KR20170113541A - 고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템 및 이에 관한 방법 - Google Patents

고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템 및 이에 관한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170113541A
KR20170113541A KR1020177018106A KR20177018106A KR20170113541A KR 20170113541 A KR20170113541 A KR 20170113541A KR 1020177018106 A KR1020177018106 A KR 1020177018106A KR 20177018106 A KR20177018106 A KR 20177018106A KR 20170113541 A KR20170113541 A KR 20170113541A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bushing
voltage
high frequency
transformer
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
KR1020177018106A
Other languages
English (en)
Inventor
조 데이비드 왓슨
Original Assignee
조 데이비드 왓슨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 조 데이비드 왓슨 filed Critical 조 데이비드 왓슨
Publication of KR20170113541A publication Critical patent/KR20170113541A/ko
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • 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
    • G01R31/1245—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 line insulators or spacers, e.g. ceramic overhead line cap insulators; of insulators in HV bushings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/20—Modifications of basic electric elements for use in electric measuring instruments; Structural combinations of such elements with such instruments
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor
    • G01R21/006—Measuring power factor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • 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
    • 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
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2617—Measuring dielectric properties, e.g. constants
    • 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
    • G01R31/1263—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 solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • 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
    • G01R31/1263—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 solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation
    • G01R31/1272—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 solid or fluid materials, e.g. insulation films, bulk material; of semiconductors or LV electronic components or parts; of cable, line or wire insulation of cable, line or wire insulation, e.g. using partial discharge measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

전기 시스템 내 절연 구성요소의 무결성(integrity)을 측정하는 시스템 및 방법이다. 바람직한 실시예에서, 능동 센서는 부싱의 테스트 탭에 결합되고, 상기 능동센서는 테스트 탭에 전기적으로 결합된 전기 회로를 가지며, 상기 전기 회로는 상기 전기 회로를 고주파 버스 및 전력 주파수 버스로 분할하는 고역 통과 필터를 포함한다. 접지된 고주파 전압은 주파수 버스 회로를 통해 테스트 탭으로 주입된다. 결과 전압 및 전류는 측정되고, 기준 전압과 비교되어 부싱의 내부 섹션 및 외부 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률을 결정할 수도 있다. 일단 부싱의 커패시턴스 및 역률값을 알게 되면, 접지된 고주파 전압과 접지되지 않은 고주파 전압이 연결된 변압기 또는 반응기의 커패시턴스 및 역률을 결정하기 위해 주입될 수도 있다.

