KR101415998B1 - System for detecting failure of transformer using UV sensor and method therefor - Google Patents

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KR101415998B1 KR1020130038019A KR20130038019A KR101415998B1 KR 101415998 B1 KR101415998 B1 KR 101415998B1 KR 1020130038019 A KR1020130038019 A KR 1020130038019A KR 20130038019 A KR20130038019 A KR 20130038019A KR 101415998 B1 KR101415998 B1 KR 101415998B1
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김종기
박영
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한국철도기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a system and a method for detecting a failure of a transformer using a UV sensor, and particularly, to a system and a method for detecting a failure of a transformer using a UV sensor, which effectively detect a partial discharge generated when the transformer is deteriorated. The system for detecting a failure of the transformer using the UV sensor according to the present invention includes: a detection unit (100) which detects an occurrence of an arc caused by the partial discharge of the transformer using the UV sensor disposed in the transformer; a calculation unit (200) which calculates discharge characteristics of the transformer caused by the occurrence of the detected arc; an analysis unit (300) which analyzes a state of the transformer based on the discharge characteristics of the transformer and a sampling speed of the UV sensor; and a control unit (400) which controls the detection unit, the calculation unit, and the analysis unit.

Description

자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템 및 그 방법{System for detecting failure of transformer using UV sensor and method therefor}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a transformer failure detection system using a UV sensor,

본 발명은 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 자외선 센서를 이용하여 변압기 열화시 발생되는 부분방전을 효과적으로 검출하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for detecting a transformer using an ultraviolet sensor, and more particularly, to a system and method for detecting a transformer failure using an ultraviolet sensor that effectively detects a partial discharge generated when a transformer is deteriorated using an ultraviolet sensor.

종래, 한국공개특허 제2010-0112467호, '변압기의 부분방전 감시 시스템 및 방법'외에 다수 출원 및 공개된 바 있다.There have been many applications and disclosures in addition to Korean Patent Laid-Open No. 2010-0112467, 'Partial discharge monitoring system and method of transformer'.

종래기술은, 오엘티씨를 구비하는 전력용 변압기에서 발생하는 부분 방전을 감지하는 변압기의 부분 방전 감시시스템으로서, 상기 오엘티씨의 동작 유무를 감지하기 위한 CT 센서부; 상기 변압기의 부분 방전을 감지하기 위한 적어도 하나의 초음파 센서를 구비하는 초음파 센서부; 상기 CT 센서부의 출력신호에 대응하여 상기 초음파 센서부의 출력신호를 이용하여 부분 방전을 판단하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The conventional art is a partial discharge monitoring system of a transformer for detecting a partial discharge generated in a power transformer having an OTLee, the system comprising: a CT sensor unit for detecting the operation of the OTLT; An ultrasonic sensor part having at least one ultrasonic sensor for sensing a partial discharge of the transformer; And a control unit for determining a partial discharge using an output signal of the ultrasonic sensor unit corresponding to an output signal of the CT sensor unit.

이러한 종래의 변압기 열화진단기술은 부분방전 센서를 변압기 외부에 연결하고, 내부 방전 발생에 따른 초음파를 감지함에 따라 효과적으로 검출하는데 있어서 문제점이 있었다.Such a conventional transformer deterioration diagnosis technology has a problem in that the partial discharge sensor is connected to the outside of the transformer and is effectively detected as the ultrasonic wave due to the generation of the internal discharge is sensed.

본 발명의 목적은 전술한 점을 감안하여 안출된 것으로, 자외선 센서를 이용하여 변압기 열화시 발생되는 부분방전을 검출하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a transformer failure detection system and method using an ultraviolet sensor that detects a partial discharge generated when a transformer is deteriorated by using an ultraviolet sensor.

또한 변압기 내부에 밀봉 및 쉴드된 상태로 배치되는 자외선 센서를 이용하여 부분방전을 검출하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템 및 그 방법을 제공함에도 있다.There is also provided a transformer failure detection system and method using an ultraviolet sensor that detects a partial discharge using an ultraviolet sensor disposed in a sealed and shielded state inside a transformer.

그리고 자외선 센서의 검출 신호로부터 변압기의 방전 특성과 자외선 센서의 샘플링 속도를 감안하여 부분방전이 발생했는지 여부를 분석하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템 및 그 방법을 제공함에도 있다.Also, there is provided a system and method for detecting a transformer failure using an ultraviolet sensor that analyzes whether a partial discharge has occurred in consideration of a discharge characteristic of a transformer and a sampling rate of an ultraviolet sensor from a detection signal of an ultraviolet sensor.

