KR101064202B1 - 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법 및 장치 - Google Patents

변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법 및 장치가 제공된다. 통신부는 변압기의 부싱에서 측정된 데이터-캐패시턴스, 유전손실을 나타내는 유전손실 파라미터, 및 캐패시턴스 및 유전손실 파라미터가 측정된 시간을 포함함-를 수신하며, 제어부는 수신된 측정된 데이터를 좌표계 상에 변압기의 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시할 수 있다.

Description

변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법 및 장치{Method and apparatus for monitoring bushing health evaluation for transformer}
본 발명은 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 부싱의 유전손실과 캐패시턴스를 참조하여 부싱의 건전성을 표현할 수 있는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전력계통은 큰 발전소가 수요지에서 멀어지는 경향이 있어 긴 송전선으로 큰 전력을 수송해야 한다. 따라서 송/배전 전압은 차츰 높아지고 있다. 그러나 공장이나 일반가정에서는 높은 전압을 사용하기에 부적절한 환경을 제공하므로, 높은 전압을 낮은 전압으로 변환시키는 변압기가 사용된다.
변압기는 변압기의 전류를 도출하는 절연단자로서의 역할을 담당하는 부싱부를 필요로 한다. 부싱부에서 1차측 전력과 2차측 전력을 변압기 내부로 전달되며, 1차측 전력의 경우 고전압, 저전류의 전력이 전달되는 반면, 2차측 전력의 경우 저전압, 고대전류의 전력이 전달된다. 이러한 부싱부는 노후, 고장 등 다양한 원인에 의해 절연 기능을 상실할 수 있으며, 그러한 경우 부싱부로서의 역할을 수행하지 못한다. 따라서, 시간의 경과에 따른 부싱부의 상태 여부를 보다 정확히 평가하여, 부싱부의 상태에 따라 적응적으로 대응할 수 있는 기술이 필요하다.
또한, 기존에는 부싱부의 절연 상태를 파악하기 위하여, 일정 기간동안 산출되어 누적된 유전손실인자와 부싱의 캐패시턴스 값을 단순히 시간에 근거하여 표현하고, 임계값과 비교하고 있다. 따라서, 관리자는 부싱부의 절연 상태 변화를 파악하기 어렵고, 관리자가 인지하는 임계값을 기초로 하는 판단하게 된다. 이때, 임계값이 잘못 설정되어 있거나 또는 관리자가 절연 상태의 변화 추이를 정확히 파악하지 못하는 경우, 부싱부를 모니터링하는 장비의 오동작이나 부싱의 절연 파괴로 인해 변압기의 손상을 피할 수 없게 된다.
본 발명은 부싱부의 유전손실과 캐패시턴스를 참조하여 부싱의 건전성을 표현함으로써, 부싱부의 건전성을 수시로 용이하게 모니터링하고, 부싱부의 절연 파괴를 미연에 방지할 수 있는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법 및 장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변압기의 부싱기에서 측정된 부싱 데이터-캐패시턴스, 유전손실을 나타내는 유전손실 파라미터, 및 상기 캐패시턴스 및 상기 유전손실 파라미터가 측정된 시간을 포함함-를 수신하는 단계; 및 상기 수신된 부싱 데이터를 좌표계 상에 상기 변압기의 부싱 건전성(Bushing Health Evaluation)을 알 수 있는 값으로 표시하는 단계;를 포함하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법이 제공된다.
상기 수신된 부싱 데이터들을 상기 부싱 데이터들이 측정된 시간별로 데이터베이스에 누적 저장하는 단계;를 더 포함하며, 상기 표시하는 단계는, 상기 누적 저장된 부싱 데이터들을 상기 좌표계에 변압기의 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시할 수 있다.
상기 좌표계는 3상 좌표계이고, 상기 표시하는 단계는, 상기 3상 좌표계에 3개의 상 별로, 상기 측정된 부싱 데이터를 상기 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시할 수 있다.
상기 좌표계는 제1좌표축 및 제1좌표축과 수직하는 제2좌표축을 포함하며, 상기 부싱 건전성을 알 수 있는 값은, 상기 제1좌표축과 상기 제2좌표축이 교차하는 지점으로부터의 거리, 상기 제1좌표축 또는 제2좌표축으로부터의 각도 및 색상으로 정의될 수 있다.
