KR100944537B1 - 변압기 오엘티씨 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에서, 단일 구조의 AVR로 구축될 수 있는 변압기 오엘티씨 제어 시스템을 개시한다.

본 발명에 따른 시스템은, 제2 현장동(Local2)에 구비되어 전압감지 센서의 감지 결과를 소정 레벨의 소신호로 변환출력하는 전압 검출부, 자동 모드 시 변압기의 전압 검출부의 검출 결과에 근거하여 탭을 자동 조절하는 단일 구조의 AVR, 자동 모드 시 AVR의 출력 신호를 상기 LCP로 제공하고, 수동 모드 시 운전원의 조작 지시에 따라 탭 제어신호를 LCP로 전송하는 전환 스위치로 구성된 OLTC 제어패널; 제3 현장동(Local3)에 위치하며 자동 모드 및 수동 모드에 대응하는 모드 전환명령을 전환 스위치로 제공하고, AVR의 동작 상태 및 상기 전압 검출부의 검출 결과를 토대로 설정된 자동 모드를 유지하거나 자동 모드를 수동 모드로 전환 제어하는 원격소 장치로 이루어진다.

따라서, 본 발명은 AVR 설비 구조를 단순화할 수 있어 시스템 구축의 단가 절감 효과를 갖는다. 또한, AVR 및 Digital Volt Meter의 겸용 상태에서 운전원의 오조작에 의한 시스템 동작 오류를 사전에 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

변압기, AVR, LCP, 자동모드, 수동모드, 모드전환

Description

변압기 오엘티씨 제어 시스템{SYSTEM FOR CONTROLLING O.L.T.C OF TRANSFORMER}

본 발명은 변압기 오엘티씨(OLTC) 제어에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중첩 사용되는 자동전압 조절장치(AVR) 및 디지털 전압 메터(DVM-Digital Volt Meter) 구조를 단일화된 자동전압 조절장치(AVR)로 구현하기 위한 변압기 오엘티씨 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 154kV 변전소는 154kV 전압을 제공받아 22.9kV로 전압 강하시킨다. 이러한 변압 제어는 LCP(Local Control Panel)에 의해 관리되며, 전압이 일정범위를 벗어날 경우, 변압기의 TAP을 조절해야 하는데 이러한 기능을 담당하는 것이 OLTC(On Load Tap Control) 회로이다.

이를 구체적으로 설명하기 위해 변압기의 설비 구조를 도 1을 참조하여 살펴 보면 다음과 같다. 먼저, 현장동(Local 1)에는 변압기와 이를 관리하는 LCP가 구비되며, 현장동(Local 2)에는 OLTC를 갖는 변압기 보호반을 보유한다. 여기서, 변압기용 LCP Panel에서 OLTC Control 운전조건을 Local운전 또는 Remote운전 중 하나의 운전조건을 선택하여 운영하고 있으며, Local운전 조건을 선택한 경우에는 변압 기 TAP 증가, 감소 조작이 변압기용 LCP에서만 가능하다.

또한, Remote운전 조건을 선택한 경우에는 현장동(Local 2)에 설치된 변압기보호반에서 변압기 TAP 증가, 감소 조작이 이루어진다. 변압기보호반에 구성된 회로는 자동운전 또는 수동운전 모드에 따라 운전방식이 달라지는데 자동운전과 수동운전의 차이점은 다음과 같다. 먼저, 자동운전을 선택한 경우 AVR(자동전압운전장치)과 Digital Volt Meter 각각의 장치별로 설정한 상, 하한치 범위에 따라 OLTC TAP Control이 가능하도록 하였는데 이는 자동운전을 위한 장치를 이중으로 회로를 구성한 것이다.

즉, AVR 또는 Digital Volt Meter의 상, 하한치 범위를 각기 달리하여 운전하도록 하여 하나의 장치가 고장으로 인해 정상 동작되지 않아 자동운전이 이루어지지 않은 경우 다른 하나의 장치에서 자동운전이 이루어지도록 한 것이다. 대부분 Digital Volt Meter를 우선순위로 운전하고 있으며, AVR를 Backup 개념으로 설치한다.

