KR101082731B1 - 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기의 소음 저감 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 초고압 전력용 변압기에서 발생되는 전기적인 괴 소음을 감지해서 수집하는 소음센서(1)와; 상기 소음센서(1)에서 감지하여 수집한 소음을 증폭하는 것에 의해 소음을 용이하게 분석할 수 있도록 하는 제1증폭기(2); 상기 제1증폭기(2)에 의해 증폭된 상기 소음센서(1)에서 수집된 소음들을 연산하여 위상을 반전시키는 위상반전부(3); 상기 위상반전부(3)에서 출력된 위상이 반전된 소음 제거 신호를 증폭하는 제2증폭기(4); 상기 제2증폭기(4)에서 증폭한 위상이 반전된 소음 제거 신호에 대응하는 상쇄음을 소음원 쪽을 향해 출력하는 상쇄음 출력 스피커(5); 초고압 전력용 변압기 주위의 온도를 감지하여 상기 위상반전부(3)에 인가하는 온도센서(6); 초고압 전력용 변압기 주위의 습도를 감지하여 상기 위상반전부(3)에 인가하는 습도센서(7); 및 상기 온도센서(6)와 습도센서(7)에 의해 감지된 온도 및 습도와, 상기 소음센서(1)를 통해 수집된 소음을 상기 위상반전부(3)를 통해 인가받아 표시하여, 온도, 습도, 소음을 눈으로 확인할 수 있도록 표시하는 LCD 표시부(8)를 구비하여 구성된 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기의 소음 저감 장치를 특징으로 한다.

Description

상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기의 소음 저감 장치{APPARATUS FOR REDUCING NOISE OF SUPERVOLTAGE ELECTRIC POWER TRANSFORMER USING OFFSET INTERFERENCE}

본 발명은 소음 저감 장치에 관한 것으로, 특히 상쇄 간섭을 이용해서 초고압 전력용 변압기에서 발생되는 소음을 저감할 수 있는 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기 소음 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 전압을 변성하기 위해, 운전할 때 변성하는 과정에서 철심의 떨림과, 전류의 흐름 과정에서 발생되는 고조파 소음, 부하의 증가에 따른 권선의 열에 의한 온도 상승에 따라 절연유를 냉각시키기 위한 냉각팬의 가동에 의한 소음, 변압기 자체의 떨림 및, 여러 가지 알 수 없는 복합적인 요인으로 인해 사람이 듣기에 아주 불쾌한 소리를 발생시키게 되고, 이는 늘 민원의 대상이 되어 효율적인 설비 운영에 걸림돌이 되었다.

변압기의 괴소음은 물리학적으로 얇은 철편을 적층한 철심에 자속이 통과함으로써, 떨림에 의한 잡음과 전류가 흐름에 따라 발생되는 알 수 없는 소음 등 여러 종류의 주파수 특성을 지니는 잡음으로, 지속 시간은 변압기 운전시간의 대부분이고, 거의 24시간 지속된다. 이는 부하의 정도에 따라 소음의 강도에 차이가 있는데, 종종 그 강도가 60-80dB에 이르기도 한다. 이는 일반적인 안전 소음도 안전치를 초과하는 것으로, 밤에는 소음이 더 심하고, 또한 주말이나 휴일에 부하가 클 때 더 심한 편이다.

전력용 변압기의 소음은 최근 들어 주택가에 건설되면서 사람들의 관심을 끌면서 많은 사회적 문제가 되고 있다.

이러한 문제는 환경소음의 규제와도 관계가 깊으며, 변전소 건설시 주민을 설득하기 위한 중요한 해법 중의 하나가 되었다.

전력용 변압기의 소음은 건강한 사람보다 환자나 임산부가 감수성이 커서 영향을 많이 받을 수 있고, 심신의 상태에 따라 악영향을 끼치는 것으로 알려져 있다.

주민의 안전수준 및 생활 욕구 수준의 향상으로 인하여 쾌적한 환경에 적극 대처할 시기가 됨에 따라 소음에 대한 대책이 시급하다.

그동안 전력용 변압기의 소음을 방지하거나 완화시키기 위하여 여러 가지 발명들이 제안되어 왔었는데, 종래의 전력용 변압기의 소음 제거 시스템들은 단순히 냉각팬의 모터를 부드럽게 회전시키는 방법 및 하드웨어 자체에서 줄이는 방법들을 많이 연구해 왔다.

