KR101521979B1 - 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템 - Google Patents

고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템에 관한 것으로, 발열의 주원인이 되는 전압의 크기나 전류의 크기, 그리고 전압이나 전류에 포함된 고조파를 측정하여 온도를 제어하고 표시함으로써 온도 과열의 원인을 직접 파악할 수가 있어 보다 효율적인 대처가 가능하여 심각한 변압기 오동작이나 소손을 미리 예방할 수 있으며, 변압기의 발열에 크게 영항을 주는 변압기 유입 전압, 변압기 출력 전류의 크기뿐만 아니라 각각의 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시해주는 고조파 분석 기능을 제공할 수 있다.
또한, 고조파 신호 측정뿐만 아니라 기존의 변압기용 온도계 기능을 전부 가지므로 적은 비용으로 변압기의 상황을 근본적으로 감시 모니터링 할 수 있고, 변압기 입력단 즉, 1차측의 전압과 변압기 출력단 즉, 2차측의 전류를 감시함으로써 전원공급망으로부터 들어오는 고조파 성분과 부하(수용가측)에서 발생되는 고조파를 동시에 감시할 수 있다.

Description

고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템{(Apparatus for measuring temperature of transformer having functions of harmonic analysis}
본 발명은 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기의 온도를 감시하는 온도측정 시스템에 전압과 전류의 파형이 얼마나 찌그러졌는가를 감시하는 고조파 분석 및 측정 기능을 부가하여 전력 품질의 정도와 함께 발열의 원인을 현장에서 바로 알 수 있도록 하는 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템에 관한 것이다.
정보화 사회에서는 전기는 동맥과도 같으며, 이를 관리하는 것이 생활의 품질을 높이는 중요한 시작점이다.
전기는 발전소에서 발전되어 트랜스포머(변압기)에서 변환되어 송전선로를 타고 필요한 모든 곳으로 이동되며, 다시 변압기를 통하여 다양한 크기로 변환되어 이용된다.
변압기는 전기의 사용 용도에 따라서 전압의 크기를 조정하는 역할을 하며, 따라서 변압기의 안전적인 동작은 전기의 품질을 결정하는 중요한 요소가 된다.
변압기는 변압기의 고장이나 사용하는 전력량에 따라서 열이 발생하며 이러한 열이 누적되어 매우 심각한 전기사고를 일으키게 되므로 변압기의 온도를 상시 관측하는 것이 필요하다.
일반적으로 변압기의 온도 측정만으로도 간단하게는 변압기의 정상 동작 유무를 쉽게 판단할 수 있으므로 많은 장소에서 필수적으로 사용하고 있다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0434505호(2006.12.15)에는 변압기 내부의 온도를 측정하여 과부하로 인한 온도급상승 또는 기타 원인에 의한 내부의 온도가 설정치 이상이 발생시 알림장치 및 실시간적으로 온도를 디스플레이하는 변압기 온도측정장치가 개시되어 있다.
그러나 상기와 같은 종래의 변압기 온도측정장치에 있어서 기본적으로 변압기에서 발생되는 온도는 변압기 자체의 특성과 변압기에 인가되는 전압, 전류의 크기에 기본적으로 비례하지만 변압기에 유입 인가되는 전압이나 전류의 파형에도 크게 영항을 받는다.
즉, 전압이나 전류의 파형이 찌그러져서 정현파가 아니면 찌그러진 량(이하, 고조파라고 함)에 비례해서 손실이 발생하고 이로 인해 변압기는 발열하게 되어 주어진 변압기 정격 이내의 전압 전류 상태에서도 문제를 야기할 수 있다.
더욱이, 기술적 측면에서 볼 때, 많은 종류의 전자장치는 전기를 받아서 동작을 하며 따라서 전기의 품질은 현대 사회에서 매우 중요하다.
전기 전송망에서 가장 기본적이면서 필수적인 장치가 변압기이며, 변압기를 안정적으로 관리하는 것이 전기 품질의 원천이 된다.
모든 전기장치가 그러하듯이 변압기도 수명을 가지는 장치이며, 따라서 사용연수가 경과하게 됨에 따라서 고장이 발생하게 된다.
고장은 순간적으로 발생될 수도 있으나, 변압기의 경우는 기계적인 장치로 비교적 신뢰성을 가지나 장기간에 거쳐서 고장이 누적되어 파괴된다.
