KR101223954B1 - 과도 현상을 이용한 코일의 건전성 진단 방법 - Google Patents

과도 현상을 이용한 코일의 건전성 진단 방법 Download PDF

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(주)마이크로썬지앰비에이치
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Abstract

코일의 건전성 진단 방법이 개시된다. 본 방법은, 코일의 내부 저항값 및 인덕턴스값을 검출하는 단계, 코일에 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가된 상태에서, 직류 전원을 차단하는 단계, 시간에 따라 일정 비율로 감쇄하면서 특정 주파수로 공진하는 과도 전압이 상기 코일 양단에 생성되면, 특정 주파수를 산출하는 단계, 내부 저항값, 인덕턴스값, 및 특정 주파수를 이용하여 코일의 커패시턴스값을 결정하는 단계, 및 코일의 최초 커패시턴스값과 결정된 커패시턴스값을 비교하여 코일의 건전성을 진단하는 단계를 포함한다.

Description

과도 현상을 이용한 코일의 건전성 진단 방법{Method for diagnosing wholesomeness of coil using transient phenomena}
본 발명은 코일의 건전성 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 과도 현상을 이용한 코일의 건전성 진단 방법에 관한 것이다.
현재, 원자력, 발전, 변전, 수력 등의 다양한 전력 계통 분야에서 여러 유형의 코일이 사용되고 있다.
이와 같이 코일은 각 전력 계통 분야에서 각기 다양한 기능을 수행하지만, 각 코일이 그 역할 및 기능을 제대로 수행하지 못하게 되는 등 고장이 발생하면, 사회, 경제적으로 큰 손실을 초래할 수 있다.
따라서, 코일의 건전성을 진단하는 방안이 요청되었으며, 이에 LRC 미터 및 절연 저항계를 이용하여 코일의 건전성을 진단하는 방법이 등장하였다. 이와 같은 종래의 진단 방법은 DC 및 AC 임피던스 측정을 통해 리액턴스, 절연 저항, 및 Q-factor를 산출한 후, 산출된 값을 통해 리액턴스, 절연저항, 및 Q-factor의 급격한 변화가 있는지 여부를 판단한다.
만약, 리액턴스, 절연저항, 및 Q-factor의 급격한 변화가 있는 경우에는, 절연 파괴로 인한 코일의 턴과 턴사이의 단락(short)이 발생하였거나, 코일의 단선(open)이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
하지만, 이와 같은 종래의 진단 방법에 따르면, 코일 건전성 진단을 위하여 코일에 연결된 케이블에 영향을 많이 받게 된다. 구체적으로, 케이블에 존재하는 저항(R) 및 인덕턴스(L) 값이 코일의 임피던스에 포함되며, 케이블의 길이에 따라 동일 코일에서 저항(R) 및 인덕턴스(L) 값의 차이 발생하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 진단 방법에 따르면, 사고 발생 이전의 코일에 대한 불건전성 판단의 한계가 있었다. 구체적으로, 코일에 사고가 발생하였는지 여부만을 판단할 뿐, 사고 발생 이전에 코일이 건전한지, 건전하다면 어느 정도 건전한지 등 절연체의 변화와 같은 미세한 물리적 변화에 대한 감지가 어려운 문제점이 있었다. 이는 코일의 단락 사고가 발생하기 전에 도체 사이의 직접적인 물리적 접촉을 방지하기 위해 도체 외부에 코팅된 물질인 절연체가 파괴되며, 절연체의 변화가 저항(R) 및 인덕턴스(L) 변화에 미치는 영향이 매우 작기 때문이다.
