KR100709694B1

KR100709694B1 - 수배전반 절연열화 예측시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100709694B1
Application number: KR1020060058135A
Authority: KR
Inventors: 차영두
Original assignee: (주)태성계전
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2007-04-25

Abstract

본 발명은 수배전반의 내부설치기기의 개별적인 부분방전에 따른 절연열화를 개별적으로 계측하여 통합적으로 감시 및 예측할 수 있는 수배전반 절연열화 예측시스템 및 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 수배전반(100)의 내부설치기기(LBS, PT, CT, MOF, 부스바, VCB 등)의 복수개의 측정지점에서 각각 부분방전에 대응한 온도측정신호를 획득하는 복수개의 적외선 온도센서(110, 111, 112)와; 상기 적외선 온도센서(110, 111, 112)와 전기적으로 결합되어 온도측정신호를 입력받는 인디케이터(200)와; 이런 인디케이터(200)의 프로토콜을 컴퓨터통신용 프로토콜로 변환시키도록 인디케이터(200)와 연결된 통신컨버터(300, 300')와; 이런 통신컨버터(300)의 프로토콜 변환에 대응하게 상기 온도측정신호로부터 변화된 온도측정값을 실시간으로 입력받는 메인컴퓨터(400)를 구비하고, 상기 내부설치기기의 온도 및 절연열화상태를 메인컴퓨터(400) 및 서브컴퓨터(480)의 감시화면(150)상에서 표시하는 것을 특징으로 한다.

수배전반, 적외선, 부분방전, 절연열화

Description

수배전반 절연열화 예측시스템 및 방법{Estimation system of insulation degradation for switchgear and method thereof}

도 1은 종래 기술에 따른 수배전반의 내부구조를 보인 도면,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 절연열화 예측시스템의 구성도,

도 3은 도 2에 도시된 적외선 온도센서 장착용 취부대를 설명하기 위한 사시도,

도 4는 도 2에 도시된 인디케이터 조립체에 구비될 인디케이터의 블록도,

도 5는 도 2에 도시된 예측시스템에 이용될 온도변화와 부분방전량과의 상관관계를 보인 그래프,

도 6은 도 2에 도시된 예측시스템의 감시화면을 보인 캡쳐 도면,

도 7은 도 2에 도시된 예측시스템의 경보화면을 보인 캡쳐 도면,

도 8은 도 2에 도시된 예측시스템의 보고서화면을 보인 캡쳐 도면,

도 9는 도 2에 도시된 예측시스템의 트렌드 그래프화면을 보인 캡쳐 도면,

도 10은 도 2에 도시된 예측시스템의 운영방법을 설명하기 위한 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 수배전반 109 : 프레임

110, 111, 112 : 적외선 온도센서 120 : 취부대

150 : 감시화면 160 : 경보화면

170 : 보고서화면 180 : 트렌드 그래프화면

200 : 인디케이터 300, 300' : 통신컨버터

340, 340' : 스위칭 허브 400 : 메인컴퓨터

480 : 서브컴퓨터 490 : 이동통신단말

본 발명은 수배전반 절연열화 예측시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 초고압 변전설비, 특고압 수배전반 등의 내부에 설치된 에폭시 몰드형 절연기기와 같은 내부설치기기의 절연열화(insulation degradation)를 개별적으로 측정한 후 통합적으로 관리하는 수배전반 절연열화 예측시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수배전반은 집단거주지역(APT), 빌딩, 학교, 공장, 항만, 공항, 상, 하수 처리장, 변전소, 중공업 플랜트, 지하철, 화학단지, 제절소 등의 광범위한 전력 수용가에서 특고압의 전력을 저압으로 변환하여 해당 설비에게 공급하는 수배전 계통에 설치되어 전력 감시, 제어 및 보호를 위하여 사용된다.

수배전반은 용량별로 3.6㎸ 또는 7.2㎸의 수배전계통에 사용되는 고압반(switchgear)과, 전력 22.9㎸, 24㎸, 25.8㎸ 등에 사용 가능한 특고압반으로 구분가능하다.

또한, 수배전반은 그의 형식에 따라 가스절연특고압폐쇄배전반(C-GIS : Cubicle type Gas Insulated Switchgear), 특고압폐쇄배전반(MCSG : Metal Clad SwitchGear), 1㎸∼25.8㎸의 수배전계통에 사용되는 특고압콤팩트배전반(MVSG : Medium Voltage SwitchGear) 등이 있다.

이들 수배전반은 안전성 및 내구성의 품질계선 차원에서 차단 성능이 우수한 진공차단기(VCB : Vacuum Circuit Breaker)를 수납하여 기능성과 안전성에 역점을 두고 설계되거나, 콤팩트한 사이즈에도 불구하고 강력하고 편리한 성능을 구현하거나, 수배전반의 유지 보수를 편리하게 하는 쪽으로 개발되고 있다.

이런 수배전반의 내부는 통상적으로 특고측과 저압측으로 구분될 수 있되, 부연 설명하면, 설비를 기준으로 할 때, 전력 제공자인 한국전력에서 전기를 받는 수전설비가 위치한 쪽과, 수전설비를 통해 수전된 전기를 공장 또는 사용자가 필요로 하는 전압 또는 용량으로 변경 공급하는 변압기 혹은 정전사고 등과 같은 사고로부터 전체 설비를 보호하는 차단기 등을 구비한 배전설비가 위치한 쪽으로 구분 가능하다.

종래 기술에 따른 수배전반은 도 1에 도시된 바와 같이, 내부 공간이 받침용 브래킷(16)에 의해 상하부로 나눠지는 동시에 받침용 브래킷(16)과 수직 브래킷(16', 16")에 의해 상하부 공간이 전방과 후방으로 나누어지며, 전후방에는 투시 창이 구비되어 배전용 저압측 스위치 및 브레커 노브(24) 및 계기함(9)을 외부에서 확인할 수 있는 도어(5, 5')가 설치되고, 양 측면에는 내부를 육안으로 확인할 수 있는 투시창이 설치되며, 하부패널에는 상기 받침용 브래킷(16)의 하부 전방 공간과 연결되는 냉각공기통로(10)가 형성된 케이스(13); 상기 받침용 브래킷(16)과 수직 브래킷(16')에 의해 나뉜 하부의 전방 공간의 레일(12) 위에 얹혀지게 배치된 변압기(11)(Electric Potential TR); 변압기 상부 밀폐용판(28) 및 개스킷에 의해 상면이 밀폐되고, 레일(12)에 의해 이격된 공간이 냉각공기통로(33)가 되며, 하부에는 상기 냉각공기통로(10, 33)를 거쳐 유입된 냉각공기가 방열구조체로 분사되는 냉각공기노즐이 다수 형성되어있고, 방열구조체 위로는 공기가 측벽을 통해 외부로 배출되는 냉각공기통로가 형성되어 상기 변압기(11)가 넣어진 변압기용 케이스; 상기 받침용 브래킷(16)과 수직 브래킷(16')에 의해 나뉜 하부의 후방 공간(14')에 배치된 전력량계량기(14)(MOF : Metering Out Fit) 및 계기함(9); 상기 받침용 브래킷(16)과 수직 브래킷(16")에 의해 나뉜 상부의 전방 공간(15')에 설치된 회로보호용 선로구간 자동개폐기(15); 상기 받침용 브래킷(16)과 수직 브래킷(16")의 후방 공간(14")에 배치된 피뢰기(6) 및 파워휴즈(7)로 이루어져 있다.