본 발명은 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템에 있어서, 자외선 센서가 변압기 내부에 배치되어, 변압기의 부분방전으로 인한 아크 발생을 검출하는 검출부(100); 상기 검출부(100)를 통해 검출된 아크 발생으로 인한 변압기의 방전 특성을 연산하는 연산부(200); 상기 변압기의 방전 특성 및 상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따른 변압기 상태를 분석하는 분석부(300); 및 상기 검출부, 연산부 및 분석부를 제어하는 제어부(400); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor, comprising: a detection unit (100) for detecting an arc generation due to a partial discharge of a transformer, the ultraviolet sensor being disposed inside the transformer; An operation unit 200 for calculating a discharge characteristic of the transformer due to the arc generated through the detection unit 100; An analysis unit 300 for analyzing the discharge characteristic of the transformer and the transformer state according to the sampling rate of the ultraviolet sensor; And a control unit 400 for controlling the detecting unit, the calculating unit and the analyzing unit. And a control unit.

바람직하게 상기 검출부(100)는, 변압기 내부의 별도 진공상태 공간에 자외선 센서를 배치하여 아크 발생을 검출하도록 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the detecting unit 100 detects an arc occurrence by disposing an ultraviolet sensor in a separate vacuum state space inside the transformer.

더욱 바람직하게 상기 자외선 센서는, 아크 발생이 검출가능하도록 광검출기(PMT, Photomultiplier)를 이용하여 소정 속도로 측정하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the ultraviolet sensor measures a predetermined speed using a photomultiplier (PMT) so that the occurrence of an arc can be detected.

또한 바람직하게 연산부(200)는, 자외선 센서로 검출된 부분방전 시간의 합을 산출하는 부분방전 시간 산출모듈(210); 정격에 의해 변압기 운전시간을 산출하는 운전시간 산출모듈(220); 및 상기 부분방전 시간 산출모듈의 결과값을 상기 운전시간 산출모듈의 결과값으로 나눈 변압기의 부분방전률(%)을 출력하도록 하는 연산 출력모듈(230);을 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, the calculating unit 200 preferably includes: a partial discharge time calculating module 210 for calculating a sum of partial discharge times detected by the ultraviolet ray sensor; An operation time calculating module 220 for calculating a transformer operation time based on the rating; And a calculation output module (230) for outputting a partial discharge rate (%) of the transformer obtained by dividing a result of the partial discharge time calculation module by a result value of the operation time calculation module.

또한 바람직하게 상기 분석부(300)는, 상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따라 검출하는 아크 발생에 따른 변압기의 방전 특성인 부분방전률을 상기 연산부(200)로부터 입력받는 입력모듈(310); 및 상기 입력모듈을 통해 입력받은 부분방전률을 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 부분방전률이 기 설정된 기준값 범위보다 이상인 경우 고장으로 판단하도록 하는 비교판단모듈(320);을 포함하는 것을 특징으로 한다.The analyzer 300 may further include an input module 310 receiving the partial discharge rate, which is a discharge characteristic of the transformer according to the arc generation, according to the sampling rate of the ultraviolet sensor, from the operation unit 200; And a comparison determination module (320) comparing the partial discharge rate received through the input module with a preset reference value to determine that the partial discharge rate is a failure if the partial discharge rate is greater than a preset reference value range.

또한 더욱 바람직하게 상기 분석부(300)는, 전체 변압기 운전시간에 비례하여 부분방전이 발생된 시간에 따라 변압기 고장상태를 분석하도록 하는 트랜드 분석모듈(330);을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The analysis unit 300 may further include a trend analysis module 330 for analyzing the transformer failure state according to a time when the partial discharge is generated in proportion to the total transformer operation time.

한편, 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법에 있어서, (a) 제어부(400)가 변압기 내부에 자외선 센서가 배치되는 검출부(100)를 통해 변압기의 부분방전으로 인한 아크 발생을 검출하도록 하는 단계; (b) 상기 제어부(400)가 검출된 아크 발생으로 인한 변압기의 방전 특성을 연산하도록 하는 단계; 및 (c) 상기 제어부(400)가 상기 변압기의 방전 특성 및 상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따른 변압기 상태를 분석하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.(A) causing the control unit (400) to detect occurrence of an arc due to partial discharge of the transformer through a detection unit (100) in which an ultraviolet sensor is disposed in a transformer, the transformer failure detection method using an ultraviolet sensor; (b) causing the controller (400) to calculate a discharge characteristic of the transformer due to the detected arc generation; And (c) analyzing the discharge characteristics of the transformer and the transformer state according to the sampling rate of the ultraviolet sensor.

바람직하게 상기 제 (a) 단계는, (a-1) 상기 제어부(400)가 변압기 내부의 별도 진공상태 공간에 배치되는 자외선 센서를 통해 아크 발생을 검출하도록 하는 단계;인 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (a) includes: (a-1) detecting the occurrence of an arc through the ultraviolet sensor disposed in a separate vacuum state space inside the transformer.

