KR101573806B1 - 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배전 계통에서 발생하는 전압과 전류의 고조파 및 불평형을 감소시키기 위한 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 감지용 적외선 센서와 영상 촬영용 카메라를 통해 사물 인터넷 기반으로 하이브리드 변압기의 동작 이상 상태를 검출하여 관리자에게 알려줄 수 있도록 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템은, 하이브리드 변압기의 주변에 설치되고, 하이브리드 변압기의 주변 영역에 대해, 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 온도 검출부; 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 카메라를 통해 복수의 각 영역을 촬영하여 각 영역별 영상을 검출하는 영상 검출부; 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터와 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터를 비교하여, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하고, 이상 영역을 촬영한 이상 영역 영상과 이상 영역의 온도 데이터를 매칭시켜 관리자 단말기에 전송하도록 제어하는 제어부; 및 이상 영역의 온도 데이터와 이상 영역 영상을 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 관리자 단말기에 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템은, 하이브리드 변압기의 주변에 설치되고, 하이브리드 변압기의 주변 영역에 대해, 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 온도 검출부; 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 카메라를 통해 복수의 각 영역을 촬영하여 각 영역별 영상을 검출하는 영상 검출부; 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터와 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터를 비교하여, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하고, 이상 영역을 촬영한 이상 영역 영상과 이상 영역의 온도 데이터를 매칭시켜 관리자 단말기에 전송하도록 제어하는 제어부; 및 이상 영역의 온도 데이터와 이상 영역 영상을 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 관리자 단말기에 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고조파 및 불평형을 감소시키기 위한 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 감지용 적외선 센서와 영상 촬영용 카메라를 통해 사물 인터넷 기반으로 하이브리드 변압기의 동작 이상 상태를 검출하여 관리자에게 알려줄 수 있도록 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 배전 계통의 말단에 연결되어 있는 배전용 변압기는 수용가에 전력을 직접적으로 공급하는 전력기기로써 고장이나 사고가 발생할 경우 수용가는 물론 배전계통에서 안전사고와 피해를 초래할 수 있다.
변압기는 전자기 유도 현상을 이용하여 교류의 전압 또는 전류의 값을 변화시키는 장치로써 송배전 계통에서 가장 중요한 핵심 설비이다. 이와 같은 변압기는 부하량의 증가, 불평형 전류, 고조파 전류, 접속불량, 제조상의 하자, 환경적 요인 등 다양한 원인으로 인하여 발열하게 되며, 그 발열 부위 또한 불특정 지점에서 국부적으로 온도를 상승시켜 전기적 사고를 유발하고 있다.
종래에 변압기의 온도 감지를 위한 가장 일반적인 방법은 물체의 열전대를 이용하여 열기전력 차로 온도 값을 검출하는 접촉식 온도 센서를 변압기 각 상별 핫스팟(hot spot) 부위에 1 개씩 설치하여 사용하기 때문에 변압기 전체가 아닌 접촉부위의 온도 측정만 가능하였다. 따라서 비접촉 부위의 온도 상승은 감지할 수 없어 변압기의 각 부위별 이상 온도를 실시간으로 감시하는 것은 사실상 불가능하다고 볼 수 있다.
또한, 종래 방식의 경우 고정된 온도 값을 초과할 경우 단순 알람 기능만 존재하기 때문에 실시간 사용에 따른 변압기의 온도 변화 데이터의 수집 및 분석이 불가하다는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 고조파 및 불평형을 감소시키기 위한 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 감지용 적외선 센서와 영상 촬영용 카메라를 통해 사물 인터넷 기반으로 하이브리드 변압기의 동작 이상 상태를 검출하여 관리자에게 알려줄 수 있도록 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템은, 1차 및 2차 코일과, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 상기 제1 내지 제3 레그에 지그재그로 권취되어 중성선에 연결되는 상기 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하는 하이브리드 변압기; 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치되고, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누어, 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 온도 검출부; 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 카메라를 통해 상기 복수의 각 영역을 촬영하여 각 영역별 영상을 검출하는 영상 검출부; 상기 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하여, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하고, 상기 영상 검출부를 통해 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 획득해, 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하도록 제어하는 제어부; 및 상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 상기 지정된 사용자 또는 관리자 단말기에 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부에 하나의 통합 모듈로 구성되고, 상기 영상 검출부 및 상기 온도 검출부가 상기 하이브리 변압기의 주변 모든 영역을 촬영 및 검출하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 검출함은, 내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 상기 온도 검출부와 상기 영상 검출부가 상기 복수의 공간에 나누어 배치될 수 있다.
또한, 상기 통합 모듈은, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 통해 상기 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출할 수 있다.
또한, 상기 온도 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 검출함의 내부에 있는 일 공간에 상기 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출할 수 있다.
