 인위적 절연 결함
⦁ GIS 결함 모델 : Free moving particle, Floating Particle, Void Protrusion
⦁ GITr 결함 모델 : Free moving particle, Inter coil insulation, Turn to turn Insulation, Floating Particle
나. Mock-up제작
⦁ GIS(직선형, L형, T형) 제작: Real scale의 170kV GIS제작
⦁ 1/3Real scale의 단상 170kV GITr의 제작
￭가스절연 전력기기에 적용 가능한 PD 검출 센서 개발
가. 광대역 UHF센서 설계 및 개발
: S11 기준 -5dBm 기준으로 동작 주파수대역 100MHz 이상
⦁ 내장형 UHF센서: Patch type 센서, Chip 센서
⦁ 외장형 UHF센서: Microstrip patch antenna 적용
나. SNR이 높은 HFCT 센서 설계 및 개발
⦁ EC60270방식과 비교 시 PD방전량 20pC 이하 검출 가능
￭인위적 절연 결함에 대한 패턴 분석
⦁ PRPDA 및 CAPDA method를 이용 결함 모델에 따라 패턴 분류 가능
￭실 규모 기기에 적용 가능한 고장위치 검출 알고리즘 디자인
가. Upgraded Trilateration
⦁ GITr 고장위치 산출 시 적용
⦁ 센서 4개 사용: 고장위치산출 정확도 향상
⦁ Wavelet 적용: Background noise 제거 시간차측정정확도향상
나. Time of flight method
⦁ GITr 고장위치 산출 시 적용
⦁ 센서 2개 사용: 센서 간 PD검출 시간차 측정
⦁ Wavelet 적용: Background noise 제거 시간차 측정 정확도 향상
￭현장 적용 가능한 고장위치 산출 프로그램 개발
가. PD검출
⦁ T-F map 적용: Noise와 PD신호 분리 가능하여 측정 신뢰도 향상
⦁ CAPD or PRPDA 이용 결함 별 패턴인식 가능
⦁ 실험실 환경에서 인공지능 이용 결함 별 자동 패턴인식률> 90%
나. PD Location
⦁ GITr: 3차원 위치 산출 및 고장점 3D display
⦁ GIS: 1차원 측정, 고장점 3D display
⦁ Sound PD signal 을 위한 Wavelet 적용 시간차 정밀 측정 가능
⦁ 위치 산출: 오차율10%이내(측정 구간 대비)
￭현장 적용 가능한 고장위치 검출 하드웨어 설계 및 구성
가. 신호 검출
⦁ 구성: Sensor, Band-pass filter, Amplifier
⦁ 특징: 0.3GHz ~ 3GHz 대역 통과, 최대 31dB 증폭
나. 신호 처리
⦁ 구성: Pulse detector, Frequency tuner
⦁ 특징:
▸주파수 대역 변조(UHF→HF): Pulse detector
▸Noise 제거:Noise gating module ▸측정 주파수 선택: Frequency tuner S/N ratio 고려
다. 신호 분석
⦁ 구성: DAQ module, PC
⦁ 특징: 데이터 저장 및 분석 S/W 내장
기술개발배경
￭기술적 측면
⦁ 가스절연 전력기기의 Condition based maintenance를 위한 Device &
Software에 필수적인 요소기술 구축
⦁ 가스절연 전력기기 결함 위치 판별이 가능한 원천 요소기술 확립
⦁ Power Grid Asset diagnosis 국내 기반기술 확립
￭경제 및 산업적 측면
⦁ 국내 개발 고유기술의 국제시장 진입 가능성 확대
⦁ 전량 수입되는 관련 시스템의 국산화 및 수입대체
핵심개발기술의 의의
전력기기의 Asset Diagnosis 분야에서 가장 중요한 Core technology solution 중 하나는 전력기기의 이상 유무를 진단하기 위해 기기 내부의 다양한 결함에서 발생되는 부분 방전 신호를 검출하여 그 발생 원인을 분석하는 기술임. 이를 위하여, 부분 방전 검출센서 개발기술 및 검출된 전기적 신호들의 해석을 위하여 요구되는 기술들은 신호처리, Data 처리, 절연 결함 패턴인식 기술 등으로 분류 될 수 있음. 이러한 기술개발 연구는 선진 기업들과 선진 대학들이 공동으로 상당한 발전이 이루어지고 있음.
최근 10연년간의 Technology Market Demand Trends 분석에 의하면, 차세대 기술로서 결함의 위치 및 위험수위를 파악하여 부분적 또는 전체적인 교체 결정을 신뢰성과 안정성이 보장될 수 있는 Fault Location Technology 개발이 전력산업 시장이 요구하는 시급한 Next Generation Power Technology 중의 하나임.
적용분야
가스절연 전력기기의 Asset Diagnosis

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목 차 ... 14
• 제 1 장 서 론 ... 15
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 15
• 제 2 절 국내 • 외 관련 기술의 현황 ... 17
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 경제적 • 파급효과 ... 18
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 20
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 20
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 21
• 제 3 절 연차별 세부 개발 내용 ... 23
• 제 3 장 결과 ... 109
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 109
• 1 연구개발 연도별 추진 내역 ... 109
• 2 연구개발 추진일정 ... 109
• 3 연구개발 추진 실적 ... 110
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 112
• 1 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 112
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 113
• 부 록 ... 116