그러나 종래에는 변압기의 고장유무를 확인하기는 매우 어려우며 고가의 장비가 필요하다.
따라서 일반적으로는 가장 간단하게 간접적으로 변압기의 현재 온도를 측정하여 문제 발생을 예방하려고 하고 있으나, 종래의 변압기용 온도계는 현재 변압기의 온도만을 표시하므로 관리자 입장에서는 온도가 올랐다는 것만 알뿐 온도 이상의 원인을 파악할 수 없는 문제점이 있었다.
또한, 산업·경제적인 측면에서 볼 때에도 변압기는 전기계통에서는 필수적인 요소로 고장이 발생하면 변압기 자체의 금전적인 문제뿐만 아니라 장시간에 걸쳐서 정전이 발생하므로 매우 심각한 문제로 이어질 수 있으므로, 이에 따라 과부하나 오동작으로 인한 변압기의 소손을 미연에 방지하는 것이 매우 중요한 실정이다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0434505호(2006.12.15)
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 변압기의 온도를 감시하는 온도측정 시스템에 전압과 전류의 파형이 얼마나 찌그러졌는가를 감시하는 고조파 분석 및 측정 기능을 부가하여, 변압기의 온도를 측정하는 기능뿐만 아니라, 변압기에 인가되는 전압 전류의 크기와 파형의 찌그러짐 정도를 나타내는 고조파 크기를 측정 표시해 줌과 동시에 전압/전류 크기 그리고 이들이 가지는 고조파 크기까지를 고려하여 현재의 손실 발열량을 계산에 의해서 구할 수 있도록 함으로써 전력 품질의 정도와 함께 발열의 원인을 현장에서 바로 알 수 있도록 하는 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템은, 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템에 있어서, 변압기의 온도를 감지하는 온도센서, 상기 변압기에 바람을 송풍시키는 팬구동부를 포함하여, 상기 온도센서로부터 감지되는 상기 변압기의 온도를 측정 표시하고, 감지된 온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 상기 팬구동부를 동작시키는 온도측정장치; 1차전원의 전압을 감지하는 전압센서, 1차전원의 전류를 감지하는 전류센서를 포함하여, 상기 전압 및 전류를 측정하고 전압 전류에 포함된 고조파 성분을 분석 표시하는 제1 전압전류 측정장치 및 부하측의 2차전원의 전압을 감지하는 전압센서, 2차전원의 전류를 감지하는 전류센서를 포함하여, 상기 전압 및 전류를 측정하고 전압 전류에 포함된 성분을 분석 표시하는 제2 전압전류 측정장치를 포함하되; 상기 온도측정장치는 상기 온도센서로부터 감지된 변압기 온도에 따라서 팬을 구동시키며, 상기 전압센서와 상기 전류센서로부터 얻어진 전압과 전류로부터 상기 변압기가 소모하는 에너지를 계산하여 변압기의 발열량을 예측하며, 상기 전압과 전류로부터 각각의 고조파를 검출하여 발열의 원인과 량을 분석할 수 있게 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시해주는 것을 특징으로 한다.
상기 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템은, 측온저항체를 사용하여 상기 변압기의 온도를 －20도 이상에서 220도 이하까지 측정하며, 최고치와 함께 현재치를 표시해 주며; 상기 변압기의 발열 원인을 분석할 수 있도록 상기 전압 및 전류센서로부터 감지된 전압과 전류를 분석하여 현재 변압기에 흐르는 전압과 전류의 크기를 표시해주며; 상기 전압 및 전류로부터 고조파 성분을 분석하여 상기 변압기에 흐르는 전압 전류의 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시하며, 그리고 총고조파외률(THD)을 얻고, 이를 상기 온도측정장치에 표시해줄 수 있다.
상기 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템은, 측온저항체를 사용하여 상기 변압기의 온도를 실시간으로 측정하고 미리 설정된 기준 온도를 초과할 경우 상기 팬을 구동해주며; 상기 변압기의 발열을 사전에 예방하기 위하여, 상기 전압 및 전류센서로부터 감지된 전압과 전류를 계측하여 현재 변압기에서 소모되는 에너지를 계산하여 변압기의 발열량을 예측하여 상기 팬을 구동해주며; 상기 전압 및 전류로부터 고조파 성분을 분석하여 상기 변압기에 흐르는 총고조파외률(THD)을 얻고, 이를 기반으로 고조파에 의한 변압기 에너지 손실량을 계산하여 변압기 발열량을 예측하여 상기 팬을 구동할 수 있다.