또한, 상기 온도 검출부는, 물질이 방출하는 적외선 복사 에너지가 온도에 따라 달라지는 원리를 이용한 적외선(IR) 센서를 통해 상기 하이브리드 변압기에서 방출되는 가시광선의 붉은색보다 파장이 긴 영역의 적외선을 검출하여, 적외선 복사 에너지의 세기를 열로 변환 감지하여 온도를 검출할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 상기 하이브리드 변압기의 각 영역별 영상을 매칭시켜 저장하고 있는 모니터링 데이터베이스를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 변압기는 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 각각에 상기 제1 권선, 상기 제2 권선 및 상기 제3 권선을 포함하는 그룹에서 선택된 두 종류의 권선이 교대로 권취되되, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 각각에 권취된 두 종류의 권선이 권취 순서대로 상기 철심의 둘레에 중첩되어 권취될 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 레그에는 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되고, 상기 제2 레그에는 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 상기 제3 레그에는 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선이 순차적으로 중첩되어 권취될 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 레그에는 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되고, 상기 제2 레그에는 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 상기 제3 레그에는 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선이 순차적으로 중첩되어 권취될 수 있다.
또한, 상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 권선은 상기 제1 레그, 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 순서로 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 순서로 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 순서로 권취될 수 있다.
그리고, 상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 권선은 상기 제1 레그, 상기 제3 레그, 상기 제1 레그, 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 순서로 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 순서로 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 순서로 권취될 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법은, 1차 및 2차 코일과, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 상기 제1 내지 제3 레그에 지그재그로 권취되어 중성선에 연결되는 상기 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법으로서, (a) 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 검출부를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 단계; (b) 상기 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하는 단계; (c) 상기 비교 결과, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하는 단계; (d) 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 영상 검출부를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 단계; (e) 상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부에 하나의 통합 모듈로 구성되고, 상기 온도 검출부의 적외선 센서와 상기 영상 검출부의 카메라가 상기 하이브리 변압기의 주변 모든 영역을 검출하도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 검출함의 내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 상기 적외선 센서와 상기 카메라가 상기 복수의 공간에 나누어 배치된 상태에서, 상기 적외선 센서를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하거나, 상기 카메라를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출할 수 있다.
또한, 상기 통합 모듈은, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 통해 상기 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출할 수 있다.
그리고, 상기 온도 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 검출함의 내부에 있는 일측 공간에 상기 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법은, 1차 및 2차 코일과, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 상기 제1 내지 제3 레그에 지그재그로 권취되어 중성선에 연결되는 상기 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법으로서, (a) 상기 각각의 레그 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄될 때, 상기 각각의 레그 상에 권취된 권선의 이상으로 상쇄되지 않고 남은 자속을 감지하는 단계; (b) 상기 1차 및 2차 코일 사이에 위치한 혼촉 방지판의 이상으로 인한 전원과, 상기 2차 코일 측에 연결된 제1 부하 및 제2 부하 사이에 발생하는 고조파의 유입을 감지하는 단계; (c) 상기 철심으로부터 발생되고 자속의 변화에 따라 크기가 변하는 자기변형에 의한 진동과, 상기 철심의 접합부나 척층 면에서 발생하는 진동을 감지하는 단계; (d) 상기 발생된 진동이 증폭되어 특정의 주파수에 따르는 순음에 의해 발생되는 소음을 감지하는 단계; (e) 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 검출부를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 단계; (f) 상기 감지된 자속 정보와, 고조파 정보, 진동 정보, 소음 정보 및 온도 정보에 근거해 정상 상태의 영역과 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하는 단계; (g) 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 영상 검출부를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 단계; (h) 상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, (i) 상기 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기로부터 상기 하이브리드 변압기의 특정 동작이 중지되도록 제어하는 기기제어 신호를 수신하는 단계; 및 (j) 상기 기기제어 신호에 따라 상기 하이브리드 변압기의 특정 동작을 중지시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 감지용 적외선 센서와 영상 촬영용 카메라를 통해 사물 인터넷 기반으로 하이브리드 변압기의 동작 이상 상태를 검출하여 관리자에게 알려줄 수 있다.
따라서, 하이브리드 변압기를 관리하는 사용자 또는 관리자는 관리자 단말기를 통해 하이브리드 변압기의 어느 부분에 이상이 있는지를 실시간으로 확인할 수 있다.