그러나 종래의 방식들은 기계적인 소음만 제거하려는 노력으로 인하여 그다지 진전된 방식이 구현되어 있지 못한 상태이고, 전기적인 알 수 없는 괴 소음을 줄이는 노력은 소홀했던 것이 현실이다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 효과적으로 냉각 팬에 대한 소음뿐만 아니라 괴 소음에 대한 소음도 함께 저감시키기 위해 상쇄 간섭을 이용해서 초고압 전력용 변압기에서 발생되는 소음을 저감 할 수 있는 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기 소음 저감 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

초고압 전력용 변압기에서 발생되는 전기적인 괴 소음을 감지해서 수집하는 소음센서(1)와;

상기 소음센서(1)에서 감지하여 수집한 소음을 증폭하는 것에 의해 소음을 용이하게 분석할 수 있도록 하는 제1증폭기(2);

상기 제1증폭기(2)에 의해 증폭된 상기 소음센서(1)에서 수집된 소음들을 연산하여 위상을 반전시키는 위상반전부(3);

상기 위상반전부(3)에서 출력된 위상이 반전된 소음 제거 신호를 증폭하는 제2증폭기(4);

상기 제2증폭기(4)에서 증폭한 위상이 반전된 소음 제거 신호에 대응하는 상쇄음을 소음원 쪽을 향해 출력하는 상쇄음 출력 스피커(5);

초고압 전력용 변압기 주위의 온도를 감지하여 상기 위상반전부(3)에 인가하는 온도센서(6);

초고압 전력용 변압기 주위의 습도를 감지하여 상기 위상반전부(3)에 인가하는 습도센서(7); 및

상기 온도센서(6)와 습도센서(7)에 의해 감지된 온도 및 습도와, 상기 소음센서(1)를 통해 수집된 소음을 상기 위상반전부(3)를 통해 인가받아 표시하여, 온도, 습도, 소음을 눈으로 확인할 수 있도록 표시하는 LCD 표시부(8)를 구비하여 구성된 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기의 소음 저감 장치를 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 소음센서(1)가 고성능 마이크인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 위상반전부(3)가 마이크로 프로세서 또는 OP AMP를 이용한 위상 반전 회로에 의해 구현되는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 위상반전부(3)는,

상기 제1증폭기(2)에서 증폭된 소음에 해당되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고,

가청주파수 영역을 선택하며,

선택한 가청주파수 영역 내의 전기적 소음만을 선별하고,

가청주파수 영역 내에서 선별된 전기적 소음을 표본화(샘플링)하며,

표본화된 전기적 소음을 위상 반전시켜 상쇄음의 디지털 신호를 발생시키고,

위상 반전된 상쇄음의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하며,

위상 반전된 상쇄음의 아날로그 신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 상기 위상반전부(3)는 상기 온도센서(6) 및 상기 습도센서(7)로부터 인가받은 해당 온도 및 습도에 관한 정보를 토대로, 온도와 습도가 높을 때는 소리의 출력을 줄이고, 온도와 습도가 낮은 맑은 날에는 출력을 높여서 방사할 수 있도록 소리의 크기를 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 주민의 안전수준 및 생활 욕구 수준의 향상에 따른 쾌적한 환경 조성에 기여할 수 있음과 더불어 전기적인 알 수 없는 괴 소음으로 인한 사람의 불쾌감과 불안감을 대폭적으로 줄일 수 있게 된다.

또한, 초고압 전력용 변전소 건설시 가장 큰 걸림돌인 민원에 대한 비용도 대폭적으로 절감할 수 있게 됨과 더불어 초고압 전력용 변전 설비 관리자 및 관계 직원에 대한 근무환경을 개선할 수 있게 된다.

따라서, 초고압 전력용 변압기에 대한 이미지를 한 단계 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기 소음 저감 장치의 전체 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기 소음 저감 장치에 의해 발생된 상쇄음을 측정소음과 대비하여 도시한 도면이다.

이하, 예시도면을 참조하면서 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기 소음 저감 장치의 전체 블록도이다.

먼저, 소음센서(1)는 초고압 전력용 변압기(도시되지 않았음)에서 발생되는 전기적인 괴 소음을 수집하는 기능을 수행한다.

