KR102000431B1 - 초음파를 이용한 변압기 감시 장치 - Google Patents

초음파를 이용한 변압기 감시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초음파를 이용한 변압기 감시 장치에 관한 것으로 변압기의 고장을 탐지하는 AE(Acoustic Emission) 센서와, AE 센서에서 검출된 신호나 정보를 처리하여 디지털로 변환하는 신호 처리 및 A/D(Analog to Digital) 변환부와, 디지털로 변환된 신호나 정보에서 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 분석 및 검출하여 전송에 적합한 데이터 포맷으로 변환하는 통신 및 제어부와, 변압기에 관련된 고장진단 정보를 피오이(PoE : Power over Ethernet) 규격에 맞춰 외부의 피오이 스위치로 전송하고, 상기 피오이 스위치를 통해서 전송된 데이터와 전원을 각각 분리하는 전원 및 데이터 인터페이스부와, 상기 데이터는 상기 통신 및 제어부에 제공하고, 상기 전원은 상기 AE 센서, 상기 신호 처리 및 A/D 변환부, 그리고 상기 통신 및 제어부의 구동 전원으로 인가하는 내부전원 공급부를 포함한다.

Description

초음파를 이용한 변압기 감시 장치{APPARATUS FOR MONITORING TRANSFORMER USING ULTRASONIC WAVES}
본 발명은 액티브형 초음파 감시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 PoE(Power over Ethernet) 전송 방식을 적용하고 분석 알고리즘을 일체화하여 변압기의 고장을 감시할 수 있도록 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전기기기는 장기 사용하게 될 경우, 기기 수명을 평가하는 주요지표인 절연물이 열화되어 파괴된다. 특히 변전설비(예 : 변압기)는 매우 중요한 기간 설비이므로, 상기 변전설비의 고장 여부를 진단할 수 있는 고압 절연물의 열화에 대한 정확한 판단이 필요하다.
특히 변압기는 기기 운전 중 온도, 습도 및 산소 때문에 기기 내부의 고압 절연물이 열화하고, 그것이 진행되면 뇌 서지(lightning surge) 등 이상전압 또는 외부단락 전류로 인한 전자 기계력 등의 전기적, 기계적 이상 스트레스를 받아 파괴될 위험이 높다.
최근 전력 수요에 있어서 도심지역을 중심으로 증가하고 있는 변전설비에 대한 방재성, 안전성 요구가 높아지고 있지만, 절연물 내부 상태의 육안점검 또는 상태 분석 등이 쉽지 않은 상황이다. 따라서 기기 보수점검의 관점에서 기기 내부 상태를 외부로부터 정밀하게 진단하는 기술이 매우 중요하다.
상기 변압기의 열화 진단 방법으로는 크게 2가지로 나뉠 수 있다. 예컨대 부분방전 측정, 절연물 전기적 특성 측정, 열화상 측정 등의 계측진단, 및 절연유 성분 분석 등 열화 진행도나 이상현상 유무를 화학적인 분석방법으로 진단하는 분석진단이 있다. 그 중 상기 부분방전 측정은 AE(Acoustic Emission) 센서 등을 이용해 초음파나 가청음을 확보하는 방법으로 수행할 수 있다.
여기서 상기 부분방전은 절연물 열화나 절연물 중 보이드(Void) 또는 트리 존재로 인해 전계가 불균일해져 부분적인 코로나 방전을 발생하는 현상이며, 상기 AE 센서를 이용한 부분방전 측정은 물체가 파괴될 때 발생하는 초음파 신호를 이용하여 측정하는 방법으로서, 물체가 파괴에 이르는 초기에 내부에서 발생하는 수 10kHz 내지 수 MHz에 걸친 음향을 측정하는 방법이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0482305호(2005.03.31. 등록, 변압기내 부분방전 측정용 초음파 상시 감시장치)에 개시되어 있다.
그러나 상기 초음파를 이용해 검출할 수 있는 음향 신호가 모두 미약한 신호이기 때문에 소음 성분과의 변별력을 조금이라도 더 향상시키기 위한 연구가 필요한 상황이다.
또한 종래에는 다수의 초음파 센서 수 만큼의 입력포트를 사용하고 보드(Board)로 분석모듈이 일체화 되어 있기 때문에 감시 장치의 고장 시 수리가 어려워 수리를 통한 지속적인 사용이 불가한 문제점이 있다.