더욱 바람직하게 상기 제 (a-1) 단계는, (a-1-1) 상기 자외선 센서가 광검출기(PMT, Photomultiplier)를 이용하여 소정 속도로 아크 발생을 측정하는 단계;인 것을 특징으로 한다.More preferably, the step (a-1) comprises: (a-1-1) measuring the arc generation at a predetermined speed using the photodetector (PMT) of the ultraviolet sensor.

또한 바람직하게, 상기 제 (b) 단계는, (b-1) 상기 제어부(400)가 연산부(200)를 통해 자외선 센서로 검출된 부분 방전 시간의 합을 산출하는 부분방전 시간 산출단계; (b-2) 상기 제어부(400)가 상기 연산부(200)를 통해 정격에 의해 변압기 운전시간을 산출하는 운전시간 산출단계; 및 (b-3) 상기 제어부(400)가 상기 연산부(200)를 통해 상기 부분방전 시간의 합을 상기 변압기의 운전시간으로 나눈 변압기의 부분방전률(%)을 연산하여 출력하도록 하는 연산 출력단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (b) further includes: (b-1) a partial discharge time calculating step of calculating the sum of the partial discharge times detected by the ultraviolet ray sensor through the controller 200; (b-2) calculating the operation time of the transformer by the control unit (400) based on the rating through the operation unit (200); And (b-3) calculating and outputting the partial discharge rate (%) of the transformer obtained by dividing the sum of the partial discharge times by the operation time of the transformer through the operation unit 200 by the control unit 400 ; And

또한 바람직하게 상기 제 (c) 단계는, (c-1) 상기 제어부(400)가 자외선 센서의 샘플링 속도에 따라 검출하는 아크 발생에 따른 변압기의 방전 특성인 부분방전률을 상기 연산부(200)로부터 상기 분석부(300)를 통해 입력받는 단계; 및 (c-2) 상기 제어부(400)가 입력받은 부분방전률을 상기 분석부(300)를 통해 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 부분방전률이 기 설정된 기준값 범위보다 이상인 경우 고장으로 판단하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (c) further comprises: (c-1) calculating a partial discharge rate, which is a discharging characteristic of the transformer according to the arc generation detected by the control unit 400 according to the sampling rate of the ultraviolet sensor, Receiving an input through the analysis unit 300; And (c-2) comparing the partial discharge rate received by the controller 400 with a predetermined reference value through the analyzer 300 to determine that the partial discharge rate is a failure if the partial discharge rate is greater than a preset reference value range ; And

그리고 더욱 바람직하게 상기 제 (c) 단계는, (c-3) 상기 제어부(400)가 상기 분석부(300)를 통해 전체 변압기 운전시간에 비례하여 부분방전이 발생된 시간에 따라 변압기 고장상태를 분석하도록 하는 트랜드 분석단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the step (c) includes the steps of: (c-3) controlling the transformer to be in a transformer failure state according to the time at which the control unit 400 generates the partial discharge through the analysis unit 300 in proportion to the total transformer operation time And a trend analysis step for analyzing the trend analysis result.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 자외선 센서가 변압기 내부에 밀봉 및 쉴드된 상태로 배치되어 변압기가 열화시에 발생되는 부분방전을 효과적으로 검출할 수 있고, 자외선 센서의 검출 신호로부터 변압기의 방전 특성과 자외선 센서의 샘플링 속도를 감안하여 부분방전이 발생했는지 여부를 정밀하게 판단할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the ultraviolet ray sensor is disposed inside the transformer in a sealed and shielded state, so that the partial discharge generated at the time of deterioration of the transformer can be effectively detected. From the detection signal of the ultraviolet ray sensor, It is possible to precisely determine whether or not a partial discharge has occurred in consideration of the sampling speed of the ultraviolet sensor.

도 1은 본 발명에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 전체 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 예시도이며,
도 3은 본 발명에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 부분방전 발생에 의한 자외선 센서의 응답특성을 나타낸 그래프이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 아크 발생 시간에 따른 알고리즘이며,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법의 전체 흐름도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법의 변압기 방전특성을 연산하는 단계의 상세 흐름도이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법의 변압기 상태를 분석하는 단계의 상세 흐름도이다.1 is an overall block diagram of a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to the present invention,
2 is an exemplary view of a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to the present invention,
3 is a graph showing response characteristics of an ultraviolet sensor due to partial discharge generation in a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to the present invention,
4 is an algorithm according to arc generation time of a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention,
5 is an overall flowchart of a method for detecting a transformer failure using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention,
6 is a detailed flowchart of a step of calculating a transformer discharge characteristic of a transformer failure detection method using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention,
7 is a detailed flowchart of a step of analyzing a transformer state of a transformer failure detection method using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings attached hereto.

