KR102027829B1 - Apparatus for detecting gas in gas insulated transformer and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스절연 변압기의 가스 검출장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스절연 변압기에 절연가스로 충진되는 육불화황(SF6)의 분해가스를 실시간으로 검출하여 변압기의 이상 유무를 모니터링할 수 있도록 하는 가스절연 변압기의 가스 검출장치 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a gas detection apparatus and control method thereof of a gas insulated transformer, and more particularly, to detect in real time the decomposition gas of sulfur hexafluoride (SF6) filled with an insulating gas in the gas insulated transformer to detect abnormality of the transformer. The present invention relates to a gas detection device for a gas insulated transformer and a control method thereof for monitoring.
일반적으로, 수배전 계통에는 발전소, 변전소 등의 운전이나 제어, 전원의 분배, 전동기의 운전 등을 위해 변압기나 스위치장치 및 기타 안전장치 등의 전기설비가 구비된다. In general, the water distribution system is provided with electrical equipment such as transformers, switch devices, and other safety devices for operation or control of power plants and substations, distribution of power, and operation of electric motors.
그 중 가스절연 변압기(GITr : Gas Insulated Transformer)는 절연 및 냉각매체를 불연성 가스인 육불화황(SF6) 가스를 사용하는 변압기로써, 장기 신뢰성이 높고 유압 변압기의 화재나 폭발위험과 환경오염 등의 문제를 근원적으로 없앤 변압기이다. Gas Insulated Transformer (GITr) is a transformer that uses sulfur hexafluoride (SF6) gas, which is an incombustible gas, for insulation and cooling media. It is a transformer that eliminated the problem fundamentally.
운전중인 대전력용 변압기의 이상 유무에 대한 진단상태를 목적으로 활용되고 있는 변압기 절연유 중 가스 측정방법은, 예를 들어 가스 크로마토 그래피방식, ET-IR방식, 가스센서방식 등 여러 가지가 적용되고 있으나, 장치가 복잡하고 유지관리가 까다로워 현장 설치형으로는 적합하지 않을 뿐만 아니라, 가격도 상대적으로 고가여서 널리 활용되지 못하고 있는 실정이다. Gas measuring method of transformer insulating oil that is used for diagnosis of abnormality of the large power transformer in operation is applied, for example, gas chromatography method, ET-IR method, gas sensor method, etc. In addition, the device is not suitable for the field installation type because of the complex and difficult maintenance, and the price is relatively high, so it is not widely used.
한편, 광음향방식의 가스측정은 적외선 검출기의 한 분야로서, 기체는 고유의 흡수 스펙트럼이 존재하므로 이를 이용하여 측정하고자 하는 가스를 기준으로 광흡수 필터를 이용하여 측정할 수 있으며, 가스에 따른 어떠한 성분이 혼합되어 있어도 특정가스의 검출이 가능하고 가스의 농도 역시 측정이 가능한 장점을 갖추고 있다.On the other hand, the photoacoustic gas measurement is a field of the infrared detector, since the gas has a unique absorption spectrum can be measured using a light absorption filter based on the gas to be measured using it, Even when the components are mixed, it is possible to detect a specific gas and to measure the gas concentration.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1012463호(2011.01.26. 공고, 변압기 절연유의 가스 추출장치)에 개시되어 있다. Background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Publication No. 10-1012463 (2011.01.26. Announcement, gas extraction device of transformer insulating oil).
이와 같이 가스절연 변압기의 이상 현상을 검출하기 위해서는 정기적인 점검이 필요하지만 측정 주기가 장기화됨에 따라 고장이 진전된 상태로 사전 고장의 예방이 어려울 뿐만 아니라 정기 점검 시 부족한 장비로 인해 일부 가스만 측정하여 이상 현상을 사전에 검출하기에는 부족한 실정이다. In order to detect abnormality of gas insulated transformer like this, regular inspection is necessary, but as the measuring cycle is prolonged, it is difficult to prevent the pre-failure due to the progress of the breakdown, and only some gas is measured due to the insufficient equipment during the regular inspection. It is not enough to detect abnormal phenomenon in advance.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 가스절연 변압기에 절연가스로 충진되는 육불화황(SF6)의 분해가스를 실시간으로 검출하여 변압기의 이상 유무를 모니터링할 수 있도록 하는 가스절연 변압기의 가스 검출장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made to improve the above problems, an object of the present invention according to one aspect is to detect the decomposition gas of sulfur hexafluoride (SF6) filled with insulating gas in a gas insulated transformer in real time to detect the abnormality of the transformer It is to provide a gas detection device and control method of the gas insulated transformer to monitor the presence or absence.