반면, 수동운전을 선택한 경우에는 원격지에 위치한 급전분소에서 급전운영자가 급전운영 시스템을 통해 현장동(Loacl 3) 원격소장치로 전송하여 변압기 TAP을 조작한다. 급전운영자가 변압기 OLTC TAP 증가 또는 감소 제어명령을 실행하면 현장(Local 3)에 설치된 원격소장치로 전송되고 원격소장치는 해당 제어신호를 변압기보호반의 OLTC Control 회로에 전기적 신호를 전송하여 변압기 OLTC TAP을 증가 또는 감소시킨다. 현재는 자동운전을 선택하여 AVR 또는 Digital Volt Meter로 운전하지 않고 대부분 수동운전을 선택하여 운전을 하고 있는 실정이다.

따라서, 종래의 변압기 OLTC 제어는 잘 사용하지 않는 운전 방식에 불필요한 자재 및 회로가 추가되어 제품원가 상승의 원인이 되고 있으며, 더욱이 AVR 및 Digital Volt Meter의 전압 설정치 범위를 운전원의 잘못으로 동일하거나 유사하게 설정한 경우 변압기의 안정성을 저하시키는 문제점을 갖는다. 즉, 변압기 전압이 저전압 또는 고전압이 발생하여 AVR 및 Digital Volt Meter가 동작하는데 있어서 둘 중 한 장치에서 먼저 동작하면 다른 장치에선 동작하지 말아야 하는데 그렇지 못한 경우가 발생하여 변압기 TAP이 한 단계 낮거나, 높게 중복 제어되어 불안정하게 변압기가 운전될 수도 있는 것이다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 자동전압 운전장치의 단일화된 구조를 제공함으로써, 변압기 제어 시스템의 불필요한 단가 상승을 억제할 수 있는 변압기 오엘티씨 제어 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 변압기의 자동운전 모드 시, 운전원의 오조작에 의한 변압기 운전의 오동작을 사전에 방지하여, 시스템의 안정성을 확보할 수 있는 변압기 오엘티씨 제어 시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자동 모드로 전환 시, 소정 시간의 테스트 시간을 갖고, 테스트 시간의 검출 결과에 근거하여 자동모드 전환을 최종 승인하되, 자동모드 상에서 오류 발생 시 수동 모드로 자동전환하여 단일화된 AVR의 안정성을 제공할 수 있는 변압기 오엘티씨 제어 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관점에 따른 변압기 오엘티씨 제어 시스템은, 제1 현장동(Local1)에 구비되어 탭 조절을 위한 모터, 탭의 변위에 따라 출력되는 전압을 감지하는 전압감지 센서, 상기 모터를 동작시키는 LCP; 제2 현장동(Local2)에 구비되어 상기 전압감지 센서의 감지 결과를 소정 레벨의 소신호로 변환출력하는 전압 검출부, 자동 모드 시 변압기의 상기 전압 검출부의 검출 결과 에 근거하여 탭을 자동 조절하는 단일 구조의 AVR, 자동 모드 시 상기 AVR의 출력 신호를 상기 LCP로 제공하고, 수동 모드 시 운전원의 조작 지시에 따라 탭 제어신호를 상기 LCP로 전송하는 전환 스위치로 구성된 OLTC 제어패널; 제3 현장동(Local3)에 위치하며 자동 모드 및 수동 모드에 대응하는 모드 전환명령을 상기 전환 스위치로 제공하고, 상기 AVR의 동작 상태 및 상기 전압 검출부의 검출 결과를 토대로 설정된 자동 모드를 유지하거나 자동 모드를 수동 모드로 전환 제어하는 원격소 장치로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 변압기 오엘티씨 제어 시스템은, 단일 구조의 AVR을 구축한 후, 자동 모드 시 AVR의 오류 상태를 검출하고, 그 결과에 따라 자동 모드 진입 또는 자동 모드 유지 여부를 결정함으로써, AVR 설비 구조를 단순화할 수 있어 시스템 구축의 단가 절감 효과를 갖는다. 또한, AVR 및 Digital Volt Meter의 겸용 상태에서 운전원의 오조작에 의한 시스템 동작 오류를 사전에 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 예시 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 변압기 오엘티씨 제어를 설명하기 위한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 제1 현장동(Local1 :203)에는 탭 조절을 위한 모터(215)를 포함하여, 탭의 변위에 따라 출력되는 전압을 감지하는 전압감지 센서(217) 및 상기 모터(215)를 동작시키는 LCP(213)를 포함한다. 제2 현장동(Local2 :201)에는 상기 전압감지 센서(217)의 감지 결과를 소정 레벨의 소신호로 변환출력하는 전압 검출부(207)와, 자동 모드 시 변압기의 상기 전압 검출부(207)의 검출 결과에 근거하여 탭을 자동 조절하는 AVR(209)과, 자동 모드 시 상기 AVR(209)의 출력 신호를 상기 LCP(213)로 제공하고, 수동 모드 시 운전원의 조작 지시에 따라 탭 제어신호를 상기 LCP(213)로 전송하는 전환 스위치(211)로 구성된 OLTC 제어패널을 보유한다. 상기 원격소 장치(205)는 제3 현장동(Local3 : 205)에 위치하며 자동 모드 및 수동 모드에 대응하는 모드 전환명령을 상기 전환 스위치(211)로 제공한다.

