KR100689226B1 - Apparatus for observation load of voltage transformer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변압기의 과부 운전을 예방하기 위한 부하 측정과 더불어 변압기 내부의 절연 열화 여부를 측정할 수 있고, 전력 수요가 최대가 되는 하절기를 대비한 부하의 변동 추이를 분석하여 설정 값 이상이 되었을 때 경보를 중앙통제실에 알려 줄 수 있으며, 전력선의 부하를 측정하는 장치를 플렉시블(Flexible)한 케이블 형태로 제작하여 작업자의 안전 및 설치 작업이 용이한 변압기 부하 감시 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 변압기 부하 감시 시스템은 배전용 변압기의 부하 상태를 감시하는 부하 감시 장치에 있어서, 절연성 재질로 피복된 코일로 이루어져 플렉시블(Flexible)하며, 상기 변압기의 출력측 전력선의 부하를 측정하는 부하 측정용 케이블과, 상기 부하 측정용 케이블에 의한 측정값을 받아 데이터화 하고 상기 데이터와 기설정된 기준 데이터를 비교하여 상기 주상변압기의 과부하 여부를 감시하여 유, 무선 통신망을 통해 중앙통제실로 제공하는 부하 진단 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention can measure the insulation deterioration in the transformer as well as load measurement to prevent overload operation of the transformer, and analyzes the load variation for the summer when the power demand is the maximum when the value exceeds the set value The present invention relates to a transformer load monitoring device capable of informing an alarm to a central control room, and a device for measuring a load of a power line in the form of a flexible cable, which facilitates safety and installation work for an operator. The monitoring system is a load monitoring device for monitoring a load state of a transformer for distribution, comprising a coil coated with an insulating material, flexible, a load measuring cable for measuring the load of the power line of the transformer, and the load Receive data measured by cable for measurement and make the above data and preset standard Oil as compared to the data monitoring whether the overload of the pole transformer, characterized in that the load comprises a diagnostic means for providing to the central alarm station through a wireless network.
변압기, 부하 측정 Transformer, load measurement
Description
도 1은 종래 기술에 따른 변압기 부하 감시 장치의 구성도1 is a block diagram of a transformer load monitoring apparatus according to the prior art
도 2는 종래 기술에 따른 변압기 부하 감시 장치의 부하 측정 수단의 구성도2 is a configuration diagram of the load measuring means of the transformer load monitoring apparatus according to the prior art
도 3은 종래 기술에 따른 지상변압기에서의 부하 측정을 설명하기 위한 개념도3 is a conceptual diagram illustrating load measurement in a ground transformer according to the related art.
도 4는 종래 기술에 따른 주상변압기에서의 부하 측정을 설명하기 위한 개념도4 is a conceptual diagram illustrating load measurement in a columnar transformer according to the related art.
도 5는 종래 기술에 따른 부하 측정 수단의 또 다른 예를 도시한 도면5 shows another example of the load measuring means according to the prior art.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부하 감시 장치의 구성도6 is a block diagram of a load monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 부하 측정용 케이블의 구성도7 is a configuration diagram of a cable for load measurement according to an embodiment of the present invention
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 부하 측정용 케이블의 구성도8 is a configuration diagram of a cable for load measurement according to an embodiment of the present invention
도 9는 본 발명의 실시 예에 또 따른 부하 측정용 케이블의 구성도 9 is a configuration diagram of a cable for load measurement according to an embodiment of the present invention
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 지상변압기에서의 부하 측정을 설명하기 위한 개념도10 is a conceptual diagram illustrating load measurement in a ground transformer according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 부하 감지 수단의 구성도11 is a block diagram of a load sensing means according to an embodiment of the present invention
도 12는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 부하 측정 장치의 구성도12 is a configuration diagram of a load measuring apparatus according to another embodiment of the present invention
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
300 : 부하 측정용 케이블 320 : 폐합 잭300: cable for load measurement 320: closed jack
400 : 부하 진단 수단 420 : A/D변환부400: load diagnosis means 420: A / D conversion unit
430 : 데이터 설정부 440 : 중앙처리부430: data setting unit 440: central processing unit
450 : 데이터 저장부 460 : 부하변동추이 분석부450: data storage unit 460: load fluctuation trend analysis unit
470 : 송수신 모듈 500,600 : 제 1, 제 2센서470: transmitting and receiving module 500,600: first, second sensor
본 발명은 변압기의 부하 감시 장치에 관한 것으로서, 특히 변압기에 연결된 전력 케이블의 전류 측정이 용이하여 안전사고를 미연에 예방할 수 있고, 변압기 내부의 절연 열화 진행 상태를 감지하여 절연 열화에 기인한 변압기의 폭발사고 등을 예방할 수 있는 변압기의 부하 감시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a load monitoring device of a transformer, in particular, it is easy to measure the current of the power cable connected to the transformer to prevent safety accidents, and to detect the progress of the insulation degradation inside the transformer to detect the progress of the transformer due to insulation degradation It relates to a load monitoring device of a transformer that can prevent explosion accidents.