본 발명의 일 측면에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치는, 가스절연 변압기로부터 육불화황의 분해가스를 감지하는 감지데이터 수집부; 감지데이터 수집부에서 수집된 분해가스 데이터를 분석 판단하고 저장하는 검출서버; 및 분해가스 데이터와 검출서버로부터 분해가스 데이터에 대한 분석 판단결과를 저장하는 데이터DB;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Gas detection device for a gas insulated transformer according to an aspect of the present invention, the sensing data collection unit for detecting the decomposition gas of sulfur hexafluoride from the gas insulated transformer; Detection server for analyzing and determining the decomposition gas data collected by the detection data collection unit; And a data DB for storing the analysis determination result of the decomposition gas data and the decomposition gas data from the detection server.
본 발명에서 감지데이터 수집부는, 가스절연 변압기로부터 육불화황의 분해가스를 감지하기 위한 가스 감지부; 가스 감지부로부터 감지된 분해가스 데이터에서 노이즈를 제거하여 증폭하기 위한 증폭부; 및 증폭부에서 신호처리된 분해가스 데이터를 검출서버로 전송하기 위한 데이터 전송부를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the sensing data collection unit, gas detection unit for detecting the decomposition gas of sulfur hexafluoride from the gas insulated transformer; An amplifier for removing and amplifying noise from the decomposition gas data detected by the gas detector; And a data transmitter for transmitting the cracked gas data processed by the amplifier to the detection server.
본 발명에서 가스 감지부는, 광음향 측정법으로 분해가스를 감지하는 것을 특징으로 한다. Gas detection unit in the present invention, characterized in that for detecting the decomposition gas by the photoacoustic measurement method.
본 발명에서 증폭부는, 로크인 증폭기(Lock-in Amplifier)를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the amplifier includes a lock-in amplifier.
본 발명에서 데이터 전송부는, modbus. TCP 및 serial 방식 중 어느 하나로 분해가스 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the data transmission unit, modbus. It characterized in that the decomposition gas data transmission in any one of TCP and serial methods.
본 발명에서 육불화황의 분해가스는, SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 및 H2O를 포함하는 것을 특징으로 한다. The decomposition gas of sulfur hexafluoride in the present invention is characterized in that it comprises SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 and H2O.
본 발명은 원격 모니터링을 위해 검출서버를 네트워크에 접속시키기 위한 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The invention further includes a communication unit for connecting the detection server to the network for remote monitoring.
본 발명에서 통신부는, IEC 61850 표준 규격을 사용하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the communication unit is characterized by using the IEC 61850 standard.
본 발명의 일 측면에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치의 제어방법은, 검출서버가 감지데이터 수집부로부터 가스절연 변압기에서 측정한 육불화황의 분해가스 데이터를 입력받는 단계; 검출서버가 입력된 분해가스 데이터에 대해 분석 판단하는 단계; 및 검출서버가 입력된 분해가스 데이터와 분해가스 데이터에 대한 분석 판단결과를 데이터DB에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a control method of a gas detection apparatus for a gas insulated transformer, the detecting server receiving decomposition gas data of sulfur hexafluoride measured by a gas insulated transformer from a sensing data collection unit; Detecting and analyzing the input decomposition gas data by the detection server; And storing, by the detection server, the analysis result of the input decomposition gas data and the decomposition gas data in the data DB.
본 발명에서 육불화황의 분해가스는, SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 및 H2O를 포함하는 것을 특징으로 한다. The decomposition gas of sulfur hexafluoride in the present invention is characterized in that it comprises SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 and H2O.
본 발명에서 분석 판단하는 단계는, 검출서버가 설정된 분해가스 데이터의 판단기준과 입력된 분해가스 데이터를 비교하여 판단하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the determining of the analysis may include determining the detection server by comparing the determination criteria of the set decomposition gas data with the input decomposition gas data.
본 발명에서 검출서버가 원격 모니터링 요청에 따라 통신부를 통해 분해가스 데이터를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the detection server further comprises the step of providing the decomposition gas data through the communication unit in accordance with the remote monitoring request.