또한, 하이브리드 변압기에 이상이 발생했을 때, 관리자는 그 이상 상태를 확인하고, 하이브리드 변압기의 특정 동작을 중지시켜 위험한 상황이 되지 않도록 즉각적으로 대처할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 하이브리드 변압기에 의해 각각의 레그(10a, 10b, 10c) 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄하게 되며, 이에 따라 고조파 및 불평형 성분의 전류는 감소하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 일부 권선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온도 검출부와 영상 검출부를 하나의 통합 모듈로 구현한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 일부 권선도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온도 검출부와 영상 검출부를 하나의 통합 모듈로 구현한 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템(100)은, 하이브리드 변압기(110), 온도 검출부(120), 영상 검출부(130), 통신부(140), 제어부(150) 및 모니터링 데이터베이스(160)를 포함할 수 있다.
하이브리드 변압기(110)는 1차 및 2차 코일과, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 제1 내지 제3 레그에 지그재그로 권취되어 중성선에 연결되는 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하는 구성을 갖는다.
여기서, 하이브리드 변압기(110)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 철심(10), 1차 코일(20) 및 2차 코일(200)을 포함한다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 개념도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기의 일부 권선도이다. 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기(110)는 Δ-Y 형태의 변압기일 수 있다. 즉, 하이브리드 변압기(110)의 1차 코일(20)은 Δ형으로 결선되고, 2차 코일(200)은 Y형으로 결선될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예들에 따른 하이브리드 변압기(110)의 결선 형태는 이에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다양한 방법으로 결선할 수 있음은 당연하다. 다만, 이하, 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 Δ-Y 형태의 변압기를 예를 들어 설명한다.
철심(10)은 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c)를 구비하며, 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c)는 도 2와 같이 나란하게 위치할 수 있다. 철심(10)은 규소 강판이 사용되거나, 또는 아몰퍼스 금속(Amorphous Metal)이 사용될 수도 있다. 여기서, 아몰퍼스 금속이란, 철(Fe), 붕소(B), 규소(Si) 등이 혼합된 용융금속을 급속 냉각시킨 비정질 자성재료이다. 그러나, 이에 제한되지 않다.
1차 코일(20)은 Δ형으로 결선될 수 있다. 1차 코일(20)은 제1 권선(20a), 제2 권선(20b) 및 제3 권선(20c)을 포함하며, 제1 권선(20a), 제2 권선(20b) 및 제3 권선(20c)은 각각 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3레그(10c) 상에서 동일한 방향으로 권취될 수 있다. 이 때, 제1 권선(20a), 제2 권선(20b) 및 제3 권선(20c)은 각각 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c) 상에서 1회 이상 권취될 수 있으며, 예를 들어, 제1 권선(20a), 제2 권선(20b) 및 제3 권선(20c)의 권수비는 1:1:1일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
2차 코일(200)은 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c)에 Y형으로 결선될 수 있다. 2차 코일(200)은 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하며, 배전 계통에서 발생하는 전압과 전류의 고조파 및 불평형을 감소시키기 위해 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c)에 지그재그 형태로 권취될 수 있다. 즉, 2차 코일(200)의 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 지그재그로 권선하여, 제2차 코일(200)에 흐르는 전류는 1차 코일(20)에 흐르는 전류에 의하여 철심(10)에 생성된 자속(magnetic flux)을 상쇄시키는 방향으로 흐르도록 조절한다.
즉, 하이브리드 변압기(110)는 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c) 각각에 2차 코일(200)의 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하는 그룹에서 선택된 두 종류의 권선이 교대로 권취되되, 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c) 각각에 권취된 두 종류의 권선이 권취 순서대로 철심(10)의 둘레에 중첩되어 권취되는 것이다.
이때, 2차 코일(200)의 지그재그 권선이란, 2차 코일(200)을 구성하는 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)이 철심(10)의 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c)를 포함하는 그룹에서 선택된 둘 이상의 레그에 교차로 권선되는 것을 의미한다. 또는, 철심(10)의 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c) 각각에 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)을 포함하는 그룹에서 선택된 둘 이상의 권선이 교차로 권선되는 것을 의미한다.
예를 들어, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 변압기(110)에서 2차 코일(200)의 제1 권선(210)은 제1 레그(10a), 제3 레그(10c), 제1 레그(10a), 제3 레그(10c) 및 제1 레그(10a)의 순서로 권취하고, 제2 권선(220)은 제2 레그(10b), 제1 레그(10a), 제2 레그(10b), 제1 레그(10a) 및 제2 레그(110b)의 순서로 권취한다. 또한, 2차 코일(200)의 제3 권선(230)은 제3 레그(10c), 제2 레그(10b), 제3 레그(10c), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c)의 순서로 권취한다. 이 때, 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)은 각각 중성선(N)에 연결되도록 한다.
한편, 2차 코일(200)의 제1 권선(210)은 제1 레그(10a) 및 제3 레그(10c)에서 서로 반대방향으로 권취될 수 있으며, 제2 권선(220)은 제2 레그(10b) 및 제1 레그(10a)에서 서로 반대방향으로 권취될 수 있다. 또한, 제3권선(230)은 제3 레그(10c) 및 제2 레그(10b)에서 서로 반대방향으로 권취될 수 있다. 그러면, 각각의 레그(10a, 10b, 10c) 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄되게 되며, 이에 따라 고조파 및 불평형 성분의 전류는 감소하게 된다.
