KR102005231B1 - 전력설비의 고장 추적 분석 시스템 - Google Patents

전력설비의 고장 추적 분석 시스템 Download PDF

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Abstract

전력설비의 고장원인 분석 시스템이 개시된다. 본 발명의 일실시예의 시스템은, 전력설비가 배치되는 경로에 제공되는 복수의 보호계전기, 상기 복수의 보호계전기 중 적어도 하나로부터 발생되는 신호를 수신하여, 해당 전력설비가 배치되는 경로에 고장이 발생하였음을 판단하고, 고장의 종류를 구분하는 제어부, 및 상기 제어부의 제어에 따라, 고장이 발생한 영역을 단선도 형식으로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.

Description

전력설비의 고장 추적 분석 시스템{RAPID CRUISING FAULT ANALYSIS SYSTEM FOR ELECTRICAL EQUIPMENT}
본 발명은 전력설비의 고장 추적 분석 시스템에 대한 것이다.
원자력 발전소를 포함하는 발전소의 발전설비, 송전용 변전소 및 수전용 전력설비에 대한 효율적인 감시와 제어, 계측 및 운전을 위하여 전력설비 감시계측제어시스템(Electrical Equipment Control And Monitoring System, ECMS)을 설치 운영하고 있다. 이러한 ECMS는 중앙의 통제실에서 네트워크를 통해 각 설비를 원격으로 운전하게 된다.
발전소, 변전소의 전력설비에 사고가 발생하는 경우, 사고내용을 보호계전기로부터 통신 네트워크와 컴퓨터를 통하여 중앙통제실에 전송하고 있다. 그러나, 종래의 시스템에서는 해당 전력설비에 대한 고장의 구체적인 내용과 고장설비 및 고장개소는 신속하고 효율적으로 운전원에게 제공되지 않으므로, 운전자가 추후 해당 내용을 확인할 수 밖에 없어, 불편을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 전력설비의 고장 및 사고발생시 고장원인을 신속하게 파악하도록 설비운전원을 지원하며, 고장복구에 필요한 정보를 실시간으로 제공하는 전력설비의 고장 추적 분석 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 전력설비의 고장원인 분석 시스템은, 전력설비가 배치되는 경로에 제공되는 복수의 보호계전기; 상기 복수의 보호계전기 중 적어도 하나로부터 발생되는 신호를 수신하여, 해당 전력설비가 배치되는 경로에 고장이 발생하였음을 판단하고, 고장의 종류를 구분하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어에 따라, 고장이 발생한 영역을 단선도 형식으로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예의 분석 시스템은, 고장이 발생한 영역의 보호계전기로부터 수신되는 고장파형을 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 제어부는, 상기 디스플레이부에 고장파형을 디스플레이할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 복수의 보호계전기는, 상기 전력설비에 발생한 고장의 종류에 따라 동작하는 보호계전기의 종류가 다를 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 전력설비의 고장 또는 사고를 신속하게 판단하고 고장개소를 운전원에게 실시간으로 디스플레이하여 고장의 확대를 방지하고, 고장복구에 필요한 정보를 운전원에게 실시간으로 제공함으로써 정전시간을 단축시키고 안정적으로 전력이 공급되게 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 도 1의 중앙감시 컴퓨터의 상세 구성을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 전력설비 시스템의 회로구성도를 예를 들어 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 시스템에서 고장이 발생한 경우를 설명하기 위한 일예시도이고, 도 5는 도 4에 의해 디스플레이부에 디스플레이되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예의 시스템에서 고장이 발생한 경우를 설명하기 위한 일예시도이고, 도 7는 도 6에 의해 디스플레이부에 디스플레이되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '상에' 있다거나 '접하여' 있다고 기재된 경우, 다른 구성요소에 상에 직접 맞닿아 있거나 또는 연결되어 있을 수 있지만, 중간에 또 다른 구성요소가 존재할 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성요소가 다른 구성요소의 '바로 위에' 있다거나 '직접 접하여' 있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성요소가 존재하지 않은 것으로 이해될 수 있다. 구성요소간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, '~사이에'와 '직접 ~사이에' 등도 마찬가지로 해석될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. '포함한다' 또는 '가진다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하기 위한 것으로, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 부가될 수 있는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 시스템은, 중앙감시 컴퓨터(100)와, 스위칭허브(110) 및 복수의 디지털 보호계전기(120)로 구성될 수 있다.