이런 종래의 수배전반은 에폭시 몰드형 계기용변류기(CT : Current Transformer), 계기용변압기(PT : Potential Transformer), 전력량계량기(MOF), 부싱(bushing)소자, 부하개폐기(LBS : Load Braker Switch), 진공차단기(VCB : Vacuum Circuit Braker) 등과 같은 내부설치기기를 갖는다.

이들 내부설치기기는 절연열화의 원인으로 인하여 절연파괴 사고가 자주 일 어나 재산상의 손해가 크다.

이러한 절연열화에 의한 파괴 사고는 초고압, 대용량의 전력을 사용하는 수용가나 공장, 그리고 특히, 분진, 염해, 공해가 심한 지역의 수배전반 또는 초고압 변전설비에서 많이 일어나고 있다.

예컨대, 수배전반에서는 통상적으로 매년 1회 내지 2회 정도로 정전사고가 불시에 발생되고 있으나, 이중 절연열화에 의한 파괴사고를 예측할 경제적인 방법이 요구되고 있는 상황이다.

한편, 종래의 수배전반은 그의 내부의 온도를 최적 온도로 조절하기 위해, 외부 온도와 비교하여 내부 공기 온도의 변화량을 검출하는 일반적인 온도계(30)와, 히터 또는 환풍기 등의 온도조절장치가 더 구비되어 있다.

그러나, 종래의 수배전반의 온도계는 수배전반 내부 전체의 평준화된 온도만을 상기 온도계로 측정할 뿐, 수배전반 내부에 설치된 각종 절연기기별 온도상승을 개별적으로 모니터링 하거나, 절연열화의 원인으로 인하여 절연파괴 사고를 감시 및 예방할 수 없는 단점을 갖는다.

즉, 종래의 다른 기술들에서는, 수배전반의 이상 징후에 관한 모니터링을 위해, 수배전반 세트 전체에 대한 내, 외부의 온도차이를 감지하여 수용가측 관리자에게 경보하려고 하였으나, 종래 기술이 개시된 시점의 기술 수준의 미비함으로 인하여 복수개로 이루어진 절연기기 각각의 온도를 개별적 및 실시간으로 측정 및 통합 관리하지 못하고 있거나, 단순히 온도만을 측정할 뿐, 절연열화의 정도, 상태 또는 상황을 실시간으로 사용자에게 알려, 절연열화에 의한 파괴를 미연에 방지시 키지 못하고 있는 실정이다.

또한, 종래의 또 다른 기술에서는 무지향성 안테나 등을 사용하여 부분방전(partial discharge)에 대응한 전자파를 검출하는 방식을 이용하려 하였다.

그러나, 전자파 검출 방식은 수배전반 내부에서 일부분만의 부분방전만을 단순히 진단하려고만 하였을 뿐, 구체적인 통합적인 관리 방안을 개시하고 있지 않고 있으며, 또한 경제적이면서 안정적으로 절연열화에 의한 파괴를 예측할 정도의 정밀 통합 감시를 위한 구체적인 수단을 제시하지 못하고 있으며, 그의 사용처도 역시 765㎸ 또는 800㎸ GIS(Gas Insulated Switchgear)에 해당하여, 일반 수배전반에 적용하기 어려운 상황이다.

또한, 종래 기술의 부분방전 측정법에는, 내부에 부분방전용 접촉센서를 설치하는 방법과, 수배전반 외함에 UHF센서 또는 초음파 센서를 부착 설치하는 방법과, 외함에 특수 제작된 정전용량성 센서를 부착 설치하는 방법과, 차단기 접지선에 유도성 센서를 부착 설치하는 방법 등으로 부분방전만을 검출할 뿐, 내부설치기기의 절연열화를 예측할 정도의 정밀하고 안정된 시스템 구축이 전무한 상태이다.

또한, 종래에서 알려진 부분방전 시험은 전력설비에서 발생하는 부분방전 펄스 또는 초음파음을 센서 또는 안테나와 같은 고가의 건(gun) 타입의 테스터기기로 검출한 후, 이를 데이터의 형식으로 컴퓨터 쪽으로 옮겨와서 분석하여 부분방전 상태를 판정하는 시험이나, 시험 관리자의 수작업에 의해 정기 검진 시기에만 이루어지고 있는 실정이므로, 연중무휴로 해당 수배전반의 복수개의 내부설치기기를 모두 정밀하게 감시함과 동시에 해당 절연열화를 상시 예측하기 매우 어렵다.

또한, 종래에서는 전력설비 내부에서 어느 한 부위와 같은 국부적인 활선 상태를 열화상 카메라로 촬영하여 획득한 열화상 스펙트럼을 이용하여 전력설비를 정전시키지 않은 상태에서 진단하는 열화상 진단 시스템이 개시되어 있다.

그러나, 종래의 열화상 진단 시스템은 복수개의 절연기기별로 활선 상황을 촬영한 대용량 열화상 데이터를 취급함에 따라서, 활선 상황을 실시간으로 처리하기에 대형 컴퓨팅 시스템을 요구하거나, 고가의 열화상 카메라를 복수개로 구비하여야 하는 비경제성을 갖고, 실시간으로 절연열화를 감시 및 예측하기에 역부족인 상황이다.

그럼에도 불구하고, 수배전반의 내부 구성부품 파괴를 예측하거나 유지관리하지 않을 경우, 절연파괴 사고에 따른 재산상의 손해가 크고, 특히 절연파괴 사고가 많으며, 겉으로는 시각적으로나 후각적 또는 단순 온도 측정만으로 절연열화를 예측하기 매우 어렵기 때문에, 수배전반의 내부설치기기의 부분방전을 모두 실시간 통합 감시하거나, 각각의 절연기기별로 복수개의 온도측정값, 예컨대 부스바(bus bar)의 경우 R상, S상, T상 각각의 온도변화, 패널 내부온도 등을 개별적으로 측정 후 통합적으로 관리하는 기술 개발 요구가 제기되고 있는 상황이다.

또한, 수배전반 내부에는 고압의 전류가 흐르고 있고, 협소한 공간 환경이므로, 수십개의 센서들을 설치하기 용이하면서도, 각각의 센서들의 연결 전선 처리에 많은 어려움이 존재한다.