2차 코일(200)에서 제1 레그(10a), 제2 레그(10b) 및 제3 레그(10c)에 지그재그로 권취된 제1 권선(210), 제2 권선(220) 및 제3 권선(230)의 권수비는 각각 1:1:1:1:1 또는 1:2:2:2:1일 수 있다. 즉, 예를 들어, 제1레그(10a), 제3 레그(10c), 제1 레그(10a), 제3 레그(10c) 및 제1 레그(10a)의 순서로 권취된 제1 권선(210)의 권수비는 1:1:1:1:1 또는 1:2:2:2:1일 수 있다. 그러나, 이에 제한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 구현할 수 있는 범위 내에서 다양한 권수비로 권취될 수 있다.
또한, 1차 코일(20) 및 2차 코일(200)이 각각 Δ형 및 Y형으로 결선되는 경우, 1차 코일(20) 및 2차 코일(200) 사이에 혼촉 방지판(30)이 개재될 수 있다. 혼촉 방지판(30)은 2차 코일(200)보다 1차 코일(20)에 상대적으로 높은 전압이 인가될 경우에, 낮은 전압이 인가된 2차 코일(200) 측에 연결된 제1 부하(11a) 및 제2 부하(11b)에 발생하는 전기적 피해를 줄인다. 또한, 혼촉 방지판(130)은 전원과 제1 부하 및 제2 부하 사이에 발생하는 고조파의 유입을 방지한다.
한편, 온도 검출부(120)는 하이브리드 변압기(110)의 주변에 설치되고, 하이브리드 변압기(110)의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누어, 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출한다. 예를 들면, 온도 검출부(120)는 하나 이상의 적외선 센서를 통해 구현할 수 있다. 즉, 온도 검출부(110)는, 물질이 방출하는 적외선 복사 에너지가 온도에 따라 달라지는 원리를 이용한 적외선(IR) 센서를 통해 하이브리드 변압기(110)에서 방출되는 가시광선의 붉은색보다 파장이 긴 영역의 적외선을 검출하여, 적외선 복사 에너지의 세기를 열로 변환 감지하여 온도를 검출할 수 있다.
영상 검출부(130)는 하이브리드 변압기(110)의 주변에 설치된 카메라를 통해 복수의 각 영역을 촬영하여 각 영역별 영상을 검출한다.
여기서, 온도 검출부(120) 및 영상 검출부(130)는, 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부에 하나의 통합 모듈로 구성될 수 있고, 온도 검출부(120) 및 영상 검출부(130)가 하이브리 변압기(110)의 주변 모든 영역을 촬영 및 검출하도록 설치될 수 있다.
또한, 검출함은, 내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 온도 검출부(120) 및 영상 검출부(130)가 복수의 공간에 나누어 배치될 수 있다.
또한, 통합 모듈은, 온도 검출부(120) 및 영상 검출부(130)가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 통해 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출할 수 있다. 이러한 틸팅 기능을 위해 통합 모듈에는 모터 등의 장치가 구비될 수 있다.
그리고, 온도 검출부(120)는, 하이브리드 변압기(110)의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누어, 검출함의 내부에 있는 하나의 공간에 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출할 수 있다.
통신부(140)는 하이브리드 변압기(110)에 대한 이상 영역의 온도 데이터와 이상 영역 영상을 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 또는 관리자 단말기(170)에 전송한다. 따라서, 관리자 단말기(170)를 통해 사용자 또는 관리자는 하이브리드 변압기(110)의 어느 부분에 고장 또는 이상이 발생했는지를 확인할 수 있다.
제어부(150)는 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하여, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하고, 영상 검출부를 통해 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 획득해, 이상 영역의 온도 데이터와 이상 영역 영상을 매칭시켜 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하도록 제어한다.
모니터링 데이터베이스(160)는 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 하이브리드 변압기의 각 영역별 영상을 매칭시켜 저장하고 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 시스템(100)은, 온도 검출부(120)가 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 적외선 센서를 통해 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출한다(S410).
즉, 온도 검출부(120)는 물질이 방출하는 적외선 복사 에너지가 온도에 따라 달라지는 원리를 이용한 적외선(IR) 센서를 통해 하이브리드 변압기(110)에서 방출되는 가시광선의 붉은색보다 파장이 긴 영역의 적외선을 검출하고, 적외선 복사 에너지의 세기를 열로 변환 감지하여 실시간으로 온도를 검출하는 것이다.
이어, 제어부(150)는 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교한다(S420).