본 발명에서 통신부는, IEC 61850 표준 규격을 사용하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the communication unit is characterized by using the IEC 61850 standard.
본 발명의 일 측면에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치 및 그 제어방법은 가스절연 변압기에 절연가스로 충진되는 육불화황(SF6)의 분해가스를 광음향 방식을 통해 정밀하게 실시간으로 검출하고, 로크인 증폭기를 통해 잡음(noise), 교란(disturbances), 백그라운드 간섭(background interference) 등에 의한 노이즈 간섭을 제거함으로써, 우수한 품질의 데이터를 입력받아 가스절연 변압기의 이상 여부를 모니터링할 수 있도록 하여 점검비용 절감과 더불어 휴전시간을 단축하고 전력공급의 신뢰성을 높일 수 있으며, 검출된 분해가스 데이터를 기반으로 가스절연 변압기의 트랜드 관리를 수행할 수 있도록 제공한다. Gas detection device and control method of the gas insulated transformer according to an aspect of the present invention detects the decomposition gas of sulfur hexafluoride (SF6) is filled with the insulating gas in the gas insulated transformer in a photoacoustic manner in real time precisely, Lock-in amplifier eliminates noise interference caused by noise, disturbances, background interference, etc., allowing you to monitor the gas isolation transformer for abnormality by receiving high quality data In addition to savings, it can reduce truce time, improve the reliability of power supply, and provide trend management of gas-insulated transformers based on the detected decomposition gas data.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서 광음향 측정법으로 측정한 가스의 흡수 스펙트럼을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서의 증폭부를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서의 증폭부에 적용된 입력 증폭기를 설명하기 위한 회로 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서 분해가스 데이터의 수집결과를 나타낸 예시화면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서 이상 징후를 판단하는 판단기준의 설정화면을 나타낸 예시화면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a block diagram showing a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing an absorption spectrum of a gas measured by a photoacoustic measurement method in a gas detection device of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating in detail an amplifying unit in a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
4 is a circuit diagram illustrating an input amplifier applied to an amplifying unit in a gas detection device of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary screen showing a result of collecting decomposition gas data in a gas detection device of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary screen illustrating a setting screen of a criterion for determining an abnormal symptom in a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a control method of a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치 및 그 제어방법을 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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a gas detection apparatus and control method of the gas insulated transformer according to the present invention. In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서 광음향 측정법으로 측정한 가스의 흡수 스펙트럼을 나타낸 예시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서의 증폭부를 구체적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서의 증폭부에 적용된 입력 증폭기를 설명하기 위한 회로 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서 분해가스 데이터의 수집결과를 나타낸 예시화면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치에서 이상 징후를 판단하는 판단기준의 설정화면을 나타낸 예시화면이다. 1 is a block diagram illustrating a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is measured by photoacoustic measurement in the gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention. 3 is an exemplary diagram illustrating an absorption spectrum of a gas, and FIG. 3 is a block diagram illustrating amplification unit in a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a circuit diagram illustrating an input amplifier applied to an amplifying unit in a gas detection device of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a result of collecting decomposition gas data in a gas detection device of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention. 6 is an exemplary screen illustrating a determination criteria for determining an abnormal symptom in a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention. An exemplary screen showing a screen.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치는, 감지데이터 수집부(10), 검출서버(20) 및 데이터DB(30)를 비롯하여 통신부(40)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 1, a gas detection apparatus for a gas insulated transformer according to an exemplary embodiment of the present invention may include a
감지데이터 수집부(10)는 가스절연 변압기로부터 육불화황의 분해가스를 감지하여 실시간으로 검출서버(20)로 전송하여 가스절연 변압기의 이상 상태 및 트랜드를 분석하고 모니터링할 수 있도록 한다. The detection
육불화황(SF6)은 프레온 가스의 대체물질로 개발돼 반도체 생산공정, 가스 차단기, 소화기, 고압 개폐장치, 중간압 개폐장치, 변압기, 가스 절연 라인 시스템, 혹은 계기용 변성기 등에 쓰여 사용량이 세계적으로 증가하고 있는 인공적인 온실가스로 지구 온난화에 미치는 영향력이 이산화탄소에 비해 약 2만 2000배 이상 높은 것으로 알려져 있는 가스이다. Sulfur hexafluoride (SF6) is developed as a substitute for freon gas and is used worldwide in semiconductor production processes, gas breakers, fire extinguishers, high pressure switchgear, medium pressure switchgear, transformers, gas insulation line systems, or instrument transformers. The increasing number of artificial greenhouse gases is known to have a global warming effect of about 22,000 times higher than that of carbon dioxide.