따라서, 상기 언급한 문제점들을 해소하기 위한 본 발명의 목적은, 수배전반의 내부설치기기의 개별적인 부분방전에 따른 절연열화를 개별적으로 계측하여 통합적으로 감시 및 예측할 수 있고, 개별전원공급장치, 비접촉식 적외선 온도센서, 인디케이터의 구성에 따라 경제적이면서 안정적 운용이 가능하며, 정기점검에 소요되는 비용과 정전일수를 대폭적으로 저감시킬 수 있고, 복수개의 측정지점을 계측하여 절연열화의 상태를 정밀하게 측정하여 예측할 수 있는 수배전반 절연열화 예측시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 활선 상태에서 에폭시 몰드형 절연기기의 온도변화를 기준 부분방전량 모델값과 실시간으로 비교 체크하여 신속하게 절연열화 상태를 검출할 수 있고, 이를 웹상에서 표시하거나 단문자메시지로 관리자에게 알려 사고를 미연에 방지할 수 있게 하는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 컴퓨터 기반 데이터 수집 하드웨어 기술과 네트워크 통신기술을 접목시켜, 수배전반의 절연열화 관련 실시간 자동 검침 및 관리를 수행할 수 있고, 보고서 작성기능과, 온도이상경보기능 및 적외선 온도센서별 온도변화 추이를 확인할 수 있는 트렌드 그래프 출력기능 등을 제공할 수 있는 수배전반 절연열화 예측시스템을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명의 역시 다른 목적은, 기존의 수배전반을 포함하여 새로이 제작될 모든 수배전반에 용이하게 본 발명의 비접촉식 적외선 온도센서를 장착할 수 있는 적외선 온도센서 장착용 취부대를 제공하여, 시스템 설치 작업을 용이하게 하 고, 안정되게 온도센서를 수배전반에 장착시킬 수 있는 수배전반 절연열화 예측시스템을 제공하고자 한다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적들은, 복수개의 내부설치기기를 갖는 수배전반 절연열화 예측시스템에 있어서, 상기 내부설치기기의 복수개의 측정지점에서 각각 부분방전(Partial Discharge)에 대응한 온도측정신호를 획득하는 복수개의 적외선 온도센서와; 상기 적외선 온도센서와 전기적으로 결합되어 상기 온도측정신호를 입력받는 인디케이터와; 상기 인디케이터의 프로토콜을 컴퓨터통신용 프로토콜로 변환시키도록 상기 인디케이터와 연결된 통신컨버터와; 상기 통신컨버터의 프로토콜 변환에 대응하게 상기 온도측정신호로부터 변화된 온도측정값을 실시간으로 입력받는 메인컴퓨터와; 상기 메인컴퓨터와 네트워크망으로 접속된 복수개의 서브컴퓨터를 포함하고, 상기 메인컴퓨터 및 상기 서브컴퓨터의 감시화면상에서 상기 내부설치기기의 온도 및 절연열화상태를 표시하는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템에 의해 달성된다.

또한, 본 발명의 목적들은, 복수개의 내부설치기기를 갖는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법에 있어서, 상기 수배전반에서 복수개의 내부설치기기별 온도를 상시 통합적으로 계측하는 복수개의 적외선 온도센서에 의해 전기장치별 복수개의 온도측정신호를 각각 획득하는 복수온도측정단계와; 상기 온도측정신호를 상기 적외선 온도센서에 1:1로 접속된 각각의 인디케이터 쪽으로 실시간 전송하는 측정신호전송단계와; 상기 인디케이터 각각으로부터 인출된 통신케이블과 메인컴퓨터 사이에 접속된 통신컨버터를 통해서, 상기 온도측정신호를 상기 메인컴퓨터가 인식할 수 있는 프로토콜의 온도측정값으로 변환시키는 프로토콜변환단계와; 상기 메인컴퓨터로 입력된 상기 온도측정값을 상기 메인컴퓨터에 미리 설정된 기준 부분방전량 모델값과 실시간으로 비교 체크하여 상기 내부설치기기의 온도별 절연열화상태를 검출하는 절연열화판단단계와; 상기 판단된 절연열화상태와 해당 온도측정값을 감시화면상에 표시하는 절연열화표시단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법에 의해 달성된다.

이하, 첨부 도면 도 2내지 도 10을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하고자 한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 수배전반 절연열화 예측시스템의 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 적외선 온도센서 장착용 취부대를 설명하기 위한 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 인디케이터 조립체에 구비될 인디케이터의 블록도이고, 도 5는 도 2에 도시된 예측시스템에 이용될 온도변화와 부분방전량과의 상관관계를 보인 그래프이다. 또한, 도 6 내지 도 9는 도 2에 도시된 예측시스템 관련 캡쳐 도면들이고, 도 10은 도 2에 도시된 예측시스템의 운영방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은, 고압 또는 특고압 수배전 계통에서 사용되는 가스절연특고압(C-GIS), 특고압폐쇄(MCSG), 특고압콤팩트(MVSG) 등에 적용 될 수 있다.

본 발명 전반에 걸쳐, 내부설치기기는 부스바(101); 계기용변류기(102)(CT), 계기용변압기(103)(PT), 전력량계량기(104)(MOF), 부하개폐기(LBS), 부싱소자(105)등과 같이, 각종 몰드형 절연기기와 기기 연결 부품 및 절연열화예측이 요구되는 수배전반 내부의 구성품을 의미한다. 예컨대, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 수배전반 내부의 저압측 구성장치인 배선용차단기(MCCB : Molded Case Circuit Breaker), 각종 배전라인 등에도 응용하여 사용할 수 있음은 물론이다.

또한, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 복수개의 적외선 온도센서(110) 및 적외선 온도센서 장착용 취부대(120)(이하, '취부대'라 칭함)를 사용하면서도 설치 공간을 작게 차지함에 따라, 기존에 설치된 구형 수배전반이나 새로이 설치될 신형 수배전반에 모두 적용 가능함은 물론이다. 여기서, 취부대(120)는 내부설치기기와 이격된 상태로 마주본 상태에서 내부설치기기를 향하도록 상기 수배전반(100) 내부의 프레임(109)에 설치된다.

본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은, 부스바(101) 또는 몰드형 절연기기를 포함한 내부설치기기의 표면온도가 부분방전에 의해 상승 또는 변화하고, 이런 부분방전에 의한 온도변화를 비접촉식 복수개의 적외선 온도센서(110)로 측정하여 미리 설정된 온도변화 대비 부분방전량 상태와 비교하여 해당 부스바 또는 몰드형 절연기기 등과 같은 내부설치기기의 온도 및 절연열화상태를 함께 실시간으로 제공하는 기술을 갖는다.

본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은, 수배전반에 대응하게 프로토콜변환 및 보안기술을 포함한 네트워크 통신기술을 컴퓨터 기반 데이터 수집 하드웨 어 기술(DAQ)에 접목하고, 내구성, 안전성, 신속한 모듈 교체성 및 경제성을 모두 실현하기 위해, 인디케이터(200) 1개당 적외선 온도센서(110)를 1:1 또는 1:n으로 접속시켜 멀티 입력이 가능한 구조로 복수개의 온도측정신호를 안정적으로 획득함과 동시에, 중앙제어 감시반과 같은 메인컴퓨터(400)에서 신속하고 효율적으로 분석 및 예측을 수행하여, 특히 정확한 예측과 경제적인 시스템 구성을 모두 만족시키기 위한 기술적 곤란성을 해결한다.

본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은, 수배전반의 전원과 다른 별도의 전원을 공급하는 개별전원공급장치를 사용하여 내부설치기기별로 복수개의 적외선 온도센서를 사용하면서도 하루 24시간, 1년 365일 끊임없이 온도변화 0.1℃까지 나타내어 정확하고 정밀하게 절연열화를 예측한다.

