KR101952215B1 - 변압기의 파라미터를 결정하기 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

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르네 자펫츠니그
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오미크론 일렉트로닉스 게엠바하
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Abstract

본 발명은 고전압 측(41) 및 저전압 측(43)을 갖는 변압기(40)의 파라미터를 결정하는 것에 관한 것으로, 소스(13)에 의해 생성된 테스트 신호가 저전압 측(43)에 인가된다. 변압기(40)의 테스트 응답이 기록된다. 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스는 변압기(40)의 테스트 응답에 기초하여 장치(10)의 평가 디바이스(18)에 의해 결정된다.

Description

변압기의 파라미터를 결정하기 위한 디바이스 및 방법
본 발명의 예시적인 실시예는 변압기의 적어도 하나의 파라미터를 확인하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예는 특히, 리액턴스에 대해 결론을 도출할 수 있는 이러한 장치 및 방법에 관한 것이다.
변압기는 전력 공급 시스템의 일부로 사용된다. 변압기는 고전압 측의 제 1 값으로부터 저전압 측의 제 1 값보다 낮은 제 2 값으로의 전압 전환을 위해 사용될 수 있다.
측정에 의해 확인되는 변압기의 하나 이상의 특성 파라미터를 수반하는 변압기 테스트를 사용하여 변압기의 특성을 결정하는 것은 예를 들어, 작동을 위해 또는 추가적인 이유로, 의존성을 보장할 필요가 있다. 이러한 측정의 예는 정적 저항 또는 변압 비의 결정뿐만 아니라 누설 인덕턴스 또는 누설 리액턴스의 결정을 포함한다. 누설 리액턴스에 기초하여, 예를 들어 권선의 변형으로 인해 초래될 수 있는 데이터 시트 상에 정의된 변압기의 파라미터의 편차를 식별하는 것이 가능하다.
변압기의 적어도 하나의 파라미터를 효율적으로 확인하는데 사용될 수 있는 장치 및 방법이 필요하다. 이러한 파라미터의 확인의 자동화를 허용하는 장치 및 방법이 필요하다.
예시적인 실시예에 따르면, 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 확인하기 위한 기초로서, 변압기의 저전압 측에 테스트 신호를 인가하고 테스트 응답을 취하도록 설정되는, 변압기의 파라미터를 확인하기 위한 장치 및 방법이 표시된다.
이러한 방식으로 구성되는 장치 및 이러한 방식으로 구성되는 방법은 파라미터의 확인에 대한 더 큰 유연성을 제공하는데, 이는 테스트 신호가 저전압 측에 인가될 수 있기 때문이다. 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스는 자동으로 확인될 수 있다. 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스는, 반드시 변압기 테스트 장치와 변압기 사이의 연결의 재배선을 요구할 필요없이 확인될 수 있다.
파라미터를 확인하기 위해 사용되는 장치는, 테스트 신호가 저전압 측에 인가되는 동안 변압기의 고전압 측을 단락시키기 위해 사용되는 제어가능한 스위칭 수단을 포함할 수 있다. 그에 따라, 다수의 파라미터의 자동적인 순차적 확인이 용이해진다.
변압기 테스트 장치의 소스는 전류 소스 또는 전압 소스로서 선택적으로 동작가능하도록 구성될 수 있다.
제어가능한 스위칭 수단은 릴레이(relay)일 수 있거나 릴레이를 포함할 수 있다. 제어가능한 스위칭 수단은 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)일 수 있거나, IGBT 또는 FET를 포함할 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따른 장치는 고전압 측 및 저전압 측을 갖는 변압기의 파라미터를 확인하도록 설정된다. 장치는 변압기의 저전압 측에 장치를 착탈가능하게 연결하기 위한 단자를 포함한다. 장치는 테스트 신호를 생성하기 위한 소스를 포함하고, 소스는 변압기의 저전압 측에 테스트 신호를 인가하기 위해 단자에 커플링된다. 장치는 변압기의 테스트 응답에 기초하여 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하도록 설정된 평가 디바이스를 포함한다.
평가 디바이스는 테스트 응답을 평가하는 적어도 하나의 집적 반도체 회로를 포함할 수 있다.
장치는 변압기의 고전압 측에 장치를 착탈가능하게 연결하기 위한 추가적인 단자를 포함할 수 있다.
장치는 테스트 응답을 기록하기 위해, 추가적인 단자에 커플링된 측정 장치를 포함할 수 있다. 측정 장치는 전압계를 포함할 수 있다.
장치는 고전압 측을 단락시키기 위해 추가적인 단자에 연결된 제어가능한 스위칭 수단을 포함할 수 있다.
제어가능한 스위칭 수단은 장치의 하우징 내에 통합될 수 있다. 제어가능한 스위칭 수단은 제어 회로의 제어 하에 부하 회로를 스위칭하도록 설정된 릴레이 또는 다른 스위치일 수 있다. 제어가능한 스위칭 수단은 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)일 수 있거나, IGBT 또는 FET를 포함할 수 있다.
장치는 테스트 신호가 저전압 측에 인가되는 동안 고전압 측이 단락되도록 제어가능한 스위칭 수단을 제어하도록 설정될 수 있다.
평가 디바이스는 테스트 응답에 기초하여 그리고 고전압 측에 추가적인 단자를 연결하는 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스에 기초하여, 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하도록 설정될 수 있다.
평가 디바이스는 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스를 자동으로 결정하도록 설정될 수 있다.
장치는 변압기와 장치 사이의 재배선 없이 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스를 결정하도록 설정될 수 있다.
