KR101160775B1 - 변압기 건전도 평가 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

변압기의 노후화 정도에 대응하는 변압기의 건전도를 평가하는 시스템은 변압기의 수명을 진단하는 수명 진단 요소와 변압기의 상태를 진단하는 상태진단 요소에 해당하는 정보를 입력받는 정보 입력 모듈, 정보를 토대로 변압기가 위치하는 환경에 해당하는 환경 요인, 변압기의 운전 현황, 변압기를 점검 및 분석한 결과에 각각 대응하는 핵심인자를 분석하는 핵심인자 분석 모듈과 각각의 핵심인자를 분석한 결과 및 핵심인자 별로 변압기의 상태에 미치는 가중치를 이용하여 변압기 별 건전도를 산출하고, 산출한 건전도를 토대로 해당 변압기의 교체 유무를 결정하는 건전도 평가 모듈을 포함한다.

Description

변압기 건전도 평가 시스템 및 그 방법{System and method for evaluating integrity of Power transformer}
본 발명은 변압기 건전도 평가 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 변압기의 노후화 정도에 해당하는 핵심 인자를 토대로 변압기의 건전도를 평가하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력은 가정, 사무실, 공장 등의 최종 수용가측으로 송전하는데 있어 중간 단계로 변전소와 변압기를 거쳐서 최종 수용가측에 이르고 있다.
발전소에서 발전된 전력은 통상적으로 154kV 또는 345kV의 고압으로 변전소에 공급된다. 변전소에서는 154kV 또는 345kV의 고압을 통상적으로 22.9kV 의 고압으로 다운시켜 최종 수용가측에 이르는 바로 전단계인 변압기에 공급한다. 다음, 변압기에서는 최종 수용가측에서 사용하기에 적합한 전압에 해당하는 110V 또는 220V의 전압으로 변환시켜 최종 수용가측으로 공급하게 된다.
이러한, 변압기는 설치 환경 및 운전 부하 조건 등에 따라 노후화 정도가 상이하다. 그러나, 변압기의 교체는 노후화 정도 및 불량 측정 방법의 부재로 인하여 동일 조건(time-base)에 의하여 일괄적으로 시행되고 있으므로, 해당 변압기의 상태가 양호하더라도 효율적으로 사용을 못하고 교체하는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 변압기의 노후화 정도에 해당하는 핵심 인자를 토대로 변압기의 건전도를 평가하는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른, 변압기의 노후화 정도에 대응하는 변압기의 건전도를 평가하는 시스템은
변압기의 수명을 진단하는 수명 진단 요소와 변압기의 상태를 진단하는 상태진단 요소에 해당하는 정보를 입력받는 정보 입력 모듈; 상기 정보를 토대로 변압기가 위치하는 환경에 해당하는 환경 요인, 변압기의 운전 현황, 변압기를 점검 및 분석한 결과에 각각 대응하는 핵심인자를 분석하는 핵심인자 분석 모듈; 및 각각의 핵심인자를 분석한 결과 및 핵심인자 별로 변압기의 상태에 미치는 가중치를 이용하여 변압기 별 건전도를 산출하고, 산출한 건전도를 토대로 해당 변압기의 교체 유무를 결정하는 건전도 평가 모듈을 포함한다.
상기 핵심인자 분석 모듈은 상기 환경 요인에 해당하는 설치 장소, 유보존방식 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 환경 정보부; 상기 운전 현황에 해당하는 사용년수, 고장전류 통전, TM실적, 고장이력, 부하시탭절환기 동작횟수, 절연지의 잔여수명 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 운전 정보부; 및 상기 변압기를 점검 및 분석한 결과에 해당하는 유중가스를 분석한 결과, 열화성가스를 분석한 결과, 열화성생성물을 분석한 결과, 절연유의 품질을 분석한 결과, 절연열화를 진단한 결과, 권선변형진단 결과, 절연저항, 전압비, 여자전류, 단락전류, 예방진단 및 OLTC변형진단 결과 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 점검 및 분석 정보부를 포함한다.
상기 핵심인자 분석 모듈은 상기 핵심인자 별로 정상과 이상을 구분하는 규격치를 설정하여 관리하는 규격 정보부; 및 상기 규격치를 토대로 상기 점검 및 분석 정보부에서 분석한 결과가 정상 상태에 해당하는지 이상 상태에 해당하는지를 판정하는 상태 판정부를 더 포함한다.