Description

고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템 및 이에 관한 방법{ACTIVE MONITORING SYSTEMS FOR HIGH VOLTAGE BUSHINGS AND METHODS RELATED THERETO}
본 발명은 2014년 12월 1일에 출원된 미국 가출원 제62/123,860호의 이익을 주장하며, 이는 본 출원에 전체로서 참조되어 인용된다.
본 특허 문헌은 고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템 및 이와 관련된 방법에 관한 것이다. 특히, 본 특허 문헌은 변압기, 반응기 및 콘덴서형 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템과 이를 제조 및 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 명세서에 서술된 실시예는 테스트 탭이 장착된 임의의 부싱에 대해 사용될 수도 있다.
전력 분야에서, 부싱(bushing)은 변압기, 회로 차단기(circuit breaker) 또는 반응기의 벽과 같은 (일반적으로) 접지된 전도 장벽을 전기 도체가 안전하게 통과할 수 있게 하는 절연 장치이다. 콘덴서 부싱은 부싱의 전기장(electronic field)의 분포를 용량성 등급에 따라 축 방향(axially) 및 방사상으로(radially) 제어할 목적으로 금속 또는 비금속 전도층이 절연 물질 내에 배열된 부싱이다. 많은 경우, 부싱은 매우 높은 전압과 함께 사용될 수도 있는데, 이러한 매우 높은 전압에서 부싱의 고장은 아크(arcing) 및 부착된 장치의 치명적인 고장을 초래할 수도 있다. 따라서, 부싱을 테스트하는 것과 모니터링하는 것은 매우 이점이 있다.
온라인 변압기를 모니터링하는 현재의 솔루션은 가압된 부싱(energized bushings)의 내부 콘덴서 섹션에 대한 부싱 커패시턴스와 역률 값만을 제공할 수 있는 수동 시스템이다. 변압기에 대한 커패시턴스 및 역률 값과, 가압된 부싱의 외부 콘덴서 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률 값 둘 다 측정될 수 없다. 본 명세서에 서술된 실시예는 당해 분야의 현저한 개선으로서, 현재 당해 분야의 단점 중 일부를 해결하거나 적어도 개선한다.
도 1은 콘덴서형 부싱(10), 수동 센서(20), 및 모니터 프로세서(30)를 포함한 부싱 모니터링 시스템의 현재 설계를 도시한다. 고전압 콘덴서형 부싱(10)은 매우 다양한 구조로 설계될 수도 있고, 본 명세서의 설명은 모든 가능한 유형의 설계를 설명하기 위해 의도되진 않는다. 그러나, 현재 제조된 대부분의 고압 콘덴서형 부싱(10)은 C1으로 지칭되는 내부 용량성 콘덴서 섹션(12) 및 C2로 지칭되는 외부 용량성 콘덴서 섹션(14)으로 구성된다. 이 부싱 섹션(C1 및 C2)은 부싱의 중심 전도체(11)에 방사상으로 권취된다. 내부 C1 섹션(12)은 총 콘덴서(13)의 벌크(bulk) 를 포함한다. 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14)은 일반적으로 완전 콘덴서(complete condenser)(13) 내 총 층수 중 단지 5% 내지 10%를 포함한다. 이 유형의 부싱(10)에는 일반적으로 외부 탭 연결(16)이 장착되는데, 이는 내부 C1 섹션(12)과 외부 C2 섹션(14) 사이의 호일 층(foil layer)에 결합된다. 탭(16)은 테스트 탭, 커패시턴스 탭, 전압 탭, 역률 탭 또는 다른 설계와 같은 몇몇 상이한 명칭으로 지칭될 수도 있다. 이 문헌의 목적에 따라, 우리는 탭(16)을 테스트 탭(test tap)으로 지칭할 것이다.
부싱 콘덴서(13)의 내부 C1 섹션(12)은 용량성 구조를 제공하는데, 이는 가압 내부 전도체(11)로부터 내부 C1 섹션(12)의 외층(outer layer)까지 일관된 전압 응력 경사(voltage stress gradient)를 제공하기 위한 것이다. 내부 C1 섹션(12)의 외층은 부싱(10)이 가동 중인 경우 일반적으로 접지(18)에 연결된다. 내부 C1 섹션(12)을 접지하는 것은 일반적으로 테스트 탭(16) 상에 커버를 부착함으로써 달성된다. 상기 커버는 테스트 탭(16)을 부싱의 접지된 금속 플랜지(flange)에 전기적으로 연결한다.
많은 콘덴서 설계에서, 외부 C2 섹션(14)의 외층이 또한 접지된다. 이러한 실시예에서, 부싱(10)의 외부 C2 섹션(14)의 외층은 부싱(10)의 접지된 금속 플랜지에 연결된 전도성 호일로 구성될 수도 있다. 이 유형의 부싱(10)이 가동 중이고 테스트 탭 커버가 설치되는 경우, C2 콘덴서 섹션(14)은 직접적으로 또는 효율적으로 내층 및 외층에 접지된다. 그러나, 일부 부싱에서, 일반적으로 보다 낮은 전압을 위해 설계된 부싱에서, 외층은 절연 유체 또는 유전체에 의해 접지되지 않고 부싱(10)의 접지된 금속 플랜지로부터 분리될 수도 있다.
일반적으로 C1 및 C2 부싱 콘덴서 섹션(12 및 14)은, 콘덴서(13)를 통해 높은 임피던스와 낮은 누설 전류를 초래하는 피코 패럿(pico farad) 범위의 커패시턴스 값을 가진다. 통상적으로, C1 및 C2 콘덴서 섹션(12 및 14)은 또한 콘덴서(13)에서의 낮은 전력 손실의 결과로서 일반적으로 0.2% 내지 0.5% 범위인 낮은 역률 값을 가진다.
일반 제조 과정 도중, C1 및 C2 부싱 섹션(12 및 14)은 커패시턴스 및 역률로 테스트된다. 이는 부싱 섹션(12 및 14)이 결함없이 제조되는 것을 보장한다. 게다가, 필드 테스트는 부싱이 설치된 후에 수행되어 콘덴서(10)의 열화(deterioration) 또는 손상을 검출할 수 있다. 콘덴서(10)가 충분히 열화되는 경우, 부싱(13)이 치명적으로 고장날 수 있으며, 이는 결과적으로 장비 손상 또는 그 지역의 작업자에게 위험한 상태를 야기할 수 있다. 종종 오프라인 테스트 및 온라인 모니터링은 고장이 발생하기 전에 이러한 열화를 감지하는 목표로 수행된다.
부싱은 공통적으로 변압기 또는 반응기(reactor)와 함께 사용된다. 변압기 또는 반응기 권선은 변압기의 각 권선에서 접지된 부분 사이, 또는 변압기 내부의 상이한 권선 사이에 대한 절연 품질을 나타내는 자기 커패시턴스 및 상호 커패시턴스를 가진다. 각 권선은 접지에 대한 커패시턴스를 가지며, 이는 절연 상태뿐만 아니라 권선의 물리적 치수 및 간격(clearance)의 함수이다. 고전압(“HV”) 권선에 대해서, 이는 전통적으로 CH로 지칭된다. 저전압(“LV”) 권선에 대해서, 이는 전통적으로 CL로 지칭된다. 그리고 HV 권선과 LV 권선 사이의 커패시턴스는 전통적으로 CHL로 지칭된다. HV, LV 및 3차 전압(tertiary voltage, TV)을 갖는 3 권선 변압기에 대해서도 유사한 설계가 이루어져 CH, CL, CT, CHL, CHT 및 CLH 값을 제공할 수 있다.
수년 동안 오프라인 테스트는 장비가 가동되지 않는 때, 변압기, 반응기 및 부싱에서 수행되어 왔다. 콘덴서형 부싱의 내부 C1 섹션(12)을 테스트하기 위해, 부싱의 테스트 탭 커버는 제거되고, 테스트 전압이 중심 전도체(11)에 인가되며, 결과 전류 크기 및 상대 위상각이 테스트 탭(16)에서 측정된다. 외부 C2 섹션(14)을 테스트하기 위해, 테스트 탭(16)이 가압되고, 부싱의 접지된 금속 플랜지로부터 결과 전류가 진폭 및 상대 위상각에 대해서 측정된다. 고전압 부싱에 대한 오프라인 테스트는 정격 부싱 전압을 휴대용 필드 테스트 장비로 생성하는 것이 실용적이지 않기 때문에 통상적으로 상당히 감소된 전압 레벨에서 수행된다. 오프라인 변압기 테스트는 부싱의 상단(top terminal)에 인가된 전압을 갖는 동일한 감소된 테스트 전압 레벨에서 수행되고, 결과 전류 크기 및 위상각 이동은 각 권선에 대한 커패시턴스 및 역률 값을 계산하기 위해 측정된다.
장비가 가압되고 가동 중인 경우 온라인 부싱 모니터링은 보다 짧은 시간 동안 수행된다.. 현재 기술은 수동 센서(20)를 테스트 탭(16)에 연결하고 부싱(10)이 전력 시스템에 의해 가압되는 경우 결과 테스트 탭 전류 크기 및 위상각을 측정한다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 전형적인 수동 센서(20)는 션트 저항(shut resistor) 또는 커패시터(22)(“A”로 표기됨) 및 전압 완충기(voltage arrestor)(24)(“B”로 표기됨)를 포함했다. 이 방법은 단지 콘덴서(13)의 내부 C1 섹션(12)을 통과한 전력주파수 전류(26)(“IP”로 표기됨) 만을 측정하여, C1 커패시턴스 및 역률 값만이 측정될 수 있다. 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14) 또는 변압기 권선 커패시턴스는 현재 방법으로 모니터링될 수 없다.
또한, Y자 권선 연결을 갖는 변압기는 직접적으로 또는 임피던스를 통해 접지에 연결되는 중성 부싱을 가지며, 3상 전압을 안정시키고 상 접지 전압(phase ground voltage)을 안전 레벨로 제한할 수도 있다. 이러한 중성 부싱은 오프라인 테스트 장비로 테스트될 수 있지만, 중심 전도체(11)가 효과적으로 접지되고 전압 또는 전류가 테스트 탭(16)에서 생성되지 않기 때문에, 부싱(10)의 내부 C1 섹션 또는 외부 C2 섹션은 현재 기술에서 온라인으로 모니터링될 수 없다.
변압기, 반응기 및 콘덴서형 부싱과 같은 고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템과 이를 제조 및 사용하는 방법을 제공하고자 한다..
전술한 관점에서, 본 특허 문헌의 일 측면에 따른 목적은 완전한 온라인 테스트를 할 수 있게 하는 새로운 능동 모니터링 시스템을 제공하는 것이다. 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 각 변압기 권선 또는 반응기 권선에 대한 자체 커패시턴스 및 상호 커패시턴스 뿐만 아니라 각 가압 부싱 및 중성 부싱에 대한 내부 C1 섹션 커패시턴스와 외부 C2 섹션 커패시턴스를 측정하고 모니터링할 것이다. 바람직하게, 상기 방법과 상기 장치는 적어도 상술한 하나 이상의 문제를 해결하거나 개선한다. 이를 위해, 부싱을 포함하는 전력 시스템의 절연 구성요소을 모니터링하는 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 상기 시스템은, 부싱의 테스트 탭과 전기 통신하는 1kHz 이상의 전압원; 및 상기 시스템에 전기적으로 결합되어 부싱의 콘덴서 섹션을 통과하는 1kHz 이상의 전압에 의해 생성된 고주파 전류의 크기 및 위상각을 측정하는 센서를 포함한다. 상기 시스템은 위상 부싱 또는 중성 부싱을 모니터링하기 위해 사용될 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 능동 센서를 더 포함하고, 능동 센서는 테스트 탭에 전기적으로 결합된 전기회로를 포함하며, 전기회로는 전기회로를 고주파 버스 및 전력주파수 버스로 분할하는 고역 통과 필터를 포함한다.
일부 실시예에서, 전압원은 20kHz 이상이다. 또 다른 실시예에서, 전압원의 주파수는 50kHz 이상이다. 또 다른 실시예에서, 60kHz 이상, 100kHz 이상, 또는 150kHz 이상의 주파수가 사용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 최대 1MHz까지의 모든 주파수가 사용될 수도 있다.
본 명세서에 서술된 발명의 다른 측면에서, 부싱을 포함하는 가압된 시스템의 절연 구성요소를 모니터링하는 방법이 제공된다. 바람직한 실시예에서, 상기 방법은, 1 kHz 이상의 고주파 전압을 부싱의 테스트 탭으로 주입하는 단계; 고주파 전압에 의해 부싱의 콘덴서 섹션에서 생성된 고주파 전류의 전류 크기 및 위상각을 측정하는 단계; 및 측정된 전류 크기 및 위상각으로부터 부싱의 적절한 콘덴서 섹션의 커패시턴스 및 역률을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 위상 부싱 또는 중성 부싱과 함께 사용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 부싱을 포함한 전력 시스템에서 절연 구성요소를 모니터링하는 시스템이 제공된다. 일부 실시예에서, 상기 시스템은, 부싱의 테스트 탭에 결합된 능동 센서로서, 능동 센서는 테스트 탭에 전기적으로 결합된 전기회로를 포함하며, 전기회로는 전기회로를 고주파 버스 및 전력 주파수 버스로 분할하는 고역 통과 필터를 포함하고, 전력 주파수 버스는 션트(shunt)를 포함하는, 능동 센서; 고역 통과 필터를 통해 고주파 버스 및 테스트 탭과 전기 통신하는 고주파 전압원; 및 능동 센서와 전기적으로 결합되어 션트에 걸린 전압 측정 및 고주파 버스 상의 전류 측정을 가능하게 하는 모니터를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 시스템은 부싱 위에 결합된 제1 고주파 변류기와 부싱 아래에 결합된 제2 고주파 변류기를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 전력 주파수 버스는 능동 센서의 본체에 전기적으로 결합된다. 일부 실시예에서, 능동 센서의 전기회로는 테스트 탭을 센서 본체에 전기적으로 연결하는 저항을 더 포함한다. 이러한 실시예 중 일부에서, 상기 저항은 약 100kΩ의 레지스턴스를 가진다.
또 다른 실시예에서, 상기 시스템은 부싱의 전력망(power grid) 측 상의 중앙 전도체와 전기 통신하는 전기장 측정 장치를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 시스템은 모니터와 전기 통신하는 기준 전압원을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 기준 전압원은 부싱의 위와 전기 통신하는 용량성 결합 계기용 변압기(CCVT) 또는 포텐셜 변압기(PT)이다.