상기 거리는 상기 부싱 데이터의 캐패시턴스, 상기 각도는 상기 측정된 유전손실 파라미터에 의해 정해지며, 상기 색상은 상기 측정된 시간에 의해 정해질 수 있다.
상기 좌표계에 상기 부싱 건전성을 판단할 수 있는 기준이 더 표시될 수 있다.
상기 좌표계에 안전, 주의, 및 요주의를 나타내는 영역이 더 표시될 수 있다.
상기 영역은 색상으로 구분되어 표시되며, 상기 부싱기로부터 사전에 누적 측정된 캐패시턴스와 유전손실 파라미터를 이용하여 구분될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 변압기의 부싱기에서 측정된 부싱 데이터-캐패시턴스, 유전손실을 나타내는 유전손실 파라미터, 및 상기 캐패시턴스 및 상기 유전손실 파라미터가 측정된 시간을 포함함-를 수신하는 통신부; 및 상기 수신된 부싱 데이터를 좌표계 상에 변압기의 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시부에 표시하는 제어부;를 포함하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치가 제공된다.
상기 부싱기에서 측정되어 수신된 부싱 데이터들을 상기 데이터들이 측정된 시간별로 데이터베이스에 누적 저장하는 저장부;를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 누적 저장된 부싱 데이터들을 상기 좌표계에 변압기의 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시할 수 있다.
상기 좌표계는 3상 좌표계이고, 상기 제어부는, 상기 3상 좌표계에 3개의 상 별로, 상기 부싱 데이터를 상기 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변압기의 부싱 건전성을 디스플레이하고 평가하기 위하여, 3상 좌표계와 같은 좌표계 상에 부싱에서 측정된 유전손실 파라미터와 부싱 캐패시턴스를 측정된 시간과 동기화하여 공간적으로 표시할 수 있다. 이로써, 관리자는 변압기의 부싱부의 건전성, 절연 상태의 변화 추이 등을 용이하게 판단할 수 있다.
또한, 관리자는 좌표계 상에 추가적으로 표시되는 부싱의 건전성을 판단할 수 있는 기준을 참조하여, 부싱의 절연 기능을 수시로 판단하고, 부싱의 절연 파괴를 사전에 방지할 수 있으며, 이로써, 변압기를 보다 안정적으로 운전할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치를 도시한 블록도,
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부싱 데이터가 측정된 부싱기의 평면도,
도 3은 부싱부의 형상도를 도시한 도면,
도 4는 부싱부에서 발생하는 부싱 캐패시턴스를 설명하기 위한 도면,
도 5는 부싱부의 등가회로도를 도시한 도면,
도 6은 부싱부에서 발생하는 유전손실을 나타내는 유전손실 파라미터의 일 예를 설명하기 위한 도면,
도 7은 서로 다른 시간에서 측정된 유전손실각과 부싱 캐패시턴스의 변화 추이를 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부싱 데이터들을 보여주는 좌표계 UI를 도시한 도면,
도 9는 제1좌표축과 제2좌표축의 일 예를 보여주는 도면, 그리고,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 1a를 참조하면, 변압기(10)의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치(이하 '장치'라 한다)(100)는 변압기(10)로부터 부싱부(20)의 부싱 건전성을 판단할 수 있는 데이터를 수신하여, 표시할 수 있다.
변압기(10)는 전류의 감응 원리를 이용하여 교류의 전압을 높이거나 낮추는 역할을 하며, 부싱부(20), 센서(30), 및 통신부(40)를 포함할 수 있다.
부싱부(20)는 변압기(10)에 구비된 권선으로부터의 전압이 외부로 전달되지 않도록 하는 절연체로서의 역할을 한다. 한편, 변압기(10)의 다른 구성요소들은 공지의 구성요소들이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
센서(30)는 부싱(20) 내에서 발생하는 캐패시턴스, 유전손실 파라미터를 주기적으로 측정할 수 있다. 센서(30)는 측정된 캐패시턴스, 측정된 유전손실 파라미터 및 캐패시턴스와 유전손실 파라미터가 측정된 시간을 포함하는 부싱 데이터를 생성하며, 통신부(40)는 센서(30)의 측정 데이터를 장치(100)에게 유선 및/또는 무선으로 송신할 수 있다.