중앙감시 컴퓨터(100)는 전기설비 감시계측제어(ECMS)를 위한 것으로서, 예를 들어 인간-기계 인터페이스(human-machine interface, HMI)일 수 있다.
중앙감시 컴퓨터(100)는 복수의 디지털 보호계전기(120)로부터 데이터를 스위칭 허브(110)를 통해 수신할 수 있다.
도 2는 도 1의 중앙감시 컴퓨터(100)의 상세 구성을 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 중앙감시 컴퓨터(100)는, 수신부(10), 저장부(20), 제어부(30), 디스플레이부(40) 및 사용자 입력부(50)를 포함할 수 있다.
디지털 보호계전기(120)는, 전력설비 고장발생시 고장파형을 스위칭허브(110)를 통해 중앙감시 컴퓨터(100)로 전송할 수 있다. 이때 디지털 보호계전기(120)는 저력설비에 고장이 발생하는 경우, 고장파형을 소정 형식의 파일로 생성하여 전송할 수 있으며, 예를 들어 comtrade 형식의 cfg 및 dat 파일일 수 있다.
수신부(10)는 이와 같이 전송되는 고장파형 및 보호계전기(120)의 데이터를 수신할 수 있다.
제어부(30)는 보호계전기(120)로부터 수신된 데이터 및 고장파형을 저장부(20)에 저장할 수 있다. 제어부(30)는 보호계전기(120)로부터 수신되는 신호를 논리적으로 연산하여, 고장개소를 확인할 수 있다. 즉, 어떠한 보호계전기로부터 고장신호가 수신되었는지를 확인하여, 어떠한 설비에 고장이 발생하였는지를 실시간으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 고장이 발생한 전력설비의 고장의 종류를 결정할 수 있다.
디스플레이부(40)는 운전원이 처리되는 정보를 확인할 수 있도록 제어부(30)의 제어에 따라 각종 데이터를 디스플레이할 수 있으며, 사용자 입력부(50)는 운전원의 선택에 따른 제어신호를 제어부(30)에 전송할 수 있다.
즉, 설비의 운전원이 디스플레이부(40)를 통해 저장부(20)에 저장된 고장파형 파일을 선택하고, 사용자 입력부(50)를 통해 실행을 요청하면, 제어부(30)는 뷰어프로그램을 실행하고, 뷰어프로그램을 통해 고장파형이 디스플레부(30)에 표시되도록 할 수 있다.
또한, 제어부(30)는 보호계전기(120)로부터 고장개소에 대한 데이터를 수신하고, 운전원이 사용자 입력부(50)를 통해 고장개소를 단선도(single line dialogue, SLD)를 통해 확인하기를 원하는 경우, 이를 디스플레이부(40)에서 팝업형태로 디스플레이하여, 고장원인인 개소의 화면을 별도로 표시할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전력설비에 고장이 발생한 경우, 이를 중앙에서 감시 및 제어하는 중앙감시 컴퓨터(100)를 통해, 고장파형 파일을 운전원이 선택하면, 제어부(30)가 전력계통 단선도를 표시하는 운전 프로그램의 중단없이 고장파형을 직접 디스플레이하고, 고장원인을 분석할 수 있다.
또한, 보호계전기(120)로부터 고장상태에 대한 데이터를 수신하고 저장하며, 단선도 화면상에 고장개소를 표시함으로써 운전원이 고장개소를 신속하게 파악하게 할 수 있다.
즉, 본 발명의 제어부(30)는, 발전소 또는 변전소 내의 전력설비에 고장이 발생한 경우, 운전원이 고장원인을 신속, 정확하게 확인할 수 있도록 고장시점의 전류 및 전압에 대한 고장파형을 용이하게 디스플레이하고, 고장개소에 해당하는 상세 단선도를 디스플레이할 수 있다.
또한, 제어부(30)는, 해당 고장개소에 대해서, 고장이 발생한 보호계전기의 정정치를 디스플레이할 수 있고, 고장을 정정하기 위하여 어떠한 동작을 수행하여야 하는지(점검사항)를 디스플레이부(40)에 디스플레이할 수 있다.
이를 도면을 통해 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예의 전력설비 시스템의 회로구성도를 예를 들어 설명하기 위한 예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 시스템은, 복수의 보호계전기(3a~3f)로 구성될 수 있으며, 도 1에서는 넘버링을 부여하지 않은 보호계전기도 복수개 존재하고 있음을 알 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 보호계전기에 부여되는 번호 및 문자는 일예로서, 전력설비에 제공되는 보호계전기에 따라 다양한 번호 및 문자가 부여될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.