여기서, 가스절연 변압기의 내부 이상이 발생할 경우 육불화황 가스는 SF4, F2 가스로 분해되고 SF4는 H20와 반응해서 SOF2를 생성하며, SOF2는 불안정하여 H20와 반응하여 SO2와 HF 가스가 생성된다. 또한 변압기 절연지에서 나오는 O2 가스와 SF4 가스가 반응하여 SO2F2 가스가 생성된다. Here, when an internal abnormality occurs in the gas insulated transformer, sulfur hexafluoride gas is decomposed into SF4 and F2 gas, and SF4 reacts with H20 to generate SOF2, and SOF2 is unstable to react with H20 to generate SO2 and HF gas. In addition, O2 gas and SF4 gas from the transformer insulating paper react to produce SO2F2 gas.
따라서 감지데이터 수집부(10)는 SO2F2, SO2, HF, CO, CO2, H2O를 포함하는 육불화황의 분해가스를 감지함으로써 가스절연 변압기의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. Therefore, the sensing
여기서 감지데이터 수집부(10)는 가스감지부(100), 증폭부(200) 및 데이터 전송부(300)를 포함할 수 있다. Here, the sensing
가스 감지부(100)는 가스절연 변압기로부터 육불화황의 분해가스를 광음향 측정법으로 감지할 수 있다. The
광음향 측정법은 시료에 조사된 단속적인 들뜸광의 흡수에 의해 발생하는 간헐적 열팽창에 기인한 밀집된 파를 음향적으로 검출하는 측정법으로써, 광음향 신호의 크기는 입사광의 세기에 비례하므로 일반적으로 분광학적 시도가 어려운 흡수율이 매우 크거나 낮은 시료 및 산란이 큰 시료에 대해서도 적용이 가능한 장점이 있다. Optoacoustic measurement is a method for acoustically detecting dense waves due to intermittent thermal expansion caused by absorption of intermittent excitation light irradiated onto a sample. In general, spectroscopic attempts are made because the size of the optoacoustic signal is proportional to the intensity of incident light. There is an advantage that can be applied to samples having a very high or low absorption rate and a large scattering sample.
따라서 광음향 측정법은 일반적인 분광측정기가 측정하는 방식과 같이 조사된 빛 그 자체의 세기의 변화를 측정하는 것이 아니고, 입사된 빛을 흡수한 분량만을 측정하기 때문에 신호를 최대로 증폭하여 저농도의 시료에 대해서도 미세한 신호를 측정할 수 있는 장점이 있다. Therefore, the photoacoustic measurement method does not measure the change of the intensity of irradiated light itself like the way that a general spectrometer measures, but it measures only the amount of absorbed incident light. Even a small signal can be measured.
이와 같이 가스감지부(100)에서 광음향 측정법을 통해 육불화황의 분해가스를 측정할 때 간섭영향을 제거하여 정확한 측정을 할 수 있도록 도 2와 같이 가스별 흡수 스펙트럼에 따른 필터를 적용하는 것이 바람직하다. As described above, when the
도 2는 SO2F2 가스의 흡수 스펙트럼을 나타낸 예시도이다. 2 is an exemplary view showing an absorption spectrum of SO 2
즉, 본 실시예에서 가스 간섭은 육불화황 가스로 농도가 99.9%가 넘기 때문에 정확한 간섭 영향을 측정하여 제거하는 것이 바람직하다. That is, in this embodiment, since the gas interference is more than 99.9% of sulfur hexafluoride gas, it is preferable to measure and eliminate the effect of accurate interference.