즉, 정상 상태인 하이브리드 변압기(110)의 각 영역별 온도 데이터가 모니터링 데이터베이스(160)에 저장되어 있는 상태에서, 제어부(150)는 온도 검출부(120)를 통해 실시간으로 검출된 각 영역별 온도 데이터를 정상 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하는 것이다.
이어, 제어부(150)는 비교 결과, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식한다(S430).
이때, 제어부(150)는 적외선 센서를 통해 각 영역별로 획득한 영상에 대한 색상이 다른 영상들의 색상과 현저하게 차이가 나는 경우에 해당 색상에 해당되는 영역을 이상 상태로 판단할 수 있으며, 각 색상별로 매칭된 온도 데이터를 상호 간에 비교하여 온도 데이터가 현저하게 차이나는 색상에 해당되는 영역을 이상 상태로 판단할 수 있다.
또한, 제어부(150)는 하이브리드 변압기(110)의 주변에 대해 온도 검출부(120)를 통해 각 영역별 온도 데이터를 검출한 결과, 각 영역별 온도 데이터 중에서 다른 영역들의 온도 데이터(색상)보다 현저하게 차이나는 영역이 존재하는 경우에는 그 해당 영역을 이상 영역으로 인식할 수도 있다.
이어, 제어부(150)는 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 영상 검출부를 통해 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출한다(S440).
즉, 영상 검출부(130)는 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 카메라를 구동하여 이상 영역을 응시하도록 한 후 해당 이상 영역을 장면을 사진이나 동영상 등으로 촬영하여 이상 영역 영상을 획득하게 되는 것이다.
이때, 온도 검출부(120) 및 영상 검출부(130)는 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부에 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 통합 모듈(500)로 구성되고, 온도 검출부(120)의 적외선 센서와 영상 검출부(130)의 카메라가 하이브리 변압기의 주변 모든 영역을 검출하도록 설치될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 온도 검출부와 영상 검출부를 하나의 통합 모듈로 구현한 예를 나타낸 도면이다.
또한, 통합 모듈(500)은 검출함의 내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 적외선 센서와 카메라가 복수의 공간에 나누어 배치된 상태에서, 적외선 센서를 통해 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하거나, 카메라를 통해 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출할 수 있다.
또한, 통합 모듈(500)은, 온도 검출부(120) 및 영상 검출부(130)가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 구현하는 틸팅 모터(510)를 통해 적외선 센서 또는 카메라를 상, 하, 좌, 우 등으로 움직여 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출할 수 있다.
그리고, 온도 검출부(120)는, 하이브리드 변압기(110)의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 검출함의 내부에 있는 일측 공간에 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출할 수 있다.
이어, 제어부(150)는 이상 영역의 온도 데이터와 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기(170)에 전송한다(S450).
따라서, 하이브리드 변압기를 관리하는 사용자 또는 관리자는 관리자 단말기(170)를 통해 하이브리드 변압기의 어느 부분에 이상이 있는지를 확인하고, 그에 따른 조치를 취할 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
본 발명의 다른 실시예에서는 도면에 도시하지는 않았지만, 권선의 이상으로 남은 자속을 감지하는 자속 감지부와, 고조파의 유입을 감지하는 고조파 감지부, 철심에서 발생하는 진동을 감지하는 진동 감지부, 소음을 감지하는 소음 감지부, 진동을 감지하는 진동 감지부, 하이브리드 변압기의 동작을 중지시키는 변압기 구동부 등을 하이브리드 변압기(110)에 추가로 더 구비할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 시스템(100)은, 하이브리드 변압기(110)에서 각각의 레그 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄될 때, 자속 감지부를 통해 각각의 레그 상에 권취된 권선의 이상으로 상쇄되지 않고 남은 자속을 감지한다(S602).
이어, 제어부(150)는 고조파 감지부를 통해 1차 및 2차 코일 사이에 위치한 혼촉 방지판의 이상으로 인한 전원과, 2차 코일 측에 연결된 제1 부하 및 제2 부하 사이에 발생하는 고조파의 유입을 감지한다(S604).
이어, 제어부(150)는 진동 감지부를 통해 철심으로부터 발생되고 자속의 변화에 따라 크기가 변하는 자기변형에 의한 진동과, 철심의 접합부나 척층 면에서 발생하는 진동을 감지한다(S606).
이어, 제어부(150)는 소음 감지부를 통해 하이브리드 변압기(110)에서 발생된 진동이 증폭되어 특정의 주파수에 따르는 순음에 의해 발생되는 소음을 감지한다(S608).
이어, 제어부(150)는 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 검출부를 통해 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출한다(S610).
이어, 제어부(150)는 전술한 바와 같이 감지된 자속 정보와, 고조파 정보, 진동 정보, 소음 정보 및 온도 정보에 근거해 정상 상태의 영역과 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식한다(S612).
