JP7340902B1 - 電力機器のモニタリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力機器のモニタリング方法を提供する。【解決手段】ａ）複数の内部温度センサーによって電力機器の内部構成品の温度を個別検出する段階と、ｂ）外部温度センサーを用いて電力機器の外気温度を検出する段階と、ｃ）各構成品の温度から外気温度の影響を排除する温度パターンを算出する段階と、ｄ）前記温度パターンの値を確認して火事発生可能性をモニタリングする段階と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、電力機器のモニタリング方法に関し、より詳しくは、温度パターンを用いた電力機器のモニタリング方法に関する。

一般に、受配電盤などの電力設備には、装備の劣化による火事などの事故を未然に防止するために、内部温度を感知するための映像カメラ（または熱画像カメラ）と温度センサーなどが設置されるようになる。

特に、温度センサーは、温度の検出が必要な多数の位置に個別設置されて、電力機器の内部構成要素の温度を検出し、温度検出結果をモニタリングして火事の発生危険があると判断されれば、運転を停止し、電力を遮断するなどの処理を行うようになる。

温度センサーとしては、よく知られた多様な温度センサーを使用しており、韓国登録特許１０－１０６４３１５号（２０１１年９月５日登録、光温度センサーを内蔵した温度感知型受配電盤）には、光温度センサーを用いて電源連結部品の温度を検出する構成が記載されている。

しかし、従来の電力機器において、温度センサーを用いて電源連結部分などの温度を検出することは、電力機器の動作時に発生する温度を持続的にモニタリングすることで火事発生を防止するためのものに制限される。

したがって、電力機器が老朽化しているかどうかを確認するためには、オペレーターが直接肉眼検査や別途のテストを通じて確認する必要がある。このような経年劣化の程度を確認するための作業は、周期的に行わなければならなく、同作業にかかる時間が長く、費用も多く所要となるという問題点があった。

韓国登録特許１０－１０６４３１５号公報（２０１１．９．５.）

前記のような問題点に鑑みてなされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、電力機器の火事発生の危険を正確にモニタリングするとともに、経年劣化の状態を持続的にモニタリングすることができる方法を提供することにある。

前記のような技術的課題を解決するための本発明に係る電力機器のモニタリング方法は、ａ）複数の内部温度センサーによって電力機器の内部構成品の温度を個別検出する段階と、ｂ）外部温度センサーを用いて電力機器の外気温度を検出する段階と、ｃ）各構成品の温度から外気温度の影響を排除する温度パターンを算出する段階と、ｄ）前記温度パターンの値を確認して火事発生可能性をモニタリングする段階と、を含むことができる。

本発明の実施の形態において、前記温度パターンは、各構成品の温度から外気温度を引いて算出されるか、または外気温度に対する各構成品の温度比を算出してなされたものであることができる。

本発明の実施の形態において、前記ｃ）段階で求められた温度パターンを時系列的に配して温度パターンの変化推移を把握する段階をさらに含むことができる。

本発明の実施の形態において、前記温度パターンの値および温度パターンの変化推移を利用して各構成品の残余寿命を推定する段階をさらに含むことができる。

本発明の実施の形態において、前記残余寿命を推定する段階は、前記温度パターンの値による第１推定値を算出し、温度パターンの変化推移に応じて補正値を決定し、前記第１推定値を補正することができる。

本発明の電力機器のモニタリング方法によれば、電力機器の内部構成品の温度を検出するとともに、電力機器の外の外気温度を検出し、その差をパターン化してパターンの変化による経年劣化を推定することで、オペレーターが直接電力機器を点検せずにも経年劣化を推定して、部品の取り替え時期などを特定することができるという効果がある。

また、外気温度を考慮した電力機器の部分品の温度による火事の危険をモニタリングして、より正確な火事監視が可能であるという効果がある。

本発明の好適な実施の形態による電力機器のモニタリング方法のフローチャートである。 本発明を遂行するための装置の例示図である。 Ｓ５０段階の詳細フローチャートである。 Ｓ６０段階の詳細フローチャートである。

本発明の構成および効果を十分に理解するために、添付の図面を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施の形態に限定されるものではなく、種々の形態で具現されることができ、多様な変更を加えることができる。ただし、本実施の形態に対する説明は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野の通常の知識を持つ者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。添付図面における構成要素は、説明の便宜上その大きさを実際のものより拡大して示したもので、各構成要素の割合は誇張または縮小可能である。

「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明するのに使われることができるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記の用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけで使われることができる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しない範囲内で「第１構成要素」は「第２構成要素」と命名されることができ、同様に、「第２構成要素」も「第１構成要素」と命名されることができる。また、単数の表現は、文脈上明らかに異なる意味を有さない限り、複数の表現を含む。本発明の実施の形態で使われる用語は、異なるように定義されない限り、当該技術分野における通常の知識を持つ者に通常知られた意味で解釈されることができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態による電力機器のモニタリング方法について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態による電力機器のモニタリング方法のフローチャートであり、図２は、本発明の遂行のための装置の例示図である。