도 1은 본 발명에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 전체 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 예시도이며, 도 3은 본 발명에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 부분방전 발생에 의한 자외선 센서의 응답특성을 나타낸 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템의 아크 발생 시간에 따른 알고리즘이다.FIG. 1 is an overall block diagram of a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to the present invention, FIG. 2 is an illustration of a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to the present invention, and FIG. FIG. 4 is an algorithm according to an arc generation time of a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a graph illustrating response characteristics of an ultraviolet sensor due to partial discharge generation in a transformer failure detection system using a UV sensor.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템은 검출부(100), 연산부(200), 분석부(300) 및 제어부(400)가 유기적으로 결합되어 이루어진 시스템이다.1, a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to the present invention is a system in which a detection unit 100, an operation unit 200, an analysis unit 300, and a control unit 400 are organically coupled.

검출부(100)는 자외선 센서가 변압기 내부에 배치되어, 변압기의 부분방전으로 인한 아크 발생을 검출하는 기능을 수행한다.The detecting unit 100 is disposed inside the transformer so as to detect the occurrence of an arc due to the partial discharge of the transformer.

이러한 기능을 수행하기 위한 검출부(100)는 변압기 내부의 별도 진공상태 공간에 자외선 센서를 배치하여 아크 발생을 검출하도록 하는 것을 특징으로 한다. 이러한 자외선 센서는 부분방전이 발생하는 위치에 최대한 근접하게 설치하는 것이 좋으나 변압기 3상에 각 1개씩 배치하여 측정할 수 있도록 한다.The detection unit 100 for performing such a function is characterized in that an ultraviolet sensor is disposed in a separate vacuum state space inside the transformer to detect the occurrence of an arc. These ultraviolet sensors should be installed as close as possible to the position where the partial discharge occurs, but they can be placed one by one on the transformer 3 for measurement.

이때, 자외선 센서는 아크 발생이 검출가능하도록 광검출기(PMT, Photomultiplier)를 이용하여 소정 속도로 측정하는 것을 특징으로 한다.At this time, the ultraviolet sensor is characterized by measuring at a predetermined speed using a photodetector (PMT) so that the occurrence of an arc can be detected.

본 발명에 따른 검출부(100)는 종래 변압기 외부에 설치되는 부분 방전 검출부와는 달리 변압기 내부에 밀봉 및 쉴드된 상태로 자외선 센서가 배치되는 것을 특징으로 한다. The detecting unit 100 according to the present invention is characterized in that an ultraviolet sensor is disposed in a state of being sealed and shielded inside a transformer, unlike a conventional partial discharge detecting unit installed outside a transformer.

이러한 구조로 인해 본 발명에 따른 변압기 고장 검출 시스템은 변압기가 열화시에 발생되는 부분방전을 자외선 센서를 이용하여 효과적으로 검출할 수 있는 효과가 있다.
With this structure, the transformer failure detection system according to the present invention can effectively detect a partial discharge generated when the transformer is deteriorated by using an ultraviolet sensor.

또한, 연산부(200)는 검출부(100)를 통해 검출된 아크 발생으로 인한 변압기의 방전 특성을 연산하는 구성이다.The arithmetic unit 200 calculates a discharge characteristic of the transformer due to the occurrence of the arc detected through the detection unit 100.

이러한 기능을 수행하기 위한 연산부(200)는 부분방전 시간 산출모듈(210), 운전시간 산출모듈(220) 및 연산 출력모듈(230)이 유기적으로 결합되어 이루어진 구성이다. The operation unit 200 for performing such a function is constituted by organically coupling the partial discharge time calculation module 210, the operation time calculation module 220 and the calculation output module 230.

부분방전 시간 산출모듈(210)은 자외선 센서로 검출된 부분방전 시간의 합을 산출하는 기능을 수행한다.The partial discharge time calculating module 210 calculates the sum of the partial discharge times detected by the ultraviolet sensor.

운전시간 산출모듈(220)은 정격에 의해 변압기 운전시간을 산출하는 기능을 수행한다.The operation time calculation module 220 calculates a transformer operation time based on the rating.

연산 출력모듈(230)은 부분방전 시간 산출모듈의 결과값을 상기 운전시간 산출모듈의 결과값으로 나눈 변압기의 부분방전률(%)을 출력하도록 하는 구성이다.The calculation output module 230 outputs a partial discharge rate (%) of the transformer obtained by dividing the result of the partial discharge time calculating module by the result of the operation time calculating module.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013030248184-pat00001

Figure 112013030248184-pat00001

또한 분석부(300)는 변압기의 방전 특성 및 상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따른 변압기 상태를 분석하는 기능을 수행한다.The analysis unit 300 also analyzes the discharge characteristics of the transformer and the transformer state according to the sampling rate of the ultraviolet sensor.

