KR101565554B1 - 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기 - Google Patents

실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기에 관한 것으로, 상세하게는 실시간 부하감시 결과와 절연유 열화진단 결과를 동시에 이용하여 절연유 점검시점에 대한 알람을 생성함으로써 점검시점 예측에 대한 정확도를 높이고 점검 인력 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기는 절연유 열화진단 센서, 부하감시 센서, 데이터베이스부, 판단부 및 알람부를 포함할 수 있다. 열화진단 센서는 스마트 변압기의 절연유에 포함된 가연성가스의 검출량과 절연유의 온도를 측정하여 출력하고, 부하감시 센서는 스마트 변압기의 부하에서 3상 전류/전압을 측정하여 출력하며, 데이터베이스부에는 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성이 저장되고, 판단부는 절연유 열화진단 센서가 측정한 가연성가스의 검출량이 입력되어, 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 중 어디에 해당하는지를 데이터베이스부에 저장된 기준에 따라 판단하여 출력한다. 마지막으로, 알람부는 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 판단부의 판단이 입력되며, 판단부의 판단이 비정상구간이면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하고, 판단부의 판단이 주의구간이면 상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 데이터베이스부에 저장된 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 근거하여 알람을 생성한다.

Description

실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기{Method for real-time load monitoring and Insulating oil deterioration diagnosis and smart transformer using the same}
본 발명은 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기에 관한 것으로, 상세하게는 실시간 부하감시 결과와 절연유 열화진단 결과를 동시에 이용하여 절연유 점검시점에 대한 알람을 생성함으로써 점검시점 예측에 대한 정확도를 높이고 점검 인력 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기에 관한 것이다.
변압기의 신뢰성을 확보하여 안정적으로 전력을 공급하기 위해, 사고의 발단이 되는 이상징후를 변압기의 운전상태에서 상시로 측정하기 위한 상시 감시장치가 개발되고 있다.
변압기의 경우에는 1차 코일과 2차 코일로 이루어진 트랜스코일과 트랜스코일의 상호유도 작용의 원활함을 위한 계자철심과, 상호 결합된 트랜스코일과 계자철심을 수납하는 하우징으로 구성되며, 하우징에는 변압과정에 발생하는 열을 냉각하기 위하여 절연성을 갖는 절연 냉각유(이하 '절연유' 라 칭함)가 채워져 있다.
그런데, 고온운전에 따른 열적열화, 외부 단락에 따른 열적열화, 기계적 손상 및 부분 방전에 따른 방전열화에 의해서, 시간이 지남에 따라 변압기의 절연유에는 가연성가스가 발생하는데, 이것을 절연유 열화라고 한다. 변압기의 절연유가 열화되면 교체를 위한 점검이 실시되어야 하는데, 점검시기는 가연성가스의 양과 절연유의 온도와 밀접한 관련이 있다.
이러한 절연유 열화 측정 센서를 구비한 변압기에 관한 선행문헌으로는 한국 등록특허 제10-1090143호가 있다.
다만, 이러한 방법은 변압기 부하에 대한 정보를 고려하지 않기 때문에 절연유의 열화를 정밀하게 예측하지 못했다.