평가 디바이스는, 테스트 응답으로부터, 변압기의 누설 리액턴스 및 라인에 의해 초래되는 총 리액턴스를 결정하고, 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및 총 리액턴스로부터 누설 리액턴스를 결정하도록 설정될 수 있다.
평가 디바이스는 변압기의 테스트 응답에 기초하여 변압기의 단락 회로 임피던스를 결정하도록 설정될 수 있다.
평가 디바이스는 테스트 응답에 기초하여 그리고 고전압 측에 추가적인 단자를 연결하는 적어도 하나의 라인의 임피던스에 기초하여, 변압기의 단락 회로 임피던스를 결정하도록 설정될 수 있다.
평가 디바이스는, 테스트 응답으로부터, 변압기의 누설 임피던스 및 라인에 의해 초래되는 총 임피던스를 결정하고, 적어도 하나의 라인의 임피던스 및 총 임피던스로부터 누설 임피던스를 결정하도록 설정될 수 있다.
장치는 변압기의 전송 팩터(transmission factor)를 결정하도록 설정될 수 있다. 평가 디바이스는 전송 팩터에 기초하여 누설 리액턴스를 결정하도록 설정될 수 있다.
장치는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있다. 평가 디바이스는 사용자 인터페이스 상의 입력에 대한 응답으로 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 확인하도록 설정될 수 있다.
사용자 인터페이스는 변압기의 등가 회로도를 사용자 인터페이스가 디스플레이하기 위해 사용될 수 있도록 설정될 수 있다. 사용자 인터페이스는 결정된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스의 표시와 함께 등가 회로도를 도시하기 위해 사용자 인터페이스를 사용하도록 설정될 수 있다.
평가 디바이스는 변압기의 공칭 데이터(nominal data)와 관련된 편차를 식별하기 위한 기초로서 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 취하도록 설정될 수 있다. 공칭 데이터는 장치의 메모리에 비휘발성 방식으로 저장될 수 있거나, 장치에 의해 원격 메모리로부터 자동으로 검색될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 장치는 공칭 데이터를 수신하기 위해 사용자 인터페이스를 사용하도록 설정될 수 있다. 장치는 변압기의 유형을 표시하는 사용자 입력에 기초하여 공칭 데이터를 검색하고, 상기 공칭 데이터를 변압기의 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스와 비교하도록 설정될 수 있다. 장치는 공칭 데이터와 변압기의 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스 사이의 불일치에 대한 정보를 출력하기 위한 기초로서 비교를 취하도록 설정될 수 있다.
장치는 모바일 변압기 테스터로서 구성될 수 있다.
장치는 휴대용 변압기 테스터로서 구성될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따른 시스템은 고전압 측 및 저전압 측을 갖는 변압기를 포함한다. 시스템은 변압기에 연결된 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치를 포함한다.
하나의 예시적인 실시예에 따른 방법은 고전압 측 및 저전압 측을 갖는 변압기의 파라미터를 확인하도록 설정된다. 방법은 테스트 신호를 저전압 측에 인가하는 단계를 포함한다. 방법은 변압기의 테스트 응답을 기록하는 단계를 포함한다. 방법은 변압기의 테스트 응답에 기초하여 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하는 단계를 포함한다.
테스트 신호는 AC 신호 또는 AC 전압 신호일 수 있다.
방법은, 테스트 신호를 인가하기 위해 변압기의 저전압 측에 대한 착탈가능한 연결을 위한 단자 및 변압기의 고전압 측에 장치를 착탈가능하게 연결하기 위한 추가적인 단자를 갖는 장치에 의해 수행될 수 있다.
이 방법의 경우, 장치는 테스트 응답을 기록하기 위해, 추가적인 단자에 커플링된 측정 장치를 포함할 수 있다. 측정 장치는 전압계를 포함할 수 있다.
방법은 장치의 제어가능한 스위칭 수단에 의해 고전압 측을 단락시키는 단계를 포함할 수 있다.
이 방법의 경우, 제어가능한 스위칭 수단은 장치의 하우징 내에 통합될 수 있다. 이 방법의 경우, 제어가능한 스위칭 수단은 제어 회로의 제어 하에 부하 회로를 스위칭하도록 설정된 릴레이 또는 다른 스위치일 수 있다. 이 방법의 경우, 제어가능한 스위칭 수단은 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(IGBT) 또는 전계 효과 트랜지스터(FET)일 수 있거나, IGBT 또는 FET를 포함할 수 있다.
방법은 테스트 신호가 저전압 측에 인가되는 동안 고전압 측이 단락되도록 제어가능한 스위칭 수단을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
방법은, 테스트 응답에 기초하여 그리고 고전압 측에 추가적인 단자를 연결하는 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스에 기초하여, 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스가 결정되는 단계를 수반할 수 있다.
방법은, 장치와 변압기 사이의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스가 장치에 의해 자동으로 결정되는 단계를 수반할 수 있다.
방법은 변압기와 장치 사이의 재배선(rewiring) 없이 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스가 결정되는 단계를 수반할 수 있다.
방법은, 테스트 응답으로부터, 장치가 변압기의 누설 리액턴스 및 라인에 의해 초래되는 총 리액턴스를 결정하는 단계를 수반할 수 있다. 방법은, 장치가 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및 총 리액턴스로부터 누설 리액턴스를 결정하는 단계를 수반할 수 있다.
방법은, 장치가 변압기의 테스트 응답에 기초하여 변압기의 단락 회로 임피던스를 결정하는 단계를 수반할 수 있다.