일부 실시예에서, 상이한 주파수를 갖는 상이한 고주파 전압이 부싱의 테스트 탭으로 주입될 수도 있다. 일부 실시예에서, 고주파 전압원은 약 50kHz 떨어진 두 개의 별개 주파수(separate frequency)에서 전압을 공급하기 위해 설계된다.
본 특허 문헌의 또 다른 실시예에서, 가압된 시스템의 절연 구성요소를 모니터링하는 방법이 제공된다. 일부 실시예에서, 상기 방법은, 능동 센서를 부싱 테스트 탭에 부착하는 단계로서, 능동 센서는 고역 통과 필터를 갖는 전기회로를 포함하고, 상기 고역 통과 필터는 상기 회로를 전력 버스 회로와 주파수 버스 회로로 분할하는, 능동 센서를 부싱 테스트 탭에 부착하는 단계; 고주파 전압을 주파수 버스 회로를 통해 테스트 탭에 주입하는 단계; 고주파 전압에 의해 센서 본체에서 생성된 고주파 전류의 전류 크기 및 위상각을 측정하는 단계; 및 부싱의 외부 콘덴서 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률을 측정된 전류 크기 및 위상각으로부터 결정하는 단계를 포함한다.
상기 방법의 일부 실시예에서, 상기 방법은, 전력 버스 회로의 션트에 걸린 전압을 측정하는 단계; 션트에 걸린 전압으로부터 제1 전류 크기 및 제1 위상각을 결정하는 단계; 및 측정된 제1 전류 크기 및 제1 위상각으로부터 상기 부싱의 내부 콘덴서 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률을 결정하는 단계를 더 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 방법은 기준 전압원으로부터 전압 크기 및 위상각을 측정하고, 측정된 전압 크기 및 위상각을 제1 전류 크기 및 제1 위상각과 비교하여 부싱의 내부 콘덴서 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률을 결정하는 단계를 더 포함한다. 상이한 실시예에서, 기준 전압원은 상이할 수도 있다. 일부 실시예에서, 기준 전압원은 전기장 측정 및 전송 장치에 의해 공급되고, 상기 장치는 부싱의 전력망 측 상에서 중심 전도체와 전기 통신한다. 다른 실시예에서, 기준 전압원은 변압기로부터 단단하게 배선된다(hard wired). 다른 실시예에서, 기준 전압원은 용량성 결합 계기용 변압기(capacitive coupled voltage transformer, CCVT)에 의해 공급되며, 이는 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신한다. 또 다른 실시예에서, 기준 전압원은 계기용 변압기(VT)에 의해 공급되며, 이는 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신한다.
많은 실시예에서, 상기 방법은 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신하는 고주파 변류기로부터 기준 전류의 크기 및 위상각을 수신하고, 기준 전류의 크기 및 위상각을를 사용하여 부싱의 내부 콘덴서 섹션의 커패시터 및 역률을 결정하는 단계 더 포함한다.
일반적인 실시예에서, 주입된 고주파 전압은 약 1kHz와 100kHz 사이의 주파수를 가진다. 다른 실시예에서, 다른 주파수가 사용될 수도 있다.
많은 실시예에서, 모니터링 시스템은 부싱과 더불어 변압기 및/또는 반응기의 측면들을 모니터링할 수도 있다. 이러한 실시예 중 일부에서, 고주파 전압은 접지되고 상기 방법은 변압기 또는 반응기를 통과하는 주입된 접지 고주파 전압의 결과인 전압을 제2 부싱의 제2 테스트 탭에서 측정하고, 변압기 또는 반응기의 CHL을 계산하는 단계를 더 포함한다. 변압기 및/또는 반응기를 모니터링하는 방법에서, 상기 방법은 CHL 커패시턴스 및 역률값을 계산하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 콘덴서(13)의 내부 C1 섹션(12)의 커패시턴스 및 역률 값은 물론, 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14)의 커패시턴스 및 역률 값 또는 변압기 권선 커패시턴스도 측정하여 모니터링할 수 있다.
또한, 중성 부싱을 가지는 Y자 권선 연결을 갖는 변압기에서, 이러한 중성 부싱을 오프라인 테스트 장비로 테스트할 뿐만 아니라, 부싱(10)의 내부 C1 섹션 또는 외부 C2 섹션을 온라인으로 모니터링할 수 있다.
이로 인해, 측정된 커패시턴스 및 역률 값에 기초하여, 시스템 내 열화 및/또는 고장을 식별하고, 경고를 발행할 수 있다.
도 1은 콘덴서형 부싱, 수동 센서, 및 모니터 프로세서를 포함하는 부싱 모니터링 시스템의 현행 설계를 도시한다.
도 2는 위상 부싱을 능동적으로 모니터링하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 중성 부싱을 능동적으로 모니터링하기 위한 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 부싱, 변압기 또는 반응기를 능동적으로 모니터링하는 시스템에 사용하기 위한 능동 센서의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 부싱을 능동적으로 모니터링하는 시스템으로 사용하기 위한 모니터/프로세서(108)의 기능적 동작의 일 실시예를 도시한다.
도 6은 전기장 측정 및 전송 장치의 일 실시예의 기능적 절단도를 도시한다.
도 7은 능동 모니터링 시스템에서 사용하기 위해 6개의 콘덴서형 부싱이 연결된 3상 2권선 변압기를 도시한다.
도 8a는 분리되어 볼트형 상단 단자에 결합된 HFCT를 도시한다.
도 8b는 분리되어 스터드형 상단 단자에 결합된 HFCT를 도시한다.
도 9는 고전압 부싱 C1 신호를 위한 신호 경로를 점선으로 강조한 단상 변압기 모델
도 10은 용량성 결합 계기용 변압기(CCVT) 또는 포텐셜 변압기(PT)를 기준으로 사용하는, 부싱 C1 커패시턴스 및 역률에 대한 측정 회로를 도시한다.
도 11은 HV 부싱 C2 및 변압기 CH, CHL 및 CL의 측정을 위해 주입된 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다.
도 12는 XV 부싱 C1 신호를 위한 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다.
도 13은 XV 부싱 C2 및 변압기 CH, CHL 및 CL의 측정을 위해 주입된 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다.
도 14는 변압기(402)의 CHL을 측정하기 위해 주입된 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다.
도 15는 중성 부싱 C1 및 C2 속성의 측정을 위한 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다.
도 16은 각 권선으로부터 접지까지의 커패시턴스 및 각 권선 서로 간의 커패시턴스를 나타내는 반응기, 2권선 변압기 및 3권선 변압기의 모델을 도시한다.
도 17은 권선으로 모니터에 연결되는 기존의 변전소 변류기 및 계기용 변압기(VT)를 사용하는 일 실시예의 개략도(schematic)를 도시한다.
도 18은 필드 센서(field sensor) 및 HFCT를 사용하는 시스템(600)의 일 실시예의 개략도를 도시한다.
본 명세서에 개시된 장치 및 방법의 다른 양태, 목적, 바람직한 특징 및 이점은 다양한 실시예가 예시적으로 도시된 상세한 설명 및 도면으로부터 더 잘 이해 될 것이다. 그러나, 도면은 단지 예시의 목적을 위한 것이며 청구된 발명의 한계를 정의하려는 의도는 아닌 것이 명백히 이해될 것이다.
본 명세서에 서술된 발명의 실시예는 가압된 부싱, 변압기 및 반응기에 대해 온라인 테스트를 수행할 수 있다. 이 테스트는 위상 부싱 및 중성 부싱 모두에서 콘덴서의 C1 및 C2 섹션 모두에 대해 커패시턴스와 역률로 표현된, 부싱 임피던스를 정확하게 측정할 수도 있다. 게다가, 본 명세서에 서술된 실시예는 바람직하게는 각 권선의 자기 커패시턴스(self-capacitances) 및 상호 커패시턴스를 측정하는 능력을 제공한다.
본 명세서에 서술된 실시예는 고주파 전압을 부싱의 테스트 탭에 주입함으로써 동작한다. 그러면 결과 고주파 전류(resulting high frequency current)가 측정되어 시스템 내 다양한 절연 구성요소의 무결성(integrity)에 관한 정보를 결정 및/또는 계산할 수도 있다. 고주파 전압이 사용되는데, 고주파 전압은 통상적으로 약 60Hz인 변압기, 반응기 또는 다른 시스템의 일반적인 주파수와 구별될 수도 있기 때문이다. 고주파 신호가 또한 바람직한데, 고주파 전압이 저전압 레벨에서 상기 시스템을 관통할 것이기 때문이다. 저전압 레벨을 사용하는 것이 보다 안전하고, 이는 시스템의 동작에 영향을 미치지 않을 것이다. 그러므로, 시스템이 가압되는 동안 사용될 수도 있고, 시스템의 정상 전력(normal power)에서 쉽게 필터링된다. 본 명세서에서 사용된 고주파란 1kHz 이상을 의미한다. 연결된 부싱과 시스템에 따라 상이한 주파수가 사용될 수도 있다. 일반적으로 시스템이 클수록 주파수가 높다. 이에 따라, 또 다른 시스템에서는 100kHz 이상 또는 심지어 150kHz 이상이 사용될 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 시스템에는 최대 1MHz까지 사용될 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 개선된 부싱 센서 설계가 제공되고, 능동 테스트 장치 및 추가 센서와 결합된다. 일부 실시예에서, 상기 시스템은 고주파 변류기를 포함할 수도 있다. 다른 실시예에서, 상기 시스템은 전기장 측정 장치를 사용할 수도 있다. 추가 실시예는 고전압 버스에 연결된 유틸리티형(utnility-type) 변류기 및/또는 포텐셜 변압기(PT)를 이용하여 필요한 입력에게 모니터링 시스템에 대한 유선 연결을 제공할 수도 있다. 개선된 부싱 센서 설계는 부싱에 인가되는 시스템 전압에 의해 생성된 전력 주파수 누설 전류를 측정할 수 있고, 또한 부싱 테스트 탭 및 부싱 센서 본체에 인가되는 고주파 전압에 의해 생성된 고주파 누설 전류를 측정할 수 있다. 테스트 장치는 고주파 전원, 및 고주파 전압을 센서에 적용하고 그에 따른 결과 고주파 전압 및 누설 전류를 측정하기 위한 제어 및 측정회로를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 새로운 부싱 센서 설계는 또한 온라인 부싱 모니터링 시스템에서 안전하지 않은 전압의 위험을 제거한다.
도 2는 위상 부싱(10)을 능동적으로 모니터링하는 시스템(100)의 일 실시예를 도시한다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 시스템(100)은 능동 센서(106), 전기장 센서(102) 및 모니터/프로세서(108)를 포함한다. 대안적인 실시예에서, 기준 전압원(104)이 전기장 센서(102)를 대신하여 기준 전압을 공급하기 위해 사용될 수도 있다. 도 2에 도시된 실시예는 부싱(10)이 가압되는 경우 부싱(10)의 내부 C1 섹션(12) 및 부싱(10)의 외부 C2 섹션(14) 모두 모니터링 할 수 있다.
동작에서, 상기 시스템(100)은 내부 C1 섹션(12)의 전류 크기 및 위상각을 측정할 뿐만 아니라, 상기 시스템(100)은 부싱 콘덴서(10)의 C2 섹션(14)에 고주파 전압(VX)을 인가하고 콘덴서(13)의 C2 섹션(14)을 통과한 결과 전류 크기 및 위상각을 측정한다. 내부 C1 섹션(12)의 전류 크기 및 위상각은 능동 센서(106)와 테스트 탭(16) 사이의 연결을 통해 측정될 수도 있다. 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14)을 측정하기 위해, 고주파 전압(VX)이 테스트 탭(16)에서 주입된다. 바람직한 실시예에서, 고주파 전압(VX)은10 볼트 범위의 전압으로 5~50mA 범위의 전류 크기를 생성한다. 고주파 전압(VX)이 바람직한데, 더 높은 주파수에서 외부 C2 섹션 커패시턴스의 임피던스가 줄어들기 때문이다. 예를 들어, 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14)에 걸린 100kHz에서, 대략 500 피코 패럿의 외부 C2 섹션 커패시턴스를 갖는 부싱(10)에 대해, 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14)은 5.4mA의 전류를 생성할 것이다.
도 3은 중성 부싱(10)을 능동적으로 모니터링하는 시스템(200)의 일 실시예를 도시한다. 도 3의 실시예에서, 상기 시스템(200)은 또한 고주파 전압을 테스트 탭(16)에 인가한다. 그러나, 중성 부싱(10)의 중심 전도체(11)가 직접 또는 임피던스를 통해 접지에 연결되기 때문에, 테스트 탭(16)을 통해 입력된 고주파 전류는 부싱(10)의 내부 C1 섹션(14) 및 외부 C2 섹션(14) 모두를 통과한다. 결론적으로, 측정된 전류는 C1+C2이다. C1 및 C2 커패시턴스 값이 동일하지 않다면, 내부 C1 섹션(12)과 외부 C2 섹션 14의 측정을 분리하기 위해, 별개(separate) 커패시턴스 및 역률 값이 내부 C1 섹션(12) 및 외부 C2 섹션(14)에 대해 계산되도록 50kHz와 같은 제2 주파수에서 고주파 전압이 인가될 수도 있다.
C1의 고주파 전류(IC1)와 C2의 고주파 전류(IC2)는 C1 및 C2 부싱 커패시턴스 및 역률 값을 계산하기 위해 사용된다. 위상 부싱을 모니터링하는 경우, 두 전류 값은 C1에 대한 기준 전압과 조합하여 사용된다. 부싱의 C1 및 C2 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률 값을 계산하는 것과 더불어, 과도한 전압 응력(voltage stress)의 결과로 인해 변압기 또는 반응기 또는 부싱 중 어느 하나에서 발생될 수 있는 최대 1.5GHz의 부분 방전 신호가 센서 및 테스트 장치의 고주파 회로를 이용하는 상기 시스템에 의해 측정될 수도 있다.