이런 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은, 복수개의 적외선 온도센서(110), 복수개의 인디케이터(200), 개별전원공급장치(290), 통신컨버터(300), 메인컴퓨터(400), 복수개의 서브컴퓨터(480), 복수개의 이동통신단말(490)과 같은 하드웨어와; 메인컴퓨터(400)에 설치될 수배전반 절연열화 예측시스템 관련 서버측 응용프로그램 또는 서브컴퓨터(480)의 클라이언트측 응용프로그램과 같은 소프트웨어를 갖는다.

서버측 응용프로그램은 통상 메인컴퓨터(400)에 설치되고, 클라이언트측 응용프로그램은 서브컴퓨터(480)에 각각 설치된다.

먼저, 적외선 온도센서(110)는 하기의 인디케이터(200)에 접속되는 비접촉식 광학 적외선 센서로서, 본 발명에서 최소 12개 또는 그 이상으로 본 발명에서 사용 되며, 실시간으로 내부설치기기(예 : CT, PT, MOF, 부싱소자, 부스바 등)의 부분방전에 의한 표면온도 변화를 검출하는 역할을 수행한다.

이를 위해 적외선 온도센서(110)는, 내부설치기기의 복수 측정지점에 적외선 온도센서(110)의 측정방향이 일치되도록 향하게 배열되고, 이때 1개의 내부설치기기별로 복수개, 더욱 바람직하게 3개 또는 4개씩을 한 쌍으로 하여 구성되고, 도 3에 도시된 취부대(120)에 장착된다.

적외선 온도센서(110)는 내부설치기기에 빛의 속도로 적외선 에너지를 방사하여 돌아오는 이 에너지를 광학 렌즈 및 검출소자를 통하여 감지하고, 이때 검출소자가 감지한 에너지량에 비례한 전기적 신호인 온도측정신호를 인디케이터(200)에게 전달함에 따라, 인디케이터(200)의 마이크로프로세서가 온도측정신호에 대응한 온도값을 표시장치에 표시할 수 있도록 구성되어 있다.

인디케이터(200)는 통신규격 RS485를 만족하는 디지털 온도 지시장치로서, 멀티 입력이 가능하며, 온라인 실시간(ON-Line real time) 데이터 처리가 가능하고, 하기의 도 4를 통해 상세히 설명된다.

본 발명에서 사용 가능한 개별전원공급장치(290)는 일반적인 전원공급기와 교류 전류 트랜스듀서(AC Ampere Transducer)를 조합하여 사용하거나, 또는 무정전장치(UPS)가 사용된다.

무정전장치를 본 발명의 실시예에서 개별전원공급장치(290)로서 사용할 수 있다.

이럴 경우, 개별전원공급장치(290)는 무정전 자동절체기(ATS : Automatic Transfer Switch)를 구비하여 수배전반(100) 외부의 상용 전력(AC220V) 또는 개별전원공급장치(290) 내부의 축전 전력 중 어느 하나를 인디케이터(200)의 전원공급선 쪽으로 공급하도록 수배전반(100)의 내부에 실장된다. 무정전 자동절체기는 전기각 10도 이내의 위상차와, 0.2Hz 이내의 주파수차와, 0.05초 이내의 순시연계시간 및, 상용 전력과 축전 전력과의 전압차 5% 이내의 전압비교값을 포함한 자동절체조건에 의해 상용 전력과 축전 전력 중 어느 하나를 선택적으로 제2배전라인 쪽으로 공급하도록 스위칭 작동기구를 전자회로적으로 구성되어 있다.

만일, 해당 수배전반(100)에 절연열화 파괴사고가 심하게 발생되어 정전이 되더라도, 개별전원공급장치(290)에 의해 본 발명이 계속해서 작동하게 됨에 따라, 절연열화 상황이 체크될 수 있다.

통신컨버터(300)는 통신규격 RS485 프로토콜을 컴퓨터통신용 프로토콜(예 : RS422) 또는 RS232C 프로토콜로 변환시키는 통신 프로토콜 변환장치이다.

상기 RS485 프로토콜은 인디케이터(200) 측에서 인식 및 사용되고, RS422 등은 상기 메인컴퓨터(400)에서 인식 및 사용된다. 통신컨버터(300)는 인디케이터(200)에서 출력되는 RS485 프로토콜에 의한 복수개의 온도측정신호를, 상기 메인컴퓨터(400)에게 인식시키도록 RS422 프로토콜의 온도측정값으로 변환시키는 프로토콜변환단계를 수행한다.

메인컴퓨터(400)는 컴퓨터 기반 데이터 수집 하드웨어에 준하여 통상적으로 사용되는 성능의 퍼스널 컴퓨터 단말 세트를 의미하고, 서버측 응용프로그램을 설치하고 있다. 여기서, 단말 세트는 컴퓨터 본체, 모니터 및 각종 입출력 장치를 포함한다. 또한, 메인컴퓨터(400)와 서브컴퓨터(480)의 네트워크망은 전력선통신(PLC), 광통신, 랜통신 등을 포함한 유선망 또는 액세스포인트(AP)와 무선모뎀을 통한 무선망 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

여기서, 서버측 응용프로그램은 하기에 설명할 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법을 웹기반 컴퓨터 네트워크망 상에서 진행할 수 있도록 프로그램된 것이다.

즉, 서버측 응용프로그램은 메인컴퓨터(400)의 메모리에 저장된 상태에서, 메인컴퓨터(400)의 컴퓨터프로세서에 의해 실행된다.

메인컴퓨터(400)의 컴퓨터프로세서는 유무선 통신제어부(410)를 통해 웹브라우저 기반의 유무선 통신기능을 수행하여, 감시화면(150)을 공유하도록 서브컴퓨터(480)와 연동되고, 이동통신단말(490)에게 단문자메시지를 전송하는 일련의 과정을 수행한다.

메인컴퓨터(400)의 컴퓨터프로세서는 절연열화 예측부(420)를 통해 절연열화상태 판단기능을 수행한다.

기본적으로, 절연열화 예측부(420)의 알고리즘은 경보정보값(예 : 수배전반 관리번호 및 위치, 내부설치기기 이름, 절연열화상태, 경보시간, 온도측정값 등), 단문자메시지 통보값, 수배전반별/시간별/센서별 온도측정값, 기준 부분방전량 모델값을 하드디스크에 기록 저장하여 데이터베이스화 하는 역할을 담당한다.

또한, 절연열화 예측부(420)의 알고리즘은 컴퓨터프로세서에 의해 실행됨에 따라, 메인컴퓨터(400)로 입력된 상기 온도측정값을 메인컴퓨터(400)에 미리 설정 된 기준 부분방전량 모델값과 실시간으로 비교 체크하고, 그 체크 결과에 대응하게 절연열화상태를 의미하는 안전(safety), 주의(audible corona), 경고(visual corona), 위험(ozon), 사고(flashover) 중 어느 하나를 선택 및 이용하여 만든 경보정보값을 감시경보부(430) 쪽으로 출력한다.