상기 건전도 평가 모듈은 핵심인자 별 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 상기 평가 목록 별 건전도와의 연관성을 점수화한 건전도 연관성 수치를 이용하여 상기 핵심인자 별 가중치를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 핵심인자 별 평가 목록은 고장영향의 크기, 고장방지의 취약성, 불량발생 빈도, 계통에 미치는 영향, 복구의 지연성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 건전도 평가 모듈은 상기 핵심인자 별 가중치에 대하여 각 핵심인자 별로 전문성을 평가하는 특정 기준에 의해 우선순위를 설정하여, 상기 핵심인자 별 가중치에 상기 우선순위를 적용하여 구한 상기 핵심인자 별 최종 가중치를 토대로 상기 변압기 건전도를 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 변압기 건전도 평가 시스템은 상기 변압기 별 건전도를 토대로 변압기의 상태에 해당하는 통계를 산출하는 통계 처리 모듈; 및 상기 핵심인자를 분석한 결과, 상기 변압기 별 건전도 및 상기 변압기의 상태에 해당하는 통계 중 적어도 하나를 표시하는 표시 모듈을 더 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른, 적어도 하나의 변압기와 연동하여 동작하는 시스템에서 변압기의 노후화 정도에 대응하는 변압기의 건전도를 평가하는 방법은
상기 시스템이 변압기의 수명을 진단하는 수명 진단 요소와 변압기의 상태를 진단하는 상태진단 요소에 해당하는 정보를 입력받는 단계; 상기 정보를 토대로 변압기가 위치하는 환경에 해당하는 환경 요인, 변압기의 운전 현황, 변압기를 점검 및 분석한 결과에 각각 대응하는 핵심인자를 분석하는 단계; 각각의 핵심인자를 분석한 결과 및 핵심인자 별로 변압기의 상태에 미치는 가중치를 이용하여 변압기 별 건전도를 산출하는 단계; 및 상기 건전도를 토대로 해당 변압기의 교체 유무를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 핵심인자를 분석하는 단계는 상기 환경 요인에 해당하는 설치 장소, 유보존방식 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 단계; 상기 운전 현황에 해당하는 사용년수, 고장전류 통전, TM실적, 고장이력, 부하시탭절환기 동작횟수, 절연지의 잔여수명 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 단계; 및 상기 변압기를 점검 및 분석한 결과에 해당하는 유중가스를 분석한 결과, 열화성가스를 분석한 결과, 열화성생성물을 분석한 결과, 절연유의 품질을 분석한 결과, 절연열화를 진단한 결과, 권선변형진단 결과, 절연저항, 전압비, 여자전류, 단락전류, 예방진단 및 OLTC변형진단 결과 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 단계를 포함한다.
상기 핵심인자를 분석하는 단계는 상기 핵심인자 별로 정상과 이상을 구분하는 규격치를 설정하여 관리하는 단계; 및 상기 규격치를 토대로 상기 점검 및 분석 정보부에서 분석한 결과가 정상 상태에 해당하는지 이상 상태에 해당하는지를 판정하는 단계를 더 포함한다.
상기 변압기 별 건전도를 산출하는 단계는 핵심인자 별 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 상기 평가 목록 별 건전도와의 연관성을 점수화한 건전도 연관성 수치를 이용하여 상기 핵심인자 별 가중치를 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 변압기 별 건전도를 산출하는 단계는 상기 핵심인자 별 가중치에 대하여 각 핵심인자 별로 전문성을 평가하는 특정 기준에 의해 우선순위를 설정하는 단계; 상기 핵심인자 별 가중치에 상기 우선순위를 적용하여 상기 핵심인자 별 최종 가중치를 계산하는 단계; 및 상기 최종 가중치를 토대로 상기 변압기 건전도를 산출하는 단계를 포함한다.
상기 변압기 건전도 평가 방법은 상기 변압기 별 건전도를 토대로 변압기의 상태에 해당하는 통계를 산출하는 단계; 및 상기 핵심인자를 분석한 결과, 상기 변압기 별 건전도 및 상기 변압기의 상태에 해당하는 통계 중 적어도 하나를 표시하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 변압기 건전도 평가 시스템 및 그 방법에 따르면, 동일한 조건에 따라 일률적으로 변압기를 대체하는 것이 아니라, 변압기 각각의 성능 및 노후화 정도에 해당하는 건전도를 평가함으로써, 변압기 별로 차등화된 교체 시기를 적용할 수 있다.
또한 본 발명의 변압기 건전도 평가 시스템 및 그 방법에 따르면, 차등화된 변압기 교체 및 성능 개선을 통해 변압기 투자비를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 건전도 평가 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핵심인자 분석 모듈을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핵심인자를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핵심인자 별 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 건전도 연관성 수치를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 핵심인자 별 우선순위를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건전도 평가 모듈에서 건전도를 평가하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건전도 평가 등급 및 관리방안을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 건전도 평가 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 변압기 건전도 평가 시스템 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 변압기의 건전도는 변압기의 노후화 정도에 대응하는 변압기의 상태에 해당한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 건전도 평가 시스템을 개략적으로 나타내는 구성도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 핵심인자 분석 모듈을 나타내는 구성이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핵심인자를 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면, 변압기 건전도 평가 시스템은 정보 입력 모듈(100), 핵심인자 분석 모듈(200), 건전도 평가 모듈(300), 통계 처리 모듈(400), 정보 제공 모듈(500) 및 표시 모듈(600)을 포함한다.