이어, 제어부(150)는 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 영상 검출부를 통해 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출한다(S614).
이어, 제어부(150)는 이상 영역의 온도 데이터와 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송한다(S616).
이어, 제어부(150)는 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기로부터 하이브리드 변압기의 특정 동작이 중지되도록 제어하는 기기제어 신호를 수신한다(S618).
이어, 제어부(150)는 기기제어 신호에 따라 하이브리드 변압기의 특정 동작을 중지시킨다(S620).
따라서, 하이브리드 변압기(110)에 이상이 발생했을 때, 관리자는 그 이상 상태를 확인하고, 하이브리드 변압기의 특정 동작을 중지시켜 위험한 상황이 되지 않도록 즉각적으로 대처할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 고조파 및 불평형을 감소시키기 위한 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 감지용 적외선 센서와 영상 촬영용 카메라를 통해 사물 인터넷 기반으로 하이브리드 변압기의 동작 이상 상태를 검출하여 관리자에게 알려줄 수 있도록 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템
10 : 철심 10a : 제1 레그
10b : 제2 레그 10c : 제3 레그
20 : 1차 코일 20a : 제1 권선
20b : 제2 권선 20c : 제3 권선
30 : 혼촉 방지판 110 : 하이브리드 변압기
120 : 온도 검출부 130 : 영상 검출부
140 : 통신부 150 : 제어부
160 : 모니터링 데이터베이스 170 : 관리자 단말기
200 : 2차 코일 210 : 제1 권선
220 : 제2 권선 230 : 제3 권선
500 : 통합 모듈 510 : 틸팅 모터
10 : 철심 10a : 제1 레그
10b : 제2 레그 10c : 제3 레그
20 : 1차 코일 20a : 제1 권선
20b : 제2 권선 20c : 제3 권선
30 : 혼촉 방지판 110 : 하이브리드 변압기
120 : 온도 검출부 130 : 영상 검출부
140 : 통신부 150 : 제어부
160 : 모니터링 데이터베이스 170 : 관리자 단말기
200 : 2차 코일 210 : 제1 권선
220 : 제2 권선 230 : 제3 권선
500 : 통합 모듈 510 : 틸팅 모터
Claims (19)
1차 및 2차 코일과, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 상기 제1 내지 제3 레그에 지그재그로 권취되어 중성선에 연결되는 상기 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하는 하이브리드 변압기;
상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치되고, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누어, 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 온도 검출부;
상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 카메라를 통해 상기 복수의 각 영역을 촬영하여 각 영역별 영상을 검출하는 영상 검출부;
내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 상기 온도 검출부와 상기 영상 검출부가 상기 복수의 공간에 나누어 배치된 검출함;
상기 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하여, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하고, 상기 영상 검출부를 통해 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 획득해, 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하도록 제어하는 제어부; 및
상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 상기 지정된 사용자 또는 관리자 단말기에 전송하는 통신부;
를 포함하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치되고, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누어, 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 온도 검출부;
상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 카메라를 통해 상기 복수의 각 영역을 촬영하여 각 영역별 영상을 검출하는 영상 검출부;
내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 상기 온도 검출부와 상기 영상 검출부가 상기 복수의 공간에 나누어 배치된 검출함;
상기 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하여, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하고, 상기 영상 검출부를 통해 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 획득해, 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하도록 제어하는 제어부; 및
상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 상기 지정된 사용자 또는 관리자 단말기에 전송하는 통신부;
를 포함하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부에 하나의 통합 모듈로 구성되고, 상기 영상 검출부 및 상기 온도 검출부가 상기 하이브리드 변압기의 주변 모든 영역을 촬영 및 검출하도록 설치된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부에 하나의 통합 모듈로 구성되고, 상기 영상 검출부 및 상기 온도 검출부가 상기 하이브리드 변압기의 주변 모든 영역을 촬영 및 검출하도록 설치된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
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청구항 2에 있어서,
상기 통합 모듈은, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 통해 상기 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 통합 모듈은, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 통해 상기 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 온도 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 검출함의 내부에 있는 일 공간에 상기 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 온도 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 검출함의 내부에 있는 일 공간에 상기 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 온도 검출부는, 물질이 방출하는 적외선 복사 에너지가 온도에 따라 달라지는 원리를 이용한 적외선(IR) 센서를 통해 상기 하이브리드 변압기에서 방출되는 가시광선의 붉은색보다 파장이 긴 영역의 적외선을 검출하여, 적외선 복사 에너지의 세기를 열로 변환 감지하여 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 온도 검출부는, 물질이 방출하는 적외선 복사 에너지가 온도에 따라 달라지는 원리를 이용한 적외선(IR) 센서를 통해 상기 하이브리드 변압기에서 방출되는 가시광선의 붉은색보다 파장이 긴 영역의 적외선을 검출하여, 적외선 복사 에너지의 세기를 열로 변환 감지하여 온도를 검출하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1에 있서서,