이때, 절연열화 예측부(420)는 인디케이터(200)의 센서입력단용 어드레스값을 식별자로 이용하여, 해당 적외선 온도센서(110)별 온도측정신호 또는 온도측정값을 구별할 수 있고, 이를 통해서, 상기 온도측정신호 또는 온도측정값이 수배전반의 어느 위치 및 어느 부분에서 획득된 것인지를 식별할 수 있다.

감시경보부(430)는 절연열화 예측부(420)로부터 입력된 경보정보값을 이용하여 절연열화관련 온도이상경보기능을 수행한다.

예컨대, 감시경보부(430)는 실시간 검출되는 온도측정값 및 절연열화상태를 포함한 경보정보값을 이용하여 하기의 도 7의 경보화면(160)과 같이 화면상에 디스플레이 하도록 프로그램되어 있다.

이때, 안전 또는 주의 상태가 아닌 경고, 위험 또는 사고의 절연열화상태일 경우, 경보를 발생하여 해당 경보정보값을 경보화면상에서 경고색상(예 : 적색)으로 표시하고, 그렇지 않은 경우 경고색상과 구별되는 비경고색상(예 : 흑색)으로 표시한다.

또한, 감시경보부(430)는 미리 정한 체크 시간 간격을 두고 반복적으로 절연열화상태와 관리자가 미리 설정한 단문자메시지 통보 조건값을 비교 체크한다.

이런 비교 체크를 통해서, 감시경보부(430)는 실시간 검출되는 절연열화상태 가 단문자메시지 통보 조건값에 일치 또는 만족할 경우, 적어도 수배전반 관리번호 및 위치, 절연열화상태, 경보시간, 온도측정값 중 어느 하나가 포함된 해당 수배전반 관련 경보정보값을 유무선 통신제어부(410)에게 입력시킨다.

유무선 통신제어부(410)는 입력받은 경보정보값을 기준으로 단문자메시지를 작성하고, 미리 설정된 관리자의 이동통신단말(490) 식별자 또는 전화번호를 이용하여, 상기 작성한 단문자메시지를 관리자의 이동통신단말(490)에게 전송한다.

유무선 통신제어부(410)는 별도의 단문자메시지 전송 규칙을 더 구비하고 있어서, 무모하고 과도하게 단문자메시지가 관리자에게 전송되지 않도록 필터링 하는 것이 바람직하다.

보고서 작성부(440)는 상기 경보정보값(예 : 관리번호, 관리위치, 절연열화상태, 경보시점 등)과, 단문자메시지 통보값, 수배전반별/시간별/센서별 온도측정값과 같이 데이터베이스화된 하드디스크의 기록 저장 데이터를 미리 설정된 템플릿(예 : 보고서 약식 등)에 맞게 독취하여 만든 일별/주별/월별/년별 등의 보고서를 통상의 문서 작성 마법사 기능에 맞게 화면상에 출력하거나 또는 웹상에 출판(publishing)하도록 프로그램된 소프트웨어 형식의 모듈이다.

또한, 보고서 작성부(440)는 적어도 온도측정값을 액셀파일로 미리 정해진 시간마다 하드디스크에 기록 저장하는 자동 저장 기능을 수행한다.

트렌드 표시부(450)는 통상의 액셀프로그램 등에서 지원되는 그래프 작성 마법사 기능과 같이, 상기 보고서 작성부(400)와 연동하여 상기 템플릿에 맞게 독취된 기록 저장 데이터로 그래프를 작성하도록 프로그램되어 있다.

서브컴퓨터(480)는 클라이언트측 응용프로그램의 기본적인 역할, 즉 상기 메인컴퓨터(400)와 네트워크망을 통해 접속되고, 내부설치기기의 온도 및 절연열화상태를 함께 표시하는 역할을 담당하도록 복수개로 사용 가능하다.

복수개의 서브컴퓨터(480)는 네트워크망, 예컨대 웹기반 컴퓨터 네트워크, 또는 인트라넷(예 : 사내 LAN망)을 통해서 서버-클라이언트 관계를 유지하는 인터넷이 가능한 일반 컴퓨터 단말 세트 등이 본 발명에 사용 가능하다.

각각의 서브컴퓨터(480)에는 상기 서버측 응용프로그램과 연동하여서, 서브컴퓨터(480)의 운영체계(OS)에 다운로드되고, 웹브라우저 프로그램을 플랫폼(platform)으로 한 액티브엑스(active-X) 형식의 클라이언트측 프로그램(확장자 *.OCX, *.cab 등)이 설치되어 있다.

복수개의 이동통신단말(490)은 단문자메시징서비스(SMS)가 가능한 휴대전화기, PDA(Personal Digital Assistant), 노트북 등을 의미하는 것으로서, 메인컴퓨터(400)의 유무선 통신제어부(410)에 의해 발송된 단문자메시지를 이동통신사업자 및 그의 이동통신망을 통해 수신 받는 통상적인 개인휴대통신장치이다.

한편, 통신컨버터(300)와 메인컴퓨터(400)의 사이에는 별도의 스위칭 허브(340)가 필요에 따라 더 설치될 수 있다.

스위칭 허브(340)는 앞서 설명한 통신컨버터(300) 및; 별도의 다른 수배전반(도시 안됨)용 통신컨버터(300')를 메인컴퓨터(400)에 접속시키는 장치이다.

즉, 스위칭 허브(340)는 앞서 설명한 수배전반(100) 이외에 별도의 다른 수배전반(도시 안됨)의 내부설치기기의 절연열화를 감시 및 예측하는데 사용된다.

더 나아가, 복수개의 또 다른 스위칭 허브(340')가 상기 스위칭 허브(340)에도 연결될 수 있으므로, 수십 또는 수백대의 수배전반 군(group)의 절연열화를 예측할 수 있도록 확장 연결될 수 있다.

앞서 설명한 서버측 응용프로그램 및 클라이언트측 응용프로그램은 하기의 도 6 내지 도 9의 화면들과 같이 작동을 한다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 앞서 언급한 복수개의 적외선 온도센서(110, 111, 112)들이 1개의 내부설치기기에 미리 정의된 복수 측정지점을 1:1로 향하도록 장착 또는 설치함에 있어, 센서 설치 작업 효율화를 도모하기 위한 취부대(120)를 제공한다.

이런 취부대(120)는 'z'자 또는 '

' 단면 형상과 같이 계단형상으로 절곡시켜, 중간부(122)의 양측에 장폭부(121) 및 단폭부(123)를 일체로 형성하고 있다.

취부대(120)의 중간부(122)에는 중앙측 적외선 온도센서(110)를 장착하기 위해 중심에 형성된 제1장착공(124)과; 제1장착공(124)의 양측에서 이격된 상태로 상기 취부대(120)의 길이방향으로 길게 연장된 장공 형상의 제2, 제3장착공(125, 126)이 형성되어 있다. 또한, 중간부(122)의 양쪽 끝단에는 일측이 개방된 슬롯(127)을 각각 더 형성하고 있다.