아울러, 종래의 방법은 DC 및 AC 임피던스 등을 측정할 때 발생하는 노이즈를 완벽하게 제거하는 것도 어려울 뿐 아니라, 측정시 발생하는 노이즈로 인하여 측정값이 변동하기 때문에, 측정값의 정확성이 떨어지는 문제점도 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유도성 부하인 코일에서 발생하는 과도 현상을 이용하여 코일의 건전성을 진단하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 계통에 사용되는 코일의 건전성 진단 방법은, 상기 코일의 내부 저항값 및 인덕턴스값을 검출하는 단계, 상기 코일에 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가된 상태에서, 상기 직류 전원을 차단하는 단계, 시간에 따라 일정 비율로 감쇄하면서 특정 주파수로 공진하는 과도 전압이 상기 코일 양단에 생성되면, 상기 특정 주파수를 산출하는 단계, 상기 내부 저항값, 상기 인덕턴스값, 및 상기 특정 주파수를 이용하여 상기 코일의 커패시턴스값을 결정하는 단계, 및 상기 코일의 최초 커패시턴스값과 상기 결정된 커패시턴스값을 비교하여 상기 코일의 건전성을 진단하는 단계를 포함한다.
상기 내부 저항값은, 상기 코일 자체에 실제로 존재하는 저항의 값이며, 상기 저항은, 상기 코일과 직렬로 배치될 수 있다.
상기 각각의 커패시턴스값은, 상기 코일 자체에 실제로 존재하는 커패시터의 값이며, 상기 커패시터는, 상기 저항 및 상기 코일과 병렬로 배치될 수 있다.
상기 각각의 커패시턴스값은, 권선간 정전 용량인 포유용량(stray capacitance)일 수 있다.
상기 최초 커패시턴스값은, 상기 커패시터 제조시 제공되는 이론적인 용량일 수 있다.
상기 결정된 커패시턴스값은, 상기 커패시터의 사용에 따라 상기 최초 커패시턴스값 보다 커질 수 있다.
상기 코일은, 상기 코일에 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가되면, 일정한 값을 갖는 초기 전류가 흐를 수 있다.
상기 초기 전류는, 상기 직류 전원 차단에 따라 상기 저항, 상기 커패시터, 및 상기 코일을 따라 흐르면서 점차 줄어들 수 있다.
상기 과도 전압은, 상기 특정 주파수로 진동하면서 시간에 따라 상기 일정 비율로 감쇄하는 과도 구간(transient period)에서의 전압일 수 있다.
상기 직류 전원의 인가 또는 차단은, 다중 접점을 갖는 릴레이 회로를 이용할 수 있다.
상기 코일은, 제어봉의 구동 코일, 주증기 차단 밸브의 솔레노이드 코일, 및 보조급수 차단 밸브의 솔레노이드 코일 중 어느 하나일 수 있다.
상기 산출하는 단계는, 상기 특정 주파수 산출을 기설정된 회수만큼 반복적으로 수행할 수 있다.
상기 산출하는 단계는, 상기 과도 전압에서 상기 일정 비율로 감쇄하는 신호 성분을 제거한 후 상기 특정 주파수를 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 계통에 사용되는 코일의 건전성 진단 시스템은 직류 전원을 제공하는 직류 전원 공급기, 상기 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가된 상태에서, 연결 지그를 통해 연결되는 코일에 상기 직류 전원 인가를 차단하는 다중 접점 보드, 및 상기 코일의 내부 저항값 및 인덕턴스값을 검출하고, 상기 직류 전원이 차단되어 시간에 따라 일정 비율로 감쇄하면서 특정 주파수로 공진하는 과도 전압이 상기 코일 양단에 생성되면, 상기 특정 주파수를 산출하는 계측 장비를 포함하며, 상기 계측 장비는, 상기 내부 저항값, 상기 인덕턴스값, 및 상기 특정 주파수를 이용하여 상기 코일의 커패시턴스값을 결정하며, 상기 코일의 최초 커패시턴스값과 상기 결정된 커패시턴스값을 비교하여 상기 코일의 건전성을 진단할 수 있다.
상기 계측 장비는, 상기 내부 저항값 및 인덕턴스값을 자동으로 검출하고, 상기 특정 주파수를 자동으로 산출하고, 상기 코일의 커패시턴스값을 자동으로 결정하고, 상기 코일의 건전성을 자동으로 진단할 수 있다.
상기 계측 장비는, 절연 파괴로 인한 코일의 턴과 턴 사이의 단락 또는 코일이 단선을 확인하여 상기 코일의 건전성을 진단할 수 있다.
상기 계측 장비는, 상기 특정 주파수 산출을 기설정된 회수만큼 반복적으로 수행할 수 있다.