또한 종래에는 초음파 센서를 통해 측정된 데이터를 동축케이블을 이용하여 변압기에서 인접한 장소에 설치된 시스템으로 전송하여 분석한 후 그 분석 결과를 광 전송선으로 감시실(Control Room)에 보내는 방식이기 때문에 그 전송 과정에서 노이즈가 삽입되거나 손실이 발생하여 측정 결과에 대한 신뢰성이 떨어질 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, PoE 전송 방식을 적용하여 전원은 물론 데이터도 안정적으로 전송하고 또한 분석 알고리즘을 일체화하여 변압기의 고장을 감시할 수 있도록 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 PoE 방식을 이용하여 초음파 센서까지 전원도 공급할 수 있도록 하여 선로를 간단히 구성하고, 상기 초음파 센서에서 측정된 정보를 이용하여 분석한 신호의 전송 시에도 손실을 최소화시킬 수 있도록 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명은 센서별 독립된 모듈 형태의 액티브 타입으로 구성하고, PoE 방식을 이용하여 상기 독립된 모듈 형태의 액티브 타입 센서에서 생성된 정보를 외부로 전송하거나, 외부의 제어 신호를 상기 독립된 모듈 형태의 액티브 타입 센서에 전송할 수 있도록 함으로써 장치를 단순하게 구성하여 내구성이나 신뢰성을 높이고, 또한 고장 수리 등이 용이하도록 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 초음파를 이용한 변압기 감시 장치는 변압기의 고장을 탐지하는 AE(Acoustic Emission) 센서; 상기 AE 센서에서 검출된 신호나 정보를 처리하여 디지털로 변환하는 신호 처리 및 A/D(Analog to Digital) 변환부; 상기 디지털로 변환된 신호나 정보에서 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 분석 및 검출하여 전송에 적합한 데이터 포맷으로 변환하는 통신 및 제어부; 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 피오이(PoE : Power over Ethernet) 규격에 맞춰 외부의 피오이 스위치로 전송하고, 상기 피오이 스위치를 통해서 전송된 데이터와 전원을 각각 분리하는 전원 및 데이터 인터페이스부; 및 상기 데이터는 상기 통신 및 제어부에 제공하고, 상기 전원은 상기 AE 센서, 상기 신호 처리 및 A/D 변환부, 그리고 상기 통신 및 제어부의 구동 전원으로 인가하는 내부전원 공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 전원 및 데이터 인터페이스부에 유선 또는 무선 방식으로 전원 공급이나 데이터 송수신을 위한 외부 장치를 연결하는 접속부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 접속부는, 적어도 하나 이상의 외부 장치와 유선 또는 무선 방식 중 어느 한 가지 방식으로 동시에 다중 접속하여 전원 공급과 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 신호 처리 및 A/D 변환부는, 상기 AE 센서에서 검출된 신호나 정보에 대한 잡음 제거나 필터링 또는 신호 증폭 중 적어도 하나 이상의 신호 처리 작업을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 통신 및 제어부는, 상기 신호 처리 및 A/D 변환부의 잡음 제거를 위한 영역, 필터링 대역, 및 신호 증폭률을 외부의 메인 감시 장치에서 원격 제어신호를 수신하여 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보는, 상기 AE 센서의 측정 정보, 상기 AE 센서의 측정 정보를 가공하고 분석한 결과 정보, 및 변압기 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전원의 차단에 대비하여 전원을 충전하기 위한 전원 충전 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 통신 및 제어부는, 연결 가능한 유선 또는 무선 통신 방식을 이용하여 외부의 디스플레이 수단, 사운드 출력 수단 및 휴대용 모바일 단말기 중 적어도 어느 하나에 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 텍스트와 사운드를 조합한 정보로 출력하도록 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 PoE 전송 방식을 적용하고 분석 알고리즘을 일체화하여 변압기를 감시할 수 있도록 함으로써 신호전송 시 손실을 최소화시킬 수 있도록 하며, 센서별 독립된 모듈 형태의 액티브 타입으로 구성하고, 또한 PoE 방식을 이용하여 정보를 전송할 수 있도록 함으로써 장치를 단순하게 구성할 수 있도록 하며, 필요에 따라서는 1개의 센서만 별도로 특정 전력설비 진단에 적용할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 변압기 감시 장치의 피오이(PoE) 네트워크 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 초음파 액티브 센서의 피오이 컨버터에 대한 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 일체형 초음파 액티브 센서의 피오이 컨버터에 대한 다른 실시예를 보인 예시도.