장치(100)는 통신부(40)로부터 수신되는 부싱 데이터를 이용하여, 변압기(10)의 부싱 건전성(Bushing Health Evaluation)을 모니터링할 수 있다. 부싱 건전성은 부싱(20)의 절연 상태를 나타내는 척도로 사용될 수 있다.
본 실시예에서 센서(30)는 캐패시턴스와, 유전손실 파라미터, 측정 시간을 측정하는 것으로 설명하였지만, 다르게는 캐패시턴스와, 유전손실 파라미터를 산출하는 데이터(예를 들면, 전압 및/또는 전류)와 그러한 데이터를 측정한 시간을 측정하는 것도 가능하며, 이러한 경우 제어부(140)가 캐패시턴스와, 유전손실 파라미터를 산출하는 데이터(예를 들면, 전압 및/또는 전류)를 이용하여 캐패시턴스와, 유전손실 파라미터를 산출할 수 있을 것이다.
도 1a를 참조하면, 장치(100)는 통신부(110), 데이터베이스(DB: Database)(120), 표시부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
통신부(110)는 통신부(40)와 유선 통신 및/또는 무선 통신하며, 부싱 데이터를 주기적 또는 비주기적으로 수신하거나 사용자가 원하는 경우에도 수신할 수 있다. 이하에서는 센서(30)를 통해서 측정된 데이터를 통신부(40)를 경유하여 수신하는 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정되지 않는다. 유선 통신의 경우, 통신부(110)는 변압기(10)와 케이블(미도시)을 통해 물리적으로 연결되며, 무선 통신의 경우, 통신부(110)는 네트워크 인터페이스 카드를 이용할 수 있다.
DB(120)는 변압기(10)로부터 수신되는 부싱 데이터를 부싱 데이터가 측정된 시간에 매핑하여 저장한다. 따라서, 부싱 데이터는 부싱 데이터가 측정된 시간 별로 DB(120)에 누적 저장될 수 있다. 상술한 바와 같이, 부싱 데이터는 부싱(20)에서 발생한 캐패시턴스, 유전손실 파라미터 및 측정된 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다.
표시부(130)는 장치(100)에 의해 모니터링된 부싱 건전성을 3상 좌표계에 보여주는 화면을 표시할 수 있다.
제어부(140)는 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하며, 특히, 변압기(10)로부터 수신된 부싱 데이터 또는 DB(120)에 누적 저장된 부싱 데이터를 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 좌표계에 보여주는 좌표계 UI(User Interface)를 생성하고, 생성된 좌표계 UI를 표시부(130)에 표시할 수 있다.
제어부(140)는 부싱 데이터가 수신될 때마다 좌표계 UI에 수신된 부싱 데이터를 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 추가 표시할 수 있다. 또는, 제어부(140)는 DB(120)에 누적 저장된 부싱 데이터들을 동시에 좌표계 UI에 표시할 수도 있음은 물론이다.
제어부(140)는 후술할 도 8에 도시된 바와 같이 R상, S상 및 T상으로 이루어지는 3상 좌표계를 표시하는 UI(800) 또는, R상, S상 및 T상 중 1개의 상만을 포함하는 1상 좌표계를 표시하는 UI를 생성하여 표시부(130)에 표시할 수 있다. 좌표계 UI에 부싱 건전성을 알 수 있는 값을 표현하는 방법에 대해서는 도 8을 참조하여 자세히 설명한다.
또한, 제어부(140)는 좌표계 UI에 부싱 건전성을 판단할 수 있는 기준을 더 표시할 수 있다. 부싱 건전성은 부싱(20)의 절연 상태에 따라 안전, 주의 및 요주의 레벨로 구분될 수 있으나, 보다 세분하게 구분될 수 있다. 부싱 건전성이 안전, 주의 및 요주의 레벨로 구분되는 경우, 좌표계 UI에는 안전, 주의 및 요주의를 나타내는 각각의 영역이 더 표시될 수 있다.