방법은, 장치가 테스트 응답에 기초하여 그리고 고전압 측에 추가적인 단자를 연결하는 적어도 하나의 라인의 임피던스에 기초하여, 변압기의 단락 회로 임피던스를 결정하는 단계를 수반할 수 있다.
방법은, 테스트 응답으로부터, 장치가 변압기의 누설 임피던스 및 라인에 의해 초래되는 총 임피던스를 결정하는 단계를 수반할 수 있다. 방법은, 장치가 적어도 하나의 라인의 임피던스 및 총 임피던스로부터 누설 임피던스를 결정하는 단계를 수반할 수 있다.
방법은, 장치가 변압기의 전송 팩터를 결정하는 단계를 수반할 수 있다. 누설 리액턴스는, 예를 들어 프라이밍된(primed) 변압기 파라미터를 프라이밍되지 않은(unprimed) 변압기 파라미터로 전환함으로써, 전송 팩터에 기초하여 결정될 수 있다.
방법은, 사용자 인터페이스 상의 입력에 대한 응답으로 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스가 확인되는 단계를 수반할 수 있다.
방법은 변압기의 등가 회로도를 디스플레이하기 위해 사용자 인터페이스가 사용되는 단계를 수반할 수 있다. 선택적으로, 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스가 등가 회로도에 도시될 수 있다.
방법은 변압기의 공칭 데이터로부터 편차를 식별하기 위한 기초로서 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스가 취해지는 단계를 수반할 수 있다. 공칭 데이터는 체크를 수행하는 장치의 메모리에 비휘발성 방식으로 저장될 수 있거나, 장치에 의해 원격 메모리로부터 자동으로 검색될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 사용자 인터페이스는 사용자가 공칭 데이터를 입력하는 것을 허용하기 위해 공칭 데이터를 수신하기 위해 사용될 수 있다. 방법은 변압기의 유형을 표시하기 위해 사용되는 사용자 입력에 기초하여, 공칭 데이터가 검색되고, 변압기의 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스와 비교되는 단계를 수반할 수 있다. 비교에 기초하여, 공칭 데이터와 변압기의 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스 사이의 불일치에 대한 정보가 출력될 수 있다.
방법을 수행하기 위해 사용되는 장치는 모바일 변압기 테스터로서 구성될 수 있다.
방법을 수행하기 위해 사용되는 장치는 휴대용 변압기 테스터로서 구성될 수 있다.
방법은 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치에 의해 수행될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 장치, 방법 및 시스템은 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스의 효율적인 확인을 허용한다. 예시적인 실시예에 따른 장치, 방법 및 시스템은, 장치와 테스트 대상 사이의 전기 라인이 재배선되도록 요구할 필요없이 테스트를 위한 추가적인 파라미터의 확인을 허용한다. 그 결과, 테스트는 더 신속하게 수행될 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 장치, 방법 및 시스템은 손상되지 않은(uncorrupted) 테스트 결과를 달성하기 위해, 테스트의 적어도 일부 동안 저 임피던스 단락 회로를 생성하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 아래에서 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명된다. 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일한 엘리먼트를 표기한다.
도 1은 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치를 갖는 시스템을 도시한다.
도 2는 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치를 갖는 시스템을 도시한다.
도 3은 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치의 동작을 설명하는 변압기의 등가 회로도를 도시한다.
도 4는 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치의 동작을 설명하는 변압기의 등가 회로도를 도시한다.
도 5는 하나의 예시적인 실시예에 따른 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명은 아래에서 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 기초하여 보다 상세히 설명된다. 도면에서, 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 엘리먼트를 표기한다. 도면은 본 발명의 다양한 실시예의 개략적 도시이다. 도면에 도시되는 엘리먼트는 반드시 축척에 맞게 도시될 필요가 없다. 오히려, 도면에 도시된 다양한 엘리먼트는 그 기능 및 목적이 당업자에게 이해될 수 있도록 재현된다.
도면에서 기능적 유닛 및 엘리먼트 사이에 도시되는 연결 및 커플링은 또한 간접적 연결 또는 커플링으로서 구현될 수 있다. 연결 또는 커플링은 유선 또는 무선 형태로 구현될 수 있다.
변압기의 파라미터를 확인하기 위한 장치 및 방법이 아래에서 상세히 설명된다. 변압기는 고전압 또는 중간전압 네트워크에 대한 변압기일 수 있다. 변압기는 발전소 또는 변전소에 설치된 변압기일 수 있다. 장치는 설치된 변압기에서 측정의 성능을 허용하는 모바일 기기일 수 있다.
장치는 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 확인하도록 설정된다. 이를 위해 테스트 신호, 예를 들어 교류가 2 차측에 공급된다. 장치는 테스트 응답을 기록할 수 있다. 누설 인덕턴스를 확인하기 위해 테스트 신호에 대한 테스트 응답의 위상이 평가될 수 있다. 테스트 응답의 평가는 장치의 평가 디바이스에 의해 자동적으로 시행될 수 있다.
장치 및 방법의 경우, 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 확인하기 위해 장치와 변압기 사이의 적어도 하나의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스가 고려될 수 있다. 테스트 응답은, 예시의 방식으로, 제 1 기록된 전압 및 제 2 기록된 전압을 포함할 수 있다. 제 1 기록된 전압 및 제 2 기록된 전압의 크기 및 위상으로부터, 장치와 변압기 사이의 라인의 리액턴스 및/또는 인덕턴스 그리고 변압기의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스 모두를 결정하는 것이 가능하다.