상기 제1 전압전류 측정장치 및 상기 제2 전압전류 측정장치는, 전원의 전압을 감지하는 상기 전압센서; 상기 전압센서에서 감지된 전압값을 소정 크기로 증폭시키는 신호변환 증폭기; 상기 신호변환 증폭기에서 증폭된 아날로그 전압값을 디지털 데이터로 변환시키는 A/D변환기; 전원의 전류를 감지하는 상기 전류센서; 상기 전류센서에서 감지된 전류값을 소정 크기로 증폭시키는 신호변환 증폭기; 상기 신호변환 증폭기에서 증폭된 아날로그 전류값을 디지털 데이터로 변환시키는 A/D변환기; 상기 디지털 전압값 및 전류값을 입력받아 전압 및 전류를 측정 및 감시 제어하는 마이컴 및 상기 마이컴의 제어에 따라 상기 전압 및 전류 측정값 및 감시 상태를 표시하는 디지털 표시부를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템에 의하면, 발열의 주 원인되는 전압의 크기나 전류의 크기, 그리고 전압이나 전류에 포함된 고조파를 측정하여 온도 및 팬 동작을 제어하고 표시함으로써 온도 과열의 원인을 직접 파악할 수가 있어 보다 효율적인 대처가 가능하여 심각한 변압기 오동작이나 소손을 미리 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 변압기의 발열에 크게 영항을 주는 변압기 유입 전압, 변압기 출력 전류의 크기뿐만 아니라 각각의 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시해주는 고조파 분석 기능을 제공할 수 있다.
또한, 고조파 신호 측정뿐만 아니라 기존의 변압기용 온도계 기능을 전부 가지므로 적은 비용으로 변압기의 상황을 근본적으로 감시 모니터링 할 수 있다.
또한, 변압기 입력단 즉, 1차측의 전압과 변압기 출력단 즉, 2차측의 전류를 감시함으로써 전원공급망으로부터 들어오는 고조 파 성분과 부하(수용가측)에서 발생되는 고조파를 동시에 감시할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템을 나타낸 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템의 표시부를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 온도측정장치를 상세히 나타낸 블록 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 제 1 전압전류 측정장치를 상세히 나타낸 블록 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 제 2 전압전류 측정장치를 상세히 나타낸 블록 구성도.
본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 그중 특정 실시예를 상세한 설명과 도면의 예시를 통하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 주지 관용 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템을 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템의 표시부를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템은, 변압기(TR)(30)와, 온도센서(41)와 팬구동부(FAN)(45)를 포함하는 온도측정장치(40)와, 전압센서(PT)(51)와 전류센서(PT)(55)를 포함하는 제1 전압전류 측정장치(50)와, 그리고 전압센서(PT)(61)와 전류센서(PT)(65)를 포함하는 제2 전압전류 측정장치(60) 및 각각의 부하(70)를 포함한다.
그 외에 VCB(10), ACB(20), MCCB(21) 및 도면에 표시되지 않은 기타 일반적인 전원부 및 릴레이부 등을 당연히 포함하고 있으며, 이와 같은 구성은 통상적인 구성과 동일하므로 여기서는 일반적인 구성의 세세한 설명은 생략한다.
상기 온도센서(41)는 변압기(30)의 온도를 감지하고, 팬구동부(45)를 동작시켜 변압기(30)의 온도를 낮춘다.
온도측정장치(40)는 상기 온도센서(41)로부터 감지되는 변압기(30)의 온도를 측정 표시하고, 감지된 온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 팬구동부(45)를 동작시킨다.
즉, 온도측정장치(40)는 온도센서(41)로서 측온저항체(약, pt100옴)를 사용하여 0도에서 약 200도까지의 온도를 측정하여 표시하는 것으로 현재의 변압기(30)의 온도를 표시한다.
그리고 내부적으로 미리 설정된 최고온도보다 높으면 팬구동부(45)를 가동하여 소정의 바람을 송풍시키거나 주의 또는 경보 신호를 발생하여 사용자에게 알려주는 기능을 가진다.