각 영역은 색상, 무늬, 그레이 레벨 등 다양한 식별가능한 표식법에 의해 구분되어 표시될 수 있다. 또한, 각 영역을 구분하기 위한 임계값은 부싱(20)으로부터 사전에 누적 측정된 부싱 데이터들을 이용하여 자동으로 또는 관리자에 의해 결정될 수 있다. 각 영역의 구분을 위해 사용되는 부싱 데이터들은 사전에 학습된 데이터로서, 캐패시턴스와 유전손실 파라미터를 포함하며, 측정 시간을 선택적으로 더 포함할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 관리자로부터 명령을 입력받을 수 있는 UI를 표시부(130)에 표시할 수 있고, UI와 키보드와 같은 사용자 입력장치(미도시)를 통해서 입력되는 관리자의 명령에 따른 동작을 처리할 수 있다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치를 도시한 블록도이다.
도 1b를 참조하면, 변압기(200)는 부싱부(220)와 센서(230)를 포함하고, 본 장치(300)는 제어부(340), 표시부(330), 및 DB(320)를 포함한다. 여기서, 부싱부(220)와 센서(230)는 도 1a의 부싱부(20)와 센서(30)와 각각 동일 또는 유사한 기능을 수행하며, 제어부(340), 표시부(330), 및 DB(320)는 각각 도 1의 제어부(40), 표시부(30), 및 DB(20)와 동일 또는 유사한 기능을 수행할 수 있다. 따라서, 이들 구성요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 다만, 도 1b의 실시예는, 센서(230)가 측정한 데이터를 통신부를 통하지 않고 제어부(340)로 전송된다는 면에서 도 1a의 실시예와 차이가 있으며, 따라서 센서(230)가 측정한 부싱 데이터는 통신부를 통하지 않고 제어부(340)로 출력되게 된다.
또한, 도 1b의 장치(300)는 관리자로부터 각종 명령을 입력받을 수 있는 키보드나 단말기와 같은 입력장치(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 입력장치들은 공지의 구성요소들이므로 이에 대한 상세한 설명도 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부싱 데이터가 측정된 부싱의 평면도, 도3은 부싱의 형상도를 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 부싱부(20)는 절연체로서의 역할을 하는 복수 개의 유침지 절연층들(Insulating Layers of Oil Impregnated Paper)(L1~L4), 전기를 균등화(Equalizing the Electric)하는 복수 개의 전도층들(L5~L7), 외곽 전도층(L8), 부싱부(20)의 가장 외부에 구비되는 하우징(21) 및 부싱부(20)의 캐패시턴스와 유전손실 파라미터를 측정하는데 사용되는 보조 탭(22)을 포함할 수 있다. 여기서, 보조 탭(22)는 도 1a와 도 1b의 센서에 해당하는 구성요소로서 전압 및 전류를 측정할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 보조 탭(22)는 L7과 L8 간의 걸리는 전압과 전류를 측정할 수 있다. 한편, L8은 접지될 수 있으나, 본원 발명에서 L8이 반드시 접지될 필요는 없다.
또한, 보조 탭(22)이 전압 및 전류를 측정한 시간을 계수할 수 있으나 이는 예시적인 것으로서 제어부(140 또는 340)가 측정 시간을 계수할 수 있다. 이 경우 제어부(140 또는 340)는, 보조 탭(22)으로부터 측정 데이터를 수신한 시간을 측정 시간으로서 간주할 수 있다.
본 실시예에서 보조 탭(22)은 L7과 L8 간에 걸리는 전압을 측정하는 것으로 설명하였지만, 주권선(23)으로부터 레이어 L8 간의 전압과 전류를 측정하도록 구성하는 것도 가능할 것이다.
또한 보조 탭(22)은 예시적인 것으로서, 주권선(23)과 레이어 L8 사이의 커패시턴스를 직접 측정하거나, 또는 주권선(23)과 레이어 L8 사이의 커패시턴스를 산출할 수 있는 데이터를 측정할 수 있는 기술적 수단이라면 보조 탭(22) 대신에 언제든지 채용될 수 있음은 물론이다.
부싱부(20)의 중앙 부분은 비어있는 관 형태로 형성되며, 홀을 통해 주권선(23)이 변압기(10) 내부로 연결된다.
설명의 편의를 위해서, 부싱부(20)의 유침지 절연층들(L1~L4) 각각의 캐패시턴스는 C11, C12, C13이며, C11, C12, C13 의 전체 캐패시턴스는 C1이라고 한다. C1은 부싱부(20)로부터 변압기(10)로 인입되는 주권선(23)과 부싱부(20) 간의 캐패시턴스이다. 또한, 유침지 절연층(L4)의 캐패시턴스는 C2로서, L7과 L8 사이의 캐패시턴스이다.