일반적으로, 지상의 인도(人道) 등에 설치되는 지상변압기 혹은 전주에 설치되는 주상변압기는 변전소에서 보내온 높은 전압을 공장 및 가정에서 사용 가능한 낮은 전압으로 변압하는 기능을 담당한다. 즉, 전기를 공급하는 한전은 소비자에게 전력을 공급하기 위해 부하 중심에서 수백 Km 떨어진 발전소로부터 전기를 생산하여 이를 공급하게 되는데, 이때 전송에 따른 손실을 줄이기 위해 전압을 상승시킨 다. 따라서 부하가 군집된 곳에 변전소를 설치하여 배전전압(한전의 경우 22,900V)으로 내린 후, 이를 지중선로 또는 가공선로를 통해 사용자 인근의 변압기로 전달하여 최종적으로 일반 전압인 380V/220V로 강압한다. In general, the ground transformer installed in the ground sidewalk (human road) or the columnar transformer installed in the pole is responsible for transforming the high voltage sent from the substation to a low voltage that can be used in factories and homes. In other words, KEPCO, which supplies electricity, produces electricity from a power plant hundreds of kilometers away from the load center in order to supply power to consumers, and increases the voltage to reduce the loss due to transmission. Therefore, install a substation where the load is crowded and lower it to the distribution voltage (22,900V in the case of KEPCO), then transfer it to the transformer near the user through underground lines or overhead lines and finally step down to normal voltage 380V / 220V.
이때, 변압기는 높은 전압을 낮은 전압으로 변압시키므로 1차측 전압(변압기로 입력되는 전압) 및 2차측 전압(변압기에서 출력되는 전압)은 매우 높기 때문에 변압기에 조그마한 오동작이 발생하면 치명적인 안전사고를 유발하게 된다.At this time, the transformer transforms the high voltage into a low voltage, so the primary side voltage (voltage input into the transformer) and the secondary side voltage (voltage output from the transformer) are very high. Therefore, if a small malfunction occurs in the transformer, a fatal safety accident may occur. do.
이러한 변압기의 오동작은 주로 변압기의 과부하에 그 원인이 있는데, 이러한 과부하 상태가 오랫동안 지속될 경우, 변압기에 치명적인 손상을 입힐 수가 있으며, 더욱이 변압기의 과부하에 기인한 오동작으로 인하여 정상적인 변압 기능이 수행되지 못할 경우에는 공장이나 가정에 필요이상으로 큰 전압이 공급되거나 매우 낮은 전압이 공급될 수가 있고, 필요이상의 고전압이 공급될 경우 심지어는 화재로까지 이어지게 되는 문제가 발생한다.Malfunction of the transformer is mainly caused by the overload of the transformer. If the overload condition lasts for a long time, the transformer may be fatally damaged. Moreover, if the normal transformer function is not performed due to the malfunction caused by the overload of the transformer. There is a problem that a large voltage or a very low voltage may be supplied to a factory or a home, and even a high voltage is supplied to the factory or home, and even a fire may occur.
즉, 전주에는 변전소에서 전력이 송신되는 1차측 전선이 전주의 상단을 통과하고, 상기 1차측 전선에서 소정의 전선이 분기되어 1차측 전압이 변압기로 입력된다. 상기 변압기로 입력된 1차측 전압은 변압기내의 감압회로에 의해 전압이 감소되어 2차측 전압을 생성하고, 2차측 전선에 의해 수용가로 전달된다.That is, in the pole, the primary wire through which electric power is transmitted from the substation passes through the top of the pole, and a predetermined wire is branched from the primary wire so that the primary voltage is input to the transformer. The primary voltage input to the transformer is reduced in voltage by a decompression circuit in the transformer to generate a secondary voltage, and is transmitted to the customer by the secondary wire.
상기에서 감압과정은 상당한 고압 상태에서 이루어지므로 많은 전류량의 변화가 있으며, 감압시 많은 양의 열이 발생하므로, 변압기는 열에 의한 고장이 빈번하게 발생하며, 이처럼 변압기에 고장이 발생하면 수백 또는 수천 가구에 전기의 공급이 차단되어 사용자들에게 많은 불편함을 주게 된다.In this case, the decompression process is carried out at a considerable high pressure, so there is a large amount of current change, and a large amount of heat is generated during decompression, so that the transformer frequently suffers from heat. Thus, if a transformer fails, hundreds or thousands of households fail. The electricity supply is cut off, which causes a lot of inconvenience to users.
따라서 상기 변압기에서 수용가로 흘러가는 2차측 전선의 부하를 실시간으로 감시하기 위한 장치가 필요하게 되었으며, 상기 2차측 전선의 전압과 전류, 변압기의 내부 및 외부온도 등을 실시간을 감시할 수 있는 부하 감시 장치가 제안된 바 있다.Therefore, there is a need for a device for monitoring in real time the load of the secondary wire flowing from the transformer to the customer, and load monitoring for real-time monitoring of the voltage and current of the secondary wire, the internal and external temperature of the transformer An apparatus has been proposed.
이하에서는 종래에 제안된 변압기의 부하 감시 장치를 설명하기로 한다.Hereinafter, a load monitoring device of a conventionally proposed transformer will be described.
도 1은 종래 기술에 따른 변압기의 부하 감시 장치를 도시한 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 부하 측정 수단의 상세구성도이다.Figure 1 shows a load monitoring device of a transformer according to the prior art, Figure 2 is a detailed configuration of the load measuring means shown in FIG.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 변압기의 부하 감시 장치는 크게 부하 측정수단(100)과 부하 진단 수단(200)으로 구성된다.First, as shown in Figure 1, the load monitoring device of the transformer according to the prior art is largely composed of the load measuring means 100 and the load diagnostic means 200.