장치는 변압기의 추가적인 파라미터를 자동으로 확인할 수 있다. 예시의 방식으로, 장치는 변압기의 변압 비를 자동으로 확인하도록 설정될 수 있다. 변압 비는, 예를 들어, 변압기의 프라이밍된 파라미터로 공지된 것으로부터 프라이밍되지 않은 파라미터로의 전환을 수행하기 위해, 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 컴퓨팅하기 위해 사용될 수 있다. 대응하는 계산 프로세싱은 장치의 평가 디바이스에 의해 자동으로 수행될 수 있다.
도 1은 하나의 예시적인 실시예에 따른 변압기(40)의 파라미터를 확인하기 위한 장치(10)를 갖는 시스템(1)을 도시한다.
시스템(1)은 변압기(40) 및 장치(10)를 포함한다. 장치(10)는 하우징(11)을 갖는 단일 기기의 형태일 수 있다. 장치(10)는 다수의 기기 또는 디바이스의 배열로 구성될 수 있다. 이러한 경우, 다수의 기기 또는 디바이스는 중앙 제어기에 의해 제어될 수 있다. 장치(10)는 모바일 기기의 형태, 특히 휴대용 기기의 형태일 수 있다. 장치(10)가 다수의 기기로 구성되는 경우, 기기 각각은 휴대용 기기의 형태일 수 있다.
변압기(40)는 전력 공급 디바이스의 전력 변압기일 수 있다. 변압기(40)는 발전소 또는 변전소에 영구적으로 설치될 수 있는 한편, 장치(10)는 변압기 테스트를 수행하기 위해 사용된다. 변압기(40)는 전압 변압기 또는 전류 변압기일 수 있다. 변압기(40)는 유도성 동작 원리에 기초하여 동작하는 전류 변압기 또는 전압 변압기일 수 있다.
변압기(40)는 적어도 하나의 제 1 권선(42) 및 적어도 하나의 제 2 권선(44)을 포함한다. 적어도 하나의 제 1 권선(42)은 변압기(40)의 고전압 측(41)에 제공될 수 있다. 적어도 하나의 제 2 권선(44)은 저전압 측(43)에 제공될 수 있다. 변압기(40)는 선택적으로 3차 권선을 또한 가질 수 있다.
장치(10)는 변압기(40)로의 연결을 위한 복수의 단자(12), 변압기 테스트 동안 테스트 대상으로서의 변압기(40)에 적용되거나 인가되는 테스트 신호를 위한 소스(13), 및 평가 디바이스(18)를 포함한다. 변압기(40)의 테스트 응답을 기록하기 위한 하나 이상의 측정 디바이스(14, 16)가 장치(10)에 통합될 수 있다.
복수의 단자(12)는 변압기(40)의 저전압 권선(44)에의 커플링을 위해 설정되는 단자(31)를 포함한다. 소스(13)는 테스트 신호를 저전압 측(43)에 인가하기 위해 단자(31)에 커플링된다. 복수의 단자(12)는 고전압 권선에의 커플링을 위해 설정되는 추가적인 단자(33, 34)를 포함한다. 측정 디바이스(14)는 라인(36)을 통해 저전압 측(43)에 연결될 수 있다. 측정 디바이스(16)는 라인(38)을 통해 고전압 측(41)에 연결될 수 있다. 장치(10)와 변압기(40) 사이의 연결부는 현장 사용 동안 파라미터의 확인을 허용하기 위해 착탈가능할 수 있다.
평가 디바이스(18)는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하기 위해 변압기(40)의 테스트 응답을 평가하도록 설정된다.
소스(13)는 테스트 신호로서 교류를 생성하기 위해 제어가능한 전류 소스일 수 있다. 소스(13)는 테스트 신호로서 다수의 상이한 주파수에서 교류를 생성하기 위해 제어가능할 수 있다. 소스(13)는 또한 전압 소스일 수 있다. 소스(13)는 상이한 동작 모드, 예를 들어 전류 소스로서 또는 전압 소스로서 및/또는 시간에 걸쳐 일정한 신호 또는 AC 신호의 소스로서 동작가능할 수 있다. 소스(13)에 의해 생성된 테스트 신호는 단자(31) 및 라인(35)을 통해 저전압 측(43)에 인가될 수 있다.
장치(10)는 추가적인 디바이스를 포함할 수 있다. 장치(10)는 소스(13)의 자동 전기 제어를 위한 제어 디바이스(17)를 포함할 수 있다. 제 1 측정 디바이스(14) 및 제 2 측정 디바이스(16)는 예를 들어 전압 측정을 위해 설정될 수 있다. 제어 디바이스(17) 및/또는 평가 디바이스(18)의 기능은 프로세서(19) 또는 다른 집적 반도체 회로(19)에 의해 수행될 수 있다.
장치(10)는 제어가능한 스위칭 수단(15)을 포함할 수 있다. 제어가능한 스위칭 수단(15)은 고전압 권선(42)을 선택적으로 단락시키도록 설정될 수 있다. 이러한 방식으로, 변압기의 테스트 응답은 고전압 측(41)의 단락 회로에 대해 기록될 수 있다. 고전압 측(41) 단락 회로에 대한 테스트 응답 및 개방 스위치(15)에 대한 유휴(idling) 동안의 테스트 응답 둘 모두를 기록하는 것이 또한 가능하다. 제어가능한 스위칭 수단(15)은 제어 디바이스(17)에 의해 자동으로 작동될 수 있다. 제어가능한 스위칭 수단(15)은 추가적인 단자(33) 및 추가적인 단자(33)와 고전압 권선(42) 사이의 라인(37)을 통해 고전압 권선(42)에 전도성으로 연결될 수 있다. 제어가능한 스위칭 수단(15)은 종래의 스위치, 기계적/전기적 스위치, 릴레이, FET, IGBT, 또는 스위칭 수단(15)의 상태에 기초하여 단자들(33) 사이에 전기적으로 전도성인 연결을 형성하기에 적합한 다른 컴포넌트일 수 있다.