또한, 상기 온도측정장치(40)는 1차측 전압센서(51)로부터 감지된 1차전원의 전압과 2차측 전류센서(65)로부터 감지된 2차전원의 전류를 입력받아 고조파를 검출하여 각각의 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시해주며, 이에 따라 팬구동부(45)의 동작 속도를 제어함으로써 변압기(30)의 온도를 더욱 정확하게 제어할 수 있다.
한편, 1차측에서는, 상기 전압센서(51)는 1차전원의 전압을 감지하고, 전류센서(55)는 1차전원의 전류를 감지하며, 제1 전압전류 측정장치(50)는 상기 1차전압 및 1차전류를 측정 및 감시 제어한다.
또한, 2차측에서는 상기 전압센서(61)는 2차전원의 전압을 감지하고, 전류센서(65)는 2차전원의 전류를 감지하며, 제2 전압전류 측정장치(60)는 상기 2차전압 및 2차전류를 측정 및 감시 제어한다.
여기서, 본 발명은 통상의 배전반용 계전계측기에 사용되는 전압변류기(PT)나 전류변류기(CT)를 사용할 수 있기 때문에 별도의 소자를 추가할 필요가 없다.
또한, 전압 측정은 변압기(30) 1차측에서 행하므로 이는 전원 공급망에서 유입되는 전원에 포함된 고조파를 주로 측정할 수 있으며, 전류는 변압기(30) 2차측 부하단에 들어가는 전류를 측정하므로 부하에서 발생하는 고조파를 측정할 수 있다.
본 발명은 THD(총고조파 외율)값 설정에 의해서 경보 릴레이 출력할 수 있다.
또한, 전압전류 크기에 따른 구동 전력량으로 변압기 예측 발열량 설정에 의한 팬 제어 릴레이 출력이 가능하다.
또한, 전압전류 크기 및 각각의 고조파 크기에 따른 손실 전력량으로 변압기 예측 발열량 설정에 의한 팬 제어 릴레이 출력도 가능하다.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 단순 온도계와는 달리 전압/전류 변류기를 요구하나, 종래의 계전기 변류기로부터 직/병렬하여 사용 가능하므로 별도의 변류기 설치 없이 간단한 결선만으로도 설치가 가능하다는 이점이 있다.
그리고 측정된 전압/전류의 량으로부터 변압기의 전력량을 계산하고, 이를 이용하여 예측 발열량을 유추하게 된다.
일반적인 변압기에서의 손실은 무부하 손실과 부하 손실로 나누어 계산되며, 무부하 손실은 주로 철손에 해당하고, 부하 손실은 동손에 해당하며, 이상적인 정현파의 경우는 전류의 크기에 비례하는 동손이 가장 큰 손실원이다.
따라서 현재의 전류 크기를 알면 간단하게 변압기의 현재 손실을 알 수 있으며, 따라서 발열량을 구할 수 있다.
또한, 전압이나 전류에 포함된 고조파 성분이 전동기나 변압기 같은 등가 L 소자에서는 손실로 작용하며, 따라서 고조파 성분의 크기는 바로 변압기 손실로 계산되어진다.
구체적으로는 변압기가 전기 에너지를 변환전송하기 위해서는 교변자기장과 철심을 사용하는데, 이상적으로는 교변자기장이 철심 안에서 소모되는 손실을 무부하손이라고 하며, 와전류손과 히스테리시스손이 대표적인 손실이다.
그런데 이 손실은 교변자속의 주파수가 높아지면 급격히 증가되므로 전압이나 전류에 포함된 고조파 성분이 바로 변압기 손실로 연결된다.
그리고 2차 권선(부하측)에 전류가 흐르면 변압기에서 전류의 제곱에 비례하는 동손이 발생한다. 하지만 동손만 발생하는 것이 아니라, 누설자속에 의한 철심이나 외함에서의 손실(표유부하손)도 무시할 수가 없다.
이런 손실은 변압기 종류나 철심의 재질 그리고 제조업체에 따라서 다르며, 일종의 기술력이다. 통상적인 경우 히스테리손이 무부하손의 50% 정도 차지하며, 부하손의 20~40% 정도가 표유부하손이다.
따라서 고조파 성분은 변압기에서 큰 손실 성분 중의 하나이다.