이러한 기능을 수행하기 위한 분석부(300)는 입력모듈(310), 비교판단모듈(320), 트랜드 분석모듈(330)을 포함하여 구성되는데, 입력모듈(310)은 자외선 센서의 샘플링 속도에 따라 검출하는 아크 발생에 따른 변압기의 방전 특성인 부분방전률을 상기 연산부(200)로부터 입력받는 구성이다.The analysis module 300 for performing such a function includes an input module 310, a comparison determination module 320 and a trend analysis module 330. The input module 310 analyzes the ultrasound And a partial discharge rate, which is a discharge characteristic of the transformer according to the arc generation, is input from the operation unit 200.

비교판단모듈(320)은 입력모듈을 통해 입력받은 부분방전률을 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 부분방전률이 기 설정된 기준값 범위보다 이상인 경우 고장으로 판단하도록 하는 구성이다.The comparison determination module 320 compares the partial discharge rate received through the input module with a preset reference value and determines that the partial discharge rate is a failure if the partial discharge rate is greater than a preset reference value range.

그리고 트랜드 분석모듈(330)은 전체 변압기 운전시간에 비례하여 부분방전이 발생된 시간에 따라 변압기 고장상태를 분석하도록 하는 구성이다. 여기서, 변압기의 부분방전률은 전체 변압기 운전시간에 비례하여 부분방전이 발생된 시간이 나타나므로 이를 이용하여 변압기의 현재 상태를 정밀하게 판단이 가능하며 운행에 따른 트랜드 분석이 가능하다.The trend analysis module 330 is configured to analyze the transformer failure state according to the time at which the partial discharge is generated in proportion to the total transformer operation time. In this case, since the partial discharge rate of the transformer is proportional to the total transformer operation time, the time of occurrence of the partial discharge is shown. Therefore, the current state of the transformer can be precisely judged and trend analysis according to the operation can be performed.

이러한 분석부(300)는 자외선 센서의 검출신호로부터 변압기의 방전 특성과 자외선 센서의 샘플링 속도를 감안하여 부분 방전이 발생했는지 여부를 정밀하게 판단할 수 있도록 한다.
The analyzer 300 can precisely determine whether a partial discharge has occurred by taking into account the discharge characteristics of the transformer and the sampling rate of the ultraviolet sensor from the detection signal of the ultraviolet sensor.

제어부(400)는 검출부(100), 연산부(200), 분석부(300)를 제어하는 기능을 수행한다.The control unit 400 controls the detecting unit 100, the calculating unit 200, and the analyzing unit 300.

본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템은, 부분 방전이 발생하게 되면 도 3에 나타난 바와 같이, 자외선 센서의 응답특성이 나타나게 되며, 이때의 응답특성은 시간과 아크 크기간의 그래프이다.In a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention, when a partial discharge occurs, a response characteristic of the ultraviolet sensor appears as shown in FIG. 3, Graph.

부분방전의 크기는 자외선 센서의 민감도에 따라 틀려지게 되므로, 수식에 가장 중요한 시간 텀을 기록한다. 여기서 아크는 일정 시간 조건에 따라 무한이 발생 가능하므로 일정시간 이상의 발생이 검측되었을 때 기록하여 오차율을 최소화한다. 이때 기준 값을 5,000 us로 하면 5,000 us 이하의 검출은 아크로 보지 않는다(도 3a). 그러나 자외선 센서의 샘플링이 100 us라고 가정하면 5,000 us 이상의 경우에도 도 3c와 같이 100 us 이하는 오차로 보므로 도 3c와 도 3d는 하나의 아크로 보는 것이 필요하다.Since the magnitude of the partial discharge depends on the sensitivity of the ultraviolet sensor, record the most important time period in the formula. In this case, since the arc can be infinite according to a predetermined time condition, the error rate is minimized by recording when occurrence over a predetermined time is detected. At this time, when the reference value is 5,000 us, the detection of 5,000 us or less is not observed in the arc (FIG. 3A). Assuming that the sampling of the ultraviolet sensor is 100 us, however, even if it is more than 5,000 us, as shown in FIG. 3c, less than 100 us is regarded as an error.

이때 도 4와 같이 계산되어 아크 발생 시간을 알게 되면 아크 발생률이 나오게 된다. 아크 발생률은 단순한 %이므로 기준값이 0.2%인 경우, 이상 또는 이하의 값을 고장 또는 정상으로 판단이 가능하여 유지보수나 사고예방에 단순한 수치로 비교 가능한 값이 나와 효과가 높다.At this time, as shown in FIG. 4, when the arc generation time is known, the arc generation rate is obtained. If the reference value is 0.2%, it is possible to judge the abnormal value or the following value as normal or normal, so that the value is comparable to a simple numerical value for maintenance or accident prevention, and the effect is high.

본 발명에 따르면 변압기의 부분 방출을 자외선 센서를 이용하여 검출함으로써 변압기의 현재 상태를 빠른 시간에 정밀하게 판단할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the partial discharge of the transformer is detected using an ultraviolet sensor, so that the current state of the transformer can be accurately and quickly judged.

