KR101326462B1 - 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링 및 진단제어 시스템 - Google Patents

Abstract

기존의 제어와 탭 전환기 장치를 개장할 수 있는 변압기용 범용 제어 및 진단 시스템에 관한 것이다. 이 시스템은 장치의 원거리 모니터링과 제어하고 조작시 장치에 대한 손해를 실질적으로 최소화할 수 있도록 다양한 연관된 기준을 측정하고 연결된 콘택트의 탄화 현상을 실질적으로 회피할 수 있다.

탭 전환기 장치, 범용 제어 및 진단 시스템.

Description

변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링 및 진단제어 시스템{UNIVERSAL MONITORING AND DIAGNOSTIC CONTROL SYSTEM FOR A TRANSFORMER OR TAP―CHANGER}

본 발명은 일반적으로 변압기 또는 반응기용 제어 시스템과 탭 전환기를 진단하기 위한 수단 및 그러한 진단을 수행하는 방법에 관한 것이다.

변압기의 탭 설정을 모니터링하고 변경하기 위한 제어 시스템이 다양한 성공도와 효율성을 가지고 이용되어 오고 있다. 역사적으로, 네트워크 연결에 의하여 매우 바람직한 모니터링과 정밀한 제어를 할 수 있는 수준의 제어 시스템은 제공되지 않았다.

본질적으로 전자식의 제어시스템은 현재의 네트워킹과 통신 기술과는 양립할 수 없는 비교적 다수의 제어 캐비넷과 설비장치가 있다. 기존의 많은 제어 시스템을 예를 들어, 네트워크를 통해 원거리에서 쉽게 제어되고 모니터링될 수 있는 포맷으로 변환시키는 것이 바람직하다. 그러나, 이 변환에 관련된 문제점은 기존의 시스템의 제어 시스템과 캐비넷을 제거하는 것과 갱신된 전자 시스템으로 완전히 교체하는 것에 포함되는 비용은 물질 및 노동력의 면에서 대응하게 비싸다.

예를 들어, 변압기의 탭 설정을 변경하는 제어시스템은 전자 제어와 전자 모니터링을 위해 비교적 많은 양의 입력 신호와 출력 신호를 포함한다. 그러나, 이러한 신호는 특정한 포맷, 전압 레벨, 전류 등을 가지며 발생된다. 희망하는 신호 포맷이 생성될 수 있도록 장치를 교체하는 것은 비실용적이고 굉장히 비싸다.

탭 전환기의 작동시, 심각한 실패가 회피될 수 있도록 탭 전환기의 작동이 모니터링되는 것이 또한 중요하다. 상대적으로 대규모의 상업적인 적용에서, 예컨대 불완전한 스위치 전환 또는 탭 설정의 변경으로 인해 탭 전환기에서 발생되어 축적된 열은 빠르게 변압기의 심각한 실패를 초래할 수 있다. 이로써 변압기 및 관련된 장치의 교체비용과 교체하는 데 걸리는 작업 중단시간 면에 있어서 상당히 비용이 많이들고 개인에 대한 위험 가능성도 있다.

그러므로, 효과적인 모니터링 시스템이 상기 시스템의 안전한 작동에 있어 중요하다. 그러나, 현재의 많은 전류 탭 전환기의 모니터링 시스템은 네트워크 제어 시스템에 잘 통합되지 못한다. 기존 설비의 제어 및 모니터링 신호의 다양한 포맷이 이를 더 어렵게 만든다.

탭 전환 시스템이 직면하고 있는 다른 문제점은 탭 전환기에 의해 전류가 전환되므로 변압기의 정상 사용 중에도 탭 전환기의 다양한 콘택트가 시간이 지나면서 마모될 것이라는 점이다. 예를 들어, 탭 전환기의 콘택트는 시간이 지나면서 탄화될 것이며 또는 이 콘택트의 표면에 탄소 침전물이 쌓일 수 있다. 이러한 점은 탄소 침전물이 전류의 흐름을 절연시키거나 저항을 증가시키는 경향이 있으므로 상당히 불리하다. 상업적인 적용에서 일반적으로 비교적 높은 전압이 사용되는 경우 더 높은 저항 위치에서 열과 아크 (arcing) 가 발생될 것이다. 상기 아크는 콘택트의 표면에 더 많은 탄소를 침전시키면서 매우 고열을 발생시킨 다. 이러한 점을 무시하면, 불량한 콘택트로 인한 과열과 아크가 장치의 심각한 실패를 야기시킬 수 있다.

따라서, 기존의 제어신호 포맷에 통합 및/또는 개장될 수 있는 다용성을 가지고 동시에 네트워크 제어 및 모니터링 시스템에 통합될 수 있는 제어 시스템이 요망된다.

또한, 탭 설정의 변경을 모니터링하기 위해 기존의 탭 전환 시스템에 효율적으로 사용될 수 있고 미리 설정된 한계가 초과될 때는 경보 조건으로 들어가는 네트워크 제어 시스템과 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

탭 전환기의 탄화 현상을 실질적으로 최소화하거나 예방할 수 있는 기존의 탭 전환 시스템에 통합될 수 있는 네트워크 진단 제어 시스템과 방법을 제공하는 것도 바람직하다.