1. 등록특허 제10-1090143호 (2011.12.06 공고)
본 발명은 실시간 부하감시 결과와 절연유 열화진단 결과를 동시에 이용하여 절연유 점검시점에 대한 알람을 생성함으로써 점검시점 예측에 대한 정확도를 높이고 점검 인력 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성이 저장된 데이터베이스부를 구비함으로써, 구현의 문제점을 해결한 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시 예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기에 있어서, 상기 스마트 변압기의 절연유에 포함된 가연성가스의 검출량과 상기 절연유의 온도를 측정하여 출력하는 절연유 열화진단 센서; 상기 스마트 변압기의 부하에서 3상 전류/전압을 측정하여 출력하는 부하감시 센서; 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성이 저장된 데이터베이스부; 상기 절연유 열화진단 센서가 측정한 가연성가스의 검출량이 입력되고, 상기 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 중 어디에 해당하는지를 상기 데이터베이스부에 저장된 기준에 따라 판단하여 출력하는 판단부; 상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 판단부의 판단이 입력되고, 상기 판단부의 판단이 비정상구간이면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하고, 상기 판단부의 판단이 주의구간이면 상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 데이터베이스부에 저장된 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 근거하여 상기 알람을 생성하는 알람부;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연유 열화진단 센서가 검출량을 측정하는 가연성가스는 수소(H2), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4), 에테인(C2H6), 프로판(C3H8) 가운데 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 알람부는 상기 판단부의 판단이 주의구간이면, 상기 절연유의 온도와 상기 3상 전류/전압을 기설정된 기간동안 평균한 값에 근거하여 절연유 점검에 대한 알람을 생성할 수 있다.
또한, 상기 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기는 상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 이더넷, 이동통신망, 와이파이, 블루투스 및 무선전파인식 가운데 선택된 어느 하나의 통신수단을 이용하여 외부의 단말기에 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신부는 상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 Modbus, DNP 및 IEC 61850 가운데 선택된 어느 하나와 호환되는 데이터 형식으로 변환하는 기능을 가질 수 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법은 스마트 변압기에 대한 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법에 있어서, a) 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 대한 데이터 베이스를 준비하는 단계; b) 상기 스마트 변압기의 절연유에 포함된 가연성가스의 검출량과 상기 절연유의 온도를 측정하는 단계; c) 상기 스마트 변압기의 부하에서 3상 전류/전압을 측정하는 단계; d) 상기 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 중 어디에 해당하는지를 상기 데이터베이스부에 저장된 기준에 따라 판단하는 단계; e) 가연성가스의 검출량이 비정상구간에 해당하면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하고, 가연성가스의 검출량이 주의구간에 해당하면 상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 데이터베이스부에 저장된 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 근거하여 알람을 생성하는 단계;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 b) 단계의 가연성가스는 수소(H2), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4), 에테인(C2H6), 프로판(C3H8) 가운데 선택된 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 e)단계에서 가연성가스의 검출량이 주의구간에 해당하면, 상기 절연유의 온도와 상기 3상 전류/전압을 기설정된 기간에 평균한 값에 근거하여 절연유 점검에 대한 알람을 생성할 수 있다.
또한, 상기 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법은 e) 단계 다음으로 f) 상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 이더넷, 이동통신망, 와이파이, 블루투스 및 무선전파인식 가운데 선택된 어느 하나의 통신수단을 이용하여 외부의 단말기에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 f)단계는 상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 Modbus, DNP 및 IEC 61850 가운데 선택된 어느 하나의 데이터 통신규격에 적합한 데이터 포맷으로 변환하여 외부의 단말기에 전송할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 실시간 부하감시 결과와 절연유 열화진단 결과를 동시에 이용하여 절연유 점검시점에 대한 알람을 생성함으로써 점검시점 예측에 대한 정확도를 높이고 점검 인력 자원을 효율적으로 사용할 수 있는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법과 이를 이용한 스마트 변압기를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성이 저장된 데이터베이스부를 구비함으로써, 구현의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기가 적용된 전력망의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기의 기능을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 3은 측정된 가연성가스의 검출량으로부터 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디 해당하는지 판단하기 위한 기준을 나타낸 표이다.
도 4는 측정된 절연유의 온도에 따른 변압기 사고 발생 가능성을 나타낸 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법에 대한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원인은 절연유 열화진단 센서에서 측정된 가연성가스의 양이 주의구간에 있을 때 알람의 생성 여부를 판단하는 방법에 대해서 고민하다가, 변압기 부하의 전류와 전압이 높은 경우에는 가까운 시점에 가연성가스의 양이 비정상구간에 도달하는 것을 발견하고 이를 심화하여 본 발명을 완성하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기가 적용된 전력망의 개념도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기가 적용된 전력망은 스마트 변압기(100), 통신망(200), 단말기(300) 및 감시센터(400)를 포함할 수 있다.