그러므로 전압/전류의 크기뿐만 아니라 각각의 고조파 성분의 크기까지도 알 수 있다면 온도 과열로 인한 변압기 소손을 막을 수 있는 가장 최적의 방안이 되며, 본 발명품은 이런 기능을 가능하게 한다.
다음으로는 본 발명에 따른 각각의 온도측정장치, 제1 전압전류 측정장치 및 제2 전압전류 측정장치를 더욱 상세히 설명한다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템의 표시부(46)(도 3 참조)를 구성할 수 있다.
상기 표시부(46)에서는 도 2에 도시된 바와 같이 온도 표시 기능으로써, 상별 현재온도와 함께 현재까지의 최고치를 표시할 수 있다.
또한, 현재의 제어 상태를 표시할 수 있는 LED를 구성할 수 있다.
또한, 표시부(46) 하단부에는 설정값 변경이나 제어조건을 변경할 수 있는 푸쉬 스위치를 구성할 수 있다.
또한, 고조파 표시 기능으로써, 좌측에 현재의 고조파를 표시하고 우측에는 량이 표시될 수 있다.
또한, 상별 현재온도와 함께 현재까지의 최고치를 표시할 수도 있다. 또한, LED에 현재의 표시값이 전압측인가 전류측인가 구분해서 표시할 수 있다.
또한, 발열량 예측 제어 기능으로서, 아래의 push(아래4각형) 스위치로 변압기 전력량/손실량/THD(총고조파 외율) 값으로 팬 모터 제어 여부를 설정할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 온도측정장치를 상세히 나타낸 블록 구성도로서, 도시된 바와 같이, 온도측정장치(40)는, 온도센서(41), 센서 증폭기(42), A/D변환기(43), 마이컴(44), 팬구동부(45) 및 표시부(46)로 구성된다.
상기 온도센서(41)는 측온저항체(약, pt100옴)를 사용하여 변압기(30)의 온도를 0도에서 약 200도까지의 온도 범위로 측정한다.
상기 센서 증폭기(42)는 상기 온도센서(41)에서 측정된 온도값을 소정의 크기로 증폭시키고, A/D변환기(43)는 증폭된 아날로그 온도값을 디지털 데이터로 변환시킨다.
상기 마이컴(44)은 디지털 온도값을 입력받아 변압기(30)의 온도를 감지하고, 팬구동부(45)를 동작시켜 변압기(30)의 온도를 낮춘다.
즉, 온도센서(41)로부터 입력된 온도값이 미리 설정된 최고온도보다 높으면 팬구동부(45)를 가동하거나 주의 또는 경보 신호를 발생하여 사용자에게 알려주는 기능을 가진다.
또한, 상기 마이컴(44)은 1차측 전압센서(51)로부터 감지된 1차전원의 전압과 2차측 전류센서(65)로부터 감지된 2차전원의 전류를 입력받아 고조파를 검출하여 각각의 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시해주며, 이에 따라 팬구동부(45)의 동작 속도를 제어한다.
상기 팬구동부(45)는 상기 마이컴(44)의 제어에 따라 그 속도가 가변 회전된다.
상기 표시부(46)는 7세그먼트 디지털 표시기가 사용되며 상기 마이컴(44)의 제어에 따라 온도 및 고조파를 표시한다.
여기서, 전압 전류 측정 및 고조파 분석은 1차(기본파)에서 25차까지 측정할 수 있으며, 현재 측정치는 별도의 표시부에 최고 고조파 차수가 숫자로 표시되고, 표시부(46)에는 해당 고조파의 크기가 기본파 비율로 표시된다.
본 발명의 표시부(46)는 별도의 부가 장치 없이 온도측정장치의 표시부(46)를 함께 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 제1 전압전류 측정장치를 상세히 나타낸 블록 구성도로서 도시된 바와 같이, 제1 전압전류 측정장치(50)는, 전압센서(51), 신호변환 증폭기(52), A/D변환기(53), 마이컴(54), 전류센서(55), 신호변환 증폭기(56), A/D변환기(57) 및 디지털 표시부(58)로 구성된다.
상기 전압센서(51)는 1차전원의 전압을 감지하고, 신호변환 증폭기(52)는 감지된 전압값을 소정 크기로 증폭시킨다.
A/D변환기(53)는 증폭된 아날로그 전압값을 디지털 데이터로 변환시킨다.
전류센서(55)는 1차전원의 전류를 감지하고, 신호변환 증폭기(56)는 감지된 전류값을 소정 크기로 증폭시킨다.