한편, 자외선 센서를 이용한 변압기 고장검출시스템을 이용한 방법(이하, 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법)을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Meanwhile, a method using a transformer failure detection system using an ultraviolet sensor (hereinafter referred to as a transformer failure detection method using an ultraviolet sensor) will be described with reference to FIG.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법의 전체 흐름도이다.5 is an overall flowchart of a method for detecting a transformer failure using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 변압기 내부에 자외선 센서가 배치되는 검출부(100)를 통해 변압기의 부분방전으로 인한 아크 발생을 검출하도록 한다(S2). As shown in FIG. 5, the control unit 400 detects an arc generation due to the partial discharge of the transformer through the detection unit 100 in which the ultraviolet sensor is disposed inside the transformer (S2).

여기서, 제어부는 변압기 내부의 별도 진공상태 공간에 배치되는 자외선 센서를 통해 아크 발생을 검출하도록 한다. 이때, 자외선 센서는 광검출기(PMT, Photomultiplier)를 이용하여 소정 속도로 아크 발생을 측정하는 것을 특징으로 한다.Here, the control unit detects an arc occurrence through an ultraviolet sensor disposed in a separate vacuum state space inside the transformer. At this time, the ultraviolet sensor measures an arc generation at a predetermined speed using a photodetector (PMT).

다음으로 제어부(400)는 검출된 아크 발생으로 인한 변압기의 방전 특성을 연산하도록 한다(S4).Next, the controller 400 calculates the discharge characteristic of the transformer due to the detected arc generation (S4).

그리고 제어부(400)는 상기 변압기의 방전 특성 및 상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따른 변압기 상태를 분석하도록 한다(S6).
The control unit 400 analyzes the discharge characteristics of the transformer and the transformer state according to the sampling rate of the ultraviolet sensor (S6).

제 S4 단계인, 변압기의 방전 특성을 연산하는 단계를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The step of calculating the discharge characteristic of the transformer, which is step S4, will be described with reference to FIG.

도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법의 변압기 방전특성을 연산하는 단계의 상세 흐름도이다.6 is a detailed flowchart of a step of calculating a transformer discharge characteristic of a transformer failure detection method using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 연산부(200)를 통해 자외선 센서로 검출된 부분 방전 시간의 합을 산출한다(S22).As shown in FIG. 6, the controller 400 calculates the sum of the partial discharge times detected by the ultraviolet sensor through the calculator 200 (S22).

다음으로 제어부(400)는 연산부(200)를 통해 정격에 의해 변압기 운전시간을 산출한다(S24).Next, the control unit 400 calculates the transformer operation time based on the rating through the operation unit 200 (S24).

그리고 제어부(400)는 연산부(200)를 통해 상기 부분방전 시간의 합을 상기 변압기의 운전시간으로 나눈 변압기의 부분방전률(%)을 연산하여 출력하도록 한다(S26).
Then, the control unit 400 calculates and outputs the partial discharge rate (%) of the transformer obtained by dividing the sum of the partial discharge times by the operation time of the transformer through the operation unit 200 (S26).

제 S6 단계인, 변압기의 상태를 분석하는 단계를 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Step S6 of analyzing the state of the transformer will be described with reference to FIG.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법의 변압기 상태를 분석하는 단계의 상세 흐름도이다.7 is a detailed flowchart of a step of analyzing a transformer state of a transformer failure detection method using an ultraviolet sensor according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 자외선 센서의 샘플링 속도에 따라 검출하는 아크 발생에 따른 변압기의 방전 특성인 부분방전률을 상기 연산부(200)로부터 상기 분석부(300)를 통해 입력받는다(S32).7, the control unit 400 inputs the partial discharge rate, which is the discharge characteristic of the transformer according to the arc generation detected according to the sampling rate of the ultraviolet sensor, from the operation unit 200 through the analysis unit 300 (S32).

다음으로 제어부(400)는 입력받은 부분방전률을 상기 분석부(300)를 통해 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 부분방전률이 기 설정된 기준값 범위보다 이상인 경우 고장으로 판단하도록 한다(S34).Next, the control unit 400 compares the input partial discharge rate with the preset reference value through the analysis unit 300, and determines that the partial discharge rate is a failure if the partial discharge rate is greater than a preset reference value range (S34).

그리고 제어부(400)는 분석부(300)를 통해 전체 변압기 운전시간에 비례하여 부분방전이 발생된 시간에 따라 변압기 고장상태를 트랜드 분석할 수 있도록 한다(S36).In operation S36, the control unit 400 analyzes the transformer failure state according to the time of the partial discharge in proportion to the total transformer operation time through the analysis unit 300.