도 4는 부싱부에서 발생하는 부싱 캐패시턴스를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, C1은 절연층들(L1, L2, L3)의 전체 캐패시턴스, C2는 절연층(L4)의 캐패시턴스, 접점 P는 도 3의 보조 탭(22)에 대응한다. 부싱 캐패시턴스(C)는 C1과 C2의 전체 캐패시턴스이다.
도 5는 부싱부의 등가회로도를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, C는 부싱 캐패시턴스, R은 저항 성분, U는 부싱부(20)에 흐르는 전압, IC는 부싱 캐패시턴스 성분의 전류, IR은 저항 성분의 전류, I는 부싱부(20)에 흐르는 전체 전류이다. 부싱 캐패시턴스(C), 부싱 캐패시턴스 성분의 전류(IC), 저항 성분의 전류(IR), 부싱부(20)에 흐르는 전체 전류(I) 등을 검출 또는 산출하기 위한 센서(미도시)가 마련될 수 있다.
부싱부(20)가 완전한 절연체로서의 기능을 하는 경우라면, 저항 성분의 전류는 존재하지 않고, 오직 (IC) 성분의 전류만이 존재할 것이다. 하지만, 시간이 지나면서 부싱부(20)의 절연 특성은 나빠질 수 있고, 저항 성분의 전류(IR)가 점점 증가하게 된다.
부싱부(20)에 저항 성분의 전류(IR)가 흐르게 되면, 부싱 캐패시턴스 성분의 전류(IC)는 점점 감소하게 된다. 저항 성분의 전류(IR)가 사전에 설정된 임계값을 초과하게 되면, 부싱부(20)가 절연체로서의 역할을 충실히 못 하고 있으며, 결과적으로, 부싱부(20)의 건전성은 위험 또는 요주의 상태에 있는 것으로 판단될 수 있다.
도 6은 부싱부에서 발생하는 유전손실을 나타내는 유전손실 파라미터의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 부싱부(20)에서 발생하는 유전손실과 관련된 유전손실 파라미터의 예로서 유전손실각(δ)이 사용된다. 부싱 데이터, 즉, 유전손실각(δ)과 부싱 캐패시턴스(C)가 측정된 시간(t)에서, 전류(
Figure 112010082531813-pat00001
) 벡터는 부싱 캐패시턴스 성분의 전류(IC)와 저항 성분의 전류(IR)에 의해 산출되며, 유전손실각(δ)과 역률각(φ)은 전압(
Figure 112010082531813-pat00002
) 벡터와 전류(
Figure 112010082531813-pat00003
) 벡터로 표현될 수 있다.
Figure 112010082531813-pat00004
일 수 있다.
도 7은 서로 다른 시간에서 측정된 유전손실각과 부싱 캐패시턴스의 변화 추이를 보여주는 도면이다.
도 7을 참조하면, 유전손실각(δn)과 부싱 캐패시턴스(Cn)가 측정되는 시간(tn, n=1, 2, 3, …)이 경과함에 따라, 저항 캐패시턴스 성분의 전류(IRn)가 증가하며, 따라서, 부싱 캐패시턴스 성분의 전류(ICn)는 감소함을 알 수 있다. 이와 같이, 시간이 경과함에 따라 저항 캐패시턴스 성분의 전류(IRn)가 증가하고, 부싱 캐패시턴스 성분의 전류(ICn)가 감소하게 되면, 부싱부(20)의 절연 능력, 즉, 부싱 건전성의 성능이 저하되고 있음을 의미한다.
또한, 일반적으로 유전손실은 교류의 주파수 또는, 전기장의 세기가 증가함에 따라 증가하며, 고주파 영역에서 커진다. 유전손실의 많고 적음은 절연물의 성능을 결정하는 요인 중 하나로서, 유전손실이 적을수록 절연물의 성능이 우수함을 의미한다. 따라서, 도 7의 경우, 저항 성분의 전류(IRn)가 증가할수록 유전손실각(δn)도 증가하는 것을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 부싱 데이터들을 보여주는 좌표계 UI를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 제어부(140)는 R상, S상 및 T상으로 이루어지는 3상 좌표계를 보여주는 UI(800)를 장치(100)에 기설치된 UI 생성 프로그램을 이용하여 생성할 수 있다. 제어부(140)는 3상 좌표계 중 0°, 120° 및 240°를 각각 R상, S상 및 T상의 기준축으로 정할 수 있다.