A/D변환기(57)는 증폭된 아날로그 전류값을 디지털 데이터로 변환시킨다.
마이컴(54)은 상기 디지털 전압값 및 전류값을 입력받아 1차전압 및 1차전류를 측정 및 감시 제어한다.
디지털 표시부(58)는 7세그먼트 디지털 표시기가 사용되며, 상기 마이컴(54)의 제어에 따라 상기 1차전압 및 1차전류 측정값 및 감시 상태를 표시한다.
도 5는 본 발명에 따른 제2 전압전류 측정장치를 상세히 나타낸 블록 구성도로서 도시된 바와 같이 본 발명의 제2 전압전류 측정장치(60)는 전압센서(PT)(61), 신호변환 증폭기(62), A/D변환기(63), 마이컴(64), 전류센서(PT)(65), 신호변환 증폭기(66), A/D변환기(67) 및 디지털 표시부(68)로 구성된다.
상기 전압센서(61)는 부하(70)측의 2차전원의 전압을 감지하고, 신호변환 증폭기(62)는 감지된 전압값을 소정 크기로 증폭시킨다.
A/D변환기(63)는 증폭된 아날로그 전압값을 디지털 데이터로 변환시킨다.
전류센서(65)는 2차전원의 전류를 감지하고, 신호변환 증폭기(66)는 감지된 전류값을 소정 크기로 증폭시킨다.
A/D변환기(67)는 증폭된 아날로그 전류값을 디지털 데이터로 변환시킨다.
마이컴(64)은 상기 디지털 전압값 및 전류값을 입력받아 2차전압 및 2차전류를 측정 및 감시 제어한다.
디지털 표시부(68)는 7세그먼트 디지털 표시기가 사용되며, 상기 마이컴(64)의 제어에 따라 상기 2차전압 및 2차전류 측정값 및 감시 상태를 표시한다.
따라서 본 발명은 변압기(30)의 발열에 크게 영항을 주는 변압기 유입 전압, 변압기 출력 전류의 크기뿐만 아니라 각각의 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시해주는 고조파 분석 기능을 제공할 수 있다.
또한, 고조파 신호 측정뿐만 아니라 기존의 변압기용 온도계 기능을 전부 가지므로 적은 비용으로 변압기의 상황을 근본적으로 감시 모니터링 할 수 있다.
또한, 변압기 입력단 즉, 1차측의 전압과 변압기 출력단 즉, 2차측의 전류를 감시함으로써 전원공급망으로부터 들어오는 고조 파 성분과 부하(수용가측)에서 발생되는 고조파를 동시에 감시할 수 있다.
또한, 전기계통에서 필수적인 장치인 변압기의 주 고장 요인인 발열 유무를 온도 계측뿐만 아니라 변압기에 걸리는 전압 전류를 측정 하고 또 그것들에 포함된 고조파를 차수별로 분석하여 나타내줌으로서 전력의 품질을 바로 확인할 수 있고, 또한 발열의 원인을 바로 규명할 수 있어서 변압기의 고장을 미연에 방지 할 수 있어 고가의 변압기의 수명을 연장시킬 수 있으며, 또한 변압기의 사고로부터 발생되는 장시간의 정전 등을 예방하고, 전기품질을 향상시켜 사용가에게 보다 안정된 전기를 제공할 수 있다.
본 발명의 활용방안으로는 변압기를 사용하고 있는 모든 변전시설에 사용 가능하며 기존의 온도만 표시되는 디지털 온도계에 최소의 비용으로 별도의 전압 전류의 크기뿐만 아니라 고조파 크기까지를 계측할 수 있어서 최고의 성능으로 기존의 변압기용 온도계를 대치하여 사용 가능하다.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 관한 것으로, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
따라서 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 본 발명의 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.