여기서, 제2, 제3장착공(125, 126) 각각에는 사이드측 적외선 온도센서(111, 112)가 각각 설치된다. 이때, 복수개의 적외선 온도센서(110, 111, 112) 각각은 그의 센서하우징의 나사형 외주면에 나사체결된 링너트와, 취부대(120)의 뒤쪽에서 상기 센서하우징의 나사형 외주면에 나사체결될 별도의 링너트를 이용하여, 제1, 제2, 제3장착공(124, 125, 126)에 탈, 부착 가능하게 각각 고정된다.

각각의 슬롯(127)은 복수개의 적외선 온도센서(110, 111, 112)들로부터 인출된 센서 연결 전선들이 통과하여 전선 처리 방향을 필요에 맞게 조절할 수 있고, 센서 설치 작업을 용이하게 할 수 있는 이점을 본 발명에게 제공한다.

또한, 취부대(120)의 장폭부(121)에는 고정볼트용 복수개의 제1구멍(128)이 형성되어 있고, 이런 제1구멍(128)은 수배전반 내부의 프레임(109)에 취부대(120)를 고정시키는데 사용된다.

또한, 취부대(120)의 단폭부(123)에는 스트립형 파스너(fastener)를 체결하기 위한 복수개의 제2구멍(129)이 형성되어 있어서, 상기 센서 연결 전선들을 취부대(120)에 밀착 고정시켜 전선 처리를 깔끔하게 할 수 있는 장점이 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 인디케이터(200)는 본 발명에서 복수개로서 인디케이터패널(280)에 배열되어 사용될 수 있다. 여기서, 인디케이터패널(280)은 수배전반의 측면, 도어 또는 다른 계측기들의 설치 위치 주위 등에 고정되어 사용된다.

인디케이터(200)는 측정오차 ±0.25%, 출력 DC4∼20㎃, RS485통신, 멀티 입력 등의 사양을 갖고 있고, 복수개의 포트를 구비하여, 복수개의 적외선 온도센서를 연결시켜 사용할 수 있다.

이런 인디케이터(200)는 개별전원공급장치(290)로부터 외부 전원을 입력받기 위한 전원입력단과 전원필터 및 전원변환회로로 이루어진 전원입력부(201)와; 상기 전원입력부(201)의 출력측으로부터 각각 분지되어 해당 회로 전원을 생성하도록 결 합된 메인 전원회로(202), 출력 전원회로(203) 및 통신 전원회로(204)를 갖는다.

인디케이터(200)는 비휘발성 메모리(206)와 연동하는 마이크로프로세서(207)을 갖는다. 마이크로프로세서(207)는 칩셋 'PIC16C77' 등의 중앙처리장치(CPU)이다.

마이크로프로세서(207)는 복수개의 포트로 이루어진 센서입력단(208)과 센서필터(209) 및 아날로그-디지털 컨버터(210)(예 : CS5523칩셋)를 통해 입력받은 단일 또는 복수개 각각의 비접촉식 적외선 온도센서의 온도측정신호를 입력받은 후 연산을 통해 그 값을 그대로 표시장치(212)에서 측정온도로 표시하거나, RS485통신을 통해 메인컴퓨터에 전송하거나, 인디케이터측 경보(warning) 기능 또는 아날로그 출력 기능 등을 수행하는 등, 회로 전반에 걸쳐 모든 회로 작동에 관여한다.

표시장치(212)는 액정화면(LCD) 또는 'FND(Flexible Numeric Display)'와 같이 7개의 발광다이오드(LED)의 조합에 의하여 숫자가 되도록 하여 일명 7세그먼트 표시화면을 갖고, 적색, 녹색, 주항색 등 복수 컬러를 설정할 수 있도록 되어 있어서, 눈의 피로도 및 경보발생시 원거리에서도 바로 확인이 가능하고 시각적인 효과를 갖는다.

마이크로프로세서(207)는 입력받은 온도측정신호에 대응하게 온도를 일반적인 표시장치용 구동회로(211)를 이용하여 표시장치(212)에 표시하는 온도표시기능을 수행한다.

마이크로프로세서(207)는 버튼(213)을 이용하여 경보를 위해 미리 온도설정값을 세팅할 수 있고, 경보회로(214)를 이용하여 온도설정값 이상의 온도측정신호 가 감지될 때, 4가지 음색 및 색상으로 경보를 출력하는 인디케이터측 경보 기능을 수행한다. 4가지 음색 및 색상은 필요에 따라 버튼(213)을 이용하여, 비휘발성 메모리(206)에 미리 설치된 소정의 세팅 변경 프로그램에 의해 변경 및 설정이 가능하여, 이용처와 작업 현장 상황에 맞게 조정할 수 있다.

또한, 마이크로프로세서(207)는 RS485통신 모듈(215) 및 상기 설명한 통신컨버터를 통해 메인컴퓨터와 통신을 수행할 수 있고, DC4∼20㎃ 전류 출력 모듈(216)을 통해 아날로그 신호를 출력할 수 있다.

결국, 인디케이터(200)는 단수 또는 복수개로서 각각의 RS485통신 모듈(215)에서 각각 인출된 연결 통신 케이블을 통신컨버터에 연결시킴에 따라, 결국 메인컴퓨터에 온도측정신호에 대응한 온도측정값을 실시간 전송하게 된다.

이하, 수배전반용 절연열화 예측 원리 또는 앞서 언급한 도 2의 절연열화 예측부(420)의 작동방식에 대해서 설명하도록 하겠다.

도 5에 도시된 바와 같이, 온도변화와 부분방전량과의 상관관계를 보인 그래프는, 수배전반용 절연열화 예측 원리 설명의 용이성을 위해서, 내부설치기기의 한 종류에 해당하는 부싱형 계기용변류기(Bushing-type Current Transformer : BCT)를 선택하여 수행한 실험 결과를 보여준다.

부분방전량의 변화와 온도변화간 연관관계의 실험은, 내부설치기기별로 각각, 전계 분포 해석(analysis of electric field distribution), 짧은 시간 경과 전류 강도(short time over current strength)에 따른 전기적 특성 실험(예 : 25㎄/1sec at 20㎸/60㎐), 전원 인가시 파괴 또는 소손이 되기 시작하는 시점을 측정하 는 내 전원 주파수 전압 시험(test for withstand power frequency voltage), 전기적 번쩍임에 따른 충격량(lightening impulse) 실험, 부분방전에 따른 절연열화실험(예 : 실험장치 Tetex 9120 시리즈), 부분방전에 따른 온도 상승(변화)실험을 포함한다.

이런 실험 및 분석 결과, 도 5와 아래의 [표 1]에 표시된 바와 같이, 적어도 부싱형 계기용변류기(BCT)의 기준 부분방전량 모델값(비교 체크를 위한 인덱스데이터값)이 완성되고, 이들 기준 부분방전량 모델값은 절연열화 예측부에 의해 하드디스크에 기록 저장된다.

여기서, 기준 부분방전량 모델값은 부분방전량의 변화와 온도변화간 연관관계를 나타내도록, 부분방전에 대응한 절연열화상태를 의미하는 하는 것으로서, 온도별 안전(safety), 주의(audible corona), 경고(visual corona), 위험(ozon), 사고(flashover)로 정의될 수 있다.