장치(10)는 상이한 방식으로 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정할 수 있다. 예시의 방식으로, 제어 디바이스(17)는 테스트 신호가 저전압 측(43)에 인가되도록 소스(13)를 제어할 수 있다. 테스트 신호는 AC 신호일 수 있다. AC 신호의 순차적으로 상이한 주파수가 사용자 정의 기반으로 또는 자동으로 설정되는 것이 가능하다.
장치(10)는 변압기(40)의 테스트 응답의 크기 및 위상을 확인할 수 있다. 예시의 방식으로, 측정 디바이스(14)는 저전압 측(43)의 전압을 제 1 테스트 응답으로서 기록하기 위해 사용될 수 있다. 추가적인 측정 디바이스(16)는 고전압 측(41)의 전압을 제 2 테스트 응답으로서 기록하기 위해 사용될 수 있다. 장치(10)는 소스(13)의 테스트 신호에 대한 제 1 테스트 응답 및 제 2 테스트 응답 둘 모두의 위상을 결정할 수 있다. 이는 상이한 방식으로 수행될 수 있다. 예시의 방식으로, 테스트 신호에서의 제로 크로싱(zero crossing) 및 테스트 응답에서의 제로 크로싱 사이의 시간 간격이 식별될 수 있다. 테스트 신호의 제로 크로싱과 기준 신호의 제로 크로싱 사이의 시간 간격이 결정될 수 있고, 테스트 응답 각각의 제로 크로싱과 기준 신호 사이의 추가적인 시간 간격이 결정되는 것이 가능하다. 기준 신호의 시간 간격 및 주파수는 위상을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 시간에 따른 평균화와 결합된 테스트 신호 및 테스트 응답의 곱셈은 시간에 따른 평균으로부터의 위상 및 곱해진 신호의 진폭을 결정하기 위해 사용될 수 있다.
장치(10)는 하나 이상의 테스트 응답의 진폭을 자동으로 결정할 수 있다. 평가 디바이스(18)는 테스트 응답의 진폭 및 테스트 신호 진폭으로부터 몫(quotient)을 컴퓨팅할 수 있다.
평가 디바이스(18)는 테스트 신호에 대한 제 1 테스트 응답에서의 위상 시프트, 테스트 신호에 대한 제 2 테스트 응답의 위상 시프트 및 제 1 및 제 2 테스트 응답의 진폭으로부터 변압기의 총 직렬 리액턴스를 결정할 수 있다. 평가 디바이스(18)는 변압기(40)의 총 직렬 리액턴스를 프라이밍된 파라미터로서 확인할 수 있다. 평가 디바이스(18)는 선택적으로, 변압기(40)의 변압 비의 제곱으로 스케일링함으로써 전체 직렬 리액턴스를 프라이밍되지 않은 파라미터로서 결정하도록 설정될 수 있다.
일 구성에서, 도 4를 참조하여 더 상세히 설명되는 바와 같이, 평가 디바이스(18)는, 측정 디바이스(14)를 사용하여 기록된 전압의 위상 및 진폭으로부터, 변압기의 직렬 임피던스와 라인(37)의 임피던스의 합인 총 임피던스를 결정하도록 설정될 수 있다. 평가 디바이스(18)는 측정 디바이스(16)를 사용하여 기록된 전압의 위상 및 진폭으로부터 라인(37)의 임피던스를 결정하도록 설정될 수 있다. 평가 디바이스(18)는 변압기(40)의 총 직렬 리액턴스를, 총 임피던스의 허수부와 라인(37)의 임피던스의 허수부 사이의 차이로 결정하도록 설정될 수 있다. 평가 디바이스(18)는 이러한 방식으로 결정된 총 직렬 리액턴스를, 변압 비의 제곱으로 스케일링함으로써 변압기의 프라이밍되지 않은 파라미터로 전환하도록 설정될 수 있다.
추가적인 구성에서, 평가 디바이스(18)는 총 임피던스 및 총 저항으로부터 변압기(40)의 총 직렬 리액턴스를 결정하도록 설정될 수 있다. 전체 저항은 정적 저항 측정을 통해 또는 제 1 및 제 2 테스트 응답의 평가를 통해 확인될 수 있다.
평가 디바이스(18)는 변압기(40)의 총 누설 인덕턴스를 확인하도록 설정될 수 있다. 이를 위해, 평가 디바이스(18)는 누설 리액턴스를 테스트 신호의 각 주파수로 나눌 수 있다.
장치(10)는 변압기(40)의 변압 비를 자동으로 결정하고, 누설 리액턴스 또는 누설 인덕턴스를 계산하는 경우 이를 프라이밍되지 않은 파라미터로서 고려하도록 설정될 수 있다. 예시의 방식으로, 이를 위해, 소스(13)는 AC 전압 소스로서 동작될 수 있고, 고전압 측(41)의 전압은 변압기의 변압 비를 결정하기 위해 기록될 수 있다. 변압 비를 결정하기 위해 다른 기술이 사용될 수 있다.