복수의 보호계전기로부터 수신되는 데이터 및 고장파형은 스위칭허브(110)를 통해 수신부(10)에 입력될 수 있음은 이미 설명한 바와 같지만, 설명의 편의를 위해 제어부(30) 외의 중앙감시 컴퓨터(100)의 구성은 도 3 내지 도 5에서는 생략하는 것으로 한다. 제어부(30)는 복수의 보호계전기 전부로부터 데이터를 수신하며, 이중 고장파형이 발생하는 보호계전기로부터 고장파형을 수신할 수 있을 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예의 시스템에서 고장이 발생한 경우를 설명하기 위한 일예시도이고, 도 5는 도 4에 의해 디스플레이부에 디스플레이되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 4를 참조로 하면, 변압기(4A)의 일차측 권선에 지락고장이 발생한 경우, 보호계전기 4a, 보호계전기 4b, 보호계전기 4c의 신호는 픽업(pick-up)되고, 변압기(4A)의 하부에는 전류가 전달되지 않으므로 4d 보호계전기의 신호는 논픽업(non pick-up)된다.
스위칭허브(110)를 통해 수신되는 복수의 보호계전기의 신호 중, 픽업된 보호계전기 4a, 보호계전기 4b 및 보호계전기 4c와, 논픽업된 보호계전기 4c의 신호에 의해, 제어부(30)는 보호계전기 4c와 보호계전기 4d의 사이에 이상이 발생하였음을 확인할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 고장이 발생한 부위의 보호계전기 4d와 보호계전기 4e로부터 고장파형을 수신하여 이를 저장부(20)에 저장할 수 있다.
운전자가 디스플레이부(40)의 일영역에 제공되는 모니터링 윈도우(4D)를 통해 '고장개소'를 선택하면, 제어부(30)는 고장이 발생한 영역의 단선도(SLD)를 4B와 같이 제공할 수 있으며, 단선도에서 고장부위가 4C와 같이 표시될 수 있다. 예를 들어 적색으로 점멸하도록 고장부위가 표시될 수 있을 것이다.
또한, 모니터링 윈도우(4D)에서 '고장파형'을 선택하면, 저장부(20)에 저장된 고장파형이 뷰어 프로그램(도시되지 않음)을 통하여 디스플레이될 수 있을 것이다. 모니터링 윈도우(4D)에서 '동작계전기 명칭'을 선택하면, 고장부위에서 동작하는 동작계전기의 명칭이 디스플레이부(40)에 디스플레이될 수 있으며, '계전기 정정치'를 선택하면, 해당 고장부위에서 동작하는 동작계전기의 정정치가 디스플레이될 수 있다. 또한, 모니터링 윈도우(4D)에서 '점검사항'을 선택하면, 운전자가 해당 고장부위에 대응하여 점검하여야 할 사항을 디스플레이부(40)에 디스플레이할 수 있을 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예의 시스템에서 고장이 발생한 경우를 설명하기 위한 일예시도이고, 도 7은 도 6에 의해 디스플레이부(40)에 디스플레이되는 것을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 6을 참조로 하면, 발전기(7A)의 권선이 단락되어 고장이 발생한 경우, 변압기(7A)에 연결되는 복수의 보호계전기 중 보호계전기 7a 및 보호계전기 7c의 신호는 픽업되고, 보호계전기 7b의 신호는 논픽업된다. 발전기(7A)에 연결되는 복수의 보호계전기는 다양하게 구성되는 것으로서, 보호계전기 7a와 보호계전기 7b 및 보호계전기 7c는 발전기(7A)의 권선단락에 의해 신호가 발생되는 보호계전기이다. 즉, 전력설비에 연결된 복수의 보호계전기는, 전력설비에 발생한 고장의 종류에 따라 동작하는 보호계전기의 종류가 달라질 수 있다. 예를 들어, 발전기(7A)에 연결되는 보호계전기 중 '381G'는 그리드에 문제가 발생한 경우 신호가 발생되는 보호계전기일 수 있으며, 각각의 보호계전기가 상황에 따라 다르게 동작할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 픽업 및 논픽업되는 보호계전기를 확인하면, 해당 전력설비의 고장의 종류를 확인할 수 있는 것이다.
스위칭허브(110)를 통해 수신되는 복수의 보호계전기의 신호 중, 픽업된 보호계전기 7a 및 7c와, 논픽업된 보호계전기 7b의 신호에 의해, 제어부(30)는 발전기(7A) 경로에 이상이 발생하였음을 확인할 수 있다. 또한, 제어부(30)는 고장이 발생한 부위의 보호계전기 7c의 고장파형을 수신하여 이를 저장부(20)에 저장할 수 있다.
운전자가 디스플레이부(40)의 일영역에 제공되는 모니터링 윈도우(7D)를 통해 '고장개소'를 선택하면, 제어부(30)는 고장이 발생한 영역의 단선도(SLD)를 7B와 같이 제공할 수 있으며, 단선도에서 고장부위가 7C와 같이 표시될 수 있다. 예를 들어 적색으로 점멸하도록 고장부위가 표시될 수 있을 것이다.
또한, 모니터링 윈도우(7D)에서 '고장파형'을 선택하면, 저장부(20)에 저장된 고장파형이 뷰어 프로그램(도시되지 않음)을 통하여 디스플레이될 수 있을 것이다. 모니터링 윈도우(7D)에서 '동작계전기 명칭'을 선택하면, 고장부위에서 동작하는 동작계전기의 명칭이 디스플레이부(40)에 디스플레이될 수 있으며, '계전기 정정치'를 선택하면, 해당 고장부위에서 동작하는 동작계전기의 정정치가 디스플레이될 수 있다. 또한, 모니터링 윈도우(7D)에서 '점검사항'을 선택하면, 운전자가 해당 고장부위에 대응하여 점검하여야 할 사항을 디스플레이부(40)에 디스플레이할 수 있을 것이다.
이와 같이, 본 발명은 전력설비의 고장 또는 사고를 신속하게 판단하고 고장개소를 운전원에게 실시간으로 디스플레이하여 고장의 확대를 방지하고, 고장복구에 필요한 정보를 운전원에게 실시간으로 제공함으로써 정전시간을 단축시키고 안정적으로 전력이 공급되도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
110; 스위칭 허브 120: 보호계전기
10: 수신부 20: 저장부
30: 제어부 40: 디스플레이부
50: 사용자 입력부