스마트 변압기(100)는 종래의 변압기에 ICT(Information and Communications Technologies)에 의한 자동화 기능이 추가된 것으로, 부하의 전류와 전압, 절연유의 온도 및 가스성분 등에 대한 정보를 처리하는 기능을 구비하고 있으며, 원거리 상태 감시 진단이나 원격검침 기능을 수행할 수 있다.
통신망(200)은 단말 장치간의 통신경로를 구성하는 자원의 집합으로서 유선통신망, 무선통신망을 포함한 모든 물리계층이 될 수 있으며, IEC 61850, DNP, Modbus 등의 프로토콜을 사용하는 전용통신망 또는 이와 연결되는 상용통신망일 수 있다.
단말기(300)는 상기 통신망(200)을 이용하여 정보를 송수신할 수 있는 장치로서, 노트북, 스마트폰, 개인용 컴퓨터 등이 될 수 있다.
감시센터(400)는 변전소, 스마트그리드망의 관리소 등에 설치되어 스마트 변압기(100)의 상태감시진단과 부하감시를 수행하는 장치 또는 장치들의 집합으로서 통신망(200)과 연결되고, IEC 61850, DNP, Modbus 등과 같이 변전소 자동화를 위한 표준에 정의된 프로토콜을 사용할 수 있다.
스마트 변압기(100)는 부하의 3상 전류/전압, 가연성가스의 검출량 및 절연유 온도에 대한 데이터를 이더넷, 이동통신망, 와이파이, 블루투스, 무선전파인식 등의 통신망(200)을 이용하여 단말기(300)에 직접 또는 간접적으로 전송할 수 있으며, 감시센터(400)는 IEC 61850, DNP, Modbus 등의 표준에 따른 프로토콜을 사용하며, 통신망(200)에 변환장치 등을 이용하여 접속하여 스마트 부하의 3상 전류/전압, 가연성가스의 검출량 및 절연유 온도에 대한 데이터를 변압기(100)로부터 수집할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기의 기능을 설명하기 위한 블럭도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기는 절연유 열화진단 센서(110), 부하감지 센서(120), 데이터베이스부(140), 판단부(130), 알람부(150), 통신부(160)을 포함할 수 있다.
절연유 열화진단 센서(110)는 스마트 변압기(100)의 절연유에 포함된 가연성가스의 검출량과 절연유의 온도를 측정하여 출력할 수 있다. 특히 변압기의 절연유에서 발생하는 가연성가스 가운데 중요한 것은 수소(H2), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4), 에테인(C2H6), 프로판(C3H8) 등 이므로 절연유 열화진단 센서(110)는 이들을 측정할 수 있어야 한다.
부하감지 센서(120)는 스마트 변압기의 부하에서 3상 전류/전압을 측정하여 출력할 수 있다.
데이터베이스부(140)에는 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성이 저장될 수 있다. 안전구간, 주의구간 및 비정상구간에 대해서 설명하면, 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간(Normal)에 해당하는 경우에는 절연유 점검의 필요성이 없고, 비정상구간(Abnormal)에 해당하는 경우에는 절연유 점검의 필요성이 있는 경우를 의미할 수 있다. 가운데 구간인 주의구간(Caution)에서는 가연성가스의 검출량만으로는 점검의 필요성을 단정하지 못하는 경우인데, 절연유의 온도나 가연성가스의 양이 주의구간에 있은 기간 등을 고려하여 절연유 점검의 필요성에 대해 판단을 내릴 수 있다. 또한, 가연성가스의 종류에 따라서 주변환경의 영향(예를 들면 절연유의 온도)을 받는 정도가 다를 수 있으므로 이에 대한 정보가 필요하다. 온도 특성에는
Figure 112015061544617-pat00001
은 온도에 대한 비정상구간이 시작하는 온도,
Figure 112015061544617-pat00002
는 절연유 점검을 시작하는데 필요한 시간 등이 필요한데, 이에 대한 자세한 설명과 적용은 후술한다. 따라서, 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성은 가연성가스마다 필요하므로, 데이터베이스화 될 필요가 있다.