상기 계측 장비는, 상기 과도 전압에서 상기 일정 비율로 감쇄하는 신호 성분을 제거한 후 상기 특정 주파수를 산출할 수 있다.
상기 코일은, 제어봉의 구동 코일, 주증기 차단 밸브의 솔레노이드 코일, 및 보조급수 차단 밸브의 솔레노이드 코일 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유도성 부하인 코일에서 발생하는 과도 현상을 이용하여 코일의 건전성을 진단함으로써, 코일 자체의 절연 내력의 정도를 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 코일의 건전성 진단 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 유도성 코일의 등가 회로를 나타내는 도면.
도 3A 및 도 3B는 스위치 온오프 상태에 따른 유도성 부하의 동작을 설명하기 위한 도면.
도 4는 과도 상태에서의 과도 전압을 나타내는 그래프.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도성 부하의 건전성 진단 방법을 나타내는 흐름도.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예에 대하여 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 코일의 건전성 진단 시스템(100)을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 코일 건전성 진단 시스템은 직류 전원 공급기(110), 다중 접점 보드(120), 계측 장비(130), 코일 부하(140), 및 연결 지그(150)를 포함한다.
직류 전원 공급기(110)는 유도성 부하(140)에 직류 전원을 제공하기 위하여 다중 접점 보드(120)에 직류 전원을 공급한다.
다중 접점 보드(130)는 적어도 하나 이상의 접접을 제공하는 보드이다. 다중 접점 보드(130)의 특정 접점은 후술할 연결 지그(150)를 통해 유도성 부하(140)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 다중 접점 보드(130)는 직류 전원 공급기(110)로부터 유도성 부하(140)로 인가되는 직류 전원을 ON/OFF할 수 있다. 일 예로서, 다중 접점 보드(130)는 구비된 복수 개의 접점을 릴레이하는 릴레이 카드(relay card)로 구현될 수 있다.
계측 장비(130)는 다중 접점 보드(120)의 양단에 연결되며, 다중 접점 보드(120)의 특정 접점의 신호를 측정할 수 있다. 구체적으로, 계측 장비(130)는 유도성 부하(140)의 내부 저항 성분(R) 및 인덕턴스 성분(L)을 측정한다. 또한, 계측 장비(130)는 Q-factor를 측정할 수 있다. 아울러, 계측 장비(130)는 공진 주파수를 측정할 수 있다. 계측 장비(130)에서 상술한 성분들(R, L)을 측정하는 방법은 주지하므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다만, 전력 계통에 적용되는 제어봉 등의 유도성 부하(140)의 내부 커패시턴스는 수십 pF 정도로 아주 작은 값을 가지기 때문에, 계측 장비(130)를 가지고 유도성 부하(140)의 정확한 내부 커패시턴스를 측정하는 것은 곤란하다.
따라서, 본 발명에서는 후술할 것처럼, 유도성 부하(140)에 직류 전압을 인가하여 과도 상태의 공진 주파수를 확인하고, 확인된 공진 주파수를 이용하여 유도성 부하(140)의 내부 커패시턴스를 산출한다. 이는 내부 커패시턴스가 유도성 부하(140)의 건전성과 상관 관계가 있기 때문이다.
일 예로서, 계측 장비(130)는 RLC 미터 또는 오실로스코프로 구현될 수 있다.
유도성 부하(140)는 계측 장비(130)를 통해 건전성을 진단하고자 하는 객체이다. 바람직하게는, 유도성 부하(140)는 코일일 수 있다. 유도성 부하(140)는 이론상으로는 인덕턴스 성분만을 갖는다. 하지만, 유도성 부하(140)는 실제로는 인덕턴스 성분 이외에, 내부 저항 성분과 커패시턴스 성분을 더 갖는다.
유도성 부하(140)는 제어봉의 구동 코일, 주증기 차단 밸브의 솔레노이드 코일, 보조 급수 찬단 밸브의 솔레노이드 코일 등과 같은 다양한 솔레노이드 코일, 기타 다양한 용도와 형태의 코일을 포함하며, 열거된 것에 한정되는 것은 아니다.