여기서, 상기 부하 측정 수단(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 브래킷(101)과, 하부 브래킷(102), 상기 상부 브래킷(101)과 하부 브래킷(102)을 고정하는 제 1, 제 2고정부(103)(104) 및 스크류 핀(105)으로 구성된다.Here, the load measuring means 100, as shown in Figure 2, the first bracket for fixing the
상기 부하 진단 수단(200)은 부하 측정 수단(100)에 의한 측정값을 받아 이를 데이터화하고, 상기 데이터와 기설정된 기준 데이터를 비교하여 변압기의 부하 상태를 판단하여 이를 자체 표시수단(미도시)을 통해 작업자가 볼 수 있도록 표시하거나 혹은 유, 무선 통신망을 통해서 중앙통제실로 제공한다. The load diagnosing means 200 receives the measured value by the load measuring means 100 and converts the measured value into data, compares the data with preset reference data, determines the load state of the transformer, and displays its own display means (not shown). It can be displayed for workers to view or provided to the central control room through wired and wireless communication networks.
이와 같은 변압기의 부하 감시 장치를 이용하여 지상변압기의 부하 측정 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the load measurement process of the ground transformer using the load monitoring device of the transformer as follows.
도 3은 종래 변압기 부하 감시 장치를 이용하여 지상변압기의 부하 상태를 측정하는 것을 설명하기 위한 것으로서, 도면에 도시된 바와 같이, 일반적으로 지 상변압기는 고압부(H)와 저압부(L)로 구분되는데, 부하의 감시 대상은 저압부의 전선이 해당된다.3 is for explaining the measurement of the load state of the ground transformer using a conventional transformer load monitoring device, as shown in the figure, in general, the ground transformer is divided into a high pressure unit (H) and a low pressure unit (L) The load to be monitored is the low voltage wire.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 저압부측에는 X0에서 X3까지의 단자들이 설치되고, 각각의 단자마다 1개에서 많게는 9~10개 정도의 전선이 연결되며, 상기의 전선들은 지중으로 매설된다. 이러한 상태에서 상기 전선들의 부하 상태를 측정하기 위해서는 우선, 상기 제 2고정부(104)에 형성된 조임 나사(106)를 풀어서 상기 제 1고정부(103)를 상기 상부 브래킷(101)에서 탈착시킨다. 이후, 제 1고정부(103)에 형성된 조임 나사(107)를 풀어서 상기 제 1고정부(103)가 느슨해지도록 만든 다음, 상부 브래킷(101)을 90° 회전시켜 상기 전선이 들어갈 수 있는 공간을 만든다. 이후, 전선을 상기 하부 브래킷(102) 중앙부에 형성된 홈에 끼운 후, 상기 회전시켰던 상부 브래킷(101)을 원래의 위치로 되돌린 다음, 상기 제 1고정부(103)에 형성된 조임 나사(107)를 조여 제 1고정부(103)를 고정시키고, 다음으로, 제 2고정부(104)를 상부 브래킷(101)의 일측에 형성된 홈(108)에 끼운 후 제 2고정부(104)에 형성된 조임 나사(106)를 조여 고정시킨다.That is, as shown in Fig. 3, the terminals of X0 to X3 are installed on the low voltage side, one to as many as 9 to 10 wires are connected to each terminal, and the wires are buried underground. . In this state, in order to measure the load state of the wires, first, the
이후, 스크류 핀(105)을 전선에 닿을 때까지 조이면, 상기 스크류 핀(105)에 의해 전압과 전류, 그리고 변압기의 내부온도 및 외부 온도가 측정된다. 그리고 이렇게 측정된 값들은 상기 부하 진단 수단(200)으로 전송된다.Then, when the
한편, 이러한 변압기의 부하 감시 장치는 도 3과 같은 지상변압기뿐만 아니라, 도 4에 도시된 바와 같이 주상변압기에도 적용이 가능하며, 주상변압기에서 사용하기 위해서는 작업자가 전주에 올라가서 2차측 전선에 직접 설치해야 하며, 이 설치 과정은 앞에서 설명한 것과 동일하므로 이하에서 생략한다.On the other hand, the load monitoring device of such a transformer can be applied not only to the ground transformer as shown in FIG. 3, but also to the columnar transformer as shown in FIG. This installation process is the same as described above and will be omitted below.
한편, 도 5는 종래 부하 측정 장치의 또 다른 예를 도시한 것으로서, 두 개로 분리된 원형의 코어(10) 양쪽을 후크(20)(20a)로 연결하여 착탈(着脫) 가능하게 한 구조로서, 이를 2차측 전선(미도시)에 체결하기 위해서는 우선 어느 한쪽의 후크(20a)를 해체하여 코어(10)의 한쪽을 분리시킨 다음, 상기 2차측 전선을 코어(10)의 내경에 위치시키고, 다시 상기 해체한 후크(20a)를 원래의 상태로 결합하여 부하를 측정하는 구조이다.On the other hand, Figure 5 shows another example of a conventional load measuring device, as a structure that is detachable by connecting both of the
그러나 상기와 같은 변압기의 부하 감시 시스템은 다음과 같은 문제점이 있었다.However, the load monitoring system of the transformer as described above has the following problems.
첫째, 변압기의 과부하를 예방하기 위한 전류, 전압, 내부온도 및 외부온도는 측정할 수가 있었으나, 변압기의 또 다른 고장 원인이 되는 내부 절연의 열화 상태를 측정할 수가 없어 여전히 변압기의 고장 가능성이 남아 있게 된다.First, current, voltage, internal temperature and external temperature could be measured to prevent overload of the transformer, but it is impossible to measure the deterioration state of internal insulation, which is another cause of the transformer, so that there is still a possibility of transformer failure. do.