본 발명에 의하면, 자외선 센서가 변압기 내부에 밀봉 및 쉴드된 상태로 배치되어 변압기가 열화시에 발생되는 부분방전을 효과적으로 검출할 수 있고, 자외선 센서의 검출 신호로부터 변압기의 방전 특성과 자외선 센서의 샘플링 속도를 감안하여 부분방전이 발생했는지 여부를 정밀하게 판단할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the ultraviolet ray sensor is disposed in a sealed state and shielded state inside the transformer, so that the partial discharge generated when the transformer is deteriorated can be effectively detected. From the detection signal of the ultraviolet ray sensor, It is possible to precisely determine whether partial discharge has occurred in consideration of the speed.

100 : 검출부 200 : 연산부
210 : 부분방전 시간 산출모듈 220 : 운전시간 산출모듈
230 : 연산 출력모듈 300 : 분석부
310 : 입력모듈 320 : 비교판단모듈
330 : 트랜드 분석모듈 400 : 제어부100: detecting unit 200:
210: Partial Discharge Time Calculation Module 220: Operation Time Calculation Module
230: operation output module 300:
310: input module 320: comparison determination module
330: Trend analysis module 400:

Claims (12)

자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템에 있어서,
자외선 센서가 변압기 내부에 배치되어, 변압기의 부분방전으로 인한 아크 발생을 검출하는 검출부;
상기 검출부를 통해 검출된 아크 발생으로 인한 변압기의 방전 특성을 연산하는 연산부;
상기 변압기의 방전 특성 및 상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따른 변압기 상태를 분석하는 분석부; 및
상기 검출부, 연산부 및 분석부를 제어하는 제어부; 를 포함하며,
상기 연산부는 자외선 센서로 검출된 부분방전 시간의 합을 산출하는 부분방전 시간 산출모듈; 정격에 의해 변압기 운전시간을 산출하는 운전시간 산출모듈; 및 상기 부분방전 시간 산출모듈의 결과값을 상기 운전시간 산출모듈의 결과값으로 나눈 변압기의 부분방전률(%)을 출력하도록 하는 연산 출력모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템.
A transformer failure detection system using an ultraviolet sensor,
A detector for detecting the occurrence of an arc due to the partial discharge of the transformer, the ultraviolet sensor being disposed inside the transformer;
An arithmetic unit for calculating a discharge characteristic of the transformer due to the arc generation detected through the detection unit;
An analyzer for analyzing a discharge characteristic of the transformer and a transformer state according to a sampling rate of the ultraviolet sensor; And
A control unit for controlling the detecting unit, the calculating unit, and the analyzing unit; / RTI >
The operation unit may include a partial discharge time calculating module for calculating a sum of partial discharge times detected by the ultraviolet ray sensor; An operation time calculating module for calculating the transformer operation time based on the rating; And a calculation output module for outputting a partial discharge rate (%) of the transformer obtained by dividing the result of the partial discharge time calculating module by the result of the operation time calculating module. Detection system.
제 1 항에 있어서,
상기 검출부는,
변압기 내부의 별도 진공상태 공간에 자외선 센서를 배치하여 아크 발생을 검출하도록 하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템.
The method according to claim 1,
Wherein:
Wherein an ultraviolet sensor is disposed in a separate vacuum state space inside the transformer to detect the occurrence of an arc.
제 2 항에 있어서,
상기 자외선 센서는,
아크 발생이 검출가능하도록 광검출기(PMT, Photomultiplier)를 이용하여 소정 속도로 측정하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the ultraviolet sensor comprises:
(EN) A transformer failure detection system using an ultraviolet sensor, characterized in that an arc is detected at a predetermined speed using a photodetector (PMT).
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 분석부는,
상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따라 검출하는 아크 발생에 따른 변압기의 방전 특성인 부분방전률을 상기 연산부로부터 입력받는 입력모듈; 및
상기 입력모듈을 통해 입력받은 부분방전률을 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 부분방전률이 기 설정된 기준값 범위보다 이상인 경우 고장으로 판단하도록 하는 비교판단모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템.
The method according to claim 1,
The analyzing unit,
An input module for receiving a partial discharge rate, which is a discharge characteristic of a transformer according to an arc generation detected according to a sampling rate of the ultraviolet sensor, from the operation unit; And
And a comparison determination module for comparing the partial discharge rate received through the input module with a preset reference value to determine that the partial discharge rate is a failure when the partial discharge rate is greater than a preset reference value range. Fault detection system.
제 5 항에 있어서,
상기 분석부는,
전체 변압기 운전시간에 비례하여 부분방전이 발생된 시간에 따라 변압기 고장상태를 분석하도록 하는 트랜드 분석모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출시스템.
6. The method of claim 5,
The analyzing unit,