도 4는 상기 도 2에 있어서, 일체형 초음파 액티브 센서의 피오이 컨버터에 대한 또 다른 실시예를 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 초음파를 이용한 변압기 감시 장치의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파를 이용한 변압기 감시 장치의 피오이(PoE) 네트워크 구성을 보인 예시도이다.
도 1을 참조하면, 초음파를 이용한 변압기 감시 장치의 피오이(PoE) 네트워크는 다채널의 초음파 액티브 센서(110~140), 피오이 스위치(200), 메인 감시 장치(300)를 포함하여 네트워크가 구성된다.
상기 초음파 액티브 센서(110~140)는 센서별 독립된 모듈 형태의 액티브 타입으로서, PoE(Power over Ethernet) 방식을 이용하여 초음파 센서(AE 센서)까지 전원을 공급하고, 각각의 초음파 액티브 센서(110~140)에서 측정된 신호 또는 변압기에 관련된 고장진단 정보를 외부의 메인 감시 장치(300)까지 전송할 수 있는 일체형으로 구성된다. 따라서 본 발명의 실시예에서 상기 각각의 초음파 액티브 센서(110~140)는 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)로 기재하거나 다채널 일체형 초음파 센서(110~140)로 기재할 수 있다.
여기서 상기 피오이(PoE)는 파워(Power)와 이더넷(Ethernet)을 하나의 같은 케이블을 통해 공급할 수 있도록 설계 된 기술을 의미한다.
상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)는 패시브 센서와 대비되는 것으로 대상물에 어떤 에너지를 의식적으로 주어 그 대상물에서 나오는 정보를 감지 또는 검지하거나, 주어진 에너지를 대상물에 있어서 정보를 감지하기 쉬운 에너지로 변환하여 그 에너지를 정보로서 감지한다.
한편 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)는 변압기의 고장을 탐지하는 AE 센서(111)와 피오이 컨버터(PoE Converter, 112)를 각기 포함한다.
상기 피오이 컨버터(112)는 AE 센서(111)의 동작에 필요한 전원 및 AE 센서(111)에서 측정된 정보의 처리에 필요한 전원을 제공한다. 또한 상기 피오이 컨버터(112)는 상기 신호 처리된 결과(예 : 변압기에 관련된 고장진단 정보)를 피오이 네트워크를 통해 외부 장치(미도시)로 전송한다.
상기 피오이 스위치(200)는 24 VDC(또는 5 VDC 등)와 같은 유용 가능한 전원을 제공할 수 있는 전원 공급부(210)를 포함한다.
상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)를 네트워크화하기 위해서는 직류(DC) 전원이 필요하며, 따라서 상기 전원 공급부(210)는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환하여 제공할 수 있다.
상기 피오이 스위치(200)는 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)를 연결하기 위한 다중 포트(예 : 4 Port, 8 Port 등)를 포함한다.
상기 메인 감시 장치(300)는 상기 피오이 스위치(200)를 통해 변압기에 관련된 고장진단 정보를 수신한다. 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보는 데이터베이스화하여 저장되거나, 변압기의 고장 여부 및 변압기의 고장 위치를 분석할 수 있다. 그리고 분석된 결과는 모니터 등의 디스플레이 수단(미도시)을 통해서 출력한다. 상기 메인 감시 장치(300)는 서버나 컴퓨터(PC)로 구성할 수 있으며, 임의의 분석 소프트웨어를 탑재할 수 있다.
이때 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)와 상기 피오이 스위치(200), 및 상기 피오이 스위치(200)와 상기 메인 감시 장치(300)는 트위스티드 페어 케이블로 연결할 수 있다. 상기 트위스티드 페어 케이블은 차폐형 트위스티드 페어 케이블(STP : Shielded Twisted Pair)과 차폐막이 없는 트위스티드 페어 케이블(UTP : Unshielded Twisted Pair)이 포함된다.