10 : VCB 20 : ACB
21 : MCCB 30 : 변압기(TR)
40 : 온도측정장치 41 : 온도센서
42 : 센서 증폭기 43 : A/D변환기
44 : 마이컴 45 : 팬구동부(FAN)
46 : 표시부 50 : 제1 전압전류 측정장치
51 : 전압센서(PT) 52 : 신호변환 증폭기
53 : A/D변환기 54 : 마이컴
55 : 전류센서(PT) 56 : 신호변환 증폭기
57 : A/D변환기 58 : 디지털 표시부
60 : 제2 전압전류 측정장치 61 : 전압센서(PT)
62 : 신호변환 증폭기 63 : A/D변환기
64 : 마이컴 65 : 전류센서(PT)
66 : 신호변환 증폭기 67 : A/D변환기
68 : 디지털 표시부

Claims (4)

  1. 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템에서,
    변압기의 온도를 감지하는 온도센서, 상기 변압기에 바람을 송풍시키는 팬구동부를 포함하여, 상기 온도센서로부터 감지되는 상기 변압기의 온도를 측정 표시하고, 감지된 온도가 미리 설정된 온도보다 높으면 상기 팬구동부를 동작시키는 온도측정장치;
    1차전원의 전압을 감지하는 전압센서, 1차전원의 전류를 감지하는 전류센서를 포함하여, 상기 전압 및 전류를 측정하고 전압 전류에 포함된 고조파 성분을 분석 표시하는 제1 전압전류 측정장치; 와
    부하측의 2차전원의 전압을 감지하는 전압센서, 2차전원의 전류를 감지하는 전류센서를 포함하여, 상기 전압 및 전류를 측정하고 전압 전류에 포함된 성분을 분석 표시하는 제2 전압전류 측정장치를 포함하되;
    상기 온도측정장치는 상기 온도센서로부터 감지된 변압기 온도에 따라서 팬을 구동시키며, 상기 전압센서와 상기 전류센서로부터 얻어진 전압과 전류로부터 상기 변압기가 소모하는 에너지를 계산하여 변압기의 발열량을 예측하며, 상기 전압과 전류로부터 각각의 고조파를 검출하여 발열의 원인과 량을 분석할 수 있게 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시해주도록 한 것에 있어서,
    고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템은,
    측온저항체를 사용하여 상기 변압기의 온도를 -20도 이상에서 220도 이하까지 측정하며, 최고치와 함께 현재치를 표시해 주며;
    상기 변압기의 발열 원인을 분석할 수 있도록 상기 전압 및 전류센서로부터 감지된 전압과 전류를 분석하여 현재 변압기에 흐르는 전압과 전류의 크기를 표시해주고;
    상기 전압 및 전류로부터 고조파 성분을 분석하여 상기 변압기에 흐르는 전압 전류의 고조파 성분을 차수별로 구분하여 표시하며,
    그리고 총고조파외률(THD)을 얻고, 이를 상기 온도측정장치에 표시해주는 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템은,
    측온저항체를 사용하여 상기 변압기의 온도를 실시간으로 측정하고 미리 설정된 기준 온도를 초과할 경우 상기 팬을 구동해주며;
    상기 변압기의 발열을 사전에 예방하기 위하여, 상기 전압 및 전류센서로부터 감지된 전압과 전류를 계측하여 현재 변압기에서 소모되는 에너지를 계산하여 변압기의 발열량을 예측하여 상기 팬을 구동해주며;
    상기 전압 및 전류로부터 고조파 성분을 분석하여 상기 변압기에 흐르는 총고조파외률(THD)을 얻고, 이를 기반으로 고조파에 의한 변압기 에너지 손실량을 계산하여 변압기 발열량을 예측하여 상기 팬을 구동하는 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 전압전류 측정장치 및 상기 제2 전압전류 측정장치는,
    전원의 전압을 감지하는 상기 전압센서;
    상기 전압센서에서 감지된 전압값을 소정 크기로 증폭시키는 신호변환 증폭기;
    상기 신호변환 증폭기에서 증폭된 아날로그 전압값을 디지털 데이터로 변환시키는 A/D변환기;
    전원의 전류를 감지하는 상기 전류센서;
    상기 전류센서에서 감지된 전류값을 소정 크기로 증폭시키는 신호변환 증폭기;
    상기 신호변환 증폭기에서 증폭된 아날로그 전류값을 디지털 데이터로 변환시키는 A/D변환기;
    상기 디지털 전압값 및 전류값을 입력받아 전압 및 전류를 측정 및 감시 제어하는 마이컴; 및
    상기 마이컴의 제어에 따라 상기 전압 및 전류 측정값 및 감시 상태를 표시하는 디지털 표시부를 포함하는 고조파 분석 기능을 갖는 변압기용 온도측정 시스템.















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