제어부(140)는 생성된 3상 좌표계 상에, 부싱 데이터에 해당하는 좌표를 찾아 점으로 표시하며, 이로써, 부싱 데이터는 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로서 좌표계 상에 표시될 수 있다. 제어부(140)는 좌표계 상에 표시된 점의 위치, 점의 색상 등에 따라 관리자가 부싱부(20)의 부싱 건전성을 판단할 수 있도록 한다.
한편, 3상 좌표계를 보여주는 UI(800)는 제1좌표축 및 제1좌표축과 수직하는 제2좌표축을 포함할 수 있다. 도 9는 제1좌표축과 제2좌표축의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 9를 참조하면, 제1좌표축은 도 8의 R상의 기준축(0°에 해당), S상의 기준축(120°에 해당) 및 T상의 기준축(240°에 해당)에 대응할 수 있다.
부싱 건전성을 알 수 있는 값은, 제1좌표축과 제2좌표축이 교차하는 지점으로부터의 거리(d), 제1좌표축 또는 제2좌표축으로부터의 각도(r) 및 색상으로 정의될 수 있다. 여기서, 거리(d)는 부싱 데이터 중 부싱 캐패시턴스, 각도(r)는 부싱 데이터 중 유전손실 파라미터에 의해 정해지며, 색상은 부싱 데이터 중 측정된 시간에 의해 정해질 수 있다. 각도(r)는 유전손실각일 수 있다.
이하에서는, 도 8을 참조하여 UI(800)에 부싱 데이터를 부싱 건전성을 판단할 수 있는 값으로 표시하는 방법에 대해 자세히 설명한다.
먼저, 제어부(140)는 부싱 데이터들 중 각 시간에서 측정된 유전손실각(δn)을
Figure 112010082531813-pat00005
을 이용하여 역률각(φn)으로 변환할 수 있다. 제어부(140)는 부싱 데이터들 중 각 시간에서 측정된 부싱 캐패시턴스(Cn)를 3상 좌표계 중 원점으로부터의 거리로 정할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 부싱 데이터들이 측정된 각 시간을 좌표계 상에 표현하기 위하여, R상, S상 및 T상 별로 서로 다른 색상을 매칭하고, 시간이 경과함에 따라(즉, 후측정된 부싱 데이터일수록) 각 색상의 그레이레벨이 진하게 표시되도록 할 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)는 R상에는 Red, S상에는 Blue, T상에는 Green을 매칭한다. 제어부(140)는 R상에서 부싱 데이터들을 시간 별로 다르게 표현하기 위하여, Blue와 Green의 그레이레벨을 65535로 고정하고, Red의 그레이레벨은 시간에 따라 65535~0으로 변화하여 표현할 수 있다. 여기서, 65535~0은 그레이레벨로서, 65535는 무색 또는 흰색이며, 0은 가장 어두운 색상을 의미한다. 따라서, 부싱 데이터가 측정된 시간이 최근일수록 점점 어두워지는 Red 색상으로 표현되며, 65535는 시작 시간, 0은 종료 시간을 의미할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 S상에서 부싱 데이터들을 시간 별로 다르게 표현하기 위하여, Red와 Green의 그레이레벨을 65535로 고정하고, Blue의 그레이레벨은 시간에 따라 65535~0으로 변화하여 표현할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 T상에서 부싱 데이터들을 시간 별로 다르게 표현하기 위하여, Red와 Blue의 그레이레벨을 65535로 고정하고, Green의 그레이레벨은 시간에 따라 65535~0으로 변화하여 표현할 수 있다.
상술한 방법에 의해, 역률각(φn), 부싱 캐패시턴스(Cn)의 값에 의한 거리 및 측정 시간에 따른 색상의 그레이레벨이 정해지면, 제어부(140)는 부싱 데이터들의 부싱 캐패시턴스, 유전손실각(δn)을 측정된 시간과 함께 3상 좌표계에 표현할 수 있다.