Further comprising a trend analysis module for analyzing a failure state of the transformer according to a time period during which the partial discharge is generated in proportion to the total transformer operation time.
자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법에 있어서,
(a) 제어부가 변압기 내부에 자외선 센서가 배치되는 검출부를 통해 변압기의 부분방전으로 인한 아크 발생을 검출하도록 하는 단계;
(b) 상기 제어부가 검출된 아크 발생으로 인한 변압기의 방전 특성을 연산하도록 하는 단계; 및
(c) 상기 제어부가 상기 변압기의 방전 특성 및 상기 자외선 센서의 샘플링 속도에 따른 변압기 상태를 분석하도록 하는 단계;를 포함하며,
상기 제 (b) 단계는 (b-1) 상기 제어부가 연산부를 통해 자외선 센서로 검출된 부분 방전 시간의 합을 산출하는 부분방전 시간 산출단계; (b-2) 상기 제어부가 상기 연산부를 통해 정격에 의해 변압기 운전시간을 산출하는 운전시간 산출단계; 및 (b-3) 상기 제어부가 상기 연산부를 통해 상기 부분방전 시간의 합을 상기 변압기의 운전시간으로 나눈 변압기의 부분방전률(%)을 연산하여 출력하도록 하는 연산 출력단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법.
A method of detecting a transformer failure using an ultraviolet sensor,
(a) causing the control unit to detect occurrence of arcing due to partial discharge of the transformer through a detection unit in which an ultraviolet sensor is disposed inside the transformer;
(b) causing the controller to calculate a discharge characteristic of the transformer due to the detected arc generation; And
(c) analyzing the discharge characteristics of the transformer and the transformer state according to the sampling rate of the ultraviolet sensor,
The step (b) may further include: (b-1) a partial discharge time calculating step of calculating the sum of the partial discharge times detected by the ultraviolet ray sensor through the control unit; (b-2) calculating an operation time of the transformer by the control unit based on the rating through the operation unit; And (b-3) calculating and outputting a partial discharge rate (%) of the transformer obtained by dividing the sum of the partial discharge times by the operation time of the transformer through the operation unit by the control unit A method of detecting a transformer failure using an ultraviolet sensor.
제 7 항에 있어서,
상기 제 (a) 단계는,
(a-1) 상기 제어부가 변압기 내부의 별도 진공상태 공간에 배치되는 자외선 센서를 통해 아크 발생을 검출하도록 하는 단계;인 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법.
8. The method of claim 7,
In the step (a)
(a-1) detecting the occurrence of an arc through the ultraviolet sensor disposed in a separate vacuum state space inside the transformer.
제 8 항에 있어서,
상기 제 (a-1) 단계는,
(a-1-1) 상기 자외선 센서가 광검출기(PMT, Photomultiplier)를 이용하여 소정 속도로 아크 발생을 측정하는 단계;인 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the step (a-1)
(a-1-1) measuring the arc generation at a predetermined speed using the photodetector (PMT) of the ultraviolet sensor; and detecting the failure of the transformer using the ultraviolet sensor.
삭제delete 제 7 항에 있어서,
상기 제 (c) 단계는,
(c-1) 상기 제어부가 자외선 센서의 샘플링 속도에 따라 검출하는 아크 발생에 따른 변압기의 방전 특성인 부분방전률을 연산부로부터 분석부를 통해 입력받는 단계; 및
(c-2) 상기 제어부가 입력받은 부분방전률을 상기 분석부를 통해 기 설정된 기준값과 비교하여 상기 부분방전률이 기 설정된 기준값 범위보다 이상인 경우 고장으로 판단하도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법.
8. The method of claim 7,
The step (c)
(c-1) receiving the partial discharge rate, which is the discharge characteristic of the transformer according to the arc generation detected by the control unit according to the sampling rate of the ultraviolet sensor, from the operation unit through the analysis unit; And
(c-2) comparing the partial discharge rate received by the controller with a preset reference value through the analyzer, and determining that the partial discharge rate is a failure if the partial discharge rate is greater than a preset reference value range Detection method of transformer failure using ultraviolet sensor.
제 11 항에 있어서,
상기 제 (c) 단계는,
(c-3) 상기 제어부가 상기 분석부를 통해 전체 변압기 운전시간에 비례하여 부분방전이 발생된 시간에 따라 변압기 고장상태를 분석하도록 하는 트랜드 분석단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자외선 센서를 이용한 변압기 고장 검출방법.12. The method of claim 11,
The step (c)
(c-3) a trend analyzing step of analyzing the failure state of the transformer according to a time when the partial discharge is generated in proportion to the total transformer operating time through the analyzing unit by the control unit Transformer failure detection method.
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KR20110075675A (en) * 2009-12-28 2011-07-06 주식회사 효성 Diagnosis control system for transformer
KR101054522B1 (en) * 2010-05-04 2011-08-04 한국전기안전공사 Apparatus and method for measurement of corona discharge of power facilities by uv sensor with optic lens

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