둘째, 부하 측정 장치는 주상변압기에서 사용하는 경우에는 작업자가 직접 전주에 올라가서 2차측 전선에 체결하여야 하며, 지상변압기의 경우 역시 작업자가 직접 저압부측 전선에 체결해야 하는데, 부하 측정 장치 자체가 매우 딱딱하고, 그 체결 구조가 복잡하여 나사를 풀었다 조였다 해야 하거나(도 2 참조), 후크를 해제 및 결합하여야 하므로 설치 작업이 매우 불편하다. 특히 2차측 전선이나 저압부측 전선의 직경이 매우 큰 것이거나 그 수가 많은 경우에는 부하 측정 장치를 설치하는 것 자체가 곤란할 뿐만 아니라 활선부의 근접작업에는 작업자에게 큰 위험부담을 주게 되어 안전사고를 유발하는 원인이 되기도 한다.Second, when the load measuring device is used in the columnar transformer, the worker must climb the pole directly and fasten it to the secondary wire. In the case of the ground transformer, the worker must fasten the wire directly to the low voltage part, and the load measuring device itself is very hard. In addition, the fastening structure is complicated, and the screw must be loosened and tightened (see FIG. 2), or the hook must be released and coupled, so the installation work is very inconvenient. In particular, when the diameter of the secondary or low voltage side wires is very large or many, it is difficult to install the load measuring device itself, and the worker is in danger of causing a safety accident due to the danger of close proximity to the liveline. It can also be a cause.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 변압기의 과부 운전을 예방하기 위한 부하 측정은 물론, 변압기 내부의 절연 열화 여부를 측정할 수 있는 변압기 부하 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a transformer load monitoring device capable of measuring the insulation degradation inside the transformer, as well as load measurement to prevent the overload operation of the transformer.
본 발명의 다른 목적은 전력 수요가 최대가 되는 하절기를 대비한 부하의 변동 추이를 분석하여 설정 값 이상이 되었을 때 경보를 중앙통제실에 알려 줄 수 있는 변압기 부하 감시 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a transformer load monitoring device that can notify the central control room of an alarm when the set value is more than a set value by analyzing a change in load for the summer when the power demand is maximum.
본 발명의 또 다른 목적은 부하 측정 장치를 플렉시블(Flexible)하게 구성하여 작업자의 안전 및 설치 작업이 용이한 변압기 부하 감시 장치를 제공하는데 있다. Still another object of the present invention is to provide a transformer load monitoring device that is flexible to configure a load measuring device to facilitate the safety and installation of the operator.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 변압기 부하 감시 장치는 배전용 변압기의 부하 상태를 감시하는 부하 감시 장치에 있어서, 절연성 재질로 피복된 코일로 이루어져 플렉시블(Flexible)하며, 상기 변압기의 출력측 전력선의 부하를 측정하는 부하 측정용 케이블과, 상기 부하 측정용 케이블에 의한 측정값을 받아 데이터화 하고 상기 데이터와 기설정된 기준 데이터를 비교하여 상기 주상변압기의 과부하 여부를 감시하여 유, 무선 통신망을 통해 중앙통제실로 제공하는 부하 진단 수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The transformer load monitoring device of the present invention for achieving the above object is a load monitoring device for monitoring the load state of the distribution transformer, consisting of a coil coated with an insulating material (Flexible), the output of the power line of the transformer The load control cable for measuring load and the measured value by the load measuring cable are converted into data, and the data is compared with the preset reference data to monitor whether the columnar transformer is overloaded. It characterized in that it comprises a load diagnostic means to provide.
여기서, 상기 부하 측정용 케이블은 상기 케이블의 종단이 선택적으로 삽입 혹은 탈거 가능하도록 삽탈구를 가지며 상기 케이블 종단의 삽입 혹은 탈거 여부에 따라 선택적으로 전력선의 부하를 측정하는 것을 특징으로 한다.In this case, the load measuring cable has an insertion outlet so that the end of the cable can be selectively inserted or removed, and the load of the power line can be selectively measured according to whether the cable end is inserted or removed.
또한, 부하 측정용 케이블은 3방향 접속구를 구비하여 그 중 제 1방향 접속구에 연결된 케이블은 상기 부하 감시 장치에 연결되고, 제 2방향 접속구에 연결된 케이블의 종단이 제 3방향 접속구에 선택적으로 접속 가능하도록 구성되어 상기 제 2방향 접속구에 연결된 케이블의 종단을 제 3방향 접속구로부터 분리시킨 상태에서 상기 변압기의 출력측 전력선을 개재한 후 상기 케이블의 종단을 상기 제 3방향 접속구에 삽입하는 것에 의해 상기 전력선의 부하를 측정하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the load measuring cable is provided with a three-way connector, wherein a cable connected to the first direction connector is connected to the load monitoring device, the end of the cable connected to the second direction connector can be selectively connected to the third direction connector The end of the cable connected to the second directional coupler through the output side power line of the transformer in a state where the end of the cable connected to the second directional coupler is separated from the third directional coupler. Measuring load.
한편, 본 발명의 변압기 부하 감시 장치는 상기 변압기 내부의 절연 열화 상태를 측정하기 위해 상기 변압기의 외함에 부착되는 제 1센서와, 상기 변압기 내부의 온도를 측정하기 위한 제 2센서가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the transformer load monitoring apparatus of the present invention further includes a first sensor attached to an enclosure of the transformer to measure an insulation degradation state inside the transformer, and a second sensor for measuring a temperature inside the transformer. It features.