図１および図２をそれぞれ参照すると、本発明は、多数の内部温度センサー１０によって電力機器を構成する構成品の温度を検出する段階（Ｓ１０）と、外部温度センサー２０によって電力機器の外の外気温度を検出する段階（Ｓ２０）と、制御部３０で前記構成品の温度および外気温度を利用してパターン化する温度パターン算出段階（Ｓ３０）と、前記温度パターンを時系列的に配列して各構成品に対する期間別の温度パターンの変化を確認する段階（Ｓ４０）と、温度パターンの時間的変化の推移を確認することにより、火事発生可能性をモニタリングする段階（Ｓ５０）と、メモリー４０に格納された各構成品の種類と機能情報と前記パターン化された各構成品の温度パターンを利用して経年劣化の程度を推定する段階（Ｓ６０）と、を含んで構成される。

以下、前記のように構成された本発明の電力機器の経年劣化推定方法の構成と作用についてより詳しく説明する。

まず、本発明では、電力機器の内部温度と外部温度とを一緒に検出して、電力機器の内部温度と外部温度との差を求め、これを利用して温度モニタリングおよび経年劣化の推定を行う。

このために、内部温度センサー１０および外部温度センサー２０を使用する。

この時、内部温度センサー１０は、温度の検出が必要な構成品の夫々の温度を検出するもので、内部温度センサー１０の数は、温度検出が必要な構成品と同数で設けられる。

内部温度センサー１０は、その種類に関係なく適用可能である。

内部温度センサー１０は、設置時それぞれが検出する構成品の種類を確認して、内部温度センサー１０と構成品の種類を１：１マッチングして、マッチング情報をメモリー４０に格納することができる。

また、外部温度センサー２０は、電力機器の外部温度を検出するものとする。この際、外部温度とは、電力機器の外部の温度を意味するもので、必ずしも室外温度を意味するものではない。つまり、電力機器が室内に配置された場合、室内の温度であることができる。

外部温度センサー２０も、その種類に関係なく本発明の遂行に適用され得る。

Ｓ１０段階では、電力機器の内部構成品の温度を検出し、Ｓ２０段階では電力機器の外部温度を検出する。

Ｓ１０段階およびＳ２０段階の各々の温度検出の結果は、制御部３０に入力される。

制御部３０は、通常のプロセッサを使用してもよく、プロセッサを含むコンピューティング装置を使用してもよい。

制御部３０は、Ｓ３０段階のように、同一時間に検出されたＳ１０段階の各構成品の温度検出結果と、Ｓ２０段階の外気温度の検出結果との差を利用して温度パターンを求める。

ここで、各構成品の温度検出結果は異なることができ、同一時点で外気温度は一つの値として測定されるので、外気温度に対する各構成品の温度特徴を求めることができる。

本発明で用いる温度のパターン化は、構成品の温度検出結果から外気温度を引き算して行うことができ、他の例として、構成品の温度検出結果を外気温度で割り算して相対的な比を検出してもよい。

このように温度パターンは、温度を利用した処理時に、外気温度の影響を排除した値を形成するためのものであって、外気の影響を排除した実際の電力機器の運転時に発生する各構成品の温度変化を確認することができる。

特に、温度パターンは、周期的に収集されるものにすることができる。温度パターンの収集周期は、任意に設定可能である。

このように得られた温度パターンは、制御部３０において、Ｓ４０段階のように時系列的に配置され、各構成品に対する温度パターンの変化を検出することができる。

次に、Ｓ５０段階では、温度パターンの変化推移を検出することで、火事の発生可能性を予測する。

より具体的に、図３はＳ５０段階の詳細フローチャートである。

図３を参照すれば、温度パターンの変化推移が設定された勾配以上に変化する区間が発生したか否か判断し（Ｓ５１）、設定された勾配以上の変化区間があれば、現在の温度パターンの値が火事危険の設定温度以上であるかどうかを確認する（Ｓ５２）。

前記Ｓ５２段階の確認結果、火事危険の設定温度以上であれば、火事危険警報を発する（Ｓ５４）。

火事危険の設定温度未満であれば、現在設定されている勾配以上の変化区間が設定回数以上発生したかどうかを確認する（Ｓ５３）。

設定回数以上発生していない場合は、再びＳ５１段階を行い、設定回数以上発生した場合には、経年劣化の推定を行う（Ｓ６０）。

このような過程を通じて外気温度の影響を排除した構成品の温度および温度変化推移を確認することで、より正確な構成品の温度を検出し、それによる火事危険をモニタリングすることができる。