도 4는 부싱, 변압기 또는 반응기를 능동적으로 모니터링하는 시스템에서 사용하기 위한 능동 센서의 일 실시예를 도시한다. 도 4에 도시된 실시예에서 볼 수 있는 바와 같이, 능동 센서(106)는 고역 통과 필터(120)에 의해 분리되는, 전력 주파수 버스(121) 및 고주파 버스(123)를 포함한다. 게다가, 능동 센서(106)는 하나 이상의 보호 저항(124), 고주파 전압 입력 단자(126) 및 전력 주파수 션트(shunt)를 포함할 수도 있다.
인식는 바와 같이, 능동 센서(106)는 현행 시스템 상에 이용되는 수동 센서와는 대조적으로 능동적이다. 능동적이란, 센서가 부싱에 전압을 입력할 수 있음을 의미한다. 이에 따라, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 고주파 전압 입력 단자(126)가 제공된다. 도 4에 도시된 실시예에서, 능동 센서(106)는 입력 단자(126)만을 가지며, 전압원은 능동 센서(106)의 외측에 있지만, 다른 실시예에서 전압원은 능동 센서(106)의 내측 또는 일부분에 위치할 수도 있다.
능동 센서(106)는 테스트 탭 커넥터(test tap connector)(128)를 포함한다. 바람직한 실시예에서 능동 센서(106)는 종래의 시스템과 동일한 유형의 커넥터를 사용하여 테스트 탭(16)에 부착된다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 표준 나사선 커넥터(standard threaded connector)가 사용될 수도 있다. 그러나, 다른 실시예에서 능동 센서(106)는 다른 방식으로 또는 종래 방식으로 테스트 탭(16)에 전기적으로 결합될 수도 있다. 바람직하게는, 테스트 탭(16)과 능동 센서(106) 사이의 연결은 커넥터(128)에 의해 고정된다.
바람직한 실시예에서는, 대역통과 필터(120)가 테스트 탭 전류를 전력 주파수 경로(121)와 고주파 경로(123)로 분리한다. 바람직한 실시예에서, 대역통과 필터(120)는 고역 통과 필터이다. 전력 주파수 회로 버스(121)는 직렬 션트(122)를 포함하고, 센서 본체에 직접적으로 연결된다. 전력 주파수 버스(121)를 센서 본체에 연결하는 것은 테스트 탭의 전력 주파수 섹션(12)1을 접지에 견고하게 연결한다. 직렬 션트(122)는 바람직하게는 1-100옴 범위의 무유도 레지스턴스(non-inductive resistance)이다. 직렬 션트(122)는 테스트 탭의 전류 크기 및 위상각을 나타내는, 그것의 양 단에 걸린 전압 출력을 생성하도록 설계된다. 테스트 탭은 내부 C1 섹션(12)에 배선되어 있기 때문에, 이는 부싱(10)의 내부 C1 섹션(12)의 전류 크기 및 위상각에 대응한다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 리드(leads)가 직렬 션트(122)의 양 측에 부착되어 모니터가 이들 값에 액세스할 수도 있다.
션트(122) 및 센서 몸체에 대한 직접 연결부(direct connection)(130)를 갖는 능동 센서의 전력 주파수 버스(121)의 설계는 출력회로에서 고전압의 위험을 제거하기 위해 본질적으로 안전한 설계를 제공한다; 이는 출력 회로에 고전압이 허용되는 전류 수동 센서의 설계와는 다르다. 도 4에 도시된 설계에 따르면, 션트(122)에 걸린 측정 전압은 회로가 개방된 경우 보통 5-50밀리볼트 범위 이상으로 상승하지 않을 것이다.
고역 통과 필터(120)의 반대측 상에서, 능동 센서(106)는 고주파 버스(123)를 포함한다. 고주파 버스(123)는 고주파 전압의 인가를 위해 2개의 단자(126)를 제공하도록 개방되어 있다.
바람직한 실시예에서, 능동 센서(106)는 대역 통과 필터를 포함하지만, 다른 실시예에서는 전력 주파수 신호의 측정이 요구되지 않는다. 도 3을 검토하여 볼 수 있는 바와 같이, 상기 시스템이 중성 부싱을 모니터링하는 경우, 능동 센서(106)의 전력 주파수 버스(121)는 측정되지 않는다. 이에 따라, 중성 부싱과 함께 작동하도록 특별하게 설계된 솔루션은 전력 주파수 신호를 위한 측정 회로를 포함하지 않을 수도 있다. 대신에, 고주파 입력 측정 회로만을 포함하고, 션트에 걸린 전압의 측정을 포함하지 않는 능동 센서(106)가 사용될 수도 있다.
중성 부싱을 사용하는 시스템과 위상 부싱을 사용하는 시스템을 비교할 때, 가장 큰 차이점은 중성 부싱이 있는 시스템에서의 션트 전압은 항상 0 또는 거의 0이어야 하므로, 측정할 필요가 없다. 중성 부싱을 갖는 시스템에서, 부싱은 접지된다. 그리고 부싱이 접지 저항 또는 반응기를 통해 접지되었고, 예를 들어 매우 짧은 시간 동안에만 지속되어야 하는 전원 시스템의 오류 도중, 시스템 전압이 불균형하게 되었다면, 션트는 인가된 전압만을 가질 것이다. 이에 따라, 위상 부싱 및 중성 부싱 모두를 위한 센서는 여전히 고역 통과 필터, 션트 및 기타 구성 요소를 포함할 수 있다.
도 2로 돌아와서, 능동 센서가 위상 부싱에 연결된 응용에서, 고주파 전압이 부싱 콘덴서(10)의 외부 C2 섹션(14)에 인가된다. 위상 부싱에 대해서, 인가된 고주파 전압은 동일한 주파수의 전류(IC2)를 생산하고, 이는 전압 단자(126), 테스트 탭(16), 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14), 금속 부싱 플랜지 및 금속 센서 본체를 통해 제2 전압 단자로 진행한다. 바람직한 실시예에서, 제2 전압 단자는 센서 본체에 접지된다. 대안적으로, 제2 전압 단자는 동일한 접지 장비에 연결된 다른 포인트에 접지될 수도 있으나, 바람직한 연결은 접지를 센서 몸체에 내부적으로 연결하는 것이다. 이는 도 2의 경로(105)에 의해 도시된다.
도 3으로 돌아가서, 능동 센서(106)가 중성 부싱에 연결된 응용에서, 고주파 전압이 내부 C1 섹션(12)과 외부 C2 섹션(14)에 인가된다. 중성 부싱에 대해, 인가된 고주파 전압은 동일한 주파수의 전류(IC1+IC2)를 생성하고, 이는 전압 단자(126) 및 테스트 탭(16)을 통해, 그 다음 콘덴서(13)의 C1 섹션(12) 및 C2 섹션(14)을 통해 진행한다. C2 전류(IC2)는 금속 부싱 플랜지를 통해 진행하고, C1 전류(IC1)는 부싱 도체 및 접지 버스 및 탱크를 통해 진행한다. 그 다음 C1 및 C2 전류(IC1+IC2)는 결합하고 금속 센서 본체를 통해 제2 전압 단자로 진행한다. 도 3은 C1 및 C2 전류 경로를 도시한다.
도 4로 돌아가서, 능동 센서(106)가 연결된 부싱의 유형에 관계없이, 보호 저항(124)는 테스트 탭(16)과 접지된 센서 본체 사이의 부차적인 높은 레지스턴스 연결을 제공한다. 상기 연결은 테스트 탭(16)의 전압을 안전한 레벨로 제한할 것이다. 바람직한 실시예에서, 테스트 탭(16)의 전압은 약 100V 이하로 제한되어, 대역 통과 필터(120)가 고장났을 때 부싱 손상이 발생하지 않는다. 바람직하게는, 보호 저항(124)은 100kHz 범위에서 높은 레지스턴스를 가지며, 이는 C1 또는 C2 측정된 전류(IC1 및 IC2)에 중요한 영향을 미치지 않는다. 도 4에 도시된 능동 센서(106)의 실시예가 오직 하나의 보호 저항(124)을 포함함에도 불구하고, 다른 실시예는 하나 이상의 보호 저항(124)을 포함할 수도 있다.
도 5는 부싱을 능동적으로 모니터링하는 시스템으로 사용하기 위한 모니터/프로세서(108)의 기능적 동작의 일 실시예를 도시한다. 도 5는 고주파 전원(304)과 12-채널 전압 기준 수신기(302)를 포함하는 12 채널 장치를 도시한다. 따라서, 모니터/프로세서(108)는 12개의 개별 채널들 상의 입력을 수신할 수 있다. 모니터/프로세서(108)는 상기 장비 상의 모든 콘덴서형의 부싱을 모니터링하는 것이 이상적이다. 바람직한 실시예에서, 모니터/프로세서(108)는 8개의 주기능을 가진다.
바람직한 실시예에서, 모니터/프로세서(108)의 일 기능은 기준 전압을 수신하고 그 크기 및 위상각을 결정하는 것이다. 전기장 측정 장치(102)를 포함하는 실시예에서, 기준 전압 신호는 전기장 측정 장치(102)에 의해 공급될 수도 있다. 다른 실시예에서, 기준 전압 신호는 전압 변압기 또는 대체 기준 전압원(alternate reference voltage source)(104)으로부터 수신될 수도 있다. 다양한 상이한 실시예에서 기준 전압이 공급되는 장소에 관계없이, 모니터/프로세서(108)는 기준 전압 크기 및 위상각을 바람직하게 결정한다.
바람직한 실시예에서, CCVT, 포텐셜 변압기(PT) 또는 다른 기준 소스는 모니터링 시스템에 정현파 전압을 공급해야 한다. 정현파 전압은 시스템 고전압에 비례하는 전압 크기와 시스템 고전압과 관련하여 일정한 위상각에 있는 위상각을 나타내야 한다. 이는 모니터링 시스템이 측정된 기준 전압 크기 및 위상각을 션트에 걸린 전압의 측정된 크기 및 위상각에 비교하고, 상기 시스템이 처음 설치되고 시운전되는(commissioned) 때 설정된 초기 관계로부터 임의의 변경된 사항이 있는지 여부를 결정할 수 있게 한다.
바람직한 실시예에서, 모니터/프로세서(108)는 전력 주파수 전압 신호를 능동 센서(106)로부터 수신하고, 내부 C1 섹션(12)의 테스트 탭 전류(IC1)의 크기 및 위상각을 결정한다.
고주파 전압원은 시스템의 어느 위치에나 배치될 수도 있지만, 바람직하게는 모니터/프로세서(108) 내에 또는 모니터/프로세서(108)의 일부로서 위치되고, 모니터/프로세서(108)는 능동 센서(106) 내의 고전압 버스에 고주파 전압을 공급한다.
모니터/프로세서(108)의 다른 기능은 중성 부싱의 경우에서 능동 센서(106) 및 부싱 콘덴서(10)의 외부 C2 섹션(14)을 통과한, 또는 C1 및 C2 섹션(12, 14)을 통과한 고주파 버스 전류를 측정하는 것이다.
모니터 프로세서(108)의 또 다른 기능은 센서 내 고주파 버스 회로를 통과한 부분적인 방전 신호를 측정하고, 부싱 및/또는 변압기 조건을 결정하는 데이터를 분석하는 것이다.
모니터 프로세서(108)의 다른 기능은 위에 열거된 4개의 기능으로부터의 데이터에 기초하여 부싱 C1 커패시턴스 및 역률 값과 C2 커패시턴스 및 역률 값을 계산하는 것이다. 결국, 많은 실시예에서 모니터/프로세서(108)는 비정상적인 조건에 대한 경고를 발행하고, 부싱 데이터를 네트워크 시스템에 전한다.
중성 부싱에서는 기준 전압이 사용되지 않고, 모니터/프로세서가 내부 C1 섹션(12)에 대한 별개 전류를 수신하지 않는다. 대신에 중성 부싱의 경우, 모니터/프로세서(108)는 표준 고주파 전압을 인가한 다음, 제2 주파수 전압(예를 들어, 하프 주파수)을 인가하여 개별 C1 커패시턴스 및 역률 값과 C2 커패시턴스 및 역률 값을 측정하기 위해 사용될 수 있는 2 개의 측정치를 제공한다.
모니터/프로세서(108)는 변압기, 반응기 또는 상기 장치로부터 부싱까지의 케이블 길이를 최소화하는 다른 장비의 위에 위치할 수도 있다. 또는 대안적으로, 모니터/프로세서(108)는 상기 장비 근처의 접지 레벨에 위치할 수도 있다. 또 다른 실시예에서, 모니터/프로세서(108)는 다른 영역에 위치할 수도 있다.
도 5는 모니터/프로세서(108)의 기능적 동작을 도시한다. 모니터/프로세서(108)에는 이중 주파수(dual-frequency) 전원(304)이 장착될 수도 있다. 상기 전원은 능동 센서(106)에 위상 부싱 내 부싱 콘덴서(13)의 외부 C2 섹션(14)의 임피던스와 중성 부싱 내 부싱 콘덴서(13)의 C1 및 C2 섹션(12, 14)의 임피던스를 측정하기 위해 전원을 공급한다. 전원 전압 주파수는 50kHz와 100kHz 범위이며, 전압 크기는 10V 범위이다. 위상 부싱은 더 높은 주파수에서만 테스트할 수 있지만, 중성 부싱은 양 주파수 모두에서 테스트될 필요가 있어 C1 커패시턴스 및 역률과 C2 커패시턴스 및 역률을 개별적으로 계산할 수 있다. 스케줄러는 각 부싱이 테스트되는 때를 제어하고 각 채널에서 테스트를 순환시켜 단 하나의 고주파 전원을 요구한다. 또한 스케줄러는 중성 부싱에 대한 고주파 입력을 제어하고, 중성 부싱에 대해서 2 개의 다른 주파수에서 테스트 전류를 인가하여 별개의 C1 커패시턴스 및 역률 값과 C2 커패시턴스 및 역률 값을 계산할 수 있게 한다.
도 5에 도시된 모니터/프로세서(108)의 실시예는 최대 12개의 전기장 측정 및 송신 장치와 고주파 변류기(HFCT) 세트로부터 12개의 무선 신호를 수신할 수 있다. 각 장치는 버스 전압 및 위상으로 각 신호를 식별하는 전용 주파수를 가진다. 위상 부싱에 대해, 기준 전압 신호(302)는 인가된 전압 크기 및 위상 신호를 제공하기 위해 사용된다. 상기 기준 전압 신호는 결과 C1 테스트 탭 전류(IC1) 크기 및 위상각과 비교되어 C1 커패시턴스 및 역률을 계산한다.
바람직한 실시예에서, 모니터/프로세서(108)의 각 채널은 모니터링할 부싱 유형에 대해 프로그래밍되거나 설정될 수도 있다. 모니터/프로세서(108) 설정은 부싱이 위상 부싱 또는 중성 부싱인지 여부를 입력하여 12채널 중 각각의 정확한 기능을 할당하기 위해 입력될 수도 있다. 게다가, 각 채널은 프로그래밍된 부싱의 베이스라인 커패시턴스 및 역률 값을 가질 수도 있다. 또한, 각 채널은 기준 전압 신호가 전기장 측정 및 전송 장치로부터인지 또는 기준 전압 신호가 케이블에 대한 직접 연결인지, 또는 기준 전압이 이용가능하지 않은지 여부를 구별하기 위해 프로그래밍될 수도 있다.