또한, 본 발명의 변압기 부하 감시 장치에 따른 부하 진단 수단은 상기 부하 측정용 케이블 및 상기 제 1, 제 2센서의 출력신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부와, 상기 변압기의 과부하 상태를 판단하는데 비교대상이 되는 과부하 조건 데이터를 설정하는 데이터 설정부와, 상기 A/D변환부에서 입력되는 부하 측정값과 상기 데이터 설정부에 의해 설정된 조건 데이터를 비교하여 상기 변압기의 부하 정도를 판단하는 중앙처리부와, 상기 부하 측정용 케이블에서 측정된 부하 측정값과 상기 제 1, 제 2센서에서 측정된 변압기 내부의 절연 열화 상태 및 온도 데이터를 순시적으로 저장하여 누적하는 데이터 저장부와, 상기 데이터 저장부에 저장된 데이터를 분석하여 부하의 변동 추이를 분석하는 부하 변동 추이 분석부와, 상기 중앙처리부의 제어신호에 따라 중앙통제실로 부하 변동 추이 분석 자료 및 선택적으 로 경보 신호를 출력하는 송수신모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the load diagnosis means according to the transformer load monitoring device of the present invention, the A / D conversion unit for converting the output signal of the load measuring cable and the first and second sensors into a digital signal, and the overload state of the transformer The load setting value of the transformer is determined by comparing the data setting unit for setting the overload condition data to be compared with the load measurement value input from the A / D converter and the condition data set by the data setting unit. A central processing unit, a data storage unit for temporarily storing and accumulating the load measurement values measured by the load measuring cable and the insulation deterioration state and temperature data in the transformer measured by the first and second sensors; A load variation trend analysis unit for analyzing a trend of load variation by analyzing data stored in the storage; and a control signal of the central processing unit. According to the central control room characterized in that it is configured to include a transmission and reception module for output analysis of load change trend and optionally an alarm signal.
여기서, 상기 데이터 설정부는 상기 송수신 모듈을 통해 상기 중앙통제실에서 출력한 데이터를 받아 상기 변압기의 부하 정도를 판단하기 위한 기준 데이터를 설정하는 것을 포함한다.Here, the data setting unit includes receiving data output from the central control room through the transmission and reception module and setting reference data for determining a load level of the transformer.
또한, 상기 센서부는 용량성 결합센서로 구성되며, 상기 변압기의 철재 외함에 부착되어 상기 변압기 내부에서 발생하는 부분방전에 의해 유기되는 고주파의 표면효과에 의한 상기 외함의 표면에 유기되는 고주파의 과도접지전압을 측정하여 이를 부하 진단 수단으로 제공하는 것을 특징으로 한다.In addition, the sensor unit is composed of a capacitively coupled sensor, and is attached to the steel enclosure of the transformer, transient grounding of the high frequency induced on the surface of the enclosure by the surface effect of the high frequency induced by the partial discharge generated inside the transformer Measure the voltage and provide it to the load diagnostic means.
[실시 예][Example]
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 부하 감시 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a transformer load monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 부하 감시 장치의 구성도로서, 코일이 절연성 재질로 피복된 케이블 형태로 구성되어 그 자체가 매우 플렉시블(Flexible)한 부하 측정용 케이블(300)과, 상기 부하 측정용 케이블(300)에 의해 측정된 부하 측정값을 받아 이를 데이터화하여 자체 표시수단(미도시)을 통해 작업자가 볼 수 있도록 표시하거나 유, 무선 통신망을 통해 연결된 중앙통제실로 제공하는 부하 진단 수단(400)을 포함하여 구성된다.FIG. 6 is a configuration diagram of a transformer load monitoring apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, wherein the coil is configured in the form of a cable coated with an insulating material and has a very flexible
여기서, 상기 부하 측정용 케이블(300)은 도 7에 도시한 바와 같이, 연질의 절연성 물질이 코일을 피복한 형태이므로 그 자체가 유연하여 작업자가 손쉽게 구 부리거나 휘게 할 수 있으며, 상기 부하 측정용 케이블(300)의 종단(310)을 선택적으로 폐합 잭(320)에 삽입(揷入) 혹은 탈거(脫去)하는 것에 의해 선택적으로 전력선의 부하를 측정하는 구조를 갖는다.Here, as shown in Figure 7, the
즉, 부하 측정용 케이블(300)은 플렉서블(Flexible)한 구조로서, 절연성 재질로 피복된 코일로만 구성되므로 종래와는 달리 딱딱하지 않으므로 부하 측정을 위한 설치 작업이 매우 용이하다. 다시 말해서, 케이블의 종단을 폐합 잭(320)에서 빼낸 후 전선을 감싼 다음, 다시 부하 측정용 케이블(300)의 종단(310)을 폐합 잭(320)에 끼워 넣으면 되므로 부하 측정 작업이 용이하고 전선에 어떠한 영향을 주지 않고도 부하를 측정할 수가 있게 된다. That is, since the
추가하여, 본 발명의 실시 예에 따른 부하 측정용 케이블(300)은 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 3방향 접속구를 구비하여 그 중 제 1방향 접속구에 연결된 케이블은 상기 부하 진단 수단에 연결되고, 제 2방향 접속구에 연결된 케이블의 종단이 제 3방향 접속구에 선택적으로 접속 가능하도록 구성되어 상기 제 2방향 접속구에 연결된 케이블의 종단을 제 3방향 접속구로부터 분리시킨 상태에서 상기 변압기의 출력측 전력선을 개재한 후 상기 케이블의 종단을 상기 제 3방향 접속구에 삽입하는 것에 의해 상기 전력선의 부하를 측정하는 것을 포함한다.In addition, the