위와 같은 방식으로, 몰드형 3상 전력량계량기(MOF), 22.9kV용 계기용변압기(PT), 각종 부싱소자, 3상 부스바, 부하개폐기(LBS), 진공차단기(VCB) 별로 모델링된다.

그리고, 모델링된 각각의 기준 부분방전량 모델값은 메인컴퓨터에서 내부설치기기별로 기록 관리하고, 향후 온도상승 또는 온도변화에 따른 부분방전량을 예측하는데 사용된다.

즉, 메인컴퓨터로 입력된 상기 온도측정값은, 절연열화 예측부에 의해서, 복수개의 적외선 온도센서들의 평균값으로 계산된 후, 메인컴퓨터의 기준 부분방전량 모델값과 비교 체크 또는 판단된 다음, 상기 온도측정값의 평균값이 기준 부분방전량 모델값의 온도 영역에 포함되는 것에 따라, 절연열화상태를 의미하는 안전(safety), 주의(audible corona), 경고(visual corona), 위험(ozon), 사고(flashover) 중 어느 하나를 선택하는데 사용되고, 결국 내부설치기기의 온도별 절연열화상태로서 감시화면상에 표시된다.

도 6에 보이듯이, 예측시스템은 메인 화면(도시 안됨)에 나열된 복수개의 수배전반 중 어느 하나를 선택할 경우, 선택된 수배전반의 감시화면(150)이 메인컴퓨터 또는 서브컴퓨터의 모니터에 표시된다.

예측시스템의 감시화면(150)에서는, 해당 내부설치기기(예 : LBS, MOF, BCT, PT, bus bar, VCB 등) 및 이들의 결합관계를 보여주도록 배치한 회로도가 표시된다.

회로도상에는 해당 내부설치기기당 적어도 3개 또는 그 이상과 같이 복수 측정지점에 대응한 온도가 개별적으로 표시됨과 함께, 해당 측정지점별 부분방전에 대응한 각각의 절연열화상태(151)를 안전(safety), 주의(audible corona), 경고(visual corona), 위험(ozon), 사고(flashover) 중 어느 하나로 표시하고 있다.

도 7에 보이듯이, 예측시스템은 온도이상경보기능에 포함된 자동 팝업작동 또는 도 6의 경보화면아이콘(152)을 마우스로 클릭함에 따라 해당 기능이 활성화되는 것 중 어느 하나를 통해서, 예측시스템이 관리하고 있는 모든 수배전반들의 경보 상황을 표현할 수 있는 소정의 경보화면(160)을 화면상에 디스플레이 한다.

경보화면(160) 상에는 태그이름으로 구별되는 수배전반별 내부설치기기의 이름, 경보상태, 발생시간, 해제시간, 동작시간, 절연열화상태별 주석 내용 등의 각종 정보를 리스트 형식으로 보여준다. 여기서, 상기 각종 정보는 메인컴퓨터의 하드디스크에 기록 저장되어 오늘 경보를 비롯하여, 과거 경보를 검색할 수 있고, 프린터 등을 통해 출력할 수 있도록 되어 있다.

도 8에 보이듯이, 예측시스템은 보고서 작성기능에 대응하게, 도 6의 리포트아이콘(153)을 마우스로 클릭함에 따라 해당 기능이 활성화될 경우, 예측시스템이 관리하고 있는 모든 수배전반들의 감시 운영 일지(레포트)를 보고서화면(170)과 같은 액셀 데이터로서 표시 또는 출력시키도록 되어 있다.

도 9에 보이듯이, 예측시스템은 적외선 온도센서별 온도변화 추이를 확인할 수 있는 트렌드 그래프 출력기능에 따라 헤딩 적외선 온도센서의 온도 변화 추이를 시각적으로 트렌드 그래프화면(180)과 같이 보여준다.

이하, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법에 대해서 설명하도록 하겠다.

먼저, 수배전반에서 복수개의 내부설치기기별 온도를 상시 통합적으로 계측하는 복수개의 적외선 온도센서에 의해 전기장치별 복수개의 온도측정신호를 각각 획득하는 복수온도측정단계(S10)가 수행된다.

여기서, 내부설치기기는 앞서 설명한 바와 같이, 적어도 부싱소자, 부스바, PT, CT, MOF, LBS, VCB 중에서 단수 또는 복수로 선택되거나, 절연열화의 예측이 요구되는 상기 수배전반 내부의 소정 구성품을 의미한다.

복수온도측정단계(S10)가 실시간으로 이루어지는 과정 가운데, 측정신호전송단계(S20)가 수행된다.

측정신호전송단계(S20)는 상기 온도측정신호를 상기 적외선 온도센서에 1:1로 접속된 각각의 인디케이터 쪽으로 실시간 전송한다.

또한, 프로토콜변환단계(S30)에서는, 상기 인디케이터 각각으로부터 인출된 통신케이블과 메인컴퓨터 사이에 접속된 통신컨버터를 통해서, 상기 온도측정신호를 상기 메인컴퓨터가 인식할 수 있는 프로토콜의 온도측정값으로 변환된다.

또한, 절연열화판단단계(S40)에서는 메인컴퓨터로 입력된 상기 온도측정값을 메인컴퓨터에 미리 설정된 기준 부분방전량 모델값과 비교 체크하여 상기 내부설치기기의 온도별 절연열화상태를 판단한다.

그 판단 결과, 메인컴퓨터 또는 서브컴퓨터는 검출된 절연열화상태와 해당 온도측정값을 감시화면상에 표시하는 절연열화표시단계(S50)를 수행한다.

또한, 절연열화표시단계(S50) 도중에서는 이상온도 검출시, 경보음과 함께 관련 항목 내용을 메인컴퓨터의 하드디스크에 저장하여 차후 열람토록 하는 경보단계(S51)가 더 진행된다.

상기 절연열화표시단계(S50) 도중에서는 상기 온도측정값을 액셀파일로 미리 정해진 시간마다 하드디스크에 기록 저장하는 보고서작성단계(S52)가 더 진행된다.

또한, 절연열화표시단계(S50) 도중에서는 상기 적외선 온도센서의 기간별 온도변화 추이를 분석할 수 있도록 그래프로 표시하는 트렌드표시단계(S53)가 더 진행된다.

이상 설명한 바와 같이 구성된 본 발명에서는, 부분방전이나 표면방전 등에 의한 절연기기 등의 절연파괴 사고를 미연에 방지할 수 있는 수배전반 절연열화 예 측시스템 및 방법이 제공되는 이점이 있다.