상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 상기 하이브리드 변압기의 각 영역별 영상을 매칭시켜 저장하고 있는 모니터링 데이터베이스;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 상기 하이브리드 변압기의 각 영역별 영상을 매칭시켜 저장하고 있는 모니터링 데이터베이스;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 하이브리드 변압기는 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 각각에 상기 제1 권선, 상기 제2 권선 및 상기 제3 권선을 포함하는 그룹에서 선택된 두 종류의 권선이 교대로 권취되되, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 각각에 권취된 두 종류의 권선이 권취 순서대로 상기 철심의 둘레에 중첩되어 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 하이브리드 변압기는 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 각각에 상기 제1 권선, 상기 제2 권선 및 상기 제3 권선을 포함하는 그룹에서 선택된 두 종류의 권선이 교대로 권취되되, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그 각각에 권취된 두 종류의 권선이 권취 순서대로 상기 철심의 둘레에 중첩되어 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 레그에는 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되고, 상기 제2 레그에는 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 상기 제3 레그에는 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선이 순차적으로 중첩되어 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 레그에는 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되고, 상기 제2 레그에는 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 상기 제3 레그에는 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선이 순차적으로 중첩되어 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 레그에는 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되고, 상기 제2 레그에는 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 상기 제3 레그에는 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선이 순차적으로 중첩되어 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 레그에는 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선, 제2 권선, 제1 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되고, 상기 제2 레그에는 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선, 제3 권선, 제2 권선이 순차적으로 중첩되어 권취되며, 상기 제3 레그에는 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선, 제1 권선, 제3 권선이 순차적으로 중첩되어 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 권선은 상기 제1 레그, 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 순서로 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 순서로 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 순서로 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 권선은 상기 제1 레그, 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 순서로 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 순서로 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 순서로 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
청구항 1 또는 청구항 7에 있어서,
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 권선은 상기 제1 레그, 상기 제3 레그, 상기 제1 레그, 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 순서로 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 순서로 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 순서로 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
상기 하이브리드 변압기에서, 상기 제1 권선은 상기 제1 레그, 상기 제3 레그, 상기 제1 레그, 상기 제3 레그 및 상기 제1 레그의 순서로 권취되고, 상기 제2 권선은 상기 제2 레그, 상기 제1 레그, 상기 제2 레그, 상기 제1 레그 및 상기 제2 레그의 순서로 권취되며, 상기 제3 권선은 상기 제3 레그, 상기 제2 레그, 상기 제3 레그, 상기 제2 레그 및 상기 제3 레그의 순서로 권취된 것을 특징으로 하는 사물 인터넷 기반 변압기 모니터링 시스템.
1차 및 2차 코일과, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 상기 제1 내지 제3 레그에 지그재그로 권취되어 중성선에 연결되는 상기 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법으로서,
(a) 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 온도 검출부와 영상 검출부가 상기 복수의 공간에 나누어 배치된 상태에서, 상기 온도 검출부를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 단계;
(b) 상기 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하는 단계;
(c) 상기 비교 결과, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하는 단계;
(d) 상기 검출함의 내부 공간에 설치된 상기 영상 검출부를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 단계;
(e) 상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
(a) 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 검출함의 내부 공간을 하나 이상의 격벽을 통해 복수의 공간으로 분할하여 온도 검출부와 영상 검출부가 상기 복수의 공간에 나누어 배치된 상태에서, 상기 온도 검출부를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 단계;