참고로, 도 3과 같은 종래의 부하 측정 수단은 2차 직결방식으로 접촉이 불량할 경우에는 발열이나 화재가 발생할 수가 있으며, 체결시 순간적인 스파크가 발생할 수가 있어 항상 안전사고에 노출되어 있으나, 본 발명의 부하 측정용 케이블(300)은 접촉 저항에 의한 발열 또는 화재에 대한 염려가 없고, 연질의 절연성 물 질로 코일이 피복되어 있기 때문에 체결할 때에도 전혀 스파크가 발생하지 않아 작업자의 안전을 우선적으로 확보할 수가 있다.For reference, the conventional load measuring means as shown in FIG. 3 may generate heat or fire when the contact is poor in the second direct connection method, and may cause instantaneous sparking during fastening, but is always exposed to safety accidents. The
통상, 1차측(변압기의 입력)에 대해서는 수개의 권선을, 반면에 2차측(변압기의 출력)에서는 수백 또는 수천번의 권선을 감아, 같은 전력 하에서 2차측에 유기되는 전압은 높고 전류는 낮도록 하여 일정한 저항을 통해 전압을 측정한다. 앞에서 언급한 종래의 부하 측정 수단은 후크 형태로 체결하는 구조로서, 전력선이 원형의 코어를 통과하도록 하기 위해서는 코어를 두개로 나눈 상태에서 케이블을 코어 내에 위치시킨 후 다시 원래의 상태로 복원하여 철심을 루프(loop) 형태로 만들어, 결국 중간에 있는 권선은 일차 권선이 되고, 철심에 감겨 있는 2차 권선은 전류값을 표시할 수가 있게 된다. 그러나, 이와 같은 종래의 부하 측정 수단은 철심을 사용해야 하기 때문에 항상 딱딱하고 고정되어 있어야 하므로 작업 현장에서 부하 측정 수단을 설치하기가 매우 복잡하고 조심스러우며, 특히 전술한 바와 같이 2차측에 유기되는 전력은 권선비에 의해 저전류값으로 변환되었지만, 작업자가 2차측에 부하를 물리지 않을 경우에는 승압변압기 역할을 하여 오히려 고전압이 발생하게 되고, 이는 작업자의 인명 피해 및 화재를 유발하게 되는 원인이 되기도 한다.Typically, several windings are wound on the primary side (input of the transformer), while hundreds or thousands of windings are wound on the secondary side (output of the transformer), so that the voltage induced on the secondary side under the same power is high and the current is low. Measure the voltage through a constant resistor. The conventional load measuring means mentioned above is a fastening structure in the form of a hook. In order to allow the power line to pass through the circular core, the core is divided into two and the cable is placed in the core and then restored to its original state. In the form of a loop, the winding in the middle becomes the primary winding, and the secondary winding wound on the iron core can display the current value. However, such a conventional load measuring means has to be rigid and fixed at all times because of the use of iron cores, so it is very complicated and careful to install the load measuring means at the work site. Although it is converted to a low current value by the turns ratio, when the operator does not put a load on the secondary side, it acts as a boost transformer, and a high voltage is generated, which may cause injury to the worker and fire.
하지만, 본 발명에 변압기의 부하 감시 장치에 따른 부하 측정용 케이블(300)은 철심이 없고 단지 절연성 물질로 피복된 코일만으로 이루어져 있기 때문에 매우 그 자체로서 매우 유연하다. 따라서 작업자가 부하 측정을 위한 작업이 매우 용이하며, 2차측에 유기되는 전압이 불과 수 mV 수준이어서 작업자의 안전을 확보 할 수가 있고, 다양한 주파수 대역의 전류를 측정할 수가 있다.However, in the present invention, the
한편, 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 부하 감시 장치를 이용한 지상변압기에서의 부하 측정 상태를 설명하기 위한 것으로서, 부하 측정용 케이블(300)의 종단(310)을 폐합 잭(320)으로부터 탈거(脫去)시킨 후, 작업자가 상기 부하 측정용 케이블(300)의 종단(310)을 잡고 희망하는 전선(1가닥 혹은 그 이상)을 휘감은 후, 상기 부하 측정용 케이블(300)의 종단(310)을 다시 폐합 잭(320)에 삽입하면, 상기 부하 측정용 케이블(300)에 의해 전선의 부하의 정도, 바람직하게는 전류가 측정되고, 상기 측정된 값은 전송선(330)을 통해 부하 진단 수단(400)으로 전달된다.On the other hand, Figure 10 is for explaining the load measurement state in the ground transformer using a transformer load monitoring device according to an embodiment of the present invention, the
이때, 상기 부하 측정용 케이블(300)이 플렉시블(Flexible)하기 때문에 자유롭게 구부리거나 휘어지므로 지상변압기의 외함(外函)(금속제로 이루어짐) 내부에 전선이 많이 배선되어 있다고 하더라도 그 중에서 하나의 전선을 휘감거나 혹은 여러 개의 전선을 한 번에 휘감을 때에도 매우 용이하다.At this time, since the
추가하여, 본 발명의 실시 예에 따른 변압기 부하 감시 장치는 변압기 내부의 절연 열화 상태를 측정하기 위한 제 1센서와 변압기 내부의 온도를 측정하기 위한 제 2센서를 더 포함한다. 상기 제 1센서 및 제 2센서는 금속재로 구성된 변압기의 외함에 자석 등에 의해 부착될 수 있으며, 상기 센서들과 부하 진단 수단(400)은 신호선에 의해 연결된다.In addition, the transformer load monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a first sensor for measuring an insulation degradation state inside the transformer and a second sensor for measuring temperature inside the transformer. The first sensor and the second sensor may be attached to the enclosure of a transformer made of metal by a magnet or the like, and the sensors and the load diagnosis means 400 are connected by a signal line.