여기서, 상기 원격소 장치(205)는 AVR(209)의 동작 상태 및 상기 전압 검출부(207)의 검출 결과를 토대로 설정된 자동 모드를 유지하거나 자동 모드를 수동 모드로 전환 제어한다. 즉, 상기 AVR(209)의 오동작 검출 시 현재의 자동 모드를 수동 모드로 자동 전환하도록 한다.

이는 AVR(209)로 설정된 전압 범위에 대응하는 출력 전압이 유도되지 않을 경우, 상기 AVR(209)의 오동작으로 판단하는 것으로, 상기 원격소 장치(205)의 소정 시간 예컨대, 1 Sec 내지 3 Sec 동안의 감시 결과를 근거로 판단한다. 상기 원격소 장치(205)는 출력 전압의 가변상태를 인지한 후, 상기한 소정 시간 동안에 출력 전압이 정상치로 복귀되지 않음을 감지하는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 원격소 장치의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이 다.

도시된 바와 같이, 변압기의 1차측 및 2차측 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하는 센서 드라이버(309)와, 상기 센서 드라이버(309)의 출력 전압을 디지트화된 전압 정보로 변환 출력하는 AD 컨버터(307)와, 상기 OLTC의 자동 모드 및 수동 모드에 따른 각각의 제어명령을 저장하고, 자동 모드 제어명령에 기반하여 상기 OLTC 오류 검출 시 수동 모드로 자동 변환 제어하기 위한 프로그램화된 자동 모드전환정보를 저장하는 메모리(303)와, 상기 메모리(303)의 자동 모드 전환정보에 기초하여 상기 OLTC의 자동 모드 시 변압기의 1차측 전압 변화에 대응하는 2차측 전압 변화를 토대로 AVR(209)의 오류 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 수동 모드로 자동 변환을 지시하는 제어부(301)와, 상기 제어부(301)의 제어명령에 응답하여 상기 OLTC의 전환 스위치(211)로 제어 신호를 전송하는 제어 드라이버(305)로 구성된다.

한편, 상기 제어부(301)는 AVR(209)의 오동작 감지 또는 상기 자동 모드 전환정보에 따라 AVR(209)의 모드 전환이 이루어질 경우 이를 해당 운전원에게 통지하기 위한 경고부(313)가 더 포함될 수 있다. 상기 경고부(313)는 그래픽화된 정보 또는 텍스트화된 정보에 의해 경고하거나, 경고음을 이용한 음향 경고가 이루어질 수 있을 것이다. 또한, 미설명된 키입력부(311)는 운전원의 선택 스위치로써, 자동 모드 또는 수동 모드를 결정하고, 상기 AVR(209)의 구동 전압 범위를 결정한다.

이하, 본 발명의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 운전원은 원격소 장치(205)의 키입력부(311)를 통해 OLTC에 대한 제어 모드를 선택한다. OLTC의 제어 모드가 수동일 경우, 운전원은 입력 전압 값에 대한 출력 전압이 일정하도록 탭 제어 명령을 키입력부(311)를 통해 수행한다. 제어부(301)는 운전원의 탭 제어에 대응하는 입력 코드를 인지한 후, 상기 메모리(303)로 저장된 수동 모드 제어 알고리즘에 따라 탭 제어를 위한 제어 신호를 출력한다.

상기 탭 제어를 위한 제어 신호는 제어 드라이버(305)를 통해 상기 OLTC의 전환 스위치(211)로 전송된다. 상기 전환 스위치(211)는 수동 모드 명령에 응답하여 상기 AVR(209)의 동작을 정지시킨 후, 상기 제어 신호를 LCP(213)로 제공한다. 상기 LCP(213)는 제어 신호에 대응하도록 상기 모터(215)를 동작시켜 설정된 탭 조정을 수행한다. 상기 모터(215)의 동작은 변압기의 탭을 조정하여 변압기의 출력 전압이 규정된 전압으로 유지되도록 한다.