판단부(130)는 절연유 열화진단 센서가 측정한 가연성가스의 검출량이 입력받고, 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 중 어디에 해당하는지를 데이터베이스부(140)에 저장된 기준에 따라 판단하여 출력할 수 있다. 판단부는 데이터베이스부(140)에 액세스할 수 있도록 전기적으로 연결되어 있어야 한다.
알람부(150)에는 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 판단부의 판단이 입력되고, 판단부(130)의 판단이 비정상구간이면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하고, 판단부(130)의 판단이 안전구간이면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하지 않는다. 판단부(130)의 판단이 주의구간이면 절연유의 온도, 3상 전류/전압 및 데이터베이스부(140)에 저장된 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 근거하여 상기 알람을 생성할 수 있는데, 이하에서 상세히 기술하도록 한다.
판단부(130)의 판단이 주의구간일 때, 알람부(150)에서 절연유 점검에 대한 알람을 생성하는 경우는 수학식 1을 만족하는 경우일 수 있다.
Figure 112015061544617-pat00003
Figure 112015061544617-pat00004
여기서
Figure 112015061544617-pat00005
는 부하에서 측정된 3상 전류의 실효값,
Figure 112015061544617-pat00006
은 변압기의 계자철심과 트랜스코일의 저항값,
Figure 112015061544617-pat00007
는 전체 절연유의 열용량,
Figure 112015061544617-pat00008
은 비정상구간이 시작하는 온도,
Figure 112015061544617-pat00009
는 측정된 절연유의 온도,
Figure 112015061544617-pat00010
는 절연유 점검을 시작하는데 필요한 시간이다. 수학식 1에서
Figure 112015061544617-pat00011
은
Figure 112015061544617-pat00012
으로 대체될 수도 있는데, 여기서
Figure 112015061544617-pat00013
는 부하에서 측정된 전압의 실효값을 의미한다. 그런데, 판단부(130)의 판단 주의구간이면, 상기 절연유의 온도와 상기 3상 전류/전압을 기설정된 기간동안 평균한 값을 알람부(150)가 이용하는 것이 바람직한데, 그것은 전류 또는 전압의 측정에서 발생하는 잔류 노이즈에 의한 편차를 제거하기 위함이다. 상기 기설정된 시간은 1분 이상이 되는 것이 바람직한데 1분 이하의 경우에는 잔류 노이즈가 매우 크기 때문이다.
Figure 112015061544617-pat00014
는 절연유 점검 장소에 인력을 파견하여 점검을 시작하는데 걸리는 시간이라고 할 수 있는데, 대기인력과 전압기 간의 거리, 절연유 교체를 준비하는데 걸리는 시간, 절연유 종류에 따른 온도에 대한 위험성 등을 고려하여 결정될 수 있다. 수학식1의 좌변은 변압기 절연유의 온도가 비정상구간에 도달하는 데 필요한 열량이고, 우변은 변압기에서 발생하는 열량이다. 따라서, 좌변보다 우변이 클 때 변압기가 위험한 것으로 평가될 수 있다.
Figure 112015061544617-pat00015
와
Figure 112015061544617-pat00016
은 변압기에 결정된 고유의 값이며,
Figure 112015061544617-pat00017
과
Figure 112015061544617-pat00018
는 가연성 가스의 종류에 따라 정해지는 값으로서 데이터베이스부(140)에 저장된 값이 될 수 있다.
수학식 1을 부하에서 측정된 전류값에 관하여 정리하면 수학식2와 같다.