Claims (4)

  1. 다수의 전력설비가 배치되는 다수의 경로에 제공되는 복수의 보호계전기;
    상기 복수의 보호계전기 중 하나 이상으로부터 발생되는 신호를 수신하되 수신된 픽업(pick-up) 신호 및 비수신된 논픽업(non pick-up) 신호를 이용하여, 특정 전력설비 또는 특정 전력설비가 배치된 경로에 고장이 발생하였음을 판단하고 고장의 종류를 구분하며, 고장 발생 부위에서 동작하는 보호계전기로부터 고장 시점의 전류 및 전압에 대한 고장파형을 수신하는 제어부; 및
    상기 제어부의 제어에 따라, 다양한 정보를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    모니터링 윈도우의 제1 항목이 선택되는 경우, 상기 고장 발생 부위를 포함한 영역의 단선도가 디스플레이 되도록 제어하되 단선도에서 해당 고장 발생 부위가 특정 색으로 점멸되어 디스플레이 되도록 제어하고,
    모니터링 윈도우의 제2 항목이 선택되는 경우, 상기 고장파형이 디스플레이 되도록 제어하며,
    모니터링 윈도우의 제3 항목이 선택되는 경우, 상기 고장 발생 부위에서 동작하는 보호계전기의 명칭이 디스플레이 되도록 제어하고,
    모니터링 윈도우의 제4 항목이 선택되는 경우, 상기 고장 발생 부위에서 동작하는 보호계전기의 정정치가 디스플레이 되도록 제어하고,
    모니터링 윈도우의 제5 항목이 선택되는 경우, 상기 고장 발생 부위에 대응한 점검사항이 디스플레이 되도록 제어하는 전력설비의 고장원인 분석 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 복수의 보호계전기는,
    상기 전력설비에 발생한 고장의 종류에 따라 동작하는 보호계전기의 종류가 다른 것을 특징으로 하는 고장원인 분석 시스템.



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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100990736B1 (ko) * 2010-05-25 2010-10-29 주식회사 파워토스 보호 배전반의 상태를 감시하고 제어하는 보호 시스템
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