상기 목적 및 다른 목적은 유익한 일 실시형태로 기존의 변압기/반응기와 함께 기존의 제어 캐비넷에 완전히 통합될 수 있는 네트워크 전자 제어 시스템을 제공함으로써 달성된다.

통합 전자 제어 및 모니터링 시스템이 본 발명의 유익한 제 1 실시형태에 따라 주 프로세서 보드와 다양한 주변 보드를 포함하는 전자 보드 랙을 포함할 수 있다. 상기 보드는 다양한 종류와 포맷의 아날로그 및 디지털 입력/출력 신호를 처리할 수 있게 구성되어 이 신호들이 전자 제어 시스템에 직접적으로 커플링될 수 있다. 이는 랙에 모든 종류의 보드를 결합하고 교환할 수 있게 한다는 이점을 제공한다. 또한, 각각의 신호가 각각의 보드의 각각의 채널에 개별적으로 설정될 수 있다.

다양한 제어 및/또는 모니터링 신호는 예를 들어 인터페이스 변환기를 통해 직렬 통신으로 TCP/IP 에서 이더넷 작업으로 쌍방향으로 송신되고 수신된다. 이러한 방식으로 예를 들어 원거리에서 모든 냉각 제어 설정을 가능하게 한다. 또한, 각각의 냉각기 그룹의 시작/정지 온도가 개별적으로 설정될 수 있다. 더 나아가, 냉각 제어를 향상시키기 위해 온도 설정이 조절되는 동안 더 향상된 냉각 제어에서 그룹이 포함될 수도 있고/있거나 배제될 수도 있다.

모니터링을 목적으로, 전자 제어 시스템에서 OPC (Object-linking and embedding for Process Control) 서버에 의해 데이터가 수집될 수도 있다. 이외에, 보호 센서용 경보 또는 트립 리미트가 원거리에서 개별적으로 설정될 수 있다.

또, 네트워크 시스템은 CAN (Control Area Network) 버스, 예를 들어 하이드랜 (Hydran) 을 통해 통신하는 센서 유지를 허용하며 CAN 센서는 전자 제어 시스템에서 직접적으로 구성될 수 있다. 전압 측정이 변압기 전자 제어 시스템과 연결될 때, 버스 통신을 통해 LTC 로 전압을 조절할 수 있다.

예를 들어 탭 전환기 작동 이후, 기능 고장을 모니터링하고 사용자에게 통지하기 위해 기존의 장치에 통합될 수 있는 시스템과 방법이 제공될 수 있다.

탭 전환기 작동시, 탭 전환기가 일 세트의 콘택트에서 다른 세트의 콘택트로 전환될 때, 일반적으로 저항기를 통해 전류 우회와 아크가 발생될 것이다. 전환이 종료되지 않으면, 부가적으로 저항기를 통과하는 전류와 아크가 발생될 수 있다. 이는 장치 캐비넷의 온도의 갑작스런 스파이킹을 일으킬 수 있는데 예를 들어 설치된 모니터링 시스템이 장치에 대한 손상을 예방할 수 있게 충분히 빨리 결론을 이끌어 낼 수 없게 될 수 있다. 따라서, 설치된 제어 시스템은 다른 유익한 실시형태에서 미리 설정된 임계값이 초과되면 경보를 보내고 변압기를 트리핑도 할 수 있다.

이를 위해, 전환 작동시 탭 전환기에서 측정된 실제 온도를 포함하는 제 1 온도 측정값이 얻어지고 저장된다. 탭 전환 작동에 관련된 다양한 기준을 고려하여 산출된 제 2 온도도 얻어지고 저장된다. 이 두 온도는 전환 작동 이후에 탭 전환기에서 일정기간 동안 얻어진 부가적인 온도 측정값의 기준으로 사용될 것이다. 전환 작동 이후에 예를 들어 5 분까지 탭 전환기의 온도를 측정하는 것이 유익하다.

탭 전환기의 다중 작동을 보상하기 위해 산출된 제 2 온도를 사용하는 것이 유익하나 이는 부가적인 열을 발생시킬 수도 있다. 그러나, 탭 전환기의 온도 상승이 미리 설정된 온도값을 초과하면, 시스템은 더 낮은 제 1 임계수준에서 경보를 알릴 수 있으며 더 높은 제 2 임계 수준에서 트리핑할 수 있다.

더 나아가, 탭 전환기 탄화 현상을 실질적으로 예방하기 위해 탭 전환기 작동과 변압기/반응기 작동을 모니터링하기 위해 기존의 장치에 통합될 수 있는 시스템과 방법이 제공된다. 예를 들어, 탭 전환기가 연장된 기간 동안 하나의 콘택트에 있으면, 콘택트 탄화 현상이 실질적으로 증가할 수 있다. 탄화 현상이 시작되면, 콘택트는 손상을 입고, 이로써 진단 방법의 일 목적은 탄화 현상을 실질적으로 회피하는 것이다.