또한, 상기 전압검지 센서(217)는 출력 전압을 인지하여 상기 원격소 장치(205)로 제공하며, 원격소 장치(205)는 탭 조정에 대응하는 출력 전압이 가변되었는지를 확인한다.

반면, 원격소 장치(205)의 키입력부(311)에서 자동 모드로 설정할 경우, 운전원은 상기 키입력부(311)를 통해 전압 범위를 설정한다. 상기 제어부(301)는 자동 모드 설정에 따라 자동 모드 명령을 제어 드라이버(305)를 통해 전송하며, 전환 스위치(211)의 스위칭 전환을 지시한다. 상기 전환 스위치(211)는 AVR(209)을 기동시킨 후, AVR(209)의 전압 제어 명령이 상기 LCP(213)로 전달되도록 스위칭 접속한다.

상기 AVR(209)은 자동 모드에 대응하여 상기 전압 검출부(207)로부터 지속적 인 전압 검출 즉, 변압기의 1차측 전압과 2차측 전압을 감지하고, 1차측 전압이 기 설정된 전압 범위에 존재하는지를 판단한다. 1차측 전압이 설정된 전압 범위를 벗어나 2차측 전압이 기준치를 벗어날 경우, 상기 AVR(209)은 이에 해당하는 탭 조정 명령을 상기 LCP(213)한다. 상기 LCP(213)는 모터(215)를 동작시켜 탭 조정을 수행한다.

여기서, 상기 원격소 장치(205)는 변압기의 1차측 전압과 2차측 전압을 감지하는데, 이는 상기 센서 드라이버(309)로 입력되는 1차측 전압 및 2차측 전압을 AD 컨버터(307)를 통해 디지털 신호로 변환한 후 제어부(301)로 인가됨으로써 인지된다. 상기 제어부(301)는 1차측 전압이 기 설정된 전압 범위에 존재하고, 2차측 전압이 안정적일 경우 AVR(209)을 정상 상태로 판단한다. 그러나, 1차측 전압이 기 설정된 전압 범위에 존재하나, 2차측 전압이 안정적이지 못할 경우, 또는 1차측 전압이 설정된 범위에 존재하지 않으면서 AVR의 동작이 이루어지지 않을 경우, 제어부(301)는 상기 AVR(209)이 비정상 상태로 판단한다.

여기서, 상기 제어부(301)는 AVR(209)의 정상상태 여부를 1차측 전압 및 2차측 전압에 대한 상대적인 전압 변화로 인지하나, 필요에 따라 1차측 전압의 변화 시점에서 2차측 전압의 변화 시점까지의 시간차를 근거로 AVR의 정상상태 여부를 판단할 수 있을 것이다. 즉, AVR(209)의 동작이 소정 시간 이내에 이루어지지 않는 회로 이상을 검출하는 것이다. 여기서, 소정 시간이라 함은 1 Sec 내지 3 Sec가 바람직하나 시스템의 환경에 따라 가변될 수 있음은 물론이다.

이와 같이, 상기 제어부(301)가 AVR(209)의 이상상태를 검지할 경우, 상기 메모리(303)로부터 자동모드 전환 정보를 패치한다. 상기 자동모드 전환 정보는 프로그램화된 정보로서, 상기 제어부(301)는 자동모드 전환 정보에 기반하여 현재의 자동 모드를 수동 모드로 전환한다. 상기 제어부(301)는 수동 모드 전환에 따른 수동모드 제어 명령을 상기 제어 드라이버(305)로 제공하며, 상기 제어 드라이버(305)는 상기 전환 스위치(211)로 수동 모드 전환을 지시한다. 따라서, 상기 AVR(209)은 동작을 정지하고, 상기 전환 스위치(211)는 수동 모드에 따른 운전원의 지시를 받는다.

여기서, 상기 제어부(311)는 자동적인 모드 전환 시, 상기 경고부(313)를 통해 시스템 오류 발생을 경고할 수 있으며, 경고 메시지 출력을 위한 그래픽 정보 또는 음향 정보 등을 활용할 수 있다. 또한, 상기 제어부(311)는 자동적인 모드 전환 시, 상기 경고부(313)를 통해 일정 시간 동안 경고한 후, 모드 전환을 수행토록 하여 시스템의 안정성을 확고히 할 수 있다. 결국, 본 발명에서는 AVR의 단일화된 구조를 안정적으로 운용할 수 있게 되는 것이다.