정보 입력 모듈(100)은 변압기의 건전도를 평가하는데 필요한 기본 평가 자료에 해당하는 변압기가 위치하는 환경(이하, "환경 요인"이라고도 함), 변압기의 운전 현황(이하, "운전 현황"이라고도 함), 변압기를 점검 및 분석한 결과(이하, "점검 및 분석"이라고도 함) 등을 포함하는 핵심 인자 그룹의 데이터를 입력받는다. 여기서, 환경 요인과 운전 현황은 변압기의 수명을 진단하는 수명 진단 요소에 해당하고, 점검 및 분석은 변압기의 상태를 진단하는 상태진단 요소에 해당한다.
핵심인자 분석 모듈(200)은 정보 입력 모듈(100)을 통해 입력 받은 데이터를 토대로 핵심 인자 그룹 즉, 환경 요인, 운전 현황, 점검&분석 별 핵심인자를 분석한다.
도 2를 참고하면, 핵심인자 분석 모듈(200)은 환경 정보부(210), 운전 정보부(220), 점검 및 분석 정보부(230), 상태 판정부(240) 및 규격 정보부(250)를 포함한다.
환경 정보부(210)는 변압기의 환경 요인에 해당하는 핵심인자를 분석한다.
도 3을 참고하면, 환경 요인에 해당하는 핵심인자는 설치 장소, 유보존방식 등을 포함한다.
구체적으로, 환경 정보부(210)는 변압기의 설치 장소 예를 들어, 옥내 또는 옥외에 위치하는지를 분석한다. 또한, 환경 정보부(210)는 변압기 상에서 변압기류의 열화를 방지하는 유보존방식이 콘서베이터(conservator) 방식 또는 GOST 방식에 해당하는지를 분석한다.
운전 정보부(220)는 변압기의 운전 현황에 해당하는 핵심인자를 분석한다.
도 3을 참고하면, 운전 현황에 해당하는 핵심인자는 사용년수, 고장전류 통전, 정비이력(Trouble Memo, 이하 "TM"라고 함) 실적, 고장이력, 부하시탭절환기(On Load Tap Changer, OLTC) 동작횟수(이하, "OLTC 동작횟수"라고함), 절연지의 잔여수명을 나타내는 잔여수명 계산값(%) 등을 포함한다.
사용년수는 변압기를 사용한 년수에 해당한다.
고장전류 통전은 고장 전류에 해당하는 변압기의 고장(파급)에 의해 차단기가 동작하는 것에 해당한다.
TM 실적은 TM 발생 횟수를 포함한다.
고장이력은 주변압기에서 고장이 발생한 이력에 해당한다.
OLTC 동작횟수는 변압기가 포함하는 부하시탭절환기의 동작횟수에 해당한다.
잔여수명 계산값은 직접적 방법으로 평균 중합도 분석방법(Degree of Polymerization, DP)이 있으며 간접적 방법으로 핫스팟(Hot-Spot) 계산 알고리즘을 이용하여 절연지 잔여수명을 계산한 값에 해당한다.
여기서, 평균 중합도 분석방법은 변압기에서 사용되는 절연지의 절연열화를 정밀하게 측정하는 방법으로 이용되며 절연지의 열화 정도에 따라 셀룰로오스(Cellulose) 중합체가 해체되기 쉬운 상태가 되어가는 과정을 측정값을 통해 값으로 표현하는 방법이다.
핫스팟 계산 알고리즘은 변압기 실부하와 주변온도에 따라 변동하는 핫스팟의 온도 변화를 측정하여, 측정 결과를 토대로 절연지의 잔여수명을 계산한다.
점검 및 분석 정보부(230)는 변압기의 점검&분석에 해당하는 핵심인자를 분석한다.
도 3을 참고하면, 점검&분석에 해당하는 핵심인자는 유중가스를 분석한 결과(Dissolved Gas Analysis), 열화성가스를 분석한 결과, 열화성생성물(Furan 분석)을 분석한 결과, 절연유의 품질을 분석한 결과, 절연열화(Doble 외)를 진단한 결과, 권선변형진단(Sweep Frequency Response Analyzer, SFRA), 절연저항, 전압비, 여자전류, 단락전류, 예방진단 및 OLTC변형진단 등을 포함한다.
유중가스를 분석한 결과는 유입변압기 내부에서 국부가열, 부분방전 등의 이상이 발생하여 열에 의해 오일, 종이 등 절연재료가 열분해와 산화를 일으켜 각종 가스를 발생하는 경우, 절연유 중에 용해된 가스(이하, "유중가스"라고도 함)를 추출 및 분석한 결과에 해당하는 가스의 양과 종류이다. 이때, 유중가스를 분석한 결과는 H2, C2H2, CH4, C2H6, C3H8, TCG, 불량(누적) 등을 포함한다.
열화성가스를 분석한 결과는 CO, CO2, 불량(누적) 등을 포함한다.
열화성생성물을 분석한 결과는 푸르푸랄(Furfural), 불량(누적) 등을 포함한다.