유도성 부하(140)의 각 성분(R, L, C)의 값이 초기 설계 조건 그대로를 만족하는 경우에는 유도성 부하(140)가 건전하다고 말한다. 반면에, 유도성 부하(140)의 절연 내력의 감소하였거나, 유도성 부하(140)의 턴과 턴사이의 단락이 일어나거나, 턴이 단선되어 각 성분(R, L, C)의 값이 변한 상태인 경우에는 유도성 부하(140)가 건전하지 못하다고 말한다.
연결 지그(150)는 유도성 부하(140)를 다중 접점 보드(120)에 고정하여 연결한다.
상술한 것처럼, 본 시스템(100)에 따르면, 공진 주파수의 변화는 커패시턴스의 변화를 의미하고, 커패시턴스의 변화는 절연체의 변화를 의미하기 때문에, 유도성 부하의 고유 특성으로 발생하는 과도 상태의 공진 주파수를 이용하여, 코일에 존재하는 포유 용량의 미세한 변화를 산출함으로써, 코일의 건전성을 사고 발생 이전에 조기 진단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도성 부하의 등가 회로를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 유도성 부하는 인덕턴스(L) 이외에, 코일과 직렬 연결된 내부 저항(R) 및 이들과 병렬 연결된 커패시턴스(C)를 갖는다. 이 경우, 커패시턴스(C)는 코일의 턴과 턴 사이의 포유 용량(stray capacitance, turn to turn capacitance)이고, 내부 저항(R)은 코일의 기생 저항(parasitic resistance)일 수 있다.
코일을 오랫동안 사용하다 보면, 코일의 절연 내력이 감소하게 된다. 코일의 절연 내력과 코일의 포유 용량은 반비례 관계가 있으므로, 코일의 포유 용량, 즉 커패시턴스(C) 산출을 통해 코일의 건전성을 진단할 수 있다.
도 3A 및 도 3B는 스위치 온오프 상태에 따른 유도성 부하의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3A 및 도 3B의 직류 전원은 직류 전원 공급기(110)에, 스위치는 다중 접점 보드(120)에, RLC 회로는 유도성 부하(140)에 각각 대응될 수 있다. 다만, 도 3A 및 도 3B에서는 설명의 편의를 위해 필요한 부분만을 도시하여 설명한다.
도 3A를 참조하면, 스위치가 턴온되어 직류 전원(VDC)이 코일에 인가된다. 시간이 지남에 따라 커패시터(CL)는 개방되고, 코일(L) 양단은 단락된다. 따라서, 전류는 저항(RL)을 통해서만 흐르게 되고, 코일(L) 양단에 아래 수학식 1과 같이 일정한 전류, 즉 I0가 흐르게 된다. 이러한 전류는 과전류이다.
Figure 112012077601480-pat00001
도 3B를 참조하면, 도 3A에서 도시된 스위치 턴온 상태에서 스위치를 OFF 시키게 되면, 도시된 것처럼, 코일(L) 양단에 흐르던 전류 I0가 RLC 폐루프를 통해 저항(RL) 및 커패시터(CL)를 통해 순차적으로 흐를 수 있다.
RLC 폐루프에 키르히호프의 전압 법칙을 적용하면, 아래 수학식 2을 도출할 수 있다.
Figure 112012077601480-pat00002
또한, RLC 폐루프에 흐르는 전류는 아래 수학식 3과 같다.
Figure 112012077601480-pat00003
공진 주파수 ω는 수학식 4에서와 같이 표현될 수 있으며, 0 보다 큰 값을 갖기 때문에, 최종적으로 커패시터(CL)의 전압 VCL(t)는 아래의 수학식 5과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112012077601480-pat00004
Figure 112012077601480-pat00005
즉, 스위치가 OFF된 후, 정상 상태에 도달하기 이전까지의 과도 구간에서의 커패시터(CL) 양단의 과도 전압은 상술한 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
과도 구간에서의 과도 현상이란, 유도성 부하의 전류 연속성에 의한 현상으로서, 후술할 도 4와 같이 양/음의 값이 교번하는 과도 전압이 발생한다. 다만, 이 경우에, 과도 주파수, 즉 공진 주파수는 일정하다.