상기 부하 진단 수단(400)은 도 11에 도시한 바와 같이, 변압기 내부의 절연 열화 상태를 측정하기 위한 제 1센서(500)와 제 2센서(600)에 의해 측정된 데이터 및 부하 측정용 케이블(300)에 의해 측정된 부하 측정값을 디지털 신호로 변환하는 A/D변환부(420)와, 과부하 상태를 판단하는데 비교대상이 되는 과부하 조건 데이터를 설정하는 데이터 설정부(430)와, 상기 A/D변환부(420)에서 입력되는 부하 측정값과 상기 데이터 설정부(430)에 의해 설정된 조건 데이터를 비교하여 변압기(103)의 부하 정도를 판단하는 중앙처리부(440)와, 상기 부하 측정 장치(300) 및 제 1, 제 2센서(500)(600)에서 측정된 부하 측정값, 그리고 변압기 내부의 절연 열화 상태 데이터 및 온도 데이터를 순시적으로 저장하는 데이터 저장부(450)와, 상기 데이터 저장부(450)에 저장된 데이터를 분석하여 부하의 변동 추이를 분석하는 부하 변동 추이 분석부(460)와, 상기 중앙처리부(440)의 제어신호에 따라 중앙통제실(미도시)로 경고 신호를 출력하는 송수신모듈(470)을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 11, the load diagnosis means 400 includes data and load measurement cables measured by the
추가하여, 상기 부하 진단 수단(400)은 상기 제 1, 제 2센서(500)(600)의 출력신호 및 부하 측정용 케이블(300)의 출력신호를 소정의 폭으로 증폭하여 A/D변환부(420)로 출력하는 증폭기(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 데이터 설정부(430)는 송수신 모듈(470)을 통해 중앙통제실로부터 설정값을 받아 데이터 값을 설정하는 것을 포함할 수 있다.In addition, the load diagnosis means 400 amplifies the output signal of the first and
상기에서 제 1센서(500)는 변압기 내부의 절연 열화 정도를 감지하기 위한 것으로서, 바람직하게는 용량성 결합센서로 구성되며, 변압기의 외함(外函)에 자석 등에 의해 부착되어 변압기 내부에서의 부분방전에 의해 유기되는 고주파의 표면효과로 인하여 상기 외함의 표면에 유기되는 주파수의 과도접지전압(TEV: Transient Earth Voltage)을 측정함으로써 내부의 절연 열화 정도를 측정한다. 통상, 변압기 는 전선의 전류, 전압 및 변압기의 온도 및 내부 절연 열화 진행 여부를 동시에 감지하여만 정확하게 판단할 수가 있는데, 본 발명에서는 부하 측정 장치(300)를 이용하여 전선의 전류 및 전압, 그리고 변압기의 온도를 측정하고, 변압기의 외함에 부착되는 센서부(410)를 구성하는 용량성 결합센서를 이용하여 변압기 내부의 절연 열화 진행 상태를 감시한다.The
일반적으로, 변압기 내부의 절연 열화 진행 상태는 변압기에 초고주파(UHF) 센서를 장착하여 측정할 수가 있으나, 이러한 초고주파 센서는 발전소나 변전소 등지에서만 적용이 가능하고, 실제로 여러 곳에 산재되어 있는 변압기(배전변압기)에 적용하기는 곤란하다. 특히 변압기의 내부에서의 부분방전에 대한 측정은 안테나 수신 설비만으로는 정확한 측정이 어렵고, 외부 잡음과 비교가 어렵다는 문제가 있다. In general, the progress of insulation deterioration inside a transformer can be measured by mounting a UHF sensor on the transformer, but such a high frequency sensor is applicable only to a power plant or a substation, and is actually distributed in several places. It is difficult to apply to). In particular, the measurement of the partial discharge inside the transformer has a problem that it is difficult to accurately measure only by the antenna receiving equipment, and it is difficult to compare with external noise.
그러나, 본 발명에서는 변압기의 외함이 금속으로 되어 있음을 착안하여 변압기의 내부에서 발생하는 부분방전에 의해 유기되는 고주파의 표면효과에 의한 상기 외함의 표면에 유기되는 고주파의 과도접지전압을 측정하는 용량성 결합센서를 이용하여 변압기 내부의 절연 열화 상태를 측정한다.However, in the present invention, the capacity of measuring the transient ground voltage of the high frequency induced on the surface of the enclosure due to the surface effect of the high frequency induced by the partial discharge generated inside the transformer, taking into account that the transformer enclosure is made of metal. Measure the deterioration of insulation inside the transformer using a gender coupled sensor.