절연유의 품질을 분석한 결과는 절연유의 수분, 전산가, 절연파괴전압, 불량(누적) 등을 포함한다. 여기서, 전산가는 절연유 내 수분의 농도에 해당한다.
절연열화를 진단한 결과는 변압기 내에서 발생하는 절연특성 중 열화를 감지한 결과에 해당한다. 예를 들어, 점검 및 분석 정보부(230)에서 절연열화를 감지한 경우에 절연열화를 진단한 결과는 불량(누적) 상태에 해당한다.
권선변형진단은 변압기 운반, 설치, 고장전류 유입 등으로 권선 및 철심의 접지, 권선의 층간단락, 개방, 기계적 변형, 이탈, 구조물의 기계적 손상, 이완 등을 SFRA 주파수 반응 분석기를 이용하여 진단한 결과에 해당한다. 예를 들어, 점검 및 분석 정보부(230)에서 권선변형을 감지한 경우에 권선변형진단 결과는 불량(누적) 상태에 해당한다.
절연저항은 절연체에 전압을 가했을 때 절연체가 나타내는 전기 저항으로서, 변압기의 권선과 권선간, 권선과 대지간의 사이에 존재하는 전기 저항이다. 예를 들어, 점검 및 분석 정보부(230)에서 절연저항을 감지한 경우는 불량(누적) 상태에 해당한다.
전압비는 특정 부하가 걸린 상태에서 변압기의 1차측 전압과 2차측 전압과의 관계에 대응한다.
여자전류는 변압기 내 코일에 흘려서 자기력선속 즉, 자속을 발생하게 하는 전류에 해당한다.
단락전류는 전로의 선간이 임피던스가 작은 상태로 되어 그 부분을 통해서 흐르는 큰 전류에 해당하는 것으로, 변압기의 안정도를 저해하는 전류이다. 예를 들어, 점검 및 분석 정보부(230)에서 단락전류를 감지한 경우는 불량(누적) 상태에 해당한다.
예방진단은 과열 개소와 부분 방전(Partial Discharge, 이하 "PD"라고도 함) 측정이 가능한지를 진단하고, 진단 결과가 과열 개소와 부분 방전 중 적어도 하나를 측정이 불가능 한 경우에 해당하는 것을 불량(누적) 상태라고 한다. 여기서, 과열 개소는 변압기 내 과열된 특정 부분에 해당한다.
또한, 부분 방전은 변압기에서 전극과 전극 사이에서 일어나지 않고 한 부분에서 생기는 방전에 해당하는 것으로, 변압기 내 절연물이 둔화되는 원인이다.
OLTC변형진단은 변압기가 포함하는 부하시탭절환기(OLTC)의 변형을 진단한 결과에 해당한다.
규격 정보부(250)는 핵심인자 별로 정상과 이상을 구분하는 규격치를 설정하고, 핵심인자 별로 설정한 규격치를 관리한다. 예를 들어, 규격 정보부(250)는 핵심인자 중 전산가(mgKOH/g)의 규격치를 0.1 이하이면 정상 상태, 0.1~0.3 이면 주의 상태, 0.3 이상이면 이상 상태로 설정한다.
또한, 규격 정보부(250)는 핵심인자 별로 설정한 규격치를 데이터베이스(DB)화 하여 저장한다.
상태 판정부(240)는 핵심인자 별로 설정한 규격치를 토대로 점검 및 분석 정보부(230)에서 분석한 결과 즉, 변압기의 점검&분석에 해당하는 핵심인자를 분석한 결과가 정상 상태에 해당하는지 이상 상태에 해당하는지를 판정한다. 이때, 상태 판정부(240)는 판정한 결과를 표시 모듈(600)을 통해 사용자에게 제공한다.
건전도 평가 모듈(300)은 핵심인자 분석 모듈(200)에서 분석한 결과 즉, 환경 정보부(210), 운전 정보부(220), 점검 및 분석 정보부(230)에서 각각의 핵심인자를 분석한 결과 및 상태 판정부(240)의 분석 결과를 이용하여 개별 변압기의 건전도를 계산하고, 계산한 건전도를 토대로 변압기의 교체 유무를 결정한다.
예를 들어, 건전도 평가 모듈(300)은 환경 정보부(210), 운전 정보부(220), 점검 및 분석 정보부(230)에서 각각의 핵심인자를 분석한 결과 및 상태 판정부(240)의 분석 결과와, 핵심인자 별 가중치를 이용하여 건전도 점수를 계산한다. 여기서, 핵심인자 별 가중치는 각 핵심인자 별로 변압기의 상태에 미치는 즉, 변압기의 건전도에 미치는 가중치이다.
건전도 점수는 수학식 1과 같이 나타낸다.
Figure 112011036713815-pat00001
수학식 1을 참고하면, Wi는 각 핵심인자 별 가중치이며,
Figure 112011036713815-pat00002
는 각 핵심인자 별 점수이다.