도 4는 과도 상태에서의 과도 전압을 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 상술한 수학식 5에서 L=760 [mH], R=5.5 [Ω], C=10 [uF]이고, 이론상 공진 주파수가 57.73 [Hz]인 경우의 과도 상태에서의 과도 전압을 확인할 수 있다.
도시된 과도 전압은 지수적으로(exponentially) 감쇄하는 성분을 포함하며, 일정한 값(constant)을 갖는 공진 주파수에 따라 양의 전압값과 음의 전압값 사이를 진동한다.
본 발명에 따르면, 비교적 오랜 시간 간격 동안에 과도 전압을 분석함으로써 보다 정확한 공진 주파수를 검출할 수 있다. 즉, 과도 전압의 파형 개수를 증가시켜 데이터의 수집량을 증가시키는 방법, 즉 주파수 분해능을 증가시키는 방법을 통해 보다 정확한 공진 주파수를 검출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 과도 전압에서 불필요한 지수적으로 감쇄하는 성분을 제거함으로써, 보다 정확한 공진 주파수를 검출할 수 있다.
한편, 이하에서는 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 유도성 부하, 즉 코일의 건전성 진단 시스템의 건전성 진단 방법에 대하여 자세하게 살펴보기로 한다.
우선, 다중 접점 보드(120)의 접점이 ON되어 코일에 직류 전압이 인가되고, 일정 시간이 경과하게 되면, 코일을 통해 초기 전류가 흐른다.
그 후, 다중 접점 보드(120)의 접점이 OFF되어 직류 전압의 인가가 차단되면, 코일에 그동안 저장된 에너지, 즉 전류가 저항(RL) 및 커패시터(CL)를 통해 코일에 흐르게 된다.
이 경우, RLC 회로에는 능동 전원이 인가되지 않기 때문에, 시간에 따라 커패시터(CL) 양단에 인가되는 전압은 지수적으로 감소하게 된다. 하지만, 인덕턴스값과 커패시턴스값이 고정되어 있기 때문에, 진동 주파수, 즉 공진 주파수는 일정한 값을 갖는다.
본 발명에 따른 진단 시스템(100)은 RLC 회로의 저항값, 인덕턴스값, 및 공진 주파수를 산출할 수 있으며, 이들을 이용하여 커패시턴스의 값을 결정할 수 있다.
결정된 커패시턴스값과 초기의 커패시턴스값을 비교하여, 결정된 커패시턴스값이 증가한 정도를 확인함으로써, 전력 내력의 저하 정도를 진단할 수 있다.
만약, 포유 용량이 C1에서 a배 증가하여 C2로 되었다면, 아래의 수학식 6을 도출할 수 있다.
Figure 112012077601480-pat00006
여기서, a는 1보다 작은 수이며, 수학식 4를 이용할 때, 주파수 변화비 b, 즉ω2 /ω1은 아래의 수학식 7과 같이 도출될 수 있다.
Figure 112012077601480-pat00007
여기서, ω1은 포유 용량이 C1일 때의 과도 전압의 공진 주파수이고, ω2는 포유 용량이 C2일 때의 과도 전압의 공진 주파수이다. 일 예로서, C1은 코일 제조 당시의 초기 커패시턴스값일 수 있으며, C2는 코일을 사용함에 따라 초기 커패시턴스값이 변한 변경된 커패시턴스값일 수 있다.
한편, 포유 용량 변화비 a는 아래의 수학식 8과 같이 도출될 수 있다.
Figure 112012077601480-pat00008
제어봉의 구동 코일 등의 코일의 내부 커패시턴스, 즉 포유 용량은 수십 [pF] 정도이므로, 종래의 진단 장비인 LRC 미터를 이용하여서는 수 내지 수십 % 변화인 수백 [fF]를 검출하는 것은 극히 곤란하다. 반면 본 발명에 따르면, 이와 같이 아주 작은 값의 포유 용량의 변화를 확인 가능하다.
한편, 본 진단 시스템(100)은 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 제어부(미도시)의 제어에 따라 상술한 동작들이 자동으로 수행되도록 미리 프로그램될 수 있다. 일 예로서, 본 진단 시스템(100)은 접점의 ON/OFF가 자동 제어되고, 인덕턴스값, 저항값, 공진 주파수 검출이 자동 제어되어, 이미 저장된 기준 커패시턴스 값과 확인된 커패시턴스값을 비교하도록 자동 제어될 수 있다. 이 경우, 포유 용량 변화비 a를 산출하여 상술한 비교를 수행할 수 있으며, 이에 따라 코일의 절연 내성을 진단 가능하다.