따라서, 탄화 현상의 발전을 회피할 수 있도록 권고된 연결 시간 동안 특정한 위치에 콘택트가 유지되어야한다. 그러므로, 특정 콘택트가 일 위치에 있는 시간이 측정되고 이 시간은 권고된 연결 시간과 비교된다. 일 위치에서 측정된 시간이 권고된 연결 시간에 도달으면, 경고 시스템이 고객에게 탭 전환기를 실행할 시간이라고 알릴 것이다.

또 권고된 연결시간은 다양하게 산출될 수 있다. 예를 들어, 탭 전환기에서 측정된 온도는 권고된 연결 시간에 영향을 미칠 것이며 콘택트를 통해 흐르는 측정되는 전류도 영향을 미칠 것이다. 온도와 전류가 더 높을수록 권고된 연결 시간은 더 짧아질 것이다. 대안적으로, 측정된 온도와 측정된 전류가 더 낮을 수록 권고된 연결 시간은 더 길어질 것이다.

권고된 연결시간은 예를 들어 미세한 코스 선택기에서 상이할 수 있다는 점이 주목되어야 한다. 더 나아가, 탭 전환기를 실행하기 위한 권고를 결정하는데 있어서 이전의 접촉 위치 및/또는 콘택트의 위치를 고려하는 것이 바람직하다고 생각된다.

콘택트의 이동이 탭 전환기 설계에 좌우되기 때문에 시스템은 특정 탭 전환기 설계를 알아두는 것이 중요하다. 탭 전환기의 몇 가지 타입에 있어서, 탭 전환기 위치의 변화는 일 위치에서 타위치로의 미세한 콘택트를 이동시키는데는 불충분하고 때때로 동일 방향으로 두 개의 작동이 필요하다. 코스 (전환) 선택기를 이동시키기 위해, 때때로 일 방향으로 많은 작동량이 필요하다.

본 출원에서, 이하의 용어와 정의는 아래와 같이 적용한다.

용어 "데이터" 는 여기서, 영구적이든 일시적이든, 시각적, 청각적, 음향적, 전자식, 자기식, 전자기식, 아니면 명시되어 있는 어떠한 표시, 신호, 마크, 기호, 도메인, 기호 세트, 표시와 다른 어떠한 물리적 형태를 갖는 것으로 정보를 나타내는 형태를 의미하는데 사용된다. 일 물리적 형태를 가지고 미리 결정된 정보를 나타내는데 사용되는 "데이터" 는 다른 물리적 형태의 또는 형태들의 동일하게 미리 결정된 어떠한 그리고 모든 정보를 포함하는 것으로 여겨질 수 있다.

용어 "네트워크" 는 여기서 인터넷을 포함하여 모든 종류의 인터네트워크와 네트워크를 포함하는데 사용되며, 이는 어떤 특정 네트워크나 인터네트워크에 한정되는 것은 아니다.

용어 "제 1", "제 2" 는 하나의 요소, 세트, 데이터, 대상 또는 물체를 다른 것과 서로 구분하기 위하여 사용되며 이때 시간상의 상대적인 위치나 배열을 표시하기 위하여 사용되는 것은 아니다.

용어 "커플링된", " ~ 에 커플링된", " ~ 와 커플링된" 의 각각은 여기서 두 개 이상의 장치, 기구, 파일, 프로그램, 미디어, 구성 요소, 네트워크, 시스템, 서브 시스템 및 또는 (a) 하나 이상의 장치, 기구, 파일, 프로그램, 미디어, 구성 요소, 네트워크, 시스템, 서브 시스템을 통과하거나 직접적인 어떠한 하나 이상의 연결 또는 (b) 하나 이상의 장치, 기구, 파일, 프로그램, 미디어, 구성 요소, 네트워크, 시스템, 서브 시스템을 통하거나 직접적인 연결 관계 및/또는 (c) 하나 이상의 장치, 기구, 파일, 프로그램, 미디어, 구성 요소, 네트워크, 시스템, 서브 시스템의 작동 또는 수단이 하나 이상의 상기 장치들의 작동에 전체적 또는 부분적으로 의존하는 기능적인 관계를 포함하는 방식을 의미하는데 사용된다.

유익한 일 실시형태에서, 개장된 탭 전환기 장치 또는 새로운 탭 전환기 장치의 탭 전환기용 범용 제어 시스템이 제공되고, 이 제어 시스템은 다양한 전자 보드를 수용하는 전자 보드 랙과, 이 전자 보드 랙에 위치해 있는 복수개의 보드를 포함하며, 이 복수개의 보드는 기존의 탭 전환기 장치에서 그리고 기존의 탭 전환기 장치로 아날로그 및/또는 디지털 신호를 다양하게 보낼 수 있도록 선택된다. 이 시스템은 복수개의 보드가 적어도 하나의 채널을 갖도록 제공되며, 아날로그 및 디지털 입력신호와 출력 신호는 복수개의 보드에 의해 네트워크 연결을 통해 제어 시스템에 직접적으로 커플링된다. 또 이 시스템은 아날로그와 디지털 입력신호와 출력 신호가 각각의 보드의 각각의 채널에 개별적으로 설정될 수 있도록 제공된다.