전술된 바와 같이, 본 발명에서는 변압기의 운용에 있어서 변압기 자동운전 모드 시, AVR의 오동작 검출과 더불어 오동작에 의한 수동모드 전환 제어를 수행함으로써, 중첩 구조의 AVR을 단일 구조로 변경할 수 있어 시스템 설비를 대폭 격감시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 변압기의 OLTC 제어는 수배전반 산업 시설에 충분한 이용 가치가 있다고 할 것이다.

도 1은 종래 변압기의 OLTC 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 본 발명에 따른 OLTC 제어 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 2의 원격소의 주요 기능을 설명하기 위한 구성도이다.

<주요 도면에 대한 부호의 설명>

201 : OLTC(제2 현장동) 203 : 제1 현장동

205 : 원격소 장치(제3 현장동) 207 : 전압 검출부

209 : AVR 211 : 전환 스위치

213 : LCP 215 : 모터

217 : 전압 검지 센서 301 : 제어부

303 : 메모리 305 : 제어 드라이버

307 : AD 컨버터 309 : 센서 드라이버

311 : 키입력부 313 : 경고부

Claims (8)

1. 제1 현장동(Local1)에 구비되어 탭 조절을 위한 모터, 탭의 변위에 따라 출력되는 전압을 감지하는 전압감지 센서, 상기 모터를 동작시키는 LCP;

   제2 현장동(Local2)에 구비되어 상기 전압감지 센서의 감지 결과를 소정 레벨의 소신호로 변환출력하는 전압 검출부, 1 Sec 내지 3 Sec의 응답 속도를 갖으며, 자동 모드 시 변압기의 상기 전압 검출부의 검출 결과에 근거하여 탭을 자동 조절하는 단일 구조의 AVR, 자동 모드 시 상기 AVR의 출력 신호를 상기 LCP로 제공하고, 수동 모드 시 운전원의 조작 지시에 따라 탭 제어신호를 상기 LCP로 전송하는 전환 스위치로 구성된 OLTC 제어패널; 및

   제3 현장동(Local3)에 위치하며 자동 모드 및 수동 모드에 대응하는 모드 전환명령을 상기 전환 스위치로 제공하고, 상기 AVR의 동작 상태 및 상기 전압 검출부의 검출 결과를 토대로 설정된 자동 모드를 유지하거나 자동 모드를 수동 모드로 전환 제어하며, 자동 모드 운전시, 상기 AVR의 오류 상태를 인지할 경우, 수동 모드로 전환시키며, 상기 AVR의 오류 상태가 상기 AVR로 설정된 전압 범위에 대응하는 출력 전압이 유도되지 않을 경우, 상기 AVR의 오동작으로 판단하고, 상기 AVR의 응답 속도가 소정 시간 범위를 벗어날 경우, 상기 AVR의 오동작으로 판단하는 원격소 장치; 를 포함하되,

   상기 원격소 장치는, 변압기의 1차측 및 2차측 전압을 소정 레벨의 전압으로 변환하는 센서 드라이버와, 상기 센서 드라이버의 출력 전압을 디지트화된 전압 정보로 변환 출력하는 AD 컨버터와, 상기 OLTC의 자동 모드 및 수동 모드에 따른 각각의 제어명령을 저장하고, 자동 모드 제어명령에 기반하여 상기 OLTC 오류 검출 시 수동 모드로 자동 변환 제어하기 위한 프로그램화된 자동 모드전환정보를 저장하는 메모리와, 상기 메모리의 자동 모드 전환정보에 기초하여 상기 OLTC의 자동 모드 시 변압기의 1차측 전압 변화에 대응하는 2차측 전압 변화를 토대로 상기 AVR의 오류 여부를 판단하고, 판단 결과에 따라 수동 모드로 자동 변환을 지시하는 제어부, 및 상기 제어부의 명령에 응답하여 상기 OLTC의 전환 스위치로 제어 신호를 전송하는 제어 드라이버로 구성되는 것을 특징으로 하는 변압기 오엘티씨 제어 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 AVR의 오동작 감지 또는 상기 자동 모드 전환정보에 따라 상기 AVR의 모드 전환이 이루어질 경우 이를 경고하기 위한 경고부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 오엘티씨 제어 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 경고부는 그래픽화된 정보 또는 텍스트화된 정보에 의해 경고하거나, 경고음을 이용한 음향 경고가 이루어지는 것을 특징으로 하는 변압기 오엘티씨 제어 시스템.

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