장치(10)는 사용자 인터페이스(20)를 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(20)는 장치(10)에 의해 수행되는 측정의 사용자 정의 규정을 허용하도록 설정된 그래픽 사용자 인터페이스(20)일 수 있다. 소스(13) 및/또는 제어가능한 스위칭 수단(15)은 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하기 위해 시간 의존적인 방식으로 동작될 수 있다.
장치(10)는 장치(10)와 변압기(40) 사이의 연결부(35-38)가 파괴 및/또는 상이하게 연결되어야 할 필요없이 상이한 측정이 시행될 수 있도록 설정될 수 있다. 테스트 대상이 재배선될 필요없이 상이한 측정이 수행될 수 있다. 측정은 완전히 또는 부분적으로 자동화된 방식으로, 즉 측정들 사이에서 사용자의 상호작용없이 장치(10)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하는 것 및 적어도 하나의 추가적인 파라미터, 예를 들어 동적 또는 정적 저항을 기록하는 것 둘 모두가 가능하다.
장치(10)는 다수의 상이한 측정을 순차적으로 수행하도록 설정될 수 있고, 측정 및 선택적으로는 이들의 순서는 또한 인터페이스(20)를 통해 사용자 정의 기반으로 규정될 수 있다. 인터페이스(20)는 예를 들어 변압기(40)의 등가 회로도를 도시하기 위해 사용될 수 있고, 여기서 어떤 파라미터가 측정되어야 하는지를 사용자가 선택할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 평가 디바이스(18)는 변압기(40)의 결정된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스가 표시되는 변압기(40)의 등가 회로도가 도시되도록 인터페이스(20)를 제어할 수 있다.
도 1은 제어가능한 스위칭 수단(15)이 장치(10)에 집적된 장치(10)를 도시하지만, 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스의 결정은 또한, 장치(10)가 고전압 측(41)을 단락시키기 위한 어떠한 제어가능한 스위칭 수단도 갖지 않은 경우에도 시행될 수 있다.
장치(10)는 결정된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스에 기초하여 추가적인 프로세싱 단계를 수행하도록 설정될 수 있다. 예시의 방식으로, 장치(10)는 변압기(40)의 공칭 데이터로부터의 편차를 식별하도록 설정될 수 있다. 공칭 데이터는 장치(10)의 메모리에 비휘발성 방식으로 저장될 수 있다. 공칭 데이터는 예를 들어 무선 또는 유선 광역 네트워크 또는 로컬 영역 네트워크를 통해 자동으로 장치(10)에 의해 원격 메모리로부터 검색될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 장치(10)는 인터페이스(20)를 통해 공칭 데이터를 수신하도록 설정될 수 있다. 장치(10)는 변압기의 유형을 표시하기 위해 사용되는 사용자 입력에 기초하여 공칭 데이터를 검색하고, 상기 공칭 데이터를 변압기(40)의 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스와 비교하도록 설정될 수 있다. 장치(10)는 공칭 데이터와 변압기(40)의 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스 사이의 불일치에 대한 정보를 출력하기 위한 기초로서 비교를 취하도록 설정될 수 있다.
도 2는 추가적인 예시적인 실시예에 따른 장치(10)를 갖는 시스템(1)의 도면이다. 장치(10)는 고전압 측(41)을 단락시키기 위한 어떠한 제어가능한 스위칭 수단(15)도 갖지 않을 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하기 위해, 고전압 권선(42)은 라인(39)에 단락될 수 있어서 단락 회로는 장치(10)를 통해 라우팅되지 않는다.
장치(10)의 추가적인 구성 및 동작은 도 1의 장치(10)를 참조하여 설명된 바와 같을 수 있다.
장치(10)는 기준 신호 소스(21)를 포함할 수 있다. 기준 신호 소스(21)는 소스(13)에 의해 생성된 테스트 신호의 주파수에 대응하는 주파수에서 정현파 또는 다른 AC 신호를 생성할 수 있다. 평가 디바이스(18)는, 기준 신호 소스(21)의 기준 신호에 대한 테스트 신호의 위상을 결정함으로써 그리고 기준 신호 소스(21)의 기준 신호에 대한 테스트 응답의 위상을 결정함으로써 테스트 응답과 테스트 신호 사이의 위상 시프트 또는 시간 오프셋을 확인할 수 있다.
도 3 및 도 4는 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치의 동작을 설명하기 위한 등가 회로도를 도시한다.
도 3은 변압기(40)의 등가 회로도를 도시한다. 고전압 측(41)의 권선 저항 R1은 저항기(51)로 표현될 수 있다. 저전압 측(43)의 변압된 권선 저항 R2'는 저항기(54)로 표현될 수 있다. 고전압 측(41)의 누설 인덕턴스 Lσ1은 인덕턴스(52)로 표현될 수 있다. 저전압 측(43)의 변압된 누설 인덕턴스 Lσ2'는 인덕턴스(53)로 표현될 수 있다. 저항(51, 54) 및 인덕턴스(52, 53)는 변압기의 총 직렬 인덕턴스를 정의한다. 인덕턴스(52, 53)는 변압되지 않은, 즉 프라이밍되지 않은 총 누설 인덕턴스를 정의하고, 이는, 그 자체로 공지된 방식으로 변압 비의 제곱으로 스케일링함으로써 변압기의 프라이밍된 파라미터로 전환될 수 있다.
자화 전류를 전달하는 주 인덕턴스가 인덕턴스(55)에 의해 고려될 수 있다. 변압기 코어에서의 손실의 선형 모델링은 저항기(56)에 의해 제공될 수 있다.