다른 유익한 실시형태에서, 탭 전환기를 보호하는 진단 시스템이 온도 변화를 감지할 수 있게 위치된 센서와, 탭 전환을 시작하기 이전에 센서에 의해 측정된 초기 온도를 나타내는 초기 온도 측정값을 포함하며 제공된다. 또 이 시스템은 실행될 특정 탭 전환에 따라 산출되는 온도값과, 초기에 측정된 온도와 산출된 온도 값을 기초로 하여 결정되는 임계값을 포함하며, 이 임계값에서 경보가 발생된다. 또한, 탭 전환이 시작된 후, 센서에 의해 측정되는 실제 온도를 나타내는 제 2 측정 온도를 포함한다. 시스템은 제 2 측정 온도가 임계값을 초과하면 경보가 진단 시스템에 의해 발생될 수 있도록 제공된다.

다른 유익한 실시형태에서, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템이 콘택트 위치를 측정하는 콘택트 측정장치와, 콘택트의 개폐 여부를 나타내며 콘택트 측정장치에 의해 발생되는 콘택트 신호를 포함하며 제공된다. 시스템은 콘택트가 최대 폐쇄 시간에 관련되어 있는 임계 시간치와, 콘택트 신호를 수용하고 이 콘택트 신호에 기초하여 폐쇄 시간치를 발생시키는 제어기를 더 포함한다. 이 시스템에는 폐쇄 시간치가 임계 시간치를 초과하였는 지를 결정하기 위해 폐쇄 시간치를 임계시간치와 비교할 수 있는 제어기가 제공된다. 이 시스템은 진단 시스템에 의해 발생되며 임계 시간치가 초과되었다는 것을 나타내는 경고 메세지를 더 포함한다.

본 발명의 다른 목적과 특징 및 이점은 이하 도면과 첨부된 설명을 고려하여 더 명확해질 것이다.

도 1 은 본 발명의 유익한 일 실시형태의 블록선도이다.

도 2 는 본 발명의 도 1 에 따른 블록선도의 다른 유익한 실시형태를 도시한다.

도 3 은 본 발명의 도 1 에 따른 블록선도의 다른 유익한 실시형태를 도시한다.

도 4A 는 도 1 에 따른 본 발명의 유익한 일 실시형태의 순서도이다.

도 4B 는 도 4A 에 따른 연속 순서도이다.

도 5 는 도 1 에 따른 본 발명의 유익한 일 실시형태의 순서도이다.

도면을 참조하는데 있어서, 전체도면에서 상응하는 구성에 유사한 인용부호를 부여한다.

도 1 은 범용 제어 시스템 (10) 의 유익한 일 실시형태를 나타내며 이는 일반적으로 변압기 (탭 전환기 및 냉각 그룹) (12), 변압기 캐비넷 (14) 및 탭 전환기 제어 시스템 (16) 을 포함한다.

유익한 일 실시형태의 변압기 (탭 전환기 및 냉각 그룹) (12) 에는 탭 전환기 주변의 온도와 변압기 상층 오일과 변압기 하층 오일의 온도를 감지하기 위한 온도 센서 (18) 가 제공된다. 온도 센서 (18) 는 실질적으로 상업적으로 이용가능한 임의의 온도 센서를 포함할 수 있다.

또한 변압기 (탭 전환기 및 냉각 그룹) (12) 에는 콘택트 (미 도시) 가 폐쇄되어 있는 전체시간을 측정하는 콘택트 센서 (22) 와, 이 콘택트에 흐르는 전류량을 측정하는 전류 센서 (24) 도 다양하게 제공될 수 있다.

일 실시형태에서, 다양한 센서 (즉, 온도 센서 (18), 콘택트 센서 (22) 및 전류 센서 (24)) 에 의해 발생되는 신호는 커플링 (26) 을 통해 캐비넷 (14) 내부에 위치해 있는 전자 보드 랙 (28) 에 있는 프로세서 보드 (30) 에 전송될 수 있다. 예를 들어 CAN 통신 버스 (Control Area Network bus) 를 통해 범용 제어 시스템 (10) 와 다양한 센서가 통신할 수 있다.

프로세서 보드 (30) 가 버스 (32) 에 의해 전자 보드 랙 (28) 에 연결되고 이 버스에 프로세서 보드 (30) 가 부착될 수 있다. 또한, 도 1 에 주변 보드 1 (34) ~ 주변 보드 n (34') 이 도시되어 있으며, 이는 실질적으로 임의의 갯수의 다양한 주변 보드 (34, 34') 가 버스 (32) 에 부착될 수 있으며 특정한 적용에 기초하여 선택된다는 것을 의미한다. 프로세서 보드 (30) 와 주변 보드 (34, 34') 는 커플링 (36) 을 통해 변압기 (탭 전환기 및 냉각 그룹) (12) 와 다양하게 통신한다.