하나의 트위스티드 페어 케이블 안에는 그 용도에 따라 하나에서 수백개의 트위스티드 페어가 들어 있으며, 하나의 트위스티드 페어는 두 가닥의 구리선이 노끈처럼 일정한 간격으로 꼬여있는 모양이다. 상기와 같이 구리선을 꼬는 이유는 인접한 케이블 또는 주변으로부터의 전자파 간섭을 최소화하기 위해서이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 상기 AE 센서(111)를 통해 측정된 신호나 정보 또는 그 정보들을 처리하여 산출된 변압기에 관련된 고장진단 정보를 트위스티드 페어 케이블을 이용하여 전송할 수 있도록 함으로써 노이즈 내성을 유지할 수 있다. 즉, 종래에는 구조적으로 동축 케이블을 사용해야 하므로 노이즈 내성이 약하였으나, 본 발명에서는 구조적으로 트위스티드 페어 케이블의 사용이 가능하게 됨으로써 노이즈 내성을 개선할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
이하 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)의 피오이 컨버터(112)에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 일체형 초음파 액티브 센서의 피오이 컨버터에 대한 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)의 피오이 컨버터(112)는 신호 처리 및 A/D(Analog to Digital) 변환부(112a), 통신 및 제어부(112b), 전원 및 데이터 인터페이스부(112c), 내부전원 공급부(112d), 및 접속부(112e)를 포함한다. 여기서 상기 피오이 컨버터(112)의 각 구성수단은 필요에 따라 기능별로 조합이 가능하며, 어느 하나의 구성수단에서 다른 구성수단의 기능을 추가로 수행하도록 구성할 수도 있다.
상기 신호 처리 및 A/D 변환부(112a)는 상기 AE 센서(111)에서 검출된 신호나 정보(예 : AE 센싱 정보)를 수신하여 잡음 제거나 필터링 또는 신호 증폭과 같은 신호 처리(Signal Processing)를 수행한 후 디지털 신호로 변환한다. 상기 신호 처리 및 A/D 변환부(112a)의 잡음 제거 영역, 필터링 대역, 및 신호 증폭률은 메인 감시 장치(300)의 제어를 받아 원격으로 제어할 수 있다. 예컨대 AE 센서(111)의 감도에 따라 상기 값들을 조절함으로써 좀 더 정확한 고장진단이 가능하도록 하는 것이다. 이에 따라 AE 센서(111)의 교체나 수리 시 감도가 변경될 경우에도 정확한 고장진단을 수행할 수 있도록 간편하게 튜닝 할 수 있다.
상기 통신 및 제어부(112b)는 상기 디지털로 변환된 AE 센싱 정보(즉, AE 센서를 통해서 센싱된 정보)를 처리하여 변압기에 관련된 고장진단 정보를 검출하여 통신에 적합한 데이터 포맷으로 변환한다. 이때 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보에는 AE 센서(111)의 측정 정보, 그 측정 정보를 가공하고 분석한 결과 정보(즉, 고장진단을 위한 분석 정보), 변압기 정보 등을 더 포함할 수 있다.
상기 통신 및 제어부(112b)는 상기 메인 감시 장치(300)에서 원격 제어 신호를 수신하여 상기 신호 처리 및 A/D 변환부(112a)에서 신호 처리를 위한 세부 조건(예 : 고장진단을 위한 신호 레벨이나 범위 조절에 관련된 조건으로서, 잡음 제거 영역, 필터링 대역, 및 신호 증폭률 등)을 직접적으로 제어한다.
상기 전원 및 데이터 인터페이스부(112c)는 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 피오이(PoE) 규격(예 : IEEE802.3af)에 맞춰 외부의 상기 피오이 스위치(200)로 전송한다. 그리고 외부의 상기 피오이 스위치(200)를 통해서 피오이 규격에 맞춰 전송된 데이터와 전원을 수신하여 분리한다. 상기 전원 및 데이터 인터페이스부(112c)에서 분리된 데이터와 전원은 각각 상기 통신 및 제어부(112b)와 상기 내부전원 공급부(112d)로 제공된다.
