KR101674588B1 - 변압기 감시 장치 - Google Patents

Abstract

변압기 감시 장치가 개시된다. 상기 변압기 감시 장치는, 변압기 접지선에 제1권선비로 설치되어 전류를 계측하는 제1변류기; 상기 변압기 접지선에 상기 제1권선비보다 큰 제2권선비로 설치되어 전류를 계측하는 제2변류기; 및 상기 제1변류기의 계측 데이터를 제1기준 전류값과 비교하여 상기 변압기의 이상여부를 판단하며, 상기 제2변류기의 계측 데이터를 제2기준 전류값과 비교하여 상기 변압기의 고장여부를 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

변압기 감시 장치{APPARATUS FOR MONITORING TRANSFORMER}

본 발명은 변압기 감시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배전지능화 시스템에 적용되는 변압기 감시 장치에 관한 것이다.

산업설비의 자동화, 고도화에 따라 안정적인 전력공급이 중요한 요건이 되고 있으므로, 전력공급 중단시 발생하는 경제적 손실 및 산업 안전사고의 방지 측면에서 노후 전력설비의 관리가 매우 중요시되고 있다.

전력설비는 일반적으로 고가이며 대형화되어 있기 때문에 교체비용이 매우 높고, 작업상 긴 시간과 많은 인력을 필요로 한다. 최근에, 냉방부하 및 컴퓨터 등 전기이용 정보처리 시설과 편의시설 증가로 전기 사용량이 급격히 증가하고 있으며, 이러한 현상은 과부하상태 지역 및 부하편중현상 심화지역의 확대로 나타나고 있다.

이로 인하여, 계통말단에 위치한 주상 및 지상변압기가 담당하는 부하량은 불규칙하게 증대되고, 변압기에는 과부하 현상 또는 외부환경 변화에 따른 절연파괴가 발생한다. 변압기는 전력의 안정적인 공급에 중요한 역할을 하므로 다른 전력설비보다 높은 신뢰성이 요구된다. 따라서, 변압기의 사고를 미연에 방지하기 위한 노력이 진행되고 있다. 그러나, 변압기는 주로 현장에서 실측으로 관리되는데 많은 인력과 예산이 소모될 뿐만 아니라 관리효율이 떨어지는 것이 현실이다.

따라서, 원격에서 변압기를 실시간으로 감시하기 위한 방안이 연구되고 있고, 이를 위한 각종 센서들, 예를 들어, 전류 센서, 온도 센서 또는 누설전류 감지 센서 등과 같은 센서들이 연구 및 개발되고 있다. 그러나, 상기 센서들에서 감지된 이상이 실제 변압기의 고장으로부터 발생하는 것인지 판단하는데 어려움이 있으며, 변압기 접지 케이블에 흐르는 다양한 원인의 전류를 계측하고 이에 대한 정확한 진단을 내리는데에 많은 어려움이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 배전지능화 시스템과 연동하여 변압기의 이상 여부 및 고장 여부를 감시 할 수 있는 변압기 감시 장치를 제공하는데 있다.

또한, 계측 범위가 상이한 변류기를 복수개 설치하여 넓은 범위의 전류 계측 범위를 가지는 변압기 감시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 변압기 접지선에 제1권선비로 설치되어 전류를 계측하는 제1변류기; 상기 변압기 접지선에 상기 제1권선비보다 큰 제2권선비로 설치되어 전류를 계측하는 제2변류기; 및 상기 제1변류기의 계측 데이터를 제1기준 전류값과 비교하여 상기 변압기의 이상여부를 판단하며, 상기 제2변류기의 계측 데이터를 제2기준 전류값과 비교하여 상기 변압기의 고장여부를 판단하는 제어부를 포함하는 변압기 감시 장치를 제공한다.

상기 제어부는 상기 제1변류기의 계측 데이터가 상기 제1기준 전류값을 일정 기준시간 동안 초과하는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제1변류기의 계측 데이터에서 고조파 함유율을 산출하여 고조파 기준값과 비교하고 상기 변압기의 이상여부를 판단할 수 있다.