비교적 다양한 주변 보드 (34, 34') 가 기존하는 탭 전환기 및/또는 기존하는 냉각 그룹과 통신 가능하게 될 수 있다. 신호는 다양한 신호 형태의 전송 및/또는 수신되는 아날로그 및/또는 디지털 신호를 포함할 수 있으며, 이는 예시적인 것이지 이에 제한하는 것은 아니다. 이 다용성은 다양한 주변 보드 (34, 34') 가 선택되어 특정한 신호 형태와 구조를 갖는 기존의 장치 각각에 접속시킬 수 있도록 한다는 점에서 유익하다.

또, 인터페이스 변환기 (38) 가 스테이션 제어실에 위치된다. 인터페이스 변환기 (38) 가 네트워크 연결 (40) 로 TCP/IP 에서 다양한 아날로그 및/또는 디지털 입력 신호와 출력 신호를 송신하고 수신할 수 있도록 제공된다.

네트워크 연결은 전자 보드 랙 (28) 을 OPC 서버에 연결한다. 제한이 아닌 예시에 의해, 바람직한 실시형태의 네트 워크 연결은 이더넷 (Ethernet) 에 대한 직렬 통신을 포함한다. 그러나, 네트 워크 연결 (40) 이 예를 들어 인터넷, 인트라넷, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network) 또는 MAN (Metropolitan Area Network), 프레임 릴레이 연결, 지능 향상 네트워크 (Advanced Intelligent Network)(AIN) 연결, 동기식 광학 네트워크 (Synchronous Optical Network)(SONET) 연결, 디지털 (T1,T3 또는 E1 회선, 디지털 데이타 서비스 (DDS) 연결, DSL (디지털 가입자 회선) 연결, ATM (Asynchronous Transfer Mode) 연결, FDDI (Fiber Distributed Data Interface) (섬유 분산 데이타 인터페이스) 연결 또는 CDDI (동선 분산형 데이타 인터페이스) (Copper Distributed Data Interface) 연결 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

탭 전환기 제어 시스템 (16) 은 어떤 기준을 충족될 때 경보 (42) 를 더 발생시킬 수 있다.

도 2 로 넘어가면, 프로세서 보드 (30) 가 더 상세히 도시되어 있다. 이러한 특정한 실시형태에서는, 온도 신호 (44), 전압 신호 (46), 콘택트 신호 (48) 및 전류 신호 (50) 가 프로세서 보드 (30) 에 커플링 (26) 된 것을 나타낸다. 도 1 에 도시된 다양한 센서 중 임의의 센서가 단독으로 또는 어떠한 조합으로 사용될 수 있다는 점에 주목해야 한다. 또한, 모든 온도 신호가 프로세서 보드 (30) 에 커플링 (26) 된 것이 도시되어 있지만, 임의의 또는 모든 신호가 희망하는 바에 따라 주변 보드 (34, 34') 에 대신 커플링될 수도 있다.

프로세서 보드 (30) 에 탭 전환기 조작 전에 취해진 초기 온도 측정값과 관련된 제 1 임계 온도 (52) 가 나타난다. 또한, 온도는 탭 전환 조작 이후에 선택된 기간 (즉, 5 분) 동안 측정될 수 있지만, 희망하는 임의의 기간을 포함할 수도 있다. 제 2 온도 측정값은 상기 제 1 임계 온도와 비교되고, 만약 제 1 임계 온도를 초과 (54) 하면 온도 경보 신호 (56) 가 발생될 수 있다.

도 2 에는 또한 콘택트 (미 도시) 가 폐쇄되어 있는 전체 시간치를 포함할 수 있는 임계 시간치 (58) 가 나타나 있다. 유익한 일 실시형태에서, 전체 시간치는 탭 전환기에서 또는 그 근처에서 측정된 온도, 콘택트가 폐쇄되어 있는 시간 그리고 콘택트를 통해 흐른 총 전류량을 고려한다. 이러한 각각의 측정은 전체 시간치에 영향을 미칠 수 있다. 임계 시간치를 초과 (60) 할 때, 콘택트 경보 신호 (62) 가 발생될 수 있다.

도 2 는 또한 탭 전환기 조작 이전에 취해진 초기 온도 측정값에 관련이 있는 제 2 임계 온도 (64) 를 나타내며 실행될 조작을 위한 보상을 또한 포함한다. 탭 전환 조작 이전에 얻어지는 온도 측정값이 제 2 임계 온도를 초과 (66) 하면, 장비에 대한 손상 및/또는 과잉 마모를 예방하기 위해 장치에 대한 전력을 차단하기 위해 전력 차단 신호 (68) 가 발생될 수 있다.