본 진단 시스템(100)은, 일 예로서, 계측 장비(130) 및 다중 접점 보드(140)를 포함하는 진단 장치(미도시)가 구비될 수 있다. 이에 따라, 진단 장치(미도시)에 구비된 진단 시작 버튼을 누르게 되면, 접점을 ON/OFF 하도록 다중 접점 보드(140)를 제어할 수 있다.
진단 장치(미도시)는 연결 지그(150)를 통해 연결된 유도성 부하(140)의 저항 및 인덕턴스값을 자동으로 검출할 수 있다. 또한, 진단 장치(미도시)는 접접 OFF 이후에, RLC 회로가 과도 응답 상태에 들어갔을 때의 주파수, 즉 공진 주파수를 자동으로 검출할 수 있다.
그 후, 진단 장치(미도시)는 커패시터의 커패시턴스값을 자동으로 검출할 수 있다. 또한, 저장 영역에 미리 저장된 커패시턴스값과 산출된 커패시턴스값을 자동 비교할 수 있다. 이 경우, 기준값이 미리 저장된 커패시턴스값에 대비하여 산출된 커패시턴스값이 어느 정도 변화했는지 정도를 자동 분석할 수 있다.
본 진단 시스템(100)은 디스플레이부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 디스플레이부(미도시)는 산출된 저항값, 인덕턴스값, 커패시턴스값 등이 표시될 수 있으며, 과도 전압의 파형이 시간에 따른 전압값의 형태, 주파수에 따른 크기의 형태 등 다양한 도메인 형태로 표시될 수도 있다.
또한, 본 진단 시스템(100)은 코일에 연결된 케이블의 임피던스 성분과 무관하게, 과도 상태의 공진 주파수 분석을 통해 코일의 절연 내력을 진단할 수 있으며, 더 나아가, 절연 파괴로 인한 코일의 턴과 턴 사이의 단락 또는 코일이 단선인 경우와 같이 종래 방법을 통해 코일의 건전성 진단을 함께 수행할 수 있으므로, 사용자 편의를 도모할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도성 부하의 건전성 진단 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 진단 방법은 코일의 내부 저항값 및 인덕턴스값을 검출한다(S510).
코일에 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가된 상태에서, 직류 전원을 차단한다(S520).
시간에 따라 일정 비율로 감쇄하면서 특정 주파수로 공진하는 과도 전압이 코일 양단에 생성되면, 특정 주파수를 산출한다(S530).
내부 저항값, 인덕턴스값, 및 특정 주파수를 이용하여 코일의 커패시턴스값을 결정한다(S540).
코일의 최초 커패시턴스값과 결정된 커패시턴스값을 비교하여 코일의 건전성을 진단을 수행한다(S550).
설명의 편의상 이하 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 것처럼, 본 발명의 다양한 실시 예에 따르면, 유도성 부하, 즉 코일의 고유의 특성으로 발생하는 과도 공진 주파수를 이용하여, 코인에 존재하는 포유 용량의 미세한 변화를 산출함으로써, 코일의 건전성을 사고 발생 이전에 조기 진단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 주파수 분석을 통해 공진 주파수를 확인할 수 있으며, 노이즈의 영향을 적게 받아 측정 정확도를 증가시킬 수 있다.