증폭부(200)는 가스 감지부(100)로부터 감지된 분해가스 데이터에서 노이즈를 제거하여 증폭할 수 있다. The
여기서 증폭부(200)는 도 3에 도시된 바와 같이 로크인 증폭기(Lock-in Amplifier)를 적용하여 잡음(noise), 교란(disturbances), 백그라운드 간섭(background interference) 등에 의한 원치 않는 측정신호를 기준신호를 통해 분리함으로써 신호대잡음비(signal to noise)를 높일 수 있다. Here, the
이때 증폭부(200)는 노이즈에 의한 측정의 정밀도를 최대화할 수 있도록 빛을 차단하는 시스템인 초퍼(chopper)를 이용하여 DC 레벨로 신호처리를 할 수도 있다. In this case, the
도 3에 도시된 바와 같이 증폭부(200)는 입력 증폭기(210), 밴드패스 필터(220), 믹서(230), 위상천이기(240) 및 로우패스 필터(250)를 포함할 수 있다. As illustrated in FIG. 3, the
입력 증폭기(210)는 가스감지부(100)로부터 감지된 감지신호를 입력받아 증폭하기 위해 저소음 증폭기를 적용할 수 있다. The
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 입력 증폭기(210)는 제1 내지 제2 연산증폭기(212, 214)를 2단으로 구성하여 저소음 증폭기(LNA: low noise amplifier)를 구현할 수 있다. For example, as illustrated in FIG. 4, the
제1 내지 제2 연산증폭기(212, 214)의 네거티브 단자(-)들에는 입력 저항들(R1, R3)이 각각 연결될 수 있고 포지티브 단자(+)들에는 공통 모드 전압(VCM)이 인가될 수 있다. 또한, 제1 내지 제2 연산증폭기(212, 214)의 귀환 경로 상에는 각각 커패시터들(C1, C2) 및 피드백 저항들(R2, R4)이 각각 병렬로 연결될 수 있다. 일부의 피드백 저항(R4)은 가변 저항으로 구현될 수 있고, 가변 저항(R4)의 저항값을 조절함으로써 입력 증폭기(210)의 이득을 조절할 수 있다. Input resistors R1 and R3 may be connected to the negative terminals (−) of the first to second
본 실시예에서 입력 증폭기(210)는 제1 내지 제2 연산증폭기(212, 214)의 2단(two stages)으로 구현된 예를 도시하였으나 입력 증폭기(210)의 구성 및 단수는 다양하게 변경될 수 있다. In the present exemplary embodiment, the
밴드패스 필터(BPF: band pass filter, 220)는 감지신호의 미소 신호(small signal)를 증폭할 경우 노이즈의 크기도 같이 커지기 때문에 증폭과 함께 노이즈를 필터링하기 위해 검출하기 위한 특정 주파수 성분만을 통과시켜 검출할 수 있도록 사용된다. The band pass filter (BPF) 220 increases the amount of noise when amplifying a small signal of a detection signal, so that only a specific frequency component for detection is filtered to filter the noise. Used to be detectable.
위상천이기(240)는 로크인 증폭기에서 감지신호를 분리하기 위해 감지신호의 위상과 일치시키기 위해 기준신호의 위상을 천이시킴으로써 감지신호와 기준신호 간의 특성 및 결합 차이로 인해 발생되는 오프셋(Offset) 값을 줄일 수 있다. The
믹서(230)는 밴드패스 필터(220)를 통과한 감지신호와 감지신호와 위상을 일치시킨 기준신호를 곱한다. The
이와 같이 위상이 동일한 정현파 형태의 감지신호와 기준신호를 곱할 경우 DC 성분과 2f 합의 정현파가 된다. When multiplying the sinusoidal detection signal having the same phase by the reference signal, the DC component and the sinusoidal wave of 2f sum are obtained.
로우패스 필터(250)는 믹서(230)에서 곱해진 신호에서 저주파 성분인 DC 성분만을 통과시켜 출력한다. The
데이터 전송부(300)는 증폭부(200)에서 신호 처리된 분해가스 데이터를 검출서버(20)로 전송한다. The
여기서 데이터 전송부(300)는 modbus. TCP 및 serial 방식 중 어느 하나로 분해가스 데이터를 전송할 수 있다. Here, the
검출서버(20)는 감지데이터 수집부(10)로부터 수집된 분해가스 데이터를 분석 판단한다. The
데이터DB(30)는 검출서버(20)에서 수집된 분해가스 데이터와 분석결과를 저장한다. The
따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 검출서버(20)는 감지데이터 수집부(10)로부터 실시간으로 수집되는 분해가스 데이터를 표시할 뿐만 아니라 데이터DB(30)에 저장된 분해가스 데이터를 통해 트랜드를 분석할 수 있고 개별적인 가스에 대해서도 선택적으로 표시할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 5, the
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 분해가스에 대해 요주의 구간 및 이상 구간을 판단하기 위한 판단기준을 설정하여 수집된 분해가스 데이터를 분석 판단할 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 6, a determination criterion for determining a critical section and an abnormal section may be set and analyzed to analyze the collected decomposition gas data.