프로세서 보드 (30) 에 의해 국부적으로 실행되는 상기 다양한 계산이 나타나 있지만, 주변 보드 (34, 34') 또는 탭 전환기 제어 시스템 (16) 에 의해서도 다양하게 수행될 수 있으며 다양한 보드는 변압기 (탭 전환기 및 냉각 그룹) (12) 에서 그리고 이 변압기 (탭 전환기 및 냉각 그룹) (12) 로 데이타를 전송하는 작용을 한다.

또, 도 2 에 예를 들어 다양한 냉각 그룹의 제어를 위해 각 냉각기 (82) 에 대한 시작/멈춤 온도를 포함할 수 있는 냉각 제어 신호 (80) 가 도시되어 있다. 최종적으로 버스 (32) 를 통해 다양한 보드 (30, 34, 34') 로 보내지는 탭 전환기 제어 신호 (84) 가 도시되어 있다.

이제 도 3 을 참조하면, 탭 전환기 제어 시스템 (16) 이 더 상세히 도시되어 있다.

예를 들어 버스 (32a) 를 통해 탭 전환기 제어 시스템 (16) 으로 보내지는 경고 신호 (70) 가 도시되어 있으며 이 신호는 예를 들어 온도 경보 신호 (56), 콘택트 경보 신호 (62), 전력 차단 신호 (68) 를 포함한다. 일단, 경보 신호 (70) 를 받고 나면, 탭 전환기 제어 시스템 (16) 은 특정 경보의 발생 또는 탭 전환기와 냉각 그룹 (12) 으로의 전력을 차단하는 적당한 조치를 취할 수 있으며 그러한 작동 정지를 통지할 수도 있다. 탭 전환기 제어 시스템 (16) 에서 생성되는 경보 생성이 도시되어 있으나 프로세서 보드 (30) 또는 다른 장치에 의해 생성될 수 있다는 점을 주목한다.

탭 전환기 제어 시스템 (16) 으로 보내지는 데이타 신호 (72) 가 나타나 있으며 도 2 와 연관되어 제시되어 있는 다양한 측정 신호 (44, 46, 48 및, 50) 를 포함할 수 있다. 또한, 제 1 임계 온도 (74) 와 제 2 임계 온도 (76) 가 도시되어 있으며 이들 임계 온도는 탭 전환 조작과 실행될 특정 조작 전에 얻어진 초기 온도에 따라 시스템에 의해 산출될 수도 있다. 대안적으로, 상기 하나 또는 두개 모두의 임계값은 사용자 입력 기준 (78) 에 의해 설정될 수 있다.

상기 방식으로, 예를 들어 기존의 탭 전환기 장치와 냉각 그룹에 효과적이고 효율적으로 통합될 수 있는 다용성의 제어 시스템이 제공된다. 일반적으로, 전자 보드 랙 (28) 을 탭 전환기 캐비넷 (14) 에 개장할 수 있어 배선을 바꾸거나 새로운 장치를 설치해야하는 필요를 제거한다. 사실, 기존의 센서를 또한 이용할 수 있어 기존의 제어 배선을 재배선할 필요가 제한된다.

도 4A 와 도 4B 로 넘어가면, 범용 제어 시스템 (10) 의 유익한 일 실시형식의 순서도가 도시되어 있다. 탭 전환 조작이 실행될 거라는 신호를 수신하면, 탭 전환기의 온도를 측정하는 초기 단계 (102) 가 수행된다. 일단 이 측정값을 얻고 나면, 일 실시형태에서 이 측정값은 희망하는 대로 저장 (104) 된다.

또한 실행될 특정 탭 전환 조작을 결정 (106) 하여 특정 탭 전환 조작에 관련된 기준 온도를 산출 (108) 하는 것이 바람직할 수 있다. 그리고 나서, 이 기준 온도는 저장 (110) 될 수 있다.

이후, 시스템은 초기 온도 측정값에 기초하여 생성될 경보 조건을 위한 제 1 임계값을 설정 (112) 한다. 그리고 나서, 이 시스템은 기준 온도값에 기초하여 전력을 차단하기 위한 제 2 임계값을 설정 (114) 할 수 있다. 대안적으로, 상기 단계 (112) 와 단계 (114) 는 사용자에 의해 직접 사용자 입력 기준에 의해 수행될 수 있다.

이때, 특정 탭 전환이 실행 (116) 될 수 있다. 이 탭전환이 실행된 후에, 조작 수행 후 예를 들어 5 분 (이는 예시적이지 제한적인 것은 아님) 의 특정 기간동안 탭 전환기 부근의 온도를 측정하는 것이 유익할 수 있다.

시스템의 다음 단계는 상기 선택된 기간이 만료되었는지를 결정 (118) 하는 것이다. 이 기간이 만료되었으면, 시스템은 다른 탭 전환이 실행될 때까지 종료 (120) 될 수 있다. 그러나, 상기 기간이 만료되지 않았으면, 시스템은 탭 전환기의 부근의 온도를 측정하는 단계 (122) 로 진행된다.