이상에서는, 본 명세서와 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 코일 건전성 진단 시스템 110 : 직류 전원 공급기
120 : 다중 접점 보드 130 : 계측 장비
140 : 유도성 부하 150 : 연글 지그

Claims (19)

  1. 전력 계통에 사용되는 코일의 건전성 진단 방법에 있어서,
    상기 코일의 내부 저항값 및 인덕턴스값을 검출하는 단계;
    상기 코일에 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가된 상태에서, 상기 직류 전원을 차단하는 단계;
    시간에 따라 일정 비율로 감쇄하면서 특정 주파수로 공진하는 과도 전압이 상기 코일 양단에 생성되면, 상기 특정 주파수를 산출하는 단계;
    상기 내부 저항값, 상기 인덕턴스값, 및 상기 특정 주파수를 이용하여 상기 코일의 커패시턴스값을 결정하는 단계; 및
    상기 코일의 최초 커패시턴스값과 상기 결정된 커패시턴스값을 비교하여 상기 코일의 건전성을 진단하는 단계;를 포함하는 코일의 건전성 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 저항값은, 상기 코일 자체에 실제로 존재하는 저항의 값이며,
    상기 저항은, 상기 코일과 직렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 각각의 커패시턴스값은, 상기 코일 자체에 실제로 존재하는 커패시터의 값이며,
    상기 커패시터는, 상기 저항 및 상기 코일과 병렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각각의 커패시턴스값은,
    권선간 정전 용량인 포유 용량(stray capacitance)인 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 최초 커패시턴스값은,
    상기 커패시터 제조시 제공되는 이론적인 용량인 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결정된 커패시턴스값은,
    상기 커패시터의 사용에 따라 상기 최초 커패시턴스값 보다 커지는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 코일은,
    상기 코일에 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가되면, 일정한 값을 갖는 초기 전류가 흐르는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 초기 전류는,
    상기 직류 전원 차단에 따라 상기 저항, 상기 커패시터, 및 상기 코일을 따라 흐르면서 점차 줄어드는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 과도 전압은,
    상기 특정 주파수로 진동하면서 시간에 따라 상기 일정 비율로 감쇄하는 과도 구간(transient period)에서의 전압인 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 직류 전원의 인가 또는 차단은, 다중 접점을 갖는 릴레이 회로를 이용하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코일은,
    제어봉의 구동 코일, 주증기 차단 밸브의 솔레노이드 코일, 및 보조급수 차단 밸브의 솔레노이드 코일 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 특정 주파수 산출을 기설정된 회수만큼 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 산출하는 단계는,
    상기 과도 전압에서 상기 일정 비율로 감쇄하는 신호 성분을 제거한 후 상기 특정 주파수를 산출하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 방법.
  14. 전력 계통에 사용되는 코일의 건전성 진단 시스템에 있어서,
    직류 전원을 제공하는 직류 전원 공급기;
    상기 직류 전원이 기설정된 시간 동안 인가된 상태에서, 연결 지그를 통해 연결되는 코일에 상기 직류 전원 인가를 차단하는 다중 접점 보드; 및
    상기 코일의 내부 저항값 및 인덕턴스값을 검출하고, 상기 직류 전원이 차단되어 시간에 따라 일정 비율로 감쇄하면서 특정 주파수로 공진하는 과도 전압이 상기 코일 양단에 생성되면, 상기 특정 주파수를 산출하는 계측 장비;를 포함하며,
    상기 계측 장비는, 상기 내부 저항값, 상기 인덕턴스값, 및 상기 특정 주파수를 이용하여 상기 코일의 커패시턴스값을 결정하며, 상기 코일의 최초 커패시턴스값과 상기 결정된 커패시턴스값을 비교하여 상기 코일의 건전성을 진단하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 계측 장비는,
    상기 내부 저항값 및 인덕턴스값을 자동으로 검출하고, 상기 특정 주파수를 자동으로 산출하고, 상기 코일의 커패시턴스값을 자동으로 결정하고, 상기 코일의 건전성을 자동으로 진단하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 계측 장비는,
    절연 파괴로 인한 코일의 턴과 턴 사이의 단락 또는 코일이 단선을 확인하여 상기 코일의 건전성을 진단하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 계측 장비는,
    상기 특정 주파수 산출을 기설정된 회수만큼 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 계측 장비는,
    상기 과도 전압에서 상기 일정 비율로 감쇄하는 신호 성분을 제거한 후 상기 특정 주파수를 산출하는 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 코일은,
    제어봉의 구동 코일, 주증기 차단 밸브의 솔레노이드 코일, 및 보조급수 차단 밸브의 솔레노이드 코일 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 코일의 건전성 진단 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20080002448U (ko) * 2006-12-29 2008-07-04 한국수력원자력 주식회사 제어봉 코일 진단 시스템
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