핵심인자 별 가중치의 합(
Figure 112011036713815-pat00003
)은 100이 되도록 한다. 즉, 건전도 점수는 핵심인자가 건전도에 미치는 영향이 클수록 100에 접근하고, 핵심인자가 건전도에 미치는 영향이 작을수록 0에 접근한다.
건전도 평가 모듈(300)은 핵심인자를 분석한 결과가 건전도에 미치는 영향 즉, 변압기의 수명에 비례할수록 1에 가깝고 반비례할수록 0에 가깝도록
Figure 112011036713815-pat00004
를 설정한다.
예를 들어, 건전도 평가 모듈(300)은 환경 요인에 해당하는 핵심인자 중 설치 장소의 경우, 옥내일 때 눈, 비 바람 등의 자연환경에 의한 악영향이 옥외의 경우보다 낮으므로 옥내를 1 옥외를 0으로 설정할 수 있다.
건전도 평가 모듈(300)은 운전 현황에 해당하는 핵심인자 중 사용년수의 경우, 사용년수가 오래될수록 열화가 진행하므로
Figure 112011036713815-pat00005
를 변압기가 신품일 일 때 1로, 15년 사용했을 때 0.5로, 30년 이상 사용했을 때 0으로 설정할 수 있다.
건전도 평가 모듈(300)은 점검&분석에 해당하는 핵심인자 중 전산가의 경우,
Figure 112011036713815-pat00006
를 정상 상태일 때 1로, 주의 상태일 때 0.5로, 이상 상태일 때 0으로 설정할 수 있다.
도 4를 참고하면, 건전도 평가 모듈(300)은 핵심인자 별 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 평가 목록 별 건전도와의 연관성을 점수화한 건전도 연관성 수치(output Ranking)를 이용하여 핵심인자 별 가중치(
Figure 112011036713815-pat00007
)를 계산한다. 여기서, 핵심인자 별 평가 목록은 고장영향의 크기, 고장방지의 취약성, 불량발생 빈도, 계통에 미치는 영향, 복구의 지연성 등을 포함한다.
고장영향의 크기는 변압기 내에서 해당 핵심인자에 대응하는 고장이 건전도에 미치는 영향의 크기 정도이다. 고장방지의 취약성은 변압기 내에서 해당 핵심인자에 대응하는 고장이 발생하기 전에 방지하지 못하는 확률에 대응한다. 불량발생 빈도는 변압기 내에서 해당 핵심인자에 대응하는 불량이 발생하는 빈도이다. 계통에 미치는 영향은 변압기 내에서 해당 핵심인자가 계통에 미치는 영향에 해당한다. 복구의 지연성은 변압기 내에서 해당 핵심인자에 해당하는 고장이 발생한 경우, 고장을 복구하는데 걸리는 지연시간에 해당한다.
구체적으로, 핵심인자 별 평가 목록에 대해 등급을 예를 들어, 5 단계(very high, high, normal, low, very low)로 나눈다. 다음, 건전도 평가 모듈(300)은 핵심인자 별 평가 목록 각각에 대해 등급을 5단계 중 하나의 단계로 정하고, 등급 별 점수(Mil)를 각 평가 목록 별 건전도 연관성 수치(output Ranking)(Nil)에 곱함으로써, 해당 핵심인자의 가중치를 계산한다.
즉, 핵심인자 별 가중치(
Figure 112011036713815-pat00008
)는 수학식 2와 같이 나타낸다.
Figure 112011036713815-pat00009
수학식 2를 참고하면,
Figure 112011036713815-pat00010
는 해당 핵심인자의 종합점수에 해당하는 것으로, 해당 핵심인자의 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 평가 목록 별 건전도와의 연관성을 점수화한 건전도 연관성 수치를 이용하여 구한다.
예를 들어, 핵심인자 중 전산가의 가중치를 계산하는 과정을 설명한다.
전산가가 고장에 미치는 영향의 크기가 high(8점), 고장방지의 취약성이 low(4점), 불량발생 빈도가 low(4점), 계통에 미치는 영향이 high(8점), 복구지연성이 normal(6점)인 경우, 전산가의 핵심인자의 종합점수는 각 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 각 평가 목록 별 건전도 연관성 수치를 곱한 180점(=8*10+4*8+4*6+8*4+6*2)이 된다.
그러면, 건전도 평가 모듈(300)은 핵심인자의 종합점수를 각 핵심인자 별 종합점수의 합계 즉, 합계점수로 나누어서 해당 핵심인자의 가중치를 계산한다.
도 5를 참고하면, 건전도 평가 모듈(300)은 계산한 핵심인자 별 가중치(
Figure 112011036713815-pat00011
)에 대하여, 각 핵심인자 별로 특정 기준에 의해 전문성을 평가하여 우선순위를 정한다. 이때, 각 핵심인자 별로 전문성을 평가하는 평가군은 변전소의 현장실무자, 변압기 제작사, 변압기 관련 연구기관 등으로 구성할 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
다음, 건전도 평가 모듈(300)은 우선순위를 이용하여 핵심인자 별 최종가중치(Wi)를 구한다. 여기서, 최종가중치는 수학식 3과 같이 나타낸다.