상기 온도 측정단계가 수행되고 나서, 시스템은 측정된 온도가 제 1 임계값을 초과하는지를 결정 (124) 할 수 있다. 초과하지 않으면, 시스템은 기간의 만료 여부를 묻는 단계로 되돌아간다. 온도 측정값이 제 1 임계값을 초과하면, 시스템은 온도 경보를 발생하고 보낼 수 있다 (126).

온도 경보가 발생되고 보내지고 (126) 나서, 시스템은 측정된 온도가 제 2 임계값을 초과하는지를 결정(128) 할 수 있다. 그렇지 않으면, 시스템은 기간의 만료 여부를 묻는 단계 (118) 로 되돌아간다. 그러나, 제 2 임계값이 초과되면 시스템은 트립 신호를 보내는 단계로 진행된다. 선택적으로 시스템은 차단에 대한 통지를 생성하거나 보낼 수도 있다 (132). 그리고 나서 시스템은 국부적 또는 원거리에서 재설정을 기다리면서 종료 (120) 된다.

도 5 에 대해 말하자면, 시스템 (10) 에 의해 수행되는 다른 프로세스의 순서도가 도시되어 있다.

초기에, 시스템은 콘택트가 폐쇄될 수 있는 전체시간을 나타내는 임계값을 결정 (202) 한다. 시스템은 콘택트를 통해 흐르는 전류와 탭 전환기에서 측정되는 온도를 고려할 수 있다.

그리고 나서, 시스템은 예를 들어 콘택트가 폐쇄되는 시간을 측정 (204) 하고, 탭 전환기의 온도를 측정 (206) 하고, 탭 전환기를 통해 흐르는 전류를 측정 (208) 하는 것을 포함하는 일련의 측정단계를 수행한다.

상기 모든 정보가 수집되면, 시스템은 측정된 시간, 온도, 전류에 기초하여 폐쇄된 시간치를 생성 (210) 할 수 있다. 이 다양한 측정은 폐쇄되는 시간치에 각각 영향을 준다. 예를 들어, 온도 측정치가 더 높을수록 폐쇄 시간치는 더 짧아진다. 또한, 더 낮은 전류일수록 폐쇄 시간치는 길어진다. 이러한 방식으로, 시스템은 어떠한 탄화현상의 발생도 실질적으로 피할 수 있도록 콘택트의 탄화 현상에 영향을 미칠 수 있는 다수의 요소에 대해 보상할 수 있다.

그리고 나서, 시스템은 폐쇄 시간치가 임계값을 초과하는지를 결정 (212) 한다. 초과하지 않을 경우, 시스템은 시간, 온도 및 전류를 포함하는 다양한 값을 측정하는 단계로 되돌아간다. 그러나, 시스템이 폐쇄 시간치가 임계값을 초과했다고 판단하면, 시스템은 경고 메세지를 생성하는 단계 (214) 로 진행될 수 있다. 이 경고 메세지는 콘택트가 탄화현상을 회피하기 위해 이용되거나 변경될 필요가 있다는 메세지를 포함할 수 있다.

다양한 작용과 방법이 연속된 단계로 설명되고 제시되었지만, 유익한 실시형식의 예시로만 제공된 것이지 설명한 특정순서로 상기 작동을 수행해야 할 필요는 없다는 점에 주목되어야 한다. 상기 어떠한 단계도 이동되고 그리고/또는 관련된 다른 어떤 단계에 결합될 수 있다는 점도 고려된다. 게다가, 적용에 따라 여기서 설명된 어떠한 부분의 작용이나 모든 작용을 용이하게 할 수 있게 하는 것은 유익하다고 여겨진다.

본 발명이 부분, 특징 등의 특정한 정렬을 참조하여 설명되었지만, 이는 모든 가능한 정렬 또는 특징을 규명하는 것을 의도하는 것은 아니며 실제로 당업자에게 확인 가능한 다른 많은 개조와 변화가 있을 것이다.

Claims (21)

1. 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템으로서,

   다양한 전자 보드를 수용하는 전자 보드 랙과,

   상기 전자 보드 랙에 위치되며, 기존의 변압기에서 그리고 그 변압기로 아날로그 및 디지털 신호 중 하나 이상을 다양하게 수신 및 송신 중 하나 이상을 할 수 있도록 선택되는 복수개의 보드를 포함하며,