하나의 예시적인 실시예에 따른 장치는 테스트 신호를 저전압 측에 인가하고, 변압기(40)의 적어도 총 직렬 리액턴스 및/또는 총 누설 인덕턴스를 결정하기 위한 기초로서 테스트 응답을 취하도록 설정된다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 장치(10)의 동작을 추가로 설명하기 위한 등가 회로도를 도시한다.
장치(10)는 변압기의 저전압 측에 소스(13)의 테스트 신호를 공급할 수 있다. 전압계(65) 또는 다른 전압 측정 디바이스는 저전압 측의 전압 VL을 제 1 테스트 응답으로서 기록할 수 있다. 전압계(66) 또는 다른 전압 측정 디바이스는 고전압 측의 전압 VH를 제 2 테스트 응답으로서 기록할 수 있다. 제 1 및 제 2 테스트 응답은 예를 들어, 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 결정하기 위해 앞서 설명된 바와 같이 평가될 수 있다.
도 4는 저항기(61) 및 인덕턴스(62)를 통해 변압된 총 직렬 임피던스를 도시한다. 장치(10)와 변압기(40) 사이의 라인(37)은 라인 저항(63) 및 라인 인덕턴스(64)가 기여할 수 있는 라인 임피던스를 갖는다.
테스트 신호에 대한 고전압 측의 전압 VH의 위상 및 진폭을 평가함으로써 그리고 테스트 신호에 대한 저전압 측의 전압 VL의 위상 및 진폭을 평가함으로써, 변압된 총 직렬 저항(61), 및 변압된 총 누설 인덕턴스(62)에 비례하는 변압된 총 직렬 리액턴스를 확인하는 것이 가능하다. 예시의 방식으로, 총 임피던스는 테스트 신호에 대한 고전압 측의 전압 VH의 위상 및 진폭으로부터 확인될 수 있다. 총 라인 임피던스는 테스트 신호에 대한 고전압 측의 전압 VH의 위상 및 진폭으로부터 확인될 수 있다. 변압된 누설 리액턴스는 총 임피던스 및 라인 임피던스의 허수부들 사이의 차이로서 결정될 수 있다. 변압 비의 제곱으로 스케일링하는 것은 누설 리액턴스가 변압기의 프라이밍되지 않은 파라미터로서 결정되도록 허용한다.
누설 리액턴스를 결정하기 위한 평가 및 계산 단계는 평가 디바이스(18)에 의해 자동으로 수행될 수 있다.
도 5는 하나의 예시적인 실시예에 따른 방법(70)에 대한 흐름도이다. 방법(70)은 하나의 예시적인 실시예에 따른 장치(10)에 의해 자동으로 수행될 수 있다.
단계(71)에서, 장치(10)와 변압기(40) 사이의 적어도 하나의 라인의 라인 임피던스 및/또는 라인 리액턴스가 확인될 수 있다. 이를 위해, 소스(13)가 테스트 신호를 생성할 수 있다.
단계(72)에서, 소스(13)에 의해 생성된 테스트 신호는 변압기(40)의 저전압 측에 인가된다. 테스트 신호는 AC 신호일 수 있다.
단계(73)에서, 변압기의 테스트 응답이 기록될 수 있다. 테스트 응답은 고전압 권선에 걸친 AC 전압 및 저전압 권선에 걸친 추가적인 AC 전압을 포함할 수 있고, 이들은 시간 의존적으로 기록된다.
단계(74)에서, 변압기(40)의 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스가 결정될 수 있다. 결정된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스는 변압기의 총 직렬 리액턴스 및 총 누설 인덕턴스에 대응할 수 있다.
방법(70)은 추가적인 단계들을 포함할 수 있다. 예시의 방식으로, 변압 비는 자동으로 결정될 수 있다. 변압 비는 변환된 파라미터를 변환되지 않은 파라미터로 전환하기 위해 사용될 수 있다.
방법(70)은 사용자 정의 기초로 변압기(40)의 어느 파라미터가 결정되는지를 규정하기 위해 사용되는 사용자 입력의 평가를 포함할 수 있다.
방법(70)은 확인된 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스가 도시되도록 하는 그래픽 사용자 인터페이스의 작동을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예가 도면을 참조하여 상세하게 설명되었지만, 추가적인 예시적인 실시예는 대안적인 또는 추가적인 특징이 사용되는 것을 수반할 수 있다. 예시의 방식으로, 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스를 확인하기 위한 특정 처리 단계가 예시의 방식으로 설명되었지만, 다른 프로세싱 기술이 사용될 수 있다. 예시의 방식으로, 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스는 행렬 방정식 시스템을, 테스트 신호의 사인 및 코사인 성분을 하나 이상의 테스트 응답의 대응하는 성분으로 매핑하는 매핑 행렬의 엘리먼트로 분해함으로써 확인될 수 있다.
예시적인 실시예는 변압기의 권선을 단락시키기 위한 제어가능한 스위칭 수단을 포함하는 장치를 수반할 수 있지만, 장치는 또한 변압기의 다수의 권선을 단락시키기 위한 2개 또는 2개보다 많은 제어가능한 스위칭 수단을 가질 수 있거나 어떠한 이러한 제어가능한 스위칭 수단도 갖지 않을 수 있다. 장치는 다수의 권선을 동시에 또는 순차적 시간에 단락시키도록 설정될 수 있다.