Figure 112011036713815-pat00012
통계 처리 모듈(400)은 건전도 평가 모듈(300)에서 계산한 변압기 별 건전도를 토대로 변압기의 상태에 해당하는 통계를 산출하고, 산출한 결과를 표시 모듈(600)을 통해 사용자에게 제공한다. 이때, 변압기의 상태는 전체 변압기에 대해 변전소별, 사업소별, 지역별, 건전도별, 운전조건별 변압기 상태를 포함한다.
또한, 통계 처리 모듈(400)은 핵심인자와 실제 고장실적 간의 상관도를 분석하고, 상관도가 기준 상관도보다 떨어지는 핵심인자의 가중치는 낮게하고, 상관도가 높은 핵심인자의 가중치는 높게 함으로써, 건전도 평가 모듈(300)을 최적화 할 수 있다.
다음, 건전도 평가 모듈(300)에서 건전도를 평가하는 과정을 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 건전도 평가 모듈에서 건전도를 평가하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 6을 참고하면, 건전도 평가 모듈(300)은 변압기의 수명을 진단하는 수명 진단 요소에 해당하는 설치형태, 운전이력 등을 토대로 환경 요인 및 운전 현황을 입력받는다. 여기서, 설치 형태는 환경 요인에 해당하는 핵심인자와 동일하고, 운전 이력은 운전 현황에 해당하는 핵심인자와 동일하다.
또한, 건전도 평가 모듈(300)은 변압기의 상태를 진단하는 상태진단 요소에 해당하는 내부 상태 진단 및 예방 진단 결과 등을 토대로 점검&분석 결과를 입력받는다. 여기서, 내부 상태 진단 및 예방 진단 결과는 점검&분석에 해당하는 핵심인자와 동일하다.
다음, 건전도 평가 모듈(300)은 수학식 1을 이용하여 변압기의 건전도 점수를 계산한다. 이때, 건전도 평가 모듈(300)에서 환경 요인의 가중치는 8%이고, 운전 현황의 가중치는 54%이고, 점검&분석의 가중치는 38%이다.
도 7을 참고하면, 건전도 평가 모듈(300)은 건전도 점수가 사용자가 정한 기준 점수(예를 들어, 70점) 이상이면 변압기가 양호한 "양호 상태" 예를 들어, A등급, 기준 점수 미만이면 관심을 가져야 하는 "관심 상태" 예를 들어, B등급으로 판단한다. 또한, 건전도 평가 모듈(300)은 건전도 점수 및 판단한 변압기의 상태를 표시 모듈(600)을 통해 사용자에게 제공한다. 이때, 건전도 평가 모듈(300)은 해당 등급 별 변압기의 성능개선기준, 성능개선방안 등을 사용자에게 제공할 수 있다.
이와 같이, 변압기 건전도 평가 시스템은 건전도를 평가한 결과 및 관리 방안을 사용자에게 제공함으로써, 사용자로 하여금 절연유 보존방식 구조를 GOST 방식에서 콘서베이트 방식으로 개선하여 시행할 수 있도록 하며, 노후화된 주요 부속품을 일괄적으로 교체 할 수 있게 한다. 또한, 변압기 건전도 평가 시스템은 OLTC 정밀 분해 점검 및 부품 교체도 시행할 수 있다.
다음, 변압기의 건전도를 평가하는 방법을 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 건전도 평가 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참고하면, 변압기 건전도 평가 시스템은 변압기의 건전도를 평가하는데 필요한 기본 평가 자료를 입력받는다(S810). 여기서, 기본 평가 자료는 환경 요인, 운전 현황, 점검 및 분석 등을 포함하는 핵심 인자 그룹의 데이터를 포함한다.
변압기 건전도 평가 시스템은 입력받은 기본 평가 자료를 토대로 핵심 인자 그룹 별 핵심 인자를 분류한다(S820). 여기서, 핵심 인자 그룹은 환경 요인, 운전 현황, 점검&분석을 포함한다. 환경 요인에 해당하는 핵심인자는 설치 장소, 유보존방식 등을 포함하고, 운전 현황에 해당하는 핵심인자는 사용년수, 고장전류 통전, TM실적, 고장이력, OLTC 동작횟수, 잔여수명 계산값 등을 포함한다. 또한, 점검&분석에 해당하는 핵심인자는 유중가스를 분석한 결과(Dissolved Gas Analysis), 열화성가스를 분석한 결과, 열화성생성물(Furan 분석)을 분석한 결과, 절연유의 품질을 분석한 결과, 절연열화(Doble 외)를 진단한 결과, 권선변형진단, 절연저항, 전압비, 여자전류, 단락전류, 예방진단 및 OLTC변형진단 등을 포함한다.
변압기 건전도 평가 시스템은 핵심인자 별로 분석한다(S830).