부싱이 위상 부싱 또는 중성 부싱인지 여부의 설정은 고주파 전압이 단일 주파수 또는 이중 주파수로 인가되는지 여부, 및 테스트 데이터가 C2 커패시턴스 및 역률을 단지 결정하기 위해 계산되는지 여부, 또는 C1 커패시턴스 및 역률과 C2 커패시턴스 및 역률을 결정하기 위해 계산되는지 여부를 결정한다. 위상 부싱에 대해, 상기 시스템은 기준 전압에 비교되는 션트에 걸린 수동 측정치를 사용하여 처음에 C1 임피던스 값을 측정하고 결정한다. 그 다음, C1 값은 측정된 전류로부터 C2 값을 계산하기 위해 사용된다. 부싱이 있는 시스템의 예와 같이, C1의 전류 및 임피던스가 측정되고, 그 다음 C1+C2의 고주파 전류 및 임피던스가 측정될 수 있다. C2의 전류 및 임피던스를 결정하기 위해, C1의 임피던스는 등가의 고주파 전류를 계산하도록 사용될 수도 있고, 그러면 C2 값을 제공하기 위해 C1+C2 전류로부터 C1의 전류 값을 뺄 수 있다.
중성 부싱에 대해, 주입된 고주파 전류는 3 개의 회로 경로로 분할된다. 하나는 콘덴서의 C1 부분을 통해 외부 접지 단자(또는 접지 저항)로 진행하고, 다른 하나는 콘덴서의 C2 부분을 통해 접지로 진행한다. 제3 경로는 전체 신호 중 아주 작은 부분임에도 불구하고 변압기로 들어간다. 주입된 전류 중 C1 부분은 상부 고주파 변류기(HFCT) 또는 다른 장치에 의해 측정될 수 있다 - HFCT의 사용은 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 변압기로 진행하는, 주입된 고주파 전류 중 작은 부분은 하부(lower) HFCT 또는 다른 센싱 장치에 의해 측정될 수도 있다. C2 부분은 총 주입 전류에서 상부 HFCT 전류와 하부 HFCT를 통과한 전류를 빼서 계산될 수도 있다.
베이스라인 커패시턴스 및 역률 값은 온라인 테스트 장치를 설치하기 전 마지막으로 테스트된 값이다. 이 값들은 열화(deterioration)가 감지되는 경우 적절한 경고 레벨을 결정하기 위한 비교로서 사용된다.
특정 채널이 전기장 측정 및 전송 장치들 중 하나에서 기준 전압 신호를 수신하도록 설정된 경우, 수신 모듈이 활성화되고, 채널은 위상 부싱에 대한 C1 커패시턴스 및 역률 계산 모듈을 위해 특정 채널 신호를 사용한다. 고주파 전원으로부터의 전압은 기준 역할을 하기 때문에, 외부 기준 전압은 C2 측정을 위해 또는 중성 부싱을 위해 요구되지 않는다. 채널이 계기용 변압기(VT) 또는 기준 전압과 같은 다른 소스에서 배선된 회로를 수신하도록 설정되는 경우, 채널은 위상 부싱에 대한 C1 커패시턴스 및 역률 계산 모듈을 위해 배선된 신호 입력을 사용한다. 채널에 기준 전압이 설정되지 않은 경우 상기 시스템은 션트에서 측정된 전압인, C1 입력 전압을 상대적인 참조로 다른 채널에 이용한다. 그러나, 상대적인 참조로서 다른 채널에 대한 C1 입력 전압은 바람직하지 않는데, 이는 덜 정확하기 때문이다.
모니터/프로세서(108)는 이용된 각 채널에 대한 C1 커패시턴스 값과 C2 커패시턴스 값을 계산하고, 종래 아날로그 및 디지털 전송 시스템이 이 데이터를 로컬 및 원격 모니터링 네트워크에 발행한다. 모니터/프로세서(108)는 각 채널에 대해 설정된 알람 레벨에 기초하여 로컬 및 원격 모니터링 네트워크 또는 시스템에 경보를 발행한다. 모니터/프로세서(108)는 신호의 손실을 감지하여 임의의 회로 또는 신호 문제를 감지하고, 부싱이 고장나는 때를 식별한다. 일부 실시예에서, 모니터/프로세서(108)는 고주파 부분 방전 신호를 부싱 센서로부터 측정하고 알고리즘을 이용하여 방전의 심각성(severity) 및 원인을 결정한다.
바람직한 실시예에서, 모든 데이터는 필요에 따라, 설정된 통신 프로토콜을 통해 출력된다.
위상 부싱을 모니터링하는 실시예에서, 바람직하게는 기준 전압이 사용된다. 이런 실시예 중 일부에서, 기준 전압은 전기장 측정 및 전송 장치(electric field measuring and transmitting device, EFMTD)(102)에 의해 공급된다. 도 6은 전기장 측정 및 전송 장치(EFMTD)(102)의 일 실시예의 기능적 절단도(cutaway view)를 도시한다. 도 6은 EFMTD의 기본 구조, 구성요소 및 회로소자(circuitry)를 도시한다. 내부 회로 권선 및 연결은 기능상의 명확성을 위해 장치의 내부 및 외부에 표시되어 있으며, 배선의 물리적 위치를 반드시 도시하려는 의도는 아니다.
. 바람직한 실시예에서, EFMTD(102)는 부싱의 상단 근처의 가압된 전도체 또는 버스에 부착된다. EFMTD의 부착은 다양한 방법으로 달성될 수도 있지만, 바람직하게는 볼트 케이블(bolted cable) 또는 파이프 클램프형 피팅(pipe clamp type fitting)으로 수행된다. 이상적으로는 EFMTD는 근처의 고전압 도체 또는 버스에 의해 생성된 전기장 내에서, 가압된 전도체 또는 버스 아래 및 대지 전위의 장비 탱크 위에 매달려 있어야 한다.
도 6에 도시된 EFMTD의 실시예에서, EFMTD는 부착 클램프 또는 피팅(330); 유전체 물질로 만들어진, 구체형태, 실린더형태 또는 다른 형태의 본체(332); 용량성 수집기(334); 내부 차폐(internal shield)(336); 정류기(340); 전압 조정기(338); 증폭기(342); 전송기(344); 및 안테나(345)를 포함한다. 다른 실시예에서, 다른 구성요소가 포함되거나 제거될 수도 있다.
용량성 필드 검측기/수집기(334)는 전도체 또는 버스 근처 및 바로 아래에서 교류 전류 전력 주파수 필드를 감지 및 측정하고, 증폭기 및 송신기에 대한 필드로부터 전력을 수집하기 위해 이용된다. 교류 전기장 변화의 크기는 고전압 전도체 또는 버스의 전압 변화의 크기에 직접적으로 비례한다.
바람직한 실시예에서, 용량성 필드 검측기/수집기의 치수는 케이블 또는 버스의 전압으로 조정된다. 상부 및 하부 용량성 플랫 사이의 갭은 정류 후 전압 조정기의 동작 범위 내에 있을 정상 상태의 교류 전압 크기를 제공하도록 크기가 정해져야 한다.
전송된 정현파 신호의 위상각은 0.01% 이하의 정확도 오차로 역률 값을 계산하는데 사용될 수 있는 기준 신호를 제공하기 위해 0.01도 이상으로 정확해야 한다.
변전소 또는 플랜트에 사용되는 각 전기장 측정 및 전송 장치(102)는 승인된 주파수 대역 내에서 별개의 전송 주파수를 가져야하므로, 각 부싱에 대한 개별 버스 전압은 송수신될 수 있고, 모니터링된 각 부싱에 대한 C1 커패시턴스 및 역률 계산을 위한 기준으로 이용될 수 있다. 저전력 전송기는 단지 25 미터 정도의 안정적인 전송 범위만 제공하면 되고 신호를 장비의 상단에 있는 전기장 측정 및 전송 장치로부터 장비 커버 또는 장비에 인접한 위치의 테스트 장치 내 수신기로 전송한다. 각 변압기, 반응기, 차단기 또는 관련 장비에는 최대 12개의 전기장 측정 및 전송 장치가 장착될 수 있다.
전기장 측정 및 전송 장치(102)는 수신기 및 신호 출력 장치와 함께 사용되어, 보호 계전기(protective relays), 계량 장치(metering devices), 동기 계전기(synchronizing relays) 및 버스 전압 입력을 요구하는 다른 관련 장치에 대한 고전압 도체의 정현파 전압을 표현하는 크기 및 위상각 신호를 정현파 전압 신호에게 제공할 수도 있다. 출력 장치는 필요한 전력 또는 부하 부담(burden)을 제공하도록 확장될 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 시스템이 제공되어 부싱의 상태와 부싱 콘덴서 C1 및 C2 권선의 상태를 모니터링할 뿐만 아니라 변압기, 반응기 또는 부싱이 부착된 다른 장치를 모니터링한다. 부싱이 부착된 장치를 모니터링하는 실시예는 테스트 탭에 부착된 유사한 능동 센서를 사용하고 유사하게 테스트 탭에 대한 능동 센서의 연결을 통해 고주파 전압을 부싱으로 주입한다. 그러나, 이러한 실시예에서, 하나 이상의 고주파 변류기(High Frequency Current Transformer, HFCT) 측정 및 전송 장치가 사용된다. 바람직한 실시예에서, 2개의 HFCT가 각 부싱에 연결되고, 하나는 전력망 측 (일반적으로 상단) 과 하나는 변압기 측(일반적으로 하단)에 연결되어 있다. 본 명세서에서 부싱을 지칭하는 때 사용되는 것과 같이, “상단(top)”, “하단(bottom)”, “전력망 측(power grid side)” 및 “변압기 측(transformer side)”은 순전히 배향 목적으로 사용된다. “변압기 측”이 지칭되는 경우, 이는 부싱이 변압기에만 부착되어야 한다는 것을 의미하지는 않는다. 용어 “상단”, “하단” 및 “전력망 측”에도 동일하게 적용된다. HFCT는 부싱의 전력망 측에서 전력망으로 진행하고, 부싱의 변압기 측에서 변압기로 진행하는 고주파 주입 전류를 측정한다.
도 7은 능동 모니터링 시스템에서 사용하기 위해 배선된 6개의 콘덴서형 부싱(10)을 갖는 3상, 2 권선 변압기(402)를 도시한다. 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 각 부싱(10)은 전력망 측(404) 및 변압기 측(406)의 HFCT를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 변압기(402)의 모든 부싱(10)은 모니터링 시스템에 연결되고 대응하는 HFCT를 가지는 반면, 다른 실시예에서는 변압기 부싱의 서브세트 만이 모니터링을 위해 배선된다. 제1 부싱(10)에서 볼 수 있는 바와 같이, 능동 센서(106)는 부싱(10)의 테스트 탭에 부착된다. 도시되지 않았음에도 불구하고, 바람직하게 각 부싱은 또한 각 부싱의 테스트 탭에 부착된 별개의 능동 센서(106)를 갖는다. 또한 시스템의 일부로서 신호를 수신하는 모니터 / 프로세서(108)는 도시되지 않았다. 이 신호는 고정화(hardwired)되거나 무선으로 모니터/프로세서(108)에 전해질 수도 있다.
HFCT를 이용하는 실시예에서, 모니터링 시스템은 변압기 유형별 각 위상에 대한 회로 모델을 사용한다. 시스템의 목적은 방전/고장을 일으킬 수 있는 절연 내 차단(break down)을 위해 각 절연 요소 또는 절연 시스템을 모니터링하는 것이다. 시스템은 본 명세서에서 “커패시턴스”로 지칭되는, 상이한 각 절연 요소 및/또는 절연 시스템의 커패시턴스 및 역률 값을 순차적으로 측정한다. 바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 모델의 측정 및 계산된 값을 사용하여 각 커패시턴스에 대한 값을 갖는 완성 모델을 개발한다. 모니터링 시스템은 시간 경과에 따라 회로 모델의 구성요소 값을 비교하여 성능 저하로 인한 값의 변화를 감지한다. 바람직한 실시예에서, 모니터링 시스템은 각 모델 구성요소의 커패시턴스, 역률 및 전류 값을 포함하는 원격측정(telemetry)뿐만 아니라 임의의 구성요소의 저하가 감지될 때 경보를 발행한다. 커패시턴스 및 역률 값에 대한 모델 및 계산은 전기 공학 분야의 사람들에게 잘 알려진 수식 및 계산이다.
보다 높은 주파수에서 측정된 절연 시스템은 일반적으로 계산된 커패시턴스 또는 역률에 영향을 미치는 주파수 종속 응답(frequency-depedent response)을 나타낸다. 이러한 이유 때문에, 고주파 주입으로부터 얻어진 측정된 커패시턴스 및 역률은 고주파 값으로 기록되거나 60Hz 등가값으로 변환되어야 한다.
일부 실시예에서, 하부 HFCT(406)는 새로운 완료 부싱 HFCT이다. 다른 실시예에서, 하부 HFCT(406)는 기존 부싱 CT의 부차적인 출력에 연결될 수도 있다. 도 8a는 분리되고 부싱(10)의 볼트형 상단에 결합된 HFCT(404)를 도시한다. 도 8b는 분리되고 부싱(10)의 스터드형 상단에 결합된 HFCT(404)를 도시한다. 도 8a와 도 8b에서 볼 수 있는 바와 같이, HFCT는 부싱의 전력망 측 및 변압기 측 모두에서 시스템으로 쉽게 추가될 수도 있고, 부싱의 내부 전도체의 계면(interface)에 직접적으로 장착될 수도 있다.
일부 실시예에서, 상부(upper) HFCT(404)는 각 부싱(10)의 전력망 측에 장착되고 무선으로 신호를 모니터/프로세서(108)(미도시)의 수신기 구성요소에 전송한다. 다른 실시예에서, HFCT(404)로부터의 신호는 모니터/프로세서(108)에 단단히 배선될 수도 있다. 상기 신호는 모니터/프로세서(108)에 의해 수신되고 부싱 C1 역률 및 커패시턴스 값의 정확한 계산을 위한 기준으로 사용될 수도 있다. 다른 실시예에서, 상부 HFCT(404)는 이용가능한 경우 기존 버스 변류기의 제2 출력에 연결될 수도 있다.
변압기와 작동하도록 시스템을 설정할 때, 주입된 신호 전압/전류의 주파수는 1kHz~100kHz 범위에서 조정 및 설정될 수 있다. 바람직하게는, 값은 변압기의 임피던스 및 부싱 모델 커패시턴스를 전원 부하가 낮고 주파수가 부분 방전의 범위를 벗어나는 범위로 낮추도록 선택된다. 나아가, 전압 크기는 조정되고 부싱 또는 권선의 전기 응력 절연 값을 초과하지 않도록 신뢰될 수 있는 낮은 레벨로 설정될 수 있다. 변압기 및/또는 능동 모니터링 시스템의 임무 도중 주파수 응답 분석 테스트로 결정될 수 있는 임의의 공진 주파수를 회피하기 위해 주파수는 이동되어야 할 수도 있다.
주입된 고주파 신호로 얻어진 측정된 커패시턴스 및 역률 값은 일반적으로 전력 주파수 테스트로 얻어진 동일한 데이터와 일치하지 않을 것이다. 이는 주로 부싱과 변압기에 사용되는 절연 시스템 유형의 주파수 의존 임피던스 때문이다. 고체 및 액체 절연 시스템의 주파수 의존성 또한 부싱 및 권선 커패시턴스 값에 영향을 미친다. 시운전 도중, 모니터링 시스템은 오프라인 테스트 데이터로 프로그래밍될 수도 있다. 게다가, 모니터링 시스템은 계산된 커패시턴스 및 역률 모두를 기존의 오프라인 및 공장 테스트 값과 비교하기 위해 등가의 전력 주파수 값으로 조정하는 보정 계수(correction factors)를 계산할 수도 있다. 이러한 유형의 시스템 사용이 보편화됨에 따라, 사용자는 고주파수에서 수행되는 공장 테스트를 선택할 수도 있고, 보정된 값 대신에 고주파 데이터를 보도록 선택할 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 부싱 및 변압기 또는 반응기의 각 유형에 대한 기본 모델이 시운전 중에 시스템으로 프로그래밍되고 선택된다. 일단 변압기가 가압되고 모니터링 시스템이 가동되면, 상기 시스템은 각각의 모델 구성요소 값을 결정하기 위해 테스트를 순차적으로 수행한다. 변압기 및 대응하는 부싱을 모니터링하고 모델 값과 그 값을 비교하는 순차적인 과정의 일 실시예가 아래에서 설명된다. 그러나, 모델 구성요소 값을 유사하게 결정하기 위해 대체 시퀸스가 개발될 수도 있다.