예시적인 실시예는 변압기의 다수의 파라미터의 결정이 자동으로 수행되는 것을 포함하는 절차를 수반할 수 있지만, 예시적인 실시예에 따른 장치 및 방법은 또한, 새로운 사용자 입력이 요구되기 전에 변압기의 오직 하나의 파라미터, 예를 들어 누설 리액턴스만이 측정되는 경우에 사용될 수 있다.
변압기는 전력 공급 시스템의 발전소 또는 변전소에 설치될 수 있지만, 예시적인 실시예에 따른 장치 및 방법은 또한 더 작은 변압기에도 사용될 수 있다.
예시적인 실시예에 따른 장치, 방법 및 시스템은 변압기 테스트를 위한 보다 광범위한 자동화로 누설 리액턴스 및/또는 누설 인덕턴스와 같은 파라미터의 확인을 허용한다.

Claims (15)

  1. 고전압 측(41) 및 저전압 측(43)을 갖는 변압기(40)의 파라미터를 확인하기 위한 장치(10)로서,
    상기 변압기(40)의 저전압 측(43)에 상기 장치(10)를 착탈가능하게 연결하기 위한 단자(31);
    상기 변압기(40)의 고전압 측(41)에 상기 장치(10)를 착탈가능하게 연결하기 위한 추가적인 단자(33, 34);
    상기 변압기(40)의 상기 고전압 측(41)을 단락시키기 위해 상기 추가적인 단자(33, 34)에 연결되는 제어가능한 스위칭 디바이스(15);
    테스트 신호를 생성하며, 상기 변압기(40)의 상기 저전압 측(43)에 상기 테스트 신호를 인가하기 위해 상기 단자(31)에 연결되는 소스(13); 및
    상기 변압기(40)의 테스트 응답에 기초하여, 상기 변압기(40)의 누설 리액턴스 또는 누설 인덕턴스를 결정하도록 설정된 평가 디바이스(18)를 포함하며,
    상기 평가 디바이스(18)는 상기 변압기(40)의 공칭 데이터를 검색하고, 상기 변압기(40)의 공칭 데이터를 상기 변압기(40)의 누설 리액턴스 또는 누설 인덕턴스와 비교하여 상기 변압기(40)의 공칭 데이터로부터의 편차를 자동으로 식별하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테스트 응답을 기록하기 위해 상기 추가적인 단자(33, 34)에 커플링되는 측정 디바이스(16)를 포함하는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치(10)는 상기 테스트 신호가 상기 저전압 측(43)에 인가되는 동안 상기 고전압 측(41)이 단락되도록 상기 제어가능한 스위칭 디바이스(15)를 제어하도록 설정되는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 평가 디바이스(18)는 상기 테스트 응답에 기초하여 그리고 상기 고전압 측(41)에 상기 추가적인 단자(33)를 연결하는 적어도 하나의 라인(37)의 리액턴스 또는 인덕턴스에 기초하여, 상기 변압기(40)의 누설 리액턴스 또는 누설 인덕턴스를 결정하도록 설정되는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 평가 디바이스(18)는 상기 적어도 하나의 라인(37)의 리액턴스 또는 인덕턴스를 자동으로 결정하도록 설정되는 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 장치(10)는 상기 변압기(40)와 상기 장치(10) 사이의 재배선 없이 상기 적어도 하나의 라인(37)의 리액턴스 또는 인덕턴스를 결정하도록 설정되는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 평가 디바이스(18)는 상기 변압기(40)의 상기 테스트 응답에 기초하여 상기 변압기(40)의 단락 회로 임피던스를 결정하도록 추가적으로 설정되는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 평가 디바이스(18)는 상기 테스트 응답에 기초하여 그리고 상기 고전압 측(41)에 상기 추가적인 단자를 연결하는 적어도 하나의 라인(37)의 임피던스에 기초하여, 상기 변압기(40)의 단락 회로 임피던스를 결정하도록 설정되는 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    사용자 인터페이스(20)를 포함하고,
    상기 평가 디바이스(18)는 상기 사용자 인터페이스(20) 상의 입력에 대한 응답으로 상기 변압기(40)의 누설 리액턴스 또는 누설 인덕턴스를 확인하도록 설정되는 장치.
  10. 삭제
  11. 고전압 측(41) 및 저전압 측(43)을 갖는 변압기(40); 및
    상기 변압기(40)에 연결되는, 제 1 항에 따른 장치(10)를 포함하는 시스템.
  12. 고전압 측(41) 및 저전압 측(43)을 갖는 변압기(40)의 파라미터를 확인하기 위한 방법으로서,
    제어가능한 스위칭 디바이스(15)를 사용하여 상기 변압기(40)의 상기 고전압 측(41)을 단락시키는 단계;
    상기 저전압 측(43)에 테스트 신호를 인가하는 단계;
    상기 변압기(40)의 테스트 응답을 기록하는 단계;
    상기 변압기(40)의 상기 테스트 응답에 기초하여 상기 변압기(40)의 누설 리액턴스 또는 누설 인덕턴스를 결정하는 단계;
    상기 변압기(40)의 공칭 데이터를 검색하는 단계; 및
    상기 변압기(40)의 공칭 데이터를 상기 변압기(40)의 누설 리액턴스 또는 누설 인덕턴스와 비교하여 상기 변압기(40)의 공칭 데이터로부터의 편차를 자동으로 식별하는 단계;를 포함하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 테스트 신호가 상기 저전압 측(43)에 인가되는 동안 상기 고전압 측(41)이 단락되도록 상기 제어가능한 스위칭 디바이스(15)를 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    제 1 항에 따른 장치(10)를 사용하여 수행되는 방법.
  15. 삭제
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