예를 들어, 변압기 건전도 평가 시스템은 환경 요인에 해당하는 핵심인자 중 설치 장소가 옥내 또는 옥외에 위치하는지를 분석한다. 또한, 변압기 건전도 평가 시스템은 운전 현황에 해당하는 핵심인자 중 변압기를 사용한 사용년수를 파악한다. 또한, 변압기 건전도 평가 시스템은 점검&분석에 해당하는 핵심인자 중 열화성가스를 분석하여, 열화성가스가 CO 또는 CO2에 해당하는지, 불량(누적) 상태인지를 판단한다.
변압기 건전도 평가 시스템은 각각의 핵심인자를 분석한 결과와 핵심인자 별 가중치를 이용하여 변압기의 건전도를 계산한다(S840). 여기서, 핵심인자 별 가중치는 각 핵심인자 별로 변압기의 상태에 미치는 즉, 변압기의 건전도에 미치는 가중치이다.
구체적으로, 변압기 건전도 평가 시스템은 핵심인자 별 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 평가 목록 별 건전도와의 연관성을 점수화한 건전도 연관성 수치를 이용하여 핵심인자 별 가중치(
Figure 112011036713815-pat00013
)를 계산한다. 여기서, 핵심인자 별 평가 목록은 고장영향의 크기, 고장방지의 취약성, 불량발생 빈도, 계통에 미치는 영향, 복구의 지연성 등을 포함한다.
핵심인자 별 평가 목록에 대해 등급을 5 단계(very high, high, normal, low, very low)로 나눈다. 다음, 변압기 건전도 평가 시스템은 핵심인자 별 평가 목록 각각에 대해 등급을 5단계 중 하나의 단계로 정하고, 등급 별 점수를 각 평가 목록 별 건전도 연관성 수치에 곱함으로써, 해당 핵심인자의 가중치를 계산한다.
다음, 변압기 건전도 평가 시스템은 우선순위를 이용하여 핵심인자 별 최종가중치를 구한다. 여기서, 우선순위는 핵심인자 별 가중치에 대하여 각 핵심인자 별로 전문성을 평가한 결과에 대응한다.
변압기 건전도 평가 시스템은 변압기 별 건전도를 토대로 변압기의 상태에 해당하는 통계를 산출한다(S850). 이때, 변압기의 상태는 전체 변압기에 대해 변전소별, 사업소별, 지역별, 건전도별, 운전조건별 변압기 상태를 포함한다.
변압기 건전도 평가 시스템은 변압기의 상태에 해당하는 통계를 산출한 결과를 사용자에게 제공한다(S860).
이로써, 변압기 건전도 평가 시스템은 변압기 각각의 성능 및 노후화 정도에 해당하는 건전도를 평가함으로써, 변압기 별로 차등화된 교체 시기를 적용할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 정보 입력 모듈 200; 핵심인자 분석 모듈
210; 환경 정보부 220; 운전 정보부
230; 점검 및 분석 정보부 240; 상태 판정부
250; 규격 정보부 300; 건전도 평가 모듈
400; 통계 처리 모듈 500; 정보 제공 모듈
600; 표시 모듈

Claims (13)

  1. 변압기의 노후화 정도에 대응하는 변압기의 건전도를 평가하는 시스템에 있어서,
    변압기의 수명을 진단하는 수명 진단 요소와 변압기의 상태를 진단하는 상태진단 요소에 해당하는 정보를 입력받는 정보 입력 모듈;
    상기 정보를 토대로 변압기가 위치하는 환경에 해당하는 환경 요인, 변압기의 운전 현황, 변압기를 점검 및 분석한 결과에 각각 대응하는 핵심인자를 분석하는 핵심인자 분석 모듈; 및
    각각의 핵심인자를 분석한 결과 및 핵심인자 별로 변압기의 상태에 미치는 가중치를 이용하여 변압기 별 건전도를 산출하고, 산출한 건전도를 토대로 해당 변압기의 교체 유무를 결정하는 건전도 평가 모듈
    을 포함하는 변압기 건전도 평가 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 핵심인자 분석 모듈은
    상기 환경 요인에 해당하는 설치 장소, 유보존방식 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 환경 정보부;
    상기 운전 현황에 해당하는 사용년수, 고장전류 통전, TM실적, 고장이력, 부하시탭절환기 동작횟수, 절연지의 잔여수명 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 운전 정보부; 및
    상기 변압기를 점검 및 분석한 결과에 해당하는 유중가스를 분석한 결과, 열화성가스를 분석한 결과, 열화성생성물을 분석한 결과, 절연유의 품질을 분석한 결과, 절연열화를 진단한 결과, 권선변형진단 결과, 절연저항, 전압비, 여자전류, 단락전류, 예방진단 및 OLTC변형진단 결과 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 점검 및 분석 정보부
    를 포함하는 변압기 건전도 평가 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 핵심인자 분석 모듈은
    상기 핵심인자 별로 정상과 이상을 구분하는 규격치를 설정하여 관리하는 규격 정보부; 및
    상기 규격치를 토대로 상기 점검 및 분석 정보부에서 분석한 결과가 정상 상태에 해당하는지 이상 상태에 해당하는지를 판정하는 상태 판정부
    를 더 포함하는 변압기 건전도 평가 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 건전도 평가 모듈은