즉, 초고압 전력용 변압기의 철심의 울림으로 인해 발생되는 소음과, 전류가 흐름으로써 발생되는 전기적 특성의 소음, 초고압 전력용 변압기 자체의 구조적인 울림에 의한 소음, 초고압 전력용 변압기의 온도 상승에 따른 냉각팬 가동에 의한 소음, 및 여러 가지 복합적인 결합에 의한 소음 등을, 이후 설명되는 위상반전부에서 사람이 들을 수 있는 가청주파수 영역에서 표본화시켜 위상 반전시킬 수 있도록 하기 위해, 감지해서 수집하는 기능을 수행한다.

상기 소음센서(1)는 일례로서 고성능 마이크로 구현할 수 있다.

제1증폭기(2)는 상기 소음센서(1)에서 감지하여 수집한 소음을 증폭하는 것에 의해 소음을 용이하게 분석할 수 있도록 한다.

즉, 상기 소음센서(1)에서 수집된 괴 소음들을 보다 분명한 소리로 표본화시키기 위해 증폭하는 기능을 수행한다.

위상반전부(3)는 상기 제1증폭기(2)에 의해 증폭된 상기 소음센서(1)에서 수집된 괴 소음들을 연산하여 위상을 반전시키는 기능을 수행한다.

즉, 상기 제1증폭기(2)에 의해 증폭된 상기 소음센서(1)에서 수집된 괴 소음들 중 가청 영역 분야에 있는 소리를 연산하고, 이어 표준화시킨 다음 위상 반전을 시키기 위한 주파수 모형을 결정하고, 위상을 반전시켜 출력한다. 따라서, 위상 반전에 의해 수집된 소음을 상쇄시켜 소음을 제거할 수 있는 소음 제거 신호를 생성할 수 있게 된다.

상기 위상반전부(3)는, 예컨대 마이크로 프로세서에 의해 구현할 수 있다. 또한, OP AMP를 이용한 위상 반전 회로에 의해 구현할 수도 있다.

상기 위상반전부(3)를 구성하는 마이크로프로세서 또는 OP AMP를 이용한 위상 반전 회로는 구체적으로 다음과 같은 기능을 수행한다.

먼저, 상기 제1증폭기(2)에서 증폭된 소음에 해당되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이어 가청주파수 영역(예컨대, 20㎐∼20㎑)을 선택한 다음, 선택한 가청주파수 영역 내의 전기적 소음만을 선별한다. 이어, 가청주파수 영역 내에서 선별된 전기적 소음을 표본화(샘플링)한 다음, 표본화된 전기적 소음을 위상 반전시켜 상쇄음의 디지털 신호를 발생시킨다. 이어, 위상 반전된 상쇄음의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 다음, 위상 반전된 상쇄음의 아날로그 신호를 제2증폭기(4)로 전송한다.

제2증폭기(4)는 상기 위상반전부(34)에서 출력된 위상이 반전된 소음 제거 신호를 이후 설명되는 상쇄음 출력 스피커(5)로 출력할 수 있는 신호 크기로 증폭하는 기능을 수행한다.

상기 상쇄음 출력 스피커(5)는 상기 제2증폭기(4)에서 증폭한 위상이 반전된 소음 제거 신호에 대응하는 상쇄음을 소음원(즉, 초고압 전력용 변압기) 쪽을 향해 출력함으로써, 변압기에서 발생되는 소음을 저감 내지는 제거하는 기능을 수행하는 것으로, 즉 입력된 소음과 출력된 상쇄음의 크기를 dB에 맞추어 상쇄음 신호를 출력하는 기능을 수행한다.

한편, 온도와 습도가 높을수록 소리의 속도가 빨라지고 온도와 습도가 낮을수록 소리의 속도가 늦어지게 된다.

즉, 소리의 속력은 매질에 따라 달라지게 되는데, 공기 중에서 소리의 속력은 온도가 높을수록 빨라진다. 예컨대, 15℃일 때 약 340m/s이고, 0℃일 때 소리의 속력은 331m/s로 된다. 즉, 온도가 1℃ 올라갈 때 마다 0.6 m/s씩 빨라지게 된다. 따라서 다음과 같은 공식이 성립된다.

t℃일 때의 음속 = 331 + 0.6t(m/s)

따라서, 온도센서(6)와 습도센서(7)로 초고압 전력용 변압기 주위의 온도 및 습도를 감지하여 상기 위상반전부(3)에 인가하면, 상기 위상반전부(3)는 인가받은 해당 온도 및 습도에 관한 정보를 토대로, 온도와 습도가 높을 때는 소리의 출력을 줄이고, 온도와 습도가 낮은 맑은 날에는 출력을 높여서 방사할 수 있도록 소리의 크기를 조절한다.