상기 내부전원 공급부(112d)는 상기 분리된 전원을 상기 피오이 컨버터(112)에서 필요한 정격 전압으로 변환하여 해당 구성수단(111, 112a, 112b)에 인가한다. 예컨대 상기 피오이 스위치(200)에서 전송받은 전원이 24 VDC이고 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)의 구동에 필요한 전원이 5 VDC라고 가정할 경우 24 VDC를 5 VDC로 변환하여 해당 구성수단에 인가하는 것이다.
상기 내부전원 공급부(112d)는 충전 수단(예 : 배터리)(미도시)을 더 포함할 수 있다. 따라서 외부에서 공급되는 전원이 차단되더라도 상기 충전 수단에 그동안 충전된 전원을 이용하여 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)를 소정 시간 동안 지속적으로 구동할 수 있도록 한다.
또한 상기 외부에서 공급되는 전원이 기설정된 소정 시간 이상 차단될 경우, 관리자(또는 감시자)가 알 수 있도록 에러 메시지를 출력할 수 있다. 예컨대 연결 가능한 다른 통신 수단(예 : 무선 통신 수단)을 이용하여 에러 메시지(예 : 외부 전원 차단 메시지)를 전송하거나, 외부의 디스플레이 수단(420)을 통해 에러 메시지(예 : 경고등 점멸, 상태 메시지 표시 등)를 출력할 수 있다.
다시 말해, 상기 통신 및 제어부(112b)는 상기 검출된 고장진단 정보를 연결 가능한 다른 유선 또는 무선 통신 방식을 이용하여 외부의 디스플레이 수단(420), 사운드 출력 수단(미도시) 및 휴대용 모바일 단말기(미도시) 중 적어도 어느 하나에 텍스트와 사운드를 조합한 정보를 전송하여 출력할 수 있으며, 그 동작에 필요한 전원은 상기 내부전원 공급부(112d)에 충전된 전원을 이용할 수 있다.
상기 접속부(112e)는 상기 전원 및 데이터 인터페이스부(112c)와 외부 장치(예 : 피오이 스위치, 메인 감시 장치, 프로세서, 디스플레이 수단 등)를 유선 방식으로 연결하여 전원 공급과 데이터를 송수신한다. 예컨대 상기 접속부(112e)는 유선 접속을 위한 커넥터에 해당하며, 상기 커넥터는 케이블의 종류에 따라 전용 커넥터를 사용할 수 있다.
다른 실시예로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 접속부(112e)는 외부 장치(예 : 피오이 스위치, 메인 감시 장치, 프로세서, 디스플레이 수단 등)와 무선 방식으로 연결하여 전원 공급과 데이터를 송수신할 수도 있다. 이때 상기 접속부(112e)는 커넥터가 아닌 무선 송수신 수단으로 대체될 수 있다. 즉, 전원 단자를 직접적으로 연결하지 않더라도 무선으로 전원을 공급받을 수 있으며, 필요한 정보(예 : 에러 메시지, 고장진단 정보 등)를 무선으로 외부의 디스플레이 수단(420)에 전송할 수 있다. 상기 무선 방식은 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi), 이동통신(GSM, CDMA 등)을 포함하고, 특정 무선 방식에 한정하지 않고 이용할 수 있다.
이때 전원은 에너지 하베스터 장치나 당해 설비로부터 공급 받을 수도 있다.
또 다른 실시예로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 접속부(112e)는 동시에 적어도 하나 이상의 외부 장치(예 : 피오이 스위치, 메인 감시 장치, 프로세서, 디스플레이 수단 등)와 다중으로 전원 공급과 데이터를 송수신할 수도 있다. 이때 상기 접속부(112e)는 외부 장치에 따라 유선/무선 방식 중 어느 하나 또는 그들을 조합하여 이용할 수 있다. 그리고 상기 외부 장치는 별도의 프로세서(410)를 이용해 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)에서 전송된 정보들(예 : AE 센싱 정보, 고장진단 정보 등)을 처리하여 그 처리 결과를 디스플레이 수단(420)에 출력할 수 있다. 또한 상기 외부 장치에는 디스플레이 수단(또는 개인용 모바일 단말기) 뿐만 아니라, 사운드 출력 수단(미도시)을 더 포함하여 경고음이나 안내 메시지 등을 사운드로 출력할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명은 상기 메인 감시 장치(300)가 설치된 공간, 상기 일체형 초음파 액티브 센서(110~140)가 설치된 현장, 및 그 이외의 장소나 관리자(감시자)가 이동 중에도 실시간으로 변압기의 상태를 감시할 수 있으며, 언제 어디에서든 변압기의 고장진단 결과를 통보받을 수 있다.