본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템 및 방법에서는, 수배전반의 내부설치기기에서 복수개의 측정지점을 복수개의 비접촉식 적외선 온도센서로 계측하고, 이를 통합적으로 메인컴퓨터를 통해 관리함에 따라, 각종 에폭시 몰드형 절연기기별 온도상승과 절연열화상태를 실시간 연중무휴 감시할 수 있고, 유사시 경보를 화면상에 알려주거나 또는 단문자메시지를 통해 관리자에게 직접적으로 알려줄 수 있어, 절연열화의 원인으로 인하여 절연파괴 사고를 감시 및 예방할 수 있고, 절연열화상태를 예측 및 인지한 관리자로 하여금 유지보수(maintenance)계획을 세워 적절한 조치를 취하여 부정전 전력 공급을 실현하고 정전사고를 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 센서 전용 취부대를 제공하여, 기존 수배전반 또는 새로이 설치할 수배전반 모두에서 용이하게 센서 설치 작업을 신속히 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 복수개의 적외선 온도센서와 복수개의 인디케이터와 통신컨버터 및 메인컴퓨터를 이용하여 컴퓨터 기반 데이터 수집이 가능하므로, 실시간으로 정확하게 복수개의 온도측정신호의 획득을 수행하여 온도측정값 및 그의 절연열화상태의 정밀도가 매우 높은 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 부분방전량의 변화와 온도변화간 연관관계를 살펴볼 때 단순 온도대비 부분방전량만으로 절연열화상태를 판단하지 않고, 전계 분포 해석(analysis of electric field distribution), 짧은 시 간 경과 전류 강도(short time over current strength)에 따른 전기적 특성 실험, 내 전원 주파수 전압 시험(test for withstand power frequency voltage), 전기적 번쩍임에 따른 충격량(lightening impulse) 실험, 부분방전에 따른 절연열화실험, 부분방전에 따른 온도 상승(변화)실험을 통해 얻은 기준 부분방전량 모델값을 사용함에 따라, 더욱 정확한 수배전반용 절연열화 예측이 가능한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 적외선 온도 측정 방식을 통해 시스템을 심플화시킴과 함께 경제적으로 구성할 수 있도록 함에 따라, 자동 검침 및 관리가 필요한 사용처에서 부담없이 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템은 해당 수배전반의 전원과 다른 개별전원공급장치를 사용함에 따라, 해당 수배전반에서 절연열화 파괴사고가 심하게 발생되어 정전이 되더라도, 계속해서 해당 수배전반의 내부설치기기별 절연열화 상황을 체크할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법을 통해서, 신속한 인지 및 조치를 취하여 손실 및 사고를 방지함과 함께, 개별적이고 산발적인 온도감시 및 절연열화상태 감시를 탈피하여, 컴퓨터에 집중화하여 한 곳에서 감시할 수 있는 장점이 있다.

아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims

수배전반에 설치된 복수개의 내부설치기기의 절연열화를 통합 관리하기 위한 수배전반 절연열화 예측시스템에 있어서,

상기 내부설치기기 각각의 부분방전에 대응한 온도측정신호를 획득하도록 상기 수배전반의 내부에서 설치된 복수개의 적외선 온도센서와;

상기 적외선 온도센서와 전기적으로 결합된 센서입력단을 통해 상기 온도측정신호를 입력받은 후 아날로그-디지털 컨버터를 통해 상기 온도측정신호를 RS485통신이 가능한 프로토콜로 변환시키도록 상기 수배전반에 설치된 인디케이터와;

상기 인디케이터의 프로토콜을 컴퓨터통신용 프로토콜로 변환시키도록 상기 인디케이터와 연결된 통신컨버터와;

상기 통신컨버터의 프로토콜 변환에 대응하여 상기 온도측정신호로부터 변화된 온도측정값을 실시간으로 입력받아 상기 온도측정값을 공유하도록, 상기 통신컨버터가 접속된 네트워크망을 통해서 상호 연결되고, 미리 기준 부분방전량 모델값이 각각 설정된 복수개의 컴퓨터를 포함하되,

상기 컴퓨터가 상기 온도측정값을 기준 부분방전량 모델값과 비교 체크하여 상기 내부설치기기의 온도별 절연열화상태인 안전(safety), 주의(audible corona), 경고(visual corona), 위험(ozon), 사고(flashover) 중 어느 하나를 검출하여 해당 온도측정값과 함께 상기 컴퓨터의 감시화면상에 표시하도록 된 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템.
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제1항에 있어서,

상기 내부설치기기를 향하도록 상기 수배전반의 프레임에 설치된 취부대를 더 포함하고, 상기 취부대는 'z'자 또는 '
' 단면 형상과 같이 계단형상으로 절곡시켜 중간부의 양측에 장폭부 및 단폭부를 일체로 형성한 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템.
제9항에 있어서,

상기 취부대는 중앙측 적외선 온도센서를 장착하기 위한 제1장착공과; 상기 제1장착공의 양측에서 이격된 상태로 상기 취부대의 길이방향으로 길게 연장된 장공 형상의 제2, 제3장착공을 상기 중간부에 형성하고 있고, 상기 중간부의 양쪽 끝단에서 각각 일측을 개방시킨 슬롯을 더 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템.
제9항에 있어서,

상기 취부대는 고정볼트용 복수개의 제1구멍과 스트립형 파스너(fastener)용 복수개의 제2구멍 중 어느 하나를 상기 장폭부 또는 단폭부에 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템.
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제1항에 있어서,

상기 인디케이터는 각각 상기 수배전반의 전원과 다른 별도의 전원을 공급받아 사용하도록 개별전원공급장치에 접속된 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템.
복수개의 내부설치기기를 갖는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법에 있어서,

상기 수배전반에서 복수개의 내부설치기기별 온도를 상시 통합적으로 계측하는 복수개의 적외선 온도센서에 의해 전기장치별 복수개의 온도측정신호를 각각 획득하는 복수온도측정단계와;

상기 온도측정신호를 상기 적외선 온도센서에 1:1로 접속된 각각의 인디케이터쪽으로 실시간 전송하는 측정신호전송단계와;

상기 인디케이터 각각으로부터 인출된 통신케이블과 메인컴퓨터 사이에 접속된 통신컨버터를 통해서, 상기 온도측정신호를 상기 메인컴퓨터가 인식할 수 있는 컴퓨터통신용 프로토콜의 온도측정값으로 변환시키는 프로토콜변환단계와;

상기 메인컴퓨터로 입력된 상기 온도측정값을 상기 메인컴퓨터에 미리 설정된 기준 부분방전량 모델값과 비교 체크하여 상기 내부설치기기의 온도별 절연열화상태를 검출하는 절연열화판단단계와;

상기 판단된 절연열화상태와 해당 온도측정값을 감시화면상에 표시하는 절연열화표시단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법.
제14항에 있어서,

상기 절연열화표시단계 이후에서는 이상온도 검출시, 경보음과 함께 관련 항목 내용을 하드디스크에 저장하여 차후 열람토록 하는 경보단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법.
제14항에 있어서,

상기 절연열화표시단계 이후에서는 상기 온도측정값을 액셀파일로 미리 정해진 시간마다 하드디스크에 기록 저장하는 보고서작성단계를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법.
제14항에 있어서,

상기 절연열화표시단계 이후에서는 상기 적외선 온도센서의 기간별 온도변화 추이를 분석할 수 있도록 그래프로 표시하는 트렌드표시단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법.
제14항에 있어서,

상기 절연열화표시단계 이후에서는 이상온도 검출시, 적어도 수배전반 관리번호 및 위치, 절연열화상태, 경보시간, 온도측정값 중 어느 하나가 포함된 해당 수배전반 관련 경보정보값을 토대로하여 작성된 단문자메시지를 관리자의 이동통신단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 수배전반 절연열화 예측시스템의 운영방법.