한편, UI(800)에는 부싱 건전성을 판단할 수 있는 기준이 더 표시될 수 있다. 상술한 바와 같이, 부싱 건전성이 안전, 주의 및 요주의 레벨로 구분되는 경우, UI(800)에는 안전(Normal), 주의(Warning) 및 요주의(Trip)를 나타내는 각각의 영역이 더 표시될 수 있다. 각 영역은 색상, 무늬, 그레이 레벨 등 다양한 식별가능한 표식법에 의해 구분되어 표시될 수 있다.
여기서, 제어부(140)가 부싱 건전성을 안전, 주의 및 요주의 레벨로 구분하여 영역을 표시하는 방법은, 누적된 데이터들을 이용함으로써 가능하다. 예를 들면, 여러 차례의 실험 등을 통해서 누적된 부싱 데이터가 DB(120)에 저장될 수 있고, 제어부(140)는 그러한 데이터를 이용해서 부싱 건전성을 구분할 수 있는 기준을 설정할 수 있다. 본 실시예에서, 제어부(140)는 안전, 주의 및 요주의 레벨을 색깔로서 표시하였으나 이는 예시적인 것으로서 다른 방법들로도 가능할 것이다.
도 8에서 R상을 이용하여 부싱부(20)의 부싱 건전성을 판단하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 8의 R상에 표시된 점들을 살펴보면, 시간이 경과함에 따라, 즉, Red 색상이 진해짐에 따라 부싱 캐패시턴스가 감소하며, 역률각이 감소함을 알 수 있다. 역률각이 감소하는 것은 유전손실각이 증가하는 것을 의미한다. 따라서, 시간이 경과함에 따라 부싱부(20)의 부싱 건전성은 '요주의' 상태로 변화되고 있으며, 이는 부싱부(20)의 절연 기능이 저하되고 있음을 의미한다.
본 실시예에서, 부싱 데이터의 측정 시간은 색상으로 표시되었으나, 이는 본원 발명의 예시적인 것이므로 다른 수단으로도 표현 가능할 것이다. 예를 들면, 점들의 크기로서 시간을 표현할 수 있다. 시간이 오래될 수록 점의 크기는 작게 하고 시간이 현재 시간에 가까울 수록 크기를 크게 하는 방법이 가능하다. 다르게는, 도 8의 경우 2개의 좌표축을 사용하였으나, 3개의 좌표축을 사용하고 그 중에 하나의 좌표축을 시간을 표시하는 것이 가능할 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법을 수행하는 장치는 도 1a 또는 도 1b를 참조하여 설명한 장치들(100, 300)(이하, '장치'라고 함)이거나, 또는 장치들(100, 300) 내의 적어도 한 개의 프로세서일 수 있다.
S1100단계에서, 장치는 변압기로부터 부싱 데이터를 수신할 수 있다. 부싱 데이터는 센서에 의해 측정되며, 여기서 부싱 데이터는 부싱의 유전손실 파라미터, 부싱 캐패시턴스 및 부싱 데이터가 측정된 시간을 포함할 수 있다.
S1200단계에서, 장치는 부싱 데이터를 부싱 데이터가 측정된 시간에 매핑하여 데이터베이스에 저장할 수 있다. 부싱 데이터는 측정 시간에 따라 누적 저장될 수 있다.
S1300단계에서, 장치는 좌표계를 보여주는 UI를 생성하고, UI의 좌표계 상에, 누적 저장된 부싱 데이터들을 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로서 표시할 수 있다. 이전에 수신된 부싱 데이터가 있는 경우, 이전에 수신된 부싱 데이터가 이미 UI의 좌표계에 표시되어 있을 수 있다. 따라서, 장치는 S1300단계에서 이전에 표시된 UI의 좌표계에, S1100단계에서 수신된 부싱 데이터를 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 추가 표시할 수 있다.
장치는 부싱 건전성이 요주의 상태에 해당하는 것으로 판단되면(S1400-Y), S1500단계에서, 관리자에게 부싱부(20)의 위험을 알리는 경고 서비스를 제공할 수 있다.
상술한 실시예들에서 레이어(L3)들과 유전층의 개수는 예시적인 것으로서 본원발명이 그러한 개수들에만 한정되는 것이 아님은 물론이다.