부싱을 모니터링하기 위해, 전력 주파수 전류 크기 및 위상각이 측정될 필요가 있다. 다른 실시예와 함께 앞서 설명된 바와 같이, 이것은 HV 부싱의 테스트 탭으로부터 측정될 수도 있다. 도 9는 HV 부싱 C1 신호에 대한 신호 경로를 점선으로 강조한 단상 변압기 모델을 도시한다.
일부 실시예에서, 용량성 결합 계기용 변압기(Capacitive Coupled Voltage Transformer, CCVT) 또는 포텐셜 변압기(Potential Transformer, PT)가 기준 전압을 시스템에 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 도 10은 CCVT 또는 PT(410)를 기준으로 사용하여 부싱(10) C1 커패시턴스 및 역률을 측정하는 측정 회로(412)를 도시한다. CCVT 또는 PT(410)를 사용한 실시예에서, HV 버스에 대한 전력 주파수 전압 크기 및 위상각(VREF)은 CCVT 또는 PT(410)의 출력으로부터 측정될 수도 있다. 일단 측정이 이루어지면, 알고리즘이 VREF의 전압과 전류 크기를 (도 9에 도시된) 160과 비교하기 위해 사용되어 (도 10에 도시된) 부싱 C1 커패시턴스를 결정할 수도 있고, 전압 및 전류 위상각을 비교하기 위해 사용되어 부싱 C1 역률을 결정할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 부싱 콘덴서의 외부 C2 섹션의 특성은 신호를 부싱에 주입하지 않으면 확인되지 않을 수도 있다. 도 11은 HV 부싱 C2 와 변압기 CH, CHL 및 CL의 측정을 위한 주입된 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다. 이를 위해, 접지와 관련된 고주파 신호가 능동 센서를 통해 HV 부싱 테스트 탭에 주입될 수도 있다. 일단 신호가 주입되면, 인가된 전압(VIH)과 결과 총 전류(IIH)가 측정될 수도 있다. 부싱 콘덴서의 C2 부분을 통과한 전류 크기 및 위상각은 다음과 같이 계산될 수도 있다.
[수학식 1]
IC2=IIH-(IOUTH+IINH).
C2 커패시턴스 및 역률은 VIH 및 IC2의 상대적인 크기 및 위상각으로부터 계산될 수도 있다. 부싱 중심 전도체에서의 고주파 전압(V1H)은 VIH에서 C1을 통과한 IC1의 전압 강하를 빼는 것으로부터 계산될 수도 있다. CHL+CL과 평행한 CH의 총 임피던스는 V1H와 INH로부터 계산될 수 있다.
다음으로, 부차적인 권선의 테스트 탭(XV 또는 LV 부싱이라고 지칭됨)으로부터의 전력 주파수 전류 크기 및 위상각이 측정되어야 한다. 도 12는 XV 부싱 C1 신호에 대한 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다. HV 부싱과 유사하게, XV 버스에 대한 전력 주파수 전압 크기 및 위상각(VREF)은 도 11에 도시된 바와 같이 CCVT 또는 PT의 출력으로부터 측정될 수도 있다. 다시 한번, 알고리즘은 VREF의 전압 및 전류 크기(도 10에 도시됨)를 160(도 12에 도시됨)과 비교하기 위해 사용되어 XV 부싱 C1 커패시턴스를 결정할 수도 있고, 전압 및 전류 위상각을 비교하기 위해 사용되어 XV 부싱 C1 역률을 결정할 수도 있다.
HV 부싱과 유사하게 XV 부싱의 외부 C2 섹션의 특성을 모니터링하기 위해서 신호가 주입되어야 한다. 도 13은 XV 부싱 C2과 변압기 CH, CHL 및 CL의 측정을 위한, 주입된 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다. 접지에 기준이 되는 고주파 신호는 능동 센서를 통해 XV 부싱 테스트 탭에 주입된다. 인가된 전압(VIL)과 결과 총 전류(IIL)이 측정된다.
부싱 콘덴서의 C2 부분을 통과하는 전류 크기 및 위상각은 다음과 같이 계산될 수도 있다.
[수학식 2]
IC2=IIL-(IOUTL + IINL)
C2 커패시턴스 및 역률은 VIL 및 IC2의 상대적인 크기 및 위상각으로부터 계산될 수도 있다. 부싱 중심 전도체에서의 고주파 전압(V1L)은 VIL에서 C1을 통과한 IC1의 전압 강하로부터 계산될 수도 있다. CHL+ CH와 병렬인 CL의 총 임피던스는 V1L과 IINL로부터 계산될 수도 있다.
변압기의 CHL을 계산하기 위해, 접지되지 않은 고주파 신호가 HV 부싱 테스트 탭과 XV 부싱 테스트 탭에 주입될 수도 있다. 도 14는 변압기(402)의 CHL을 측정하기 위한 주입된 경로를 나타내는 단상 변압기를 도시한다. 알려진 HV 및 XV 부싱의 커패시턴스 및 역률과 회로 모델을 사용사여, CHL 커패시턴스 및 역률 값이 계산될 수도 있다.
일단 변압기의 CHL이 알려지면, 그 다음 CHL 및 CL 커패시턴스는 계산된 CHL 값과 HV 및 XV 부싱으로부터 측정된 CH, CHL 및 CL에 대한 총 전류를 사용하여 모델로 계산될 수도 있다.
위의 단계와 이들이 참조하는 그림은 단상 변압기에 적용된다. 3상 변압기의 경우, 위의 시퀸스는 처음엔 A상, 두번째는 B상, 마지막엔 C상 순으로 3회 반복된다. 변압기에 하나 이상의 권선이 중성 부싱을 갖는 Y형 구조로 연결된 경우, 다음 중 하나의 단계가 각 중성 부싱에 포함된다.
접지에 기준이 되는 고주파 신호는 능동 센서를 통해 중성 부싱 테스트 탭에 주입된다. 도 15는 중성 부싱 C1 및 C2 특성의 측정을 위한 신호 경로를 나타내는 단상 변압기 모델을 도시한다. 총 주입된 전류(IIN)는 부싱 C1 및 C2 콘덴서 섹션 커패시턴스를 통과한 전류의 합이다. C1 콘덴서 섹션을 통과한 전류는 iOUTN+iINN의 합이다. 인가된 전압(VIN)은 C2 콘덴서 섹션과 C1 콘덴서 섹션에 걸쳐 (접지 저항 또는 반응기와 같은) 임의의 중성 접지 임피던스가 직렬로 연결된 경우 인가된다.
도 16은 각 권선으로부터 접지 및 다른 권선까지의 커패시턴스를 나타내는 반응기, 2 권선 변압기 및 3 권선 변압기 모델을 도시한다. 도 16에서 볼 수 있는 바와 같이, 반응기는 단일 권선 변압기와 동일시 될 수도 있다. 3개의 권선 변압기는 추가적인 권선과 권선 간 커패시턴스를 갖는다. 3개 권선 모델 구성요소는 다음의 일반 단계를 사용하는 2권선 모델과 유사하지만, 더 복잡한 과정을 사용하여 결정될 수도 있다: 1.) 모든 C1 부싱 커패시턴스를 계산하는 단계; 2.) 각 부싱의 C2 커패시턴스와 각 부싱에서 권선 커패시턴스의 총 임피던스를 계산하기 위해 접지를 기준으로 하는 고주파 전류를 각 부싱에 순차적으로 주입하는 단계; 3.) C1 및 C2 커패시턴스 및 역률을 계산하기 위해 접지를 기준으로 한 고주파 전류를 각 중성 부싱에 주입하는 단계; 4.) 각 상(phase)에 대해서 HV에서 XV 부싱으로, XV에서 TV 부싱으로, 그리고 HV에서 TV 부싱으로 접지되지 않은 고주파 전류를 주입하여 CHL, CLT 및 CHT를 계산하는 단계; 및 5) 모델을 사용하여 CHL, CL 및 CT 커패시턴스 및 역률을 계산하는 단계.
본 명세서에 서술된 다른 실시예와 유사하게, HFCT를 포함하는 실시예는 또한 모니터/프로세서(108)를 포함한다. 아래의 구성요소는 단일 모니터/프로세서(108) 내에 위치할 수도 있거나 시스템 내의 다른 영역에 위치할 수도 있다. 바람직하게는, 모니터링 및 테스트 시스템은 모듈식이고, 상이한 권선 구조 및 상이한 수의 부싱을 갖는 변압기 또는 반응기를 수용하도록 확장되거나 감소될 수도 있다.
상기 시스템에는 각 구조에서 변압기에 전류를 주입하기 위한 충분한 전력의 사인파 신호 발생기가 장착된다. 상기 시스템에는 전자식으로 신호를 전환하고 필요에 따라, 필요한 테스트를 수행하기 위해 각 모듈을 통과한 전류를 라우팅하는 제어기가 장착된다. 바람직하게는, 각 모듈은 부싱 센서 션트에 걸린 전력 주파수 전압 크기 및 위상각을 측정하는 전압 측정 장치를 포함한다. 또한 각 모듈은 주입된 고주파 신호의 크기 및 위상각을 측정하는 전압 및 전류 측정 장치를 포함할 수도 있다. 또한 각 모듈에는 기준 전압 입력을 위한 2개의 입력 단자와 기준 전압 크기 및 위상각을 측정하는 전압 측정 장치가 장착될 수도 있다. 또한 각 모듈에는 하나는 상부 HFCT 용과 하나는 하부 HFCT 용인, 2개의 HFCT 입력 세트가 장착될 수도 있다. 이상적으로는, 모든 부싱이 모니터링되거나 별개의 모듈로 모니터링될 필요가 없음에도 불구하고, 상기 시스템에는 각 부싱에 대한 하나의 모듈이 장착된다.
임의의 부싱 세트에 대한 상부 HFCT가 부싱에 부착되고 고주파 전류 크기 및 위상각 데이터를 무선으로 전송하는 경우, 모니터링 시스템에는 각 무선 HFCT에 필요한 채널의 수보다 적지 않은 수신기가 장착되는 것이 바람직하다. 임의의 부싱 세트에 대한 상부 HFCT가 기존의 버스 변류기에 연결된 보조 고주파 변류기인 경우, 고주파 전류 크기 및 위상각 데이터는 와이어 또는 광섬유 케이블의 물리적 회로에 의해 모니터링 시스템으로 전송될 수 있다.
도 17은, 배선(108)을 갖는 모니터에 연결된, 기존의 변전소 변류기 및 계기용 변압기(VT)(502, 504, 510, 512, 506 및 508)를 사용하는 일 실시예(500)의 개념도를 도시한다. 도 17에 도시된 시스템(500)은 HV 계기용 변압기(VT)(502), HV 변류기(504), HV 부싱(501), 부싱(501)에 연결된 테스트 탭에 연결된 HV 부싱 능동 센서(106), HV 부싱 변류기(510), XV 계기용 변압기(VT)(508), XV 변류기(506), XV 부싱(503), 부싱(503) 테스트 탭에 연결된 XV 부싱 능동 센서(106), XV 부싱 변류기(512), 변압기(520) 및 모니터/프로세서(108)를 포함한다. 상기 시스템(500)은 전술한 다른 시스템과 유사하게 작동한다. 그러나, 도 17에서 볼 수 있는 바와 같이, 부싱을 포함하는 일부 시스템에서, 상기 시스템은 이미 시스템의 일부로서 기존의 변류기 및 전압 변압기(502, 504, 510, 512, 506 및 508)를 포함할 것이다. 이를 위해, 추가적인 HFCT 또는 다른 추가적인 변압기가 필요하지 않을 수도 있고, 기존의 변류기 및 전압 변압기가 모니터(108)에 직접 배선될 수 있다.
도 18은 필드 센서 및 HFCT를 사용하는 시스템(600)의 일 실시예의 개념도를 도시한다. 도 18은 HV 전압장(voltage field) 측정 및 전송 장치(602), HV 망 단(grid end) HFCT(606), HV 부싱(601), HV 부싱(601)의 테스트 탭에 결합된 HV 부싱 능동 센서(106), XV 변압기 단 HFCT(612), 변압기(620) 및 모니터/프로세서(108)를 포함한다. 도 18에 도시된 시스템(600)은 위의 실시예와 유사하게 작동한다. 그러나, 상기 시스템은 HFCT와 전압장 측정 및 전송 장치(602 및 604)를 모두 가진다.
동작에서, 전압장(voltage field) 측정 및 전송 장치는 무선으로 시스템 전압 크기 및 위상각 측정을 제공하여 유선 연결이 사용되는 때의 C1 부싱 콘덴서 값을 결정한다. 상기 측정은 상기 시스템에 의해 기준 전압 크기 및 위상각과 동일한 방식으로 사용된다. HFCT는 전력 시스템 버스 또는 부싱 변류기 상의 기존 외부 고전압 변류기로부터 측정될 때와 동일한 방식으로 부싱을 통과하고 전력 시스템 또는 변압기로 통과하는, 주입된 고주파 신호의 크기 및 위상각 측정을 시스템에게 제공한다.
바람직한 실시예에서, 상기 시스템은 비휘발성 메모리와 중앙 처리 장치(central processing unit)을 사용하여 설정, 변압기 모델 및 계산된 데이터를 저장한다. 일부 실시예에서, 상기 시스템에는 필요에 따라 다양하게 설정된 통신 프로토콜로 데이터를 출력할 수도 있는 통신 시스템이 장착된다.
상기 시스템은 베이스라인 테스트 값을 평가하고 설정 도중 수락되거나 조정될 수도 있는 고주파 테스트 빈도를 추천할 수도 있다. 상기 시스템이 임의의 구성요소에서의 열화를 감지하는 경우, 경고 메시지가 발행될 수도 있고 테스트 주기 빈도가 감소될 수도 있다. 예를 들어, 테스트 주기를 하루에 두번으로 설정하면, 테스트 주기가 매시간 단축될 수도 있다.
다양한 상이한 실시예에서, 많은 상이한 설정이 입력될 수도 있다. 바람직한 실시예에서, 다음의 설정이 시운전 도중 입력된다: 1.) 변압기 유형(변압기, 자동변압기); 2.) 변압기 구조(단상, 3상); 3.) 변압기 권선(반응기, 2권선, 3권선); 베이스라인 테스트 값(각 부싱에 대한 C1 커패시턴스 및 역률, 각 부싱에 대한 C2 커패시턴스 및 역률, 접지와 각 권선 사이 및 권선 서로 간에 대한 커패시턴스 및 역률) 4.) 디폴트(default) 테스트 주기 빈도(연속, 15분, 30분, 1시간, 3시간, 6시간, 12시간, 매일, 매주, 30일);
실시예는 바람직한 구성 및 특정 예를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 부싱, 변압기 및/또는 반응기 모니터링 시스템의 많은 변경 및 각색이 이하에서 청구된 실시예의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 가능하다는 것을 쉽게 인식 할 것이다. 따라서, 이 상세한 설명은 단지 예시로서 이루어지며, 이하에 청구된 실시예의 범위에 대한 제한이 아니라는 것으로 명백히 이해되어야 한다.