図４は、経年劣化推定段階の詳細フローチャートである。

図４を参照すれば、経年劣化推定段階（Ｓ６０）は、メモリー４０に格納された当該構成品の材料特性を確認する段階（Ｓ６１）と、当該構成品が可動部品か固定部品かを確認する構成品種類確認段階（Ｓ６２）と、確認された材料特性および構成品の種類特性に応じて、温度パターンの大きさおよび変化推移を利用して当該構成品の劣化度を推定する段階（Ｓ６３）と、を含む。

これらの電力機器の構成品は、高温で長時間動作するものであって、高温で長時間露出する場合、材料によって、固有元素の空乏層が形成されるか、粒界への不純物の析出程度に差異があることがあり得る。

メモリー４０には、材料による固有元素の空乏層形成度と、不純物の析出程度に対する値が格納されており、Ｓ６１段階では、このような材料特性を確認することで内部構造変化による状態を確認することができる。

また、Ｓ６２段階では構成品の種類を確認する。この時、構成品の種類は、構成品の機械的性質を確認するためのもので、構成品が機械的に可動できるものである場合は、機械的可動によるストレスが繰り返し発生して経年劣化による期待寿命が、可動せずに固定設置された構成品に比べて、より短いという特徴がある。

このように構成品の機械的可動ができるかどうかを確認して、経年劣化を推定することで、より正確な経年劣化の推定を行うことができる。

次いで、制御部３０は、先に求められた温度パターンの大きさと温度パターンの増加推移を利用して当該構成品の経年劣化を推定する。すなわち、構成品の寿命を予測して取り替え時期を推定することができる。

具体的な経年劣化の推定は、順次に行われることができる。

まず、温度パターンの大きさを確認して構成品の材質による寿命を予測する（第１推定値）。

次に、構成品の種類によって、前記求められた第１推定値を補正して第２推定値を求める。

この時、第２推定値を補正するための補正値は、可動することなく固定された構成品は０を、可動品である構成品の場合は－Ｎの値を与えることができる。ここで、Ｎは任意の数であって、第１推定値が示す残余寿命を、可動品の場合には一層減らす補正を行って第２推定値を求めるようになる。

その後、温度パターンの増加推移を利用して第２推定値を補正して最終寿命予測結果である第３推定値を推定する。

このとき、第３推定値を推定するための補正値は、－Ｘ／ｎの式で求めることができる。

Ｘは、当該構成品の温度パターン推移の勾配であり、ｎは定数であることにする。

すなわち、勾配が大きいほど、補正値の絶対値はより大きくなり、温度パターンの変化推移が急激に変わるほど、残余寿命推定値がより短くなるように補正される。

このように推定された経年劣化程度は、表示部（図示せず）などに表示されるか、または通信部（図示せず）によって管理者が認識可能に処理することができる。

このように本発明は、外気温度を除く電力機器の内部構成品の温度を利用して、火事危険のモニタリングができるとともに、構成品温度および構成品の温度変化推移を利用して各構成品の残余寿命を推定することができる。

以上、本発明による実施の形態を説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を持つ者なら、これから多様な変形および均等な範囲の実施の形態が可能であるという点を理解できろう。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定められなければならない。

１０ 内部温度センサー
２０ 外部温度センサー
３０ 制御部
４０ メモリー

Claims (2)

1. ａ）複数の内部温度センサーによって電力機器の内部構成品の温度を個別検出する段階と、
   ｂ）外部温度センサーを用いて電力機器の外気温度を検出する段階と、
   ｃ）各構成品の温度から外気温度の影響を排除する温度パターンを算出する段階と、
   ｄ）前記温度パターンの値を確認して火事発生可能性をモニタリングする段階と、
   ｅ）前記ｃ）段階で求められた温度パターン時系列的に配列して温度パターンの変化推移を把握し、前記温度パターンの値および温度パターンの変化推移を利用して各構成品の残余寿命を推定する段階と、を含み、
   前記ｅ）段階は、
   前記温度パターンの大きさを確認して構成品の材質による寿命を予測する第１推定値を求める過程と、
   前記構成品の種類によって、前記第１推定値を補正して第２推定値を求め、固定部品である構成品に比べて可動品である構成品の残余寿命をさらに減らす補正を行うことで、第２の推定値を求める過程と、
   前記第２推定値に、温度パターンの増加推移に応じた補正値を算出し、第２推定値を補正して、最終寿命予測結果である第３推定値を算出する過程と、を含み、
   前記温度パターンの増加推移に応じた補正値は、－Ｘ（構成品の温度パターン推移の勾配）／ｎ（定数）の式で求めることを特徴とする電力機器のモニタリング方法。
2. 前記温度パターンは、各構成品の温度から外気温度を引いて算出されるか、または外気温度に対する各構成品の温度比を算出してなされたものであることを特徴とする、請求項１に記載の電力機器のモニタリング方法。