상기와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10, 200: 변압기 20, 220: 부싱부
100, 300: 부싱 건전성을 모니터링하는 장치
110: 통신부 120, 320: 데이터베이스
130, 330: 표시부 140, 340: 제어부

Claims (18)

  1. 변압기의 부싱에서 측정된 부싱 데이터-캐패시턴스, 유전손실을 나타내는 유전손실 파라미터, 및 상기 캐패시턴스 및 상기 유전손실 파라미터가 측정된 시간을 포함함-를 수신하는 단계;
    상기 수신된 부싱 데이터들을 상기 부싱 데이터들이 측정된 시간별로 데이터베이스에 누적 저장하는 단계; 및
    상기 누적 저장된 부싱 데이터를 제1좌표축과 제1좌표축에 수직하는 제2좌표축을 포함하는 좌표계 상에 상기 부싱의 부싱 건전성(Bushing Health Evaluation)을 알 수 있는 값으로 표시하는 단계;를 포함하며,
    상기 표시하는 단계는,
    상기 수신된 부싱 데이터를, 상기 제1좌표축과 상기 제2좌표축이 서로 교차하는 지점으로부터 상기 부싱 데이터의 캐패시턴스에 대응되는 거리만큼 떨어진 위치에 표시하는 단계로서, 상기 위치와 상기 좌표계의 원점을 잇는 직선과, 상기 제1좌표축 간의 각도는 상기 측정된 유전손실 파라미터에 의해 정하고, 상기 위치를 측정 시간에 따라서 다르게 표시하는 단계인 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 좌표계는 3상 좌표계이고,
    상기 표시하는 단계는, 상기 3상 좌표계에 3개의 상 별로, 상기 누적 저장된 부싱 데이터를 상기 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시하는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치는 색상을 가진 점으로 표시되며,
    상기 색상은 상기 측정된 시간에 따라 다르게 정해지는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 좌표계에 안전, 주의, 및 요주의를 나타내는 영역이 더 표시되는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 영역은 색상으로 구분되어 표시되는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 영역은 상기 부싱으로부터 사전에 누적 측정된 캐패시턴스와 유전손실 파라미터를 이용하여 구분되는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 방법.
  10. 변압기의 부싱으로부터 측정된 부싱 데이터-캐패시턴스, 유전손실을 나타내는 유전손실 파라미터, 및 상기 캐패시턴스 및 상기 유전손실 파라미터가 측정된 시간을 포함함-를 수신하는 통신부;
    상기 통신부가 수신한 부싱 데이터들을 상기 부싱 데이터들이 측정된 시간별로 누적 저장하는 데이터베이스;
    표시부; 및
    상기 데이터베이스에 누적 저장된 부싱 데이터를 제1좌표축 및 제1좌표축과 수직하는 제2좌표축을 포함하는 좌표계 상에 부싱의 건전성을 알 수 있는 값으로 상기 표시부에 표시하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 데이터베이스에 누적 저장된 부싱 데이터를, 상기 제1좌표축과 상기 제2좌표축이 서로 교차하는 지점으로부터 상기 부싱 데이터의 캐패시턴스에 대응되는 거리만큼 떨어진 위치에 표시하되, 상기 위치와 상기 좌표계의 원점을 잇는 직선과, 상기 제1좌표축 간의 각도는 상기 측정된 유전손실 파라미터에 의해 정하고, 상기 위치를 상기 부싱 데이터의 측정 시간에 따라서 다르게 표시하는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 좌표계는 3상 좌표계이고,
    상기 제어부는, 상기 3상 좌표계에 3개의 상 별로, 상기 부싱 데이터를 상기 부싱 건전성을 알 수 있는 값으로 표시하는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 위치는 색상을 가진 점으로 표시되며,
    상기 색상은 상기 측정된 시간에 따라 다르게 정해지는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제10항에 있어서,
    상기 좌표계에 안전, 주의, 및 요주의를 나타내는 영역이 더 표시되는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 영역은 색상으로 구분되어 표시되는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 영역은 상기 부싱으로부터 사전에 누적 측정된 캐패시턴스와 유전손실 파라미터를 이용하여 구분되는 것을 특징으로 하는 변압기의 부싱 건전성을 모니터링하는 장치.
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