   상기 복수개의 보드의 각 보드는 적어도 하나의 채널을 가지며,

   상기 아날로그 및 디지털 입력 신호와 출력 신호는 상기 복수개의 보드에 의해 네트워크 연결을 통해 상기 제어 시스템에 직접 커플링되고,

   상기 아날로그 및 디지털 입력신호와 출력 신호는 각각의 보드의 각각의 채널에 개별적으로 설정가능한, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 보드는 주 프로세서 보드와 적어도 하나의 주변 보드를 포함하는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 아날로그 및 디지털 입력 신호와 출력 신호가 TCP/IP 에서 인터페이스 변환기를 통해 상기 네트워크로 송신 및 수신되는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 네트워크 연결은 이더넷에 대한 직렬 통신을 포함하는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 범용 제어 시스템은 온도 변화와 경보가 발생되는 제 1 온도 임계값을 감지하도록 위치된 적어도 하나의 센서를 더 포함하는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 하나 이상의 센서는 CAN (Control Area Network) 버스를 통해 범용 제어 시스템과 통신하는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
7. 제 5 항에 있어서, 범용 제어 시스템은 탭 전환기로의 전력이 차단되는 제 2 온도 임계값을 더 포함하는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 제 1 온도 임계값과 제 2 온도 임계값은 상기 네트워크를 통해 개별적으로 원거리에서 설정되는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
9. 제 5 항에 있어서, 변압기용 냉각기 그룹의 냉각 제어 구성은 상기 네트워크를 통해 원거리에서 이루어질 수 있는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
10. 제 9 항에 있어서, 다중 냉각기 그룹이 제공되는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
11. 제 10 항에 있어서, 냉각기 그룹의 시작/멈춤이 최소로 사용된 냉각기 그룹이 제 1 온도 임계값에서 시작되도록 설정되는, 변압기 또는 탭 전환기용 범용 모니터링과 진단 제어 시스템.
12. 탭 전환기를 보호하는 진단 시스템으로서,

    온도 변화를 감지할 수 있게 위치된 센서와,

    탭 전환을 시작하기 전에 상기 센서에 의해 측정된 초기 온도를 나타내는 초기 온도 측정값과,

    실행될 특정 탭 전환에 따라 산출된 산출 온도값과,

    상기 산출 온도값과 초기 온도 측정값을 기초로 결정되며 경보가 발생되게 하는 임계값과,

    탭 전환이 시작되고 나서 상기 센서에 의해 측정되는 실제 온도를 나타내는 제 2 측정 온도를 포함하며,

    상기 제 2 측정 온도가 상기 임계값을 초과하면 진단 시스템에 의해 상기 경보가 발생되는, 탭 전환기를 보호하는 진단 시스템.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 진단 시스템은 제 2 임계값을 더 포함하고, 이 임계값 이상에서는 상기 탭 전환기를 통해 흐르는 전력의 흐름이 차단되는, 탭 전환기를 보호하는 진단 시스템.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 임계값은 제 1 임계값보다 더 높은, 탭 전환기를 보호하는 진단 시스템.
15. 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템으로서,

    콘택트 위치를 측정하는 콘택트 측정 장치와,

    콘택트의 개폐 여부를 나타내며 상기 콘택트 측정 장치에 의해 발생되는 콘택트 신호와,

    상기 콘택트가 접촉 위치에 있을 수 있는 최대 시간에 관련되어 있는 임계 시간치와,

    상기 콘택트 신호를 수용하고 이 콘택트 신호에 기초하여 폐쇄 시간치를 발생시키는 제어기와,

    진단 시스템에 의해 발생되며 상기 임계 시간치가 초과되었다는 것을 나타내 는 경고 메세지를 포함하고,

    상기 제어기는 상기 폐쇄 시간치가 상기 임계 시간치를 초과하였는지를 결정하기 위해 폐쇄 시간치를 상기 임계 시간치와 비교하는, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 진단 시스템은 온도를 측정하고 온도 신호를 발생시키기 위해 콘택트 부근에 위치되어 있는 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어기는 온도 신호를 받고 임계 시간치와 온도 신호를 기초로 하여 경고 메세지를 발생시켜야 하는 지를 결정하는, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템.
17. 제 16 항에 있어서, 온도 신호가 높을수록 임계 시간치는 시스템이 경고 메세지를 발생시킬 수 있도록 더 짧아야 하는, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템.
18. 제 15 항에 있어서, 상기 진단 시스템은 콘택트를 통하는 전류를 측정하고 전류 신호를 발생시키는 전류 센서를 더 포함하며, 상기 제어기는 상기 전류 신호를 받고 임계 시간치와 전류신호를 기초로 하여 경고 메세지를 발생시켜야 하는지를 결정하는, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템.
19. 제 18 항에 있어서, 전류 신호가 더 높을수록 임계 시간치는 시스템이 경고 메세지를 발생시킬 수 있도록 더 짧아야 하는, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템.
20. 제 15 항에 있어서, 진단 시스템은 온도를 측정하고 온도 신호를 발생시키기 위해 콘택트 부근에 위치해 있는 온도 센서와,

    콘택트를 통해 흐르는 전류를 측정하고 전류 신호를 발생시키는 전류 센서를 더 포함하며,

    상기 제어기는 상기 온도 신호와 전류 신호를 받고 상기 임계 시간치, 온도 신호, 전류 신호를 기초로 하여 경고 메세지를 발생시켜야 하는지를 결정하는, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 온도 신호 및 전류 신호 중 하나 이상이 높을수록 임계 시간치는 시스템이 경고 메세지를 발생시킬 수 있도록 더 짧아야하는, 탭 전환기의 전기 콘택트의 악화를 방지하는 진단 시스템.

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