LCD 표시부(8)는 상기 온도센서(6)와 습도센서(7)에 의해 감지된 온도 및 습도와, 상기 소음센서(1)를 통해 수집된 소음을 상기 위상반전부(3)를 통해 인가받아 표시하여, 온도, 습도, 소음을 눈으로 확인할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기 소음 저감 장치에 의해 발생된 상쇄음을 측정소음과 대비하여 도시한 도면이다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기 소음 저감 장치를 이용하면, 초고압 전력용 변압기에 발생된 소음과 대응되는 위상 반전된 상쇄음을 발생시킬 수 있고, 따라서 이와 같은 상쇄음을 스피커(5)를 통해 출력하여 측정 소음과 상쇄시킴으로써, 초고압 전력용 변압기에서 발생되는 소음을 저감 또는 제거할 수 있게 된다.

본 발명은 울림이 심하고, 소음으로 인한 피해가 있는 빌딩 내의 지하 초고압 전력용 변전소, 주택가 근처 초고압 전력용 변압기의 소음이 있는 초고압 전력용 변전소, 건물 안에 있는 소음이 심한 초고압 전력용 변압기, 주택가 근처에 초고압 철탑이 있는 전기적인 소음이 있는 지역 등에서 적용 가능하다

한편, 본 발명은 초고압 전력용 변압기 뿐만 아니라 기타 모선 등 지속적인 전기적인 소음을 내는 설비에 적용 가능하다.

1 --- 소음센서
2 --- 제1증폭기
3 --- 위상반전부
4 --- 제2증폭기
5 --- 상쇄음 출력 스피커
6 --- 온도센서
7 --- 습도센서
8 --- LCD 표시부

Claims (5)

1. 초고압 전력용 변압기의 철심의 울림으로 인해 발생되는 소음과, 전류가 흐름으로써 발생되는 전기적 특성의 소음, 초고압 전력용 변압기 자체의 구조적인 울림에 의한 소음, 초고압 전력용 변압기의 온도 상승에 따른 냉각팬 가동에 의한 소음, 및 초고압 전력용 변압기 자체 구조의 복합적인 결합에 의한 소음을 감지해서 수집하는 고성능 마이크로 이루어진 소음센서(1)와;
   상기 소음센서(1)에서 감지하여 수집한 소음을 증폭하는 것에 의해 소음을 용이하게 분석할 수 있도록 하는 제1증폭기(2);
   상기 제1증폭기(2)에서 증폭된 소음에 해당되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 가청주파수 영역을 선택하며, 선택한 가청주파수 영역 내의 전기적 소음만을 선별하고, 가청주파수 영역 내에서 선별된 전기적 소음을 표본화(샘플링)하며, 표본화된 전기적 소음을 위상 반전시켜 상쇄음의 디지털 신호를 발생시키고, 위상 반전된 상쇄음의 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하며, 위상 반전된 상쇄음의 아날로그 신호를 출력하는, 마이크로 프로세서 또는 OP AMP를 이용한 위상 반전 회로에 의해 구현되는, 위상반전부(3);
   상기 위상반전부(3)에서 출력된 위상이 반전된 소음 제거 신호를 증폭하는 제2증폭기(4);
   상기 제2증폭기(4)에서 증폭한 위상이 반전된 소음 제거 신호에 대응하는 상쇄음을 소음원 쪽을 향해 출력하는 상쇄음 출력 스피커(5);
   초고압 전력용 변압기 주위의 온도를 감지하여 상기 위상반전부(3)에 인가하는 온도센서(6);
   초고압 전력용 변압기 주위의 습도를 감지하여 상기 위상반전부(3)에 인가하는 습도센서(7); 및
   상기 온도센서(6)와 습도센서(7)에 의해 감지된 온도 및 습도와, 상기 소음센서(1)를 통해 수집된 소음을 상기 위상반전부(3)를 통해 인가받아 표시하여, 온도, 습도, 소음을 눈으로 확인할 수 있도록 표시하는 LCD 표시부(8)를 구비하여 구성되고,
   상기 위상반전부(3)는 상기 온도센서(6) 및 상기 습도센서(7)로부터 인가받은 해당 온도 및 습도에 관한 정보를 토대로, 온도와 습도가 높을 때는 소리의 출력을 줄이고, 온도와 습도가 낮은 맑은 날에는 출력을 높여서 방사할 수 있도록 소리의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭을 이용한 초고압 전력용 변압기의 소음 저감 장치.
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