상기 제어부는 상기 제2변류기의 계측 데이터가 상기 제2기준 전류값을 일정 기준시간 동안 초과하는 경우에 있어서, 상기 변압기 2차측 전류의 방향이 상기 변압기 내부 방향인 경우에는 상기 변압기가 고장인 것으로 판단할 수 있다.

상기 제2권선비는 상기 제1권선비의 10배 내지는 30배일 수 있다.

상기 제어부는 상기 변압기 접지선에서 계측한 제2변류기의 계측 데이터가 상기 제3기준 전류값을 초과하는 경우에는 상기 제1변류기가 동작하지 않도록 제어할 수 있다.

상기 제어부는 상기 변압기 접지선에 흐르는 제1변류기의 계측 데이터가 상기 제3기준 전류값 이하인 경우에는 상기 제2변류기가 동작하지 않도록 제어할 수 있다.

상기 변압기의 이상 여부 및 상기 변압기의 고장 여부에 대한 정보를 상위 서버로 전송하는 통신부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 변압기의 이상 여부 및 상기 변압기의 고장 여부에 대한 경고 신호를 외부로 출력하는 알림부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명인 변압기 감시 장치는 배전지능화 시스템과 연동하여 변압기의 이상 여부 및 고장 여부를 감시 할 수 있으며, 계측 범위가 상이한 변류기를 복수개 설치하여 넓은 범위의 전류 계측 범위를 가진다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 장치의 개념도 및
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 장치의 구성 블록도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 장치의 개념도 및 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 장치의 구성 블록도이다.

도1 및 도2를 참조하면 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 장치는 제1변류기(11), 제2변류기(12), 제어부(20), 알림부(30) 및 통신부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 제1변류기(11)는 변압기(10) 접지선에 제1권선비로 설치되어 접지선에 흐르는 전류를 계측할 수 있다. 제1변류기(11)는 예를 들면 50:1의 권선비로 변압기 접지선에 설치되어, 약 10mA 내지50A의 계측 범위내에서 약 0.5%의 오차율을 나타낼 수 있다.

제2변류기(12)는 변압기 접지선에 제1권선비보다 큰 제2권선비로 설치되어 접지선에 흐르는 전류를 계측할 수 있다. 제2변류기(12)는 예를 들면 1000:1의 권선비로 변압기 접지선에 설치되어, 약 50A 내지 4000A의 계측 범위내에서 약 1%의 오차율을 나타낼 수 있다.

본 발명의 일실시예와는 다르게 제1권선비와 제2권선비는 10배 내지 30배의 범위에서 다양하게 설정될 수 있으며 권선비에 따라 제1변류기 및 제2변류기의 계측 범위와 오차율이 상이해 질 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 제어부(20), 알림부(30), 통신부(40)는 지능형 전자장치(100)에 일체로 구현될 수 있다.

제어부(20)는 제1변류기(11)의 계측 데이터를 제1기준 전류값과 비교하여 변압기(10)의 이상여부를 판단하며, 제2변류기(12)의 계측 데이터를 제2기준 전류값과 비교하여 변압기(10)의 고장여부를 판단할 수 있다.

먼저, 제어부(20)는 제1변류기(11)의 계측 데이터를 제1기준 전류값과 비교하고, 제1변류기(11)의 계측 데이터가 제1기준 전류값을 기 설정된 일정 기준시간 동안 초과하는 경우에는 변압기(10)에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 변압기(10)의 이상 판단은 고장 판단에 앞선 예비적 판단 과정으로 알림부(30)를 통하여 고장 발생 경우와는 상이한 경고 신호를 외부에 출력할 수 있다.