Figure 112015061544617-pat00019
수학식2에 따르면, 데이터베이스부(140)에 저장된
Figure 112015061544617-pat00020
,
Figure 112015061544617-pat00021
,
Figure 112015061544617-pat00022
및
Figure 112015061544617-pat00023
을 이용하여, 부하에서 측정된 전류에 따른 알람을 생성기준이 제시된 것을 알 수 있다.
통신부(160)는 3상 전류/전압, 가연성가스의 검출량 및 절연유 온도에 대한 데이터와 알람을 이더넷, 이동통신망, 와이파이, 블루투스 및 무선전파인식 가운데 선택된 어느 하나의 통신망 또는 통신채널을 통하여 상기 입력된 데이터를 외부의 단말기에 전송할 수 있다. 그리고, 통신부(160)는 감시센터(400)와의 데이터 교환을 위해서 IEC 61850, DNP, Modbus 등과 같이 변전소 자동화를 위한 표준에 정의된 프로토콜을 만족하는 형식으로 상기 입력된 데이터를 변환하는 기능을 추가적으로 가질 수 있다.
도 3은 측정된 가연성가스의 검출량으로부터 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디 해당하는지 판단하기 위한 기준을 나타낸 표이다. 도 3을 참조하면, 수소(H2), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4), 에테인(C2H6), 프로판(C3H8) 등과 같은 가연성가스의 검출량이 측정되면 안전구간(Normal), 주의구간(Caution), 비정상구간(Abnormal) 중 어디에 해당하는지를 알 수 있다. 실제 예를 들어보면, 500ppm 정도의 수소(H2)가 측정된다면 주의구간(Caution)에 해당한다.
도 4는 측정된 절연유의 온도에 따른 변압기 사고 발생 가능성을 나타낸 표이다. 가연성가스의 종류에 따라 온도 때문에, 변압기가 오동작하는 확률이 달라진다. 도 4를 참조하면, 수소(H2)의 경우에는 에틸렌(C2H4)에 비해서 온도가 높아졌을 때 오동작의 위험성이 낮은 것을 알 수 있다. 이러한 특성을 수학식1의
Figure 112015061544617-pat00024
에 적용할 수 있으므로, 수소(H2)의 경우에는 에틸렌(C2H4)에 비해서
Figure 112015061544617-pat00025
가 크게 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법에 대한 순서도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법은 a) 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 대한 데이터 베이스를 준비하는 단계(S10), b) 상기 스마트 변압기의 절연유에 포함된 가연성가스의 검출량과 상기 절연유의 온도를 측정하는 단계(S20), c) 상기 스마트 변압기의 부하에서 3상 전류/전압을 측정하는 단계(S30), d) 상기 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 중 어디에 해당하는지를 상기 데이터베이스부에 저장된 기준에 따라 판단하는 단계(S40) 및 e) 가연성가스의 검출량이 비정상구간에 해당하면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하고, 가연성가스의 검출량이 주의구간에 해당하면 상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 데이터베이스부에 저장된 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 근거하여 알람을 생성하는 단계(S50)을 포함할 수 있다.
이상은 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명이나, 본 발명의 청구범위는 본 명세서에 도시되고 설명된 특정 실시 예에만 한정되지 아니하고, 첨부된 특허 청구의 범위에 기재된 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의하여 실시될 수 있는 다양한 변형실시들 까지도 본 청구의 기재에서 고려하고 있는 범위 내에 속한다 할 것이다.