Claims (32)

  1. 부싱을 포함하는 전력 시스템의 절연 구성요소를 모니터링하는 시스템으로서, 상기 시스템은,
    상기 부싱의 테스트 탭에 결합된 능동 센서로서, 상기 능동 센서는 상기 테스트 탭에 전기적으로 결합된 전기회로를 포함하고, 상기 전기회로는 상기 전기회로를 고주파 버스와 전력 주파수 버스로 분리하는 고역 통과 필터를 포함하며, 상기 전력 주파수 버스는 션트(shunt)를 포함하는, 능동 센서;
    상기 고역 통과 필터를 통해 상기 고주파 버스 및 상기 테스트 탭과 전기 통신하는 고주파 전압원; 및
    상기 능동 센서에 전기적으로 연결되어 상기 션트에 걸린 전압 측정 및 상기 고주파 버스 상의 전류 측정을 가능하게 하는 모니터를 포함하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱의 전력망(power grid) 측에 결합된 제1 고주파 변류기와 상기 부싱의 변압기 측에 결합된 제2 고주파 변류기를 더 포함하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전력 주파수 버스는 상기 능동 센서의 본체에 전기적으로 결합된 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 능동 센서의 전기회로는 상기 테스트 탭을 상기 센서 본체에 전기적으로 연결하는 저항을 더 포함하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항은 약 100kΩ의 레지스턴스를 갖는 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신하는 전기장 측정 장치를 더 포함하는 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터와 전기 통신하는 기준 전압원을 더 포함하는 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기준 전압원은 상기 부싱의 상단과 전기 통신하는 용량성 결합 계기용 변압기(CCVT) 또는 포텐셜 변압기(PT)에 결합된 커패시턴스인 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 고주파 전압원은 약 50kHz 떨어진 별개의 두 주파수에서 전압을 공급하도록 설계된 시스템.
  10. 가압된 시스템의 절연 구성요소를 모니터링하는 방법으로서, 상기 방법은,
    능동 센서를 부싱 테스트 탭에 부착하는 단계로서, 상기 능동 센서는 고역 통과 필터를 포함하는 전기회로를 포함하고, 상기 고역 통과 필터는 상기 회로를 전력 버스 회로와 주파수 버스 회로로 분리하는, 능동 센서를 부싱 테스트 탭에 부착하는 단계;
    고주파 전압을 상기 주파수 버스 회로를 통해 상기 테스트 탭으로 주입하는 단계;
    상기 고주파 전압에 의해 상기 센서 본체에서 생성된 고주파 전류의 전류 크기 및 위상각을 측정하는 단계; 및
    상기 부싱의 외부 콘덴서 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률을 상기 측정된 전류 크기 및 위상각으로부터 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전력 버스 회로의 션트에 걸린 전압을 측정하는 단계;
    제1 전류 크기 및 제2 위상각을 상기 션트에 걸린 전압으로부터 결정하는 단계; 및
    상기 부싱의 내부 콘덴서 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률을 상기 측정된 제1 전류 크기 및 제1 위상각으로부터 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    전압 크기 및 위상각을 기준 전압원으로부터 측정하고, 상기 측정된 전압 크기 및 위상각을 상기 제1 전류 크기 및 제1 위상각과 비교하여 상기 부싱의 내부 콘덴서 섹션에 대한 커패시턴스 및 역률을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기준 전압원은 상기 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신하는 전기장 측정 및 전송 장치에 의해 공급되는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 기준 전압원은 변압기에 단단히 배선된(hard wired) 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    기준 전류 크기 및 위상각을 상기 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신하는 고주파 변류기로부터 수신하고, 상기 기준 전류 크기 및 위상각을 사용하여 상기 부싱의 내부 콘덴서 섹션의 커패시턴스 및 역률을 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 주입된 고주파 전압은 약 1kHz와 100kHz 사이의 주파수를 갖는 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 기준 전압원은 상기 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신하는 용량성 결합 계기용 변압기(CCVT)에 의해 공급되는 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 기준 전압원은 상기 부싱의 전력망 측의 중심 전도체와 전기 통신하는 포텐셜 변압기(PT)에 의해 공급되는 방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 고주파 전압은 접지되지 않고, 상기 변압기를 통과한 상기 주입된 접지되지 않은 고주파 전압의 결과인 상기 전압을 제2 부싱의 제2 테스트 탭에서 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 변압기 또는 반응기의 CHL을 계산하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제 10 항에 있어서,
    CHL 커패시턴스 및 역률 값을 계산하는 단계를 더 포함하는 방법.
  21. 부싱을 포함하는 전력 시스템의 절연 구성요소를 모니터링하는 시스템으로서, 상기 시스템은,
    상기 부싱의 테스트 탭과 전기 통신하는, 1kHz 이상의 전압원; 및
    상기 부싱의 외부 섹션을 통과하는 상기 1kHz 이상의 전압에 의해 생성된 고주파 전류의 전류 크기 및 위상각을 측정하기 위해 상기 시스템에 전기적으로 결합된 센서를 포함하는 시스템.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 부싱은 위상 부싱(phase bushing)인 시스템.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 부싱은 중성 부싱(neutral bushing)인 시스템.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 테스트 탭에 결합된 능동 센서를 더 포함하고, 상기 능동 센서는 상기 테스트 탭에 전기적으로 결합된 전기회로를 포함하며, 상기 전기회로는 상기 전기회로를 고주파 버스와 전력 주파수 버스로 분리하는 고역 통과 필터를 포함하는 시스템.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 전압원의 주파수는 20kHz 이상인 시스템.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 전압원의 주파수는 50kHz 이상인 시스템.
  27. 부싱을 포함하는 가압된 시스템의 절연 구성요소를 모니터링하는 방법으로서, 상기 방법은,
    1kHz 이상의 고주파 전압을 상기 부싱의 테스트 탭으로 주입하는 단계;
    상기 고주파 전압에 의해 상기 부싱의 외부 섹션에서 생성된 고주파 전류의 전류 크기 및 위상각을 측정하는 단계; 및
    상기 부싱의 외부 콘덴서 섹션의 커패시턴스 및 역률을 상기 측정된 전류 크기 및 위상각으로부터 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 부싱은 위상 부싱인 방법.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 부싱은 중성 부싱인 방법.
  30. 제 27 항에 있어서,
    능동 센서를 상기 부싱 테스트 탭에 부착하는 단계를 더 포함하고, 상기 능동 센서는 고역 통과 필터를 가지는 전기회로를 포함하며, 상기 고역 통과 필터는 상기 회로를 전력 버스 회로와 주파수 버스회로로 분리하는 방법.
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 전압원의 주파수는 20kHz인 방법.
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 전압원의 주파수는 50kHz 이상인 방법.
KR1020177018106A 2014-12-01 2015-12-01 고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템 및 이에 관한 방법 Ceased KR20170113541A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462123860P 2014-12-01 2014-12-01
US62/123,860 2014-12-01
PCT/US2015/063173 WO2016089861A1 (en) 2014-12-01 2015-12-01 Active monitoring systems for high voltage bushings and methods related thereto