또한, 제어부(20)는 제1변류기(11)와 제2변류기(12)로부터 수신한 전류 계측 데이터를 샘플링하여 파형 데이터를 저장할 수 있다. 제어부(20)는 파형 데이터로부터 고조파 함유율을 산출할 수 있으며, 산출된 고조파 함유율을 고조파 기준값과 비교하여 이를 초과하는 경우에는 변압기(10)에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

제어부(20)는 변압기(10)의 이상 여부를 판단함에 있어서 제1변류기(11)의 계측값과 고조파 함유율을 각각의 기 설정값과 비교하여 모두 해당 기준값을 초과한 경우에만 변압기(10)에 이상이 발생한 것으로 판단할 수도 있다.

다음으로 제어부(20)는 제2변류기(12)의 계측 데이터가 제2기준 전류값과 비교하고, 제2변류기(12)의 계측 데이터가 제2기준 전류값을 기 설정된 일정 기준시간동안 초과하는 경우에는 변압기 2차측 전류의 방향을 판단하고, 전류의 방향이 변압기(10) 내부를 향하는 경우에는 변압기(10)에 고장이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

또한, 제어부(20)는 변압기 접지선에 흐르는 전류가 제3기준 전류값을 초과하는 경우에는 제1변류기(11)가 동작하지 않도록 제어하거나 또는 변압기 접지선에 흐르는 전류가 제3기준 전류값 이하인 경우에는 제2변류기(12)가 동작하지 않도록 제어할 수 있다. 즉, 제어부(20)는 제3기준 전류값을 기준으로 계측 범위가 상이한 제1변류기(11)와 제2변류기(12)의 동작 조건을 달리할 수 있다. 이 때 제3기준 전류값은 제1변류기(11)와 제2변류기(12)의 계측 범위에 따라 상이하게 설정될 수 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 50A를 제3기준 전류값으로 설정할 수 있다.

알림부(30)는 제어부(20)의 제어에 따라 변압기(10)의 이상 여부 및 변압기(10)의 고장 여부에 대한 경고 신호를 외부로 출력할 수 있다.

통신부(40)는 제어부(20)의 제어에 따라 변압기(10)의 이상 여부 및 변압기(10)의 고장 여부에 대한 정보를 주장치 또는 상위 서버로 전송할 수 있다.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

11: 제1변류기
12: 제2변류기
20: 제어부
30: 알림부
40: 통신부
100: 지능형 전자장치

Claims (9)

1. 변압기 접지선에 50:1인 제1권선비로 설치되어 10mA 내지 50A의 전류를 0.5%의 오차율 범위에서 계측하는 제1변류기;
   상기 변압기 접지선에 1000:1인 제2권선비로 설치되어 50A 내지 4000A의 전류를 1.0%의 오차율 범위에서 계측하는 제2변류기; 및
   상기 제1변류기의 계측 데이터가 제1기준 전류값을 초과하는 경우 고장 판단에 앞선 예비적 판단으로 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하며, 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 제2변류기의 계측 데이터를 제2기준 전류값과 비교하여 상기 제2변류기의 계측 데이터가 일정 기준시간 동안 상기 제2기준 전류값을 초과하는 경우 상기 변압기 2차측 전류 방향을 판단하고, 상기 2차측 전류 방향이 변압기 내부를 향하는 경우에는 상기 변압기에 고장이 발생한 것으로 판단하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 변압기 접지선에서 계측된 상기 제2변류기의 계측 데이터가 50A를 초과하는 경우에는 제1변류기가 동작하지 않도록 제어하고, 상기 제1변류기의 계측 데이터가 50A이하인 경우에는 제2변류기가 동작하지 않도록 제어하는 변압기 감시 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1변류기의 계측 데이터가 상기 제1기준 전류값을 일정 기준시간 동안 초과하는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 변압기 감시 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1변류기의 계측 데이터에서 고조파 함유율을 산출하여 고조파 기준값과 비교하고 상기 변압기의 이상여부를 판단하는 변압기 감시 장치.
   
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 변압기의 이상 여부 및 상기 변압기의 고장 여부에 대한 정보를 상위 서버로 전송하는 통신부를 더 포함하는 변압기 감시 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 변압기의 이상 여부 및 상기 변압기의 고장 여부에 대한 경고 신호를 외부로 출력하는 알림부를 더 포함하는 변압기 감시 장치.

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