100 : 스마트 변압기
110 : 절연유 열화진단 센서
120 : 부하감지 센서
130 : 판단부
140 : 데이터베이스부
150 : 알람부
160 : 통신부
200 : 통신망
300 : 단말기
400 : 감시센터

Claims (10)

  1. 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기에 있어서,
    상기 스마트 변압기의 절연유에 포함된 가연성가스의 검출량과 상기 절연유의 온도를 측정하여 출력하는 절연유 열화진단 센서;
    상기 스마트 변압기의 부하에서 3상 전류/전압을 측정하여 출력하는 부하감시 센서;
    측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 온도 특성이 저장된 데이터베이스부;
    상기 절연유 열화진단 센서가 측정한 가연성가스의 검출량이 입력되고, 상기 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 중 어디에 해당하는지를 상기 데이터베이스부에 저장된 기준에 따라 판단하여 출력하는 판단부; 및
    상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 판단부의 판단이 입력되고, 상기 판단부의 판단이 비정상구간이면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하고, 상기 판단부의 판단이 주의구간이면 상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 데이터베이스부에 따른 상기 측정된 가연성가스의 온도 특성에 근거하여 상기 알람을 생성하는 알람부;를 포함하되,
    상기 알람부는 상기 판단부의 판단이 주의구간이면, 상기 절연유의 온도와 상기 3상 전류/전압을 기설정된 기간동안 평균한 값에 근거하여 절연유 점검에 대한 알람을 생성하는 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 절연유 열화진단 센서가 검출량을 측정하는 가연성가스는
    수소(H2), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4), 에테인(C2H6), 프로판(C3H8) 가운데 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기.
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기는
    상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 이더넷, 이동통신망, 와이파이, 블루투스 및 무선전파인식 가운데 선택된 어느 하나의 통신망 또는 통신채널을 이용하여 외부의 단말기에 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 통신부는
    상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 Modbus, DNP 및 IEC 61850 가운데 선택된 어느 하나와 호환되는 데이터 형식으로 변환하는 기능을 가진 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법을 이용한 스마트 변압기.
  6. 스마트 변압기에 대한 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법에 있어서,
    a) 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 가운데 어디에 해당하는지 판단하는 기준과 가연성가스의 종류에 따른 온도 특성에 대한 데이터 베이스를 준비하는 단계;
    b) 상기 스마트 변압기의 절연유에 포함된 가연성가스의 검출량과 상기 절연유의 온도를 측정하는 단계;
    c) 상기 스마트 변압기의 부하에서 3상 전류/전압을 측정하는 단계;
    d) 상기 측정된 가연성가스의 검출량이 안전구간, 주의구간 및 비정상구간 중 어디에 해당하는지를 상기 데이터베이스부에 저장된 기준에 따라 판단하는 단계; 및
    e) 상기 측정된 가연성가스의 검출량이 비정상구간에 해당하면 절연유 점검에 대한 알람을 생성하고, 주의구간에 해당하면 상기 절연유의 온도, 상기 3상 전류/전압 및 상기 데이터베이스부에 따른 상기 측정된 가연성가스의 온도 특성에 근거하여 알람을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 b) 단계의 가연성가스는
    수소(H2), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4), 메탄(CH4), 에테인(C2H6), 프로판(C3H8) 가운데 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법.
  8. 제6 항에 있어서,
    상기 e)단계에서 가연성가스의 검출량이 주의구간에 해당하면, 상기 절연유의 온도와 상기 3상 전류/전압을 기설정된 기간동안 평균한 값에 근거하여 절연유 점검에 대한 알람을 생성하는 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법.
  9. 제6 항에 있어서,
    상기 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법은
    e) 단계 다음으로
    f) 상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 이더넷, 이동통신망, 와이파이, 블루투스 및 무선전파인식 가운데 선택된 어느 하나의 통신망 또는 통신채널을 이용하여 외부의 단말기에 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 f)단계는
    상기 3상 전류/전압, 상기 가연성가스의 검출량 및 상기 절연유 온도에 대한 데이터를 Modbus, DNP 및 IEC 61850 가운데 선택된 어느 하나의 데이터 형식으로 변환하여 외부의 단말기에 전송하는 것을 특징으로 하는 실시간 부하감시 및 절연유 열화진단 방법.
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