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170113541A true KR20170113541A (ko) 2017-10-12

Family

ID=56079051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177018106A Ceased KR20170113541A (ko) 2014-12-01 2015-12-01 고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템 및 이에 관한 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9945896B2 (ko)
EP (1) EP3227695A4 (ko)
KR (1) KR20170113541A (ko)
CN (1) CN107209210B (ko)
WO (1) WO2016089861A1 (ko)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180042924A (ko) * 2016-10-19 2018-04-27 한국전력공사 변압기 부싱 진단 장치 및 방법
KR101959454B1 (ko) * 2017-12-11 2019-03-18 주식회사유성계전 콘덴서형 부싱 누설전류를 이용한 유전역률 및 절연열화의 진단 장치 및 방법
KR102231150B1 (ko) * 2019-10-29 2021-03-24 한국전력공사 부싱 진단 시스템
KR20210065158A (ko) * 2018-09-28 2021-06-03 테크홀드, 엘엘씨 변압기 중립 차단 시스템 및 트리거된 위상 연결해제를 통한 전력망 보호
KR102312704B1 (ko) * 2021-03-30 2021-10-14 윤여국 부싱 어댑터를 이용한 변압기 부싱의 누설전류 진단 및 절연열화 측정 겸용 장치
KR20240156337A (ko) * 2021-11-19 2024-10-29 한국전력공사 회로 기판을 갖는 부싱탭 어댑터 센서 장치

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160202303A1 (en) * 2015-01-09 2016-07-14 General Electric Company Use of voltage probe to measure high voltage amplitude and phase to improve on-line bushing monitoring relevance
EP3070483B1 (en) * 2015-03-17 2017-09-13 ABB Schweiz AG A method for monitoring transformer bushings, and a system therefor
US20180100878A1 (en) * 2016-10-07 2018-04-12 Cooper Technologies Company Sensing device for an electrical system
EP3312617B1 (en) 2016-10-18 2019-09-04 ABB Schweiz AG Method and device for testing a galvanic connection of a high-voltage condenser bushing assembly
PL3555895T3 (pl) * 2016-12-16 2022-01-31 Eaton Intelligent Power Limited Połączenie elementu przewodzącego prąd, jak izolator przepustowy i kabel połączeniowy
DE102017104110B4 (de) 2017-02-28 2019-03-28 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Verlustfaktorüberwachung von Kondensatordurchführungen
DE102017104109A1 (de) 2017-02-28 2018-08-30 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Kondensatordurchführungen für ein Wechselstromnetz
EP3370073B1 (en) * 2017-03-01 2020-04-29 ABB Power Grids Switzerland AG Method and device for determining capacitive component parameters
DE102017217783A1 (de) * 2017-10-06 2019-04-11 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zum Anschluss an ein Hochspannungsnetz
US10551416B2 (en) * 2018-05-09 2020-02-04 Fluke Corporation Multi-sensor configuration for non-contact voltage measurement devices
CN110542715B (zh) * 2018-05-29 2022-03-25 国家电网公司 电力变压器套管末屏局部放电高频脉冲电流信号来源的确定方法
CN109298303A (zh) * 2018-09-05 2019-02-01 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 变压器绕组局部放电传播特性试验装置及方法
EP3650872B1 (en) 2018-11-08 2021-06-09 ABB Power Grids Switzerland AG Relative bushing parameter method to avoid temperature influence in transformer absolute bushing parameter monitoring
US11460872B2 (en) * 2018-11-20 2022-10-04 G & W Electric Company High voltage measurement system and calibration method
CN109633307A (zh) * 2018-12-13 2019-04-16 云南电网有限责任公司曲靖供电局 电抗器的配置检测装置及系统
CN109471007A (zh) * 2018-12-20 2019-03-15 杭州西湖电子研究所 通过高压阻尼振荡波检测电抗器局部放电的方法
US11287456B2 (en) * 2019-04-17 2022-03-29 S&C Electric Company Capacitive compensated voltage sensor
US11016132B2 (en) * 2019-06-03 2021-05-25 X Development Llc Non-contact detection of electrical energy
CN110504092B (zh) * 2019-09-10 2022-03-08 日立能源瑞士股份公司 套管及其制造方法
CA3158452C (en) * 2019-11-13 2023-05-16 Mitchell Lee CRANE Systems and methods for balancing unbalanced power cables
EP3828562B1 (en) * 2019-11-28 2025-01-01 Hitachi Energy Ltd Smart electrical bushing with integrated sensor
CN111307218A (zh) * 2020-03-16 2020-06-19 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种变压器套管监测系统
CN111273143A (zh) * 2020-03-23 2020-06-12 上海恒能泰企业管理有限公司璞能电力科技工程分公司 一种绝缘靴绝缘手套耐压及泄漏电流自动测试设备
CN112485745A (zh) * 2020-11-17 2021-03-12 广东电网有限责任公司计量中心 一种自带隔离开关的仿真平台
CN113655267B (zh) * 2021-04-12 2023-09-12 重庆大学 一种零角偏差测量的球面六电极式过电压传感器
CN113791283B (zh) * 2021-08-17 2024-09-06 国网宁夏电力有限公司 高压套管的频域介电响应带电测试系统及方法
US20240319291A1 (en) * 2021-10-01 2024-09-26 Hsp Hochspannungsgerate Gmbh Bushing and a method for monitoring of the bushing
EP4177615A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-10 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Monitoring device, electrical installation and monitoring method
CN114236253B (zh) * 2021-12-13 2022-10-25 西安交通大学 一种超/特高压穿墙套管缩比模型的表面电荷测量系统
US20230393187A1 (en) * 2022-06-03 2023-12-07 ZTZ Service International, Inc. System and method for on-line transformer bushings power factor monitoring
WO2024242747A2 (en) * 2023-03-21 2024-11-28 Power Switching Llc Isolated buck-boost topologies and control thereof
USD1098945S1 (en) * 2024-05-07 2025-10-21 Lindsey Manufacturing Co. Current and voltage metering bushing
CN121256580B (zh) * 2025-12-08 2026-03-10 国网重庆市电力公司超高压分公司 一种电抗器局部放电检测信号智能分析方法及系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4757263A (en) * 1987-05-01 1988-07-12 Tennessee Valley Authority Insulation power factor alarm monitor
US6313640B1 (en) 1998-02-03 2001-11-06 Abb Power T & D Company, Inc. System and method for diagnosing and measuring partial discharge
US6433557B1 (en) * 2000-12-21 2002-08-13 Eaton Corporation Electrical system with capacitance tap and sensor for on-line monitoring the state of high-voltage insulation and remote monitoring device
GB0517994D0 (en) 2005-09-05 2005-10-12 Univ Glasgow High voltage insulation monitoring sensor
US8428895B2 (en) * 2008-10-28 2013-04-23 Avo Multi-Amp Corporation System and method for power system parameter measurement
US8547112B2 (en) * 2010-03-29 2013-10-01 Eduardo Pedrosa Santos Introduced in monitoring system of dielectric state of high voltage equipments with capacitive insulation, such as condensive bushings, current transformers, potential transformers and similar
IT1400649B1 (it) * 2010-06-29 2013-06-28 Techimp Technologies S A Ora Techimp Technologies S R L Strumento e procedimento per misurare il tandelta di un isolatore
EP2760095A1 (de) * 2013-01-23 2014-07-30 Siemens Aktiengesellschaft Messsystem zur Dauerüberwachung einer Hochspannungsdurchführung

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180042924A (ko) * 2016-10-19 2018-04-27 한국전력공사 변압기 부싱 진단 장치 및 방법
KR20210134281A (ko) * 2016-10-19 2021-11-09 한국전력공사 변압기 부싱 진단 장치
KR101959454B1 (ko) * 2017-12-11 2019-03-18 주식회사유성계전 콘덴서형 부싱 누설전류를 이용한 유전역률 및 절연열화의 진단 장치 및 방법
KR20210065158A (ko) * 2018-09-28 2021-06-03 테크홀드, 엘엘씨 변압기 중립 차단 시스템 및 트리거된 위상 연결해제를 통한 전력망 보호
KR102231150B1 (ko) * 2019-10-29 2021-03-24 한국전력공사 부싱 진단 시스템
KR102312704B1 (ko) * 2021-03-30 2021-10-14 윤여국 부싱 어댑터를 이용한 변압기 부싱의 누설전류 진단 및 절연열화 측정 겸용 장치
KR20240156337A (ko) * 2021-11-19 2024-10-29 한국전력공사 회로 기판을 갖는 부싱탭 어댑터 센서 장치
KR20240156584A (ko) * 2021-11-19 2024-10-30 한국전력공사 복수개의 출력단자를 갖는 부싱탭 어댑터 센서 장치
KR20240156582A (ko) * 2021-11-19 2024-10-30 한국전력공사 일체형 케이블 결합 부싱탭 어댑터 센서 장치
KR20240156580A (ko) * 2021-11-19 2024-10-30 한국전력공사 상부 하우징을 갖는 부싱탭 어댑터 센서 장치
KR20240157597A (ko) * 2021-11-19 2024-11-01 한국전력공사 케이블 고정부를 갖는 부싱탭 어댑터 센서 장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP3227695A4 (en) 2019-01-09
US9945896B2 (en) 2018-04-17
WO2016089861A1 (en) 2016-06-09
CN107209210A (zh) 2017-09-26
EP3227695A1 (en) 2017-10-11
US20160154051A1 (en) 2016-06-02
CN107209210B (zh) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20170113541A (ko) 고전압 부싱에 대한 능동 모니터링 시스템 및 이에 관한 방법
EP2635910B1 (en) Partial discharge sensor for a high voltage insulation monitoring device
EP3030913B1 (en) Monitoring high voltage bushings safely
JP7084411B2 (ja) コンデンサブッシングの損失係数を監視する方法及び装置
US11054486B2 (en) Method and device for monitoring capacitor bushings for an alternating-current grid
WO2011010325A1 (en) An on-line diagnostic method for health monitoring of a transformer
KR102363701B1 (ko) 삼상 교류 전류 시스템용 커패시터 부싱을 모니터링하는 방법 및 장치
JP2020512542A5 (ko)
JP2020509377A5 (ko)
KR101581018B1 (ko) 변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법
EP3206041A1 (en) A system and a method for monitoring transformer bushings
WO1998016841A1 (en) A device for monitoring partial discharges in an electric high-voltage apparatus or high-voltage equipment
CN208043943U (zh) 一种基于开关柜带电指示装置的电容电流测试装置及系统
RU2713161C1 (ru) Фильтр присоединения с интегрированным датчиком контроля конденсатора связи
RU78951U1 (ru) Устройство для автоматизированного контроля состояния бумажно-масляной изоляции конденсаторного типа трехфазного высоковольтного электротехнического оборудования под рабочим напряжением по параметрам частичных разрядов
CN106885972A (zh) 高压滤波补偿装置整体耐压测试方法
AU2022329100B2 (en) Method and device for testing a voltage converter
KR102220329B1 (ko) 저압 전력선의 누설전류 벡터를 측정하기 위한 장치 및 그 방법
CN121703506A (zh) 一种电缆绝缘电阻在线检测系统
CZ302419B6 (cs) Zpusob a zarízení pro detekci poruchy vysokonapetového závesného izolovaného vodice
HK1228557A1 (en) Method and apparatus for monitoring capacitor bushings for a three-phase ac system
HK40013664A (en) Method and apparatus for monitoring the loss factor of capacitor bushings
HK40013664B (en) Method and apparatus for monitoring the loss factor of capacitor bushings
CN118119853A (zh) 套管及套管的监控方法
HK1228557B (en) Method and apparatus for monitoring capacitor bushings for a three-phase ac system

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20170630

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
PA0201 Request for examination

Patent event code: PA02012R01D

Patent event date: 20201112

Comment text: Request for Examination of Application

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20220929

Patent event code: PE09021S01D

E601 Decision to refuse application
PE0601 Decision on rejection of patent

Patent event date: 20230103

Comment text: Decision to Refuse Application

Patent event code: PE06012S01D

Patent event date: 20220929

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event code: PE06011S01I