(b) 상기 실시간으로 검출된 복수의 각 영역별 온도 데이터를 상기 하이브리드 변압기가 정상적으로 동작하는 상태의 각 영역별 온도 데이터와 비교하는 단계;
(c) 상기 비교 결과, 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하는 단계;
(d) 상기 검출함의 내부 공간에 설치된 상기 영상 검출부를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 단계;
(e) 상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 상기 검출함의 내부에 하나의 통합 모듈로 구성되고, 상기 온도 검출부의 적외선 센서와 상기 영상 검출부의 카메라가 상기 하이브리드 변압기의 주변 모든 영역을 검출하도록 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 상기 검출함의 내부에 하나의 통합 모듈로 구성되고, 상기 온도 검출부의 적외선 센서와 상기 영상 검출부의 카메라가 상기 하이브리드 변압기의 주변 모든 영역을 검출하도록 설치된 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 온도 검출부의 적외선 센서를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하고, 상기 (d) 단계는 상기 영상 검출부의 카메라를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
상기 (a) 단계는 상기 온도 검출부의 적외선 센서를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하고, 상기 (d) 단계는 상기 영상 검출부의 카메라를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 통합 모듈은, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 통해 상기 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
상기 통합 모듈은, 상기 온도 검출부 및 상기 영상 검출부가 상, 하, 좌, 우로 움직이는 틸팅(Tilting) 기능을 통해 상기 복수의 영역에 대한 각 영역별 온도 및 각 영역별 영상을 검출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 온도 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 검출함의 내부에 있는 일측 공간에 상기 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
상기 온도 검출부는, 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 검출함의 내부에 있는 일측 공간에 상기 복수의 영역 수만큼 설치된 적외선 센서를 통해 각 영역별 적외선 신호를 검출하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
1차 및 2차 코일과, 제1 레그, 제2 레그 및 제3 레그를 구비하는 철심과, 상기 제1 내지 제3 레그에 지그재그로 권취되어 중성선에 연결되는 상기 2차 코일의 제1 권선, 제2 권선 및 제3 권선을 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법으로서,
(a) 상기 각각의 레그 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄될 때, 상기 각각의 레그 상에 권취된 권선의 이상으로 상쇄되지 않고 남은 자속을 감지하는 단계;
(b) 상기 1차 및 2차 코일 사이에 위치한 혼촉 방지판의 이상으로 인한 전원과, 상기 2차 코일 측에 연결된 제1 부하 및 제2 부하 사이에 발생하는 고조파의 유입을 감지하는 단계;
(c) 상기 철심으로부터 발생되고 자속의 변화에 따라 크기가 변하는 자기변형에 의한 진동과, 상기 철심의 접합부나 척층 면에서 발생하는 진동을 감지하는 단계;
(d) 상기 발생된 진동이 증폭되어 특정의 주파수에 따르는 순음에 의해 발생되는 소음을 감지하는 단계;
(e) 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 검출부를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 단계;
(f) 상기 감지된 자속 정보와, 고조파 정보, 진동 정보, 소음 정보 및 온도 정보에 근거해 정상 상태의 영역과 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하는 단계;
(g) 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 영상 검출부를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 단계;
(h) 상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
(a) 상기 각각의 레그 상에서 자속(magnetic flux)의 크기는 동일하지만 부하에서 발생한 영상분 전류의 위상이 서로 반대가 되어 자속이 상쇄될 때, 상기 각각의 레그 상에 권취된 권선의 이상으로 상쇄되지 않고 남은 자속을 감지하는 단계;
(b) 상기 1차 및 2차 코일 사이에 위치한 혼촉 방지판의 이상으로 인한 전원과, 상기 2차 코일 측에 연결된 제1 부하 및 제2 부하 사이에 발생하는 고조파의 유입을 감지하는 단계;
(c) 상기 철심으로부터 발생되고 자속의 변화에 따라 크기가 변하는 자기변형에 의한 진동과, 상기 철심의 접합부나 척층 면에서 발생하는 진동을 감지하는 단계;
(d) 상기 발생된 진동이 증폭되어 특정의 주파수에 따르는 순음에 의해 발생되는 소음을 감지하는 단계;
(e) 상기 하이브리드 변압기의 주변 영역을 복수의 영역으로 나누고, 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 온도 검출부를 통해 상기 복수의 각 영역별 온도를 실시간으로 검출하는 단계;
(f) 상기 감지된 자속 정보와, 고조파 정보, 진동 정보, 소음 정보 및 온도 정보에 근거해 정상 상태의 영역과 일정 이상으로 차이가 나는 영역을 이상 영역으로 인식하는 단계;
(g) 상기 하이브리드 변압기의 주변에 설치된 영상 검출부를 통해 상기 이상 영역을 촬영하여 이상 영역 영상을 검출하는 단계;
(h) 상기 이상 영역의 온도 데이터와 상기 이상 영역 영상을 매칭시켜 사물인터넷 기반 통신 네트워크를 통해 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기에 전송하는 단계;
를 포함하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
청구항 18에 있어서,
(i) 상기 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기로부터 상기 하이브리드 변압기의 특정 동작이 중지되도록 제어하는 기기제어 신호를 수신하는 단계; 및
(j) 상기 기기제어 신호에 따라 상기 하이브리드 변압기의 특정 동작을 중지시키는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
(i) 상기 지정된 사용자 단말기 또는 관리자 단말기로부터 상기 하이브리드 변압기의 특정 동작이 중지되도록 제어하는 기기제어 신호를 수신하는 단계; 및
(j) 상기 기기제어 신호에 따라 상기 하이브리드 변압기의 특정 동작을 중지시키는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 변압기 사물 인터넷 기반 모니터링 방법.
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-
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- 2015-06-29 KR KR1020150092160A patent/KR101573806B1/ko active IP Right Grant
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