또한 상기 AE 센서(111)와 상기 피오이 컨버터(112)의 구동 전원을 하나의 케이블을 이용해 간편하게 제공할 수 있으며, 상기 AE 센서(111)와 고장진단 분석 알고리즘을 일체화한 액티브 센서로 동작할 수 있도록 함으로써 저가로 설비 제작이 가능하게 한다. 예컨대 본 발명의 일 실시예에 따른 감시 장치를 시범적으로 설치하여 종래의 감시 장치를 대체한 결과 약 50% 이상의 설치비 절감 효과를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은 구성이 간단하기 때문에 본 발명에 따른 감시 장치에 고장이 발생할 경우 유지와 보수를 쉽게 수행할 수 있도록 하며, 특고압 주변압기 일체화 시스템 뿐만 아니라 소규모의 전력설비에도 저가형으로 적용할 수 있도록 한다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
110 ~ 140 : 일체형 초음파 액티브 센서
111 : AE 센서 112 : PoE 컨버터
112a : 신호 처리 및 A/D 변환부 112b : 통신 및 제어부
112c : 전원 및 데이터 인터페이스부 112d : 국내전원 공급부
112e : 접속부 200 : PoE 스위치
300 : 메인 감시 장치 410 : 프로세서
420 : 디스플레이

Claims (8)

  1. 변압기의 고장을 탐지하는 AE(Acoustic Emission) 센서;
    상기 AE 센서에서 검출된 신호나 정보를 처리하여 디지털로 변환하는 신호 처리 및 A/D(Analog to Digital) 변환부;
    상기 디지털로 변환된 신호나 정보에서 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 분석 및 검출하여 전송에 적합한 데이터 포맷으로 변환하는 통신 및 제어부;
    상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 피오이(PoE : Power over Ethernet) 규격에 맞춰 외부의 피오이 스위치로 전송하고, 상기 피오이 스위치를 통해서 전송된 데이터와 전원을 각각 분리하는 전원 및 데이터 인터페이스부; 및
    상기 데이터는 상기 통신 및 제어부에 제공하고, 상기 전원은 상기 AE 센서, 상기 신호 처리 및 A/D 변환부, 그리고 상기 통신 및 제어부의 구동 전원으로 인가하는 내부전원 공급부;를 포함하되,
    상기 통신 및 제어부는,
    상기 신호 처리 및 A/D 변환부의 잡음 제거를 위한 영역, 필터링 대역, 및 신호 증폭률을, 외부의 메인 감시 장치에서 원격 제어신호를 수신하여 원격으로 제어하며,
    상기 내부전원 공급부는, 상기 피오이 스위치에서 전송받은 분리한 전원을 상기 AE 센서, 상기 신호 처리 및 A/D 변환부, 그리고 상기 통신 및 제어부의 구동에 필요한 전원으로 각기 변환하여 인가하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원 및 데이터 인터페이스부에 유선 또는 무선 방식으로 전원 공급이나 데이터 송수신을 위한 외부 장치를 연결하는 접속부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 접속부는,
    적어도 하나 이상의 외부 장치와 유선 또는 무선 방식 중 어느 한 가지 방식으로 동시에 다중 접속하여 전원 공급과 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 신호 처리 및 A/D 변환부는,
    상기 AE 센서에서 검출된 신호나 정보에 대한 잡음 제거나 필터링 또는 신호 증폭 중 적어도 하나 이상의 신호 처리 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보는,
    상기 AE 센서의 측정 정보, 상기 AE 센서의 측정 정보를 가공하고 분석한 결과 정보, 및 변압기 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    전원의 차단에 대비하여 전원을 충전하기 위한 전원 충전 수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 통신 및 제어부는,
    연결 가능한 유선 또는 무선 통신 방식을 이용하여 외부의 디스플레이 수단, 사운드 출력 수단 및 휴대용 모바일 단말기 중 적어도 어느 하나에 상기 변압기에 관련된 고장진단 정보를 텍스트와 사운드를 조합한 정보로 출력하도록 전송하는 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 변압기 감시 장치.


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