    핵심인자 별 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 상기 평가 목록 별 건전도와의 연관성을 점수화한 건전도 연관성 수치를 이용하여 상기 핵심인자 별 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 변압기 건전도 평가 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 핵심인자 별 평가 목록은
    고장영향의 크기, 고장방지의 취약성, 불량발생 빈도, 계통에 미치는 영향, 복구의 지연성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 건전도 평가 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 건전도 평가 모듈은
    상기 핵심인자 별 가중치에 대하여 각 핵심인자 별로 전문성을 평가하는 특정 기준에 의해 우선순위를 설정하여, 상기 핵심인자 별 가중치에 상기 우선순위를 적용하여 구한 상기 핵심인자 별 최종 가중치를 토대로 상기 변압기 건전도를 산출하는 것을 특징으로 하는 변압기 건전도 평가 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 변압기 별 건전도를 토대로 변압기의 상태에 해당하는 통계를 산출하는 통계 처리 모듈; 및
    상기 핵심인자를 분석한 결과, 상기 변압기 별 건전도 및 상기 변압기의 상태에 해당하는 통계 중 적어도 하나를 표시하는 표시 모듈
    을 더 포함하는 변압기 건전도 평가 시스템.
  8. 적어도 하나의 변압기와 연동하여 동작하는 시스템에서 변압기의 노후화 정도에 대응하는 변압기의 건전도를 평가하는 방법에 있어서,
    상기 시스템이 변압기의 수명을 진단하는 수명 진단 요소와 변압기의 상태를 진단하는 상태진단 요소에 해당하는 정보를 입력받는 단계;
    상기 정보를 토대로 변압기가 위치하는 환경에 해당하는 환경 요인, 변압기의 운전 현황, 변압기를 점검 및 분석한 결과에 각각 대응하는 핵심인자를 분석하는 단계;
    각각의 핵심인자를 분석한 결과 및 핵심인자 별로 변압기의 상태에 미치는 가중치를 이용하여 변압기 별 건전도를 산출하는 단계; 및
    상기 건전도를 토대로 해당 변압기의 교체 유무를 결정하는 단계
    를 포함하는 변압기 건전도 평가 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 핵심인자를 분석하는 단계는
    상기 환경 요인에 해당하는 설치 장소, 유보존방식 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 단계;
    상기 운전 현황에 해당하는 사용년수, 고장전류 통전, TM실적, 고장이력, 부하시탭절환기 동작횟수, 절연지의 잔여수명 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 단계; 및
    상기 변압기를 점검 및 분석한 결과에 해당하는 유중가스를 분석한 결과, 열화성가스를 분석한 결과, 열화성생성물을 분석한 결과, 절연유의 품질을 분석한 결과, 절연열화를 진단한 결과, 권선변형진단 결과, 절연저항, 전압비, 여자전류, 단락전류, 예방진단 및 OLTC변형진단 결과 중 적어도 하나를 포함하는 핵심인자를 분석하는 단계
    를 포함하는 변압기 건전도 평가 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 핵심인자를 분석하는 단계는
    상기 핵심인자 별로 정상과 이상을 구분하는 규격치를 설정하여 관리하는 단계; 및
    상기 규격치를 토대로 상기 점검 및 분석 정보부에서 분석한 결과가 정상 상태에 해당하는지 이상 상태에 해당하는지를 판정하는 단계
    를 더 포함하는 변압기 건전도 평가 방법.
  11. 청구항 8에 있어서,
    상기 변압기 별 건전도를 산출하는 단계는
    핵심인자 별 평가 목록에 대한 등급 별 점수와 상기 평가 목록 별 건전도와의 연관성을 점수화한 건전도 연관성 수치를 이용하여 상기 핵심인자 별 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 변압기 건전도 평가 방법.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 변압기 별 건전도를 산출하는 단계는
    상기 핵심인자 별 가중치에 대하여 각 핵심인자 별로 전문성을 평가하는 특정 기준에 의해 우선순위를 설정하는 단계;
    상기 핵심인자 별 가중치에 상기 우선순위를 적용하여 상기 핵심인자 별 최종 가중치를 계산하는 단계; 및
    상기 최종 가중치를 토대로 상기 변압기 건전도를 산출하는 단계
    를 포함하는 변압기 건전도 평가 방법.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 변압기 별 건전도를 토대로 변압기의 상태에 해당하는 통계를 산출하는 단계; 및
    상기 핵심인자를 분석한 결과, 상기 변압기 별 건전도 및 상기 변압기의 상태에 해당하는 통계 중 적어도 하나를 표시하는 단계
    를 더 포함하는 변압기 건전도 평가 방법.
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