한편, 상기 데이터 저장부(450)는 센서부(410)에 의한 변압기 내부의 절연 열화 진행 상태 데이터 및 부하 측정 장치(300)에 의해 측정된 부하 측정값이 순시적으로 저장되어 상기 부하 변동 추이 분석부(460)에 의한 부하 변동 추이의 분석이 가능하도록 데이터를 제공한다. 이때, 상기 데이터 저장부(450)는 최소한 30일간의 부하 측정값 및 변압기 내부의 절연 열화 상태 데이터를 저장할 수 있다.In the meantime, the
상기 부하 변동 추이 분석부(460)는 상기 데이터 저장부(450)에 저장된 부하 측정값을 토대로 부하의 변동 추이를 분석하며, 이렇게 분석된 데이터는 송수신 모듈(470)을 통해서 중앙통제실로 제공한다. 이처럼, 데이터 저장부(450)에 누적된 데이터를 토대로 부하의 변동 추이를 분석함으로써 전력수요가 최대가 되는 하절기의 부하 분석을 통해 변압기(103)의 고장을 미연에 방지하여 전력을 안정적으로 공급할 수 있다.The load
이하에서는 상기와 같은 부하 감시 장치를 이용하여 지상변압기에서의 전류 감시 과정에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, the current monitoring process in the ground transformer using the load monitoring device as described above will be described.
변전소 또는 발전소에서 공급되는 전압은 가공선로 및 지중선로를 통해 지상변압기로 공급되며, 이때 변압기의 출력단에 공통으로 연결되어 있는 부하 측정용 케이블(300)은 상기 지상변압기에서 출력되는 전류의 크기를 검출한다. 이렇게 검출된 전류는 전류의 크기에 비례하는 전압신호로 변환된 후 소정의 폭으로 증폭된 다음, A/D변환부(420)로 입력되며, 상기 A/D변환부(420)는 디지털 신호를 중앙처리부(440)로 출력함으로서 중앙처리부(440)가 현재 지상변압기(103)에서 출력되는 전류의 크기를 인지하게 된다. 이때, 상기 중앙처리부(440)는 전류의 크기를 데이터 저장부(450)에 기록하여 추후 부하 변동 추이 분석부(460)에 의해 부하 변동 추이가 분석될 수 있도록 한다.The voltage supplied from the substation or power plant is supplied to the ground transformer through overhead lines and underground lines, and at this time, the
한편, 데이터 설정부(430)에는 과부하 조건을 판단하기 위한 기준값이 설정되어 있으며, 상기 중앙처리부(440)는 A/D변환부(420)에서 입력되는 전류값이 상기 데이터 설정부(430)에 설정된 기준값보다 작으면 현재 지상변압기에서 출력되는 전 류는 정상이라고 판단하고, 상기 기준값보다 크면 과부하라고 판단한다. 이를 위해 중앙처리부(440)는 데이터 설정부(430)에 설정된 기준값을 읽어 와서 A/D변환부(420)에서 입력되는 전류값과 비교하여, 그 비교 결과에 따라 과부하 발생 혹은 정상동작을 판단하여 적절한 제어를 수행하게 된다. 일예로, 중앙처리부(440)가 과부하 상태라고 판단되면 상기 송수신 모듈(470)을 통해 현재 주상변압기(103)가 과부하 상태임을 알리는 경보 신호를 중앙통제실로 전송한다.Meanwhile, a reference value for determining an overload condition is set in the
한편, 상기 부하 변동 추이 분석부(460)는 데이터 저장부(450)에 누적된 부하 측정값을 토대로 부하의 변동 추이를 분석하며, 분석된 자료는 중앙처리부(440)의 제어하에 상기 송수신 모듈(470)을 통해 중앙통제실로 제공하여 부하 변동 추이에 맞는 적절한 대비가 이루어질 수 있도록 한다.On the other hand, the load
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용하여 도 12와 같이, 플렉시블(Flexible)한 부하 측정 장치를 휴대가 간편하게 제작할 수도 있다. 결국 상술한 실시 예들을 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수가 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기의 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.Although a preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention may be easily manufactured by carrying a flexible load measuring device as shown in FIG. 12 using various changes, modifications, and equivalents. As a result, it is clear that the above-described embodiments can be appropriately modified and applied in the same manner. Accordingly, the above description does not limit the scope of the invention as defined by the limitations of the following claims.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 변압기 부하 감시 장치는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the transformer load monitoring apparatus of the present invention has the following effects.
첫째, 변압기의 과부하를 예방하기 위한 전류, 전압, 내부온도 및 외부온도는 측정할 수가 있을 뿐만 아니라, 변압기의 또 다른 고장 원인이 되는 내부 절연 의 열화 상태도 함께 측정할 수가 있어 변압기의 고장 가능성을 사전에 차단할 수가 있어 안정적인 전력 공급이 가능하다.First, the current, voltage, internal temperature and external temperature can be measured to prevent overload of the transformer, as well as the deterioration of internal insulation, which is another cause of the transformer, can be measured. It can be shut off in advance, allowing stable power supply.
둘째, 부하 측정값을 누적하여 저장하고 있다가 이를 토대로 부하의 변동 추이를 분석하므로 전력 수요가 최대가 되는 하절기를 대비한 적절한 사전 조치가 가능하다.Second, the load measurement values are accumulated and stored, and based on the analysis of load variation, appropriate precautions can be taken in preparation for the summer when the demand for electricity is greatest.
셋째, 전력선의 부하를 측정하는 장치를 플렉시블(Flexible)하게 구성하여 설치 작업이 용이하고, 무엇보다 작업자의 안전을 확보하여 인명피해를 사전에 예방할 수가 있다.Third, it is easy to install the device by measuring the load of the power line (Flexible) flexible, and above all, to ensure the safety of the operator can prevent human injury in advance.
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