통신부(40)는 원격 모니터링을 위해 검출서버(20)를 네트워크에 접속시킴으로써 원격에서 검출서버(20)에 실시간으로 수집되는 분해가스 데이터를 모니터링할 수 있도록 할 뿐만 아니라 데이터DB(30)에 저장된 판단결과 및 분해가스 데이터를 사용할 수 있도록 할 수 있다. The
여기서 통신부(40)는 IEC 61850 표준 규격을 사용하여 변전소 종합예방진단 시스템에도 적용될 수 있도록 한다. Here, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 가스절연 변압기의 가스 검출장치에 따르면, 가스절연 변압기에 절연가스로 충진되는 육불화황(SF6)의 분해가스를 광음향 방식을 통해 정밀하게 실시간으로 검출하고, 로크인 증폭기를 통해 잡음(noise), 교란(disturbances), 백그라운드 간섭(background interference) 등에 의한 노이즈 간섭을 제거함으로써 우수한 품질의 데이터를 입력받아 가스절연 변압기의 이상 여부를 모니터링할 수 있도록 함으로써 점검비용 절감과 더불어 휴전시간을 단축함으로써 전력공급의 신뢰성을 높일 수 있으며, 검출된 분해가스 데이터를 기반으로 가스절연 변압기의 트랜드 관리를 수행할 수 있도록 제공할 수 있다. As described above, according to the gas detection device of the gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention, the decomposition gas of sulfur hexafluoride (SF6) filled with the insulating gas in the gas insulated transformer in a photoacoustic manner in real time precisely By detecting the noise and removing noise interference caused by noise, disturbances and background interference through lock-in amplifier, it is possible to monitor the gas insulated transformer by receiving high quality data. In addition to reducing inspection costs and reducing interruption time, it is possible to increase the reliability of power supply and provide trend management of gas insulated transformers based on the detected decomposition gas data.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스절연 변압기의 가스 검출장치의 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 7 is a flowchart illustrating a control method of a gas detection apparatus of a gas insulated transformer according to an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이 가스절연 변압기의 가스 검출장치의 제어방법에서는 먼저, 검출서버(20)가 감지데이터 수집부(10)로부터 가스절연 변압기에서 측정한 육불화황(SF6)의 분해가스 데이터를 입력받는다(S10). In the control method of the gas detection device of the gas insulated transformer as shown in FIG. 7, first, the
여기서, 육불화황의 분해가스로는 SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 및 H2O를 포함할 수 있다. Here, the decomposition gas of sulfur hexafluoride may include SO 2
가스절연 변압기의 내부 이상이 발생할 경우 육불화황 가스는 SF4, F2 가스로 분해되고 SF4는 H20와 반응해서 SOF2를 생성하며, SOF2는 불안정하여 H20와 반응하여 SO2와 HF 가스가 생성된다. 또한 변압기 절연지에서 나오는 O2 가스와 SF4 가스가 반응하여 SO2F2 가스가 생성된다. Sulfur hexafluoride gas is decomposed into SF4, F2 gas, and SF4 reacts with H20 to produce SOF2 when the internal abnormality of gas insulated transformer occurs. SOF2 is unstable and reacts with H20 to produce SO2 and HF gas. In addition, O2 gas and SF4 gas from the transformer insulating paper react to produce SO2F2 gas.
따라서 감지데이터 수집부(10)는 SO2F2, SO2, HF, CO, CO2, H2O를 포함하는 육불화황의 분해가스를 감지함으로써 가스절연 변압기의 이상 유무를 모니터링할 수 있다. Therefore, the sensing
S10 단계에서 감지데이터 수집부(10)로부터 육불화황의 분해가스 데이터를 입력받은 후, 검출서버(20)는 입력된 분해가스 데이터에 대해 분석 판단할 수 있다(S20). After receiving the cracked gas data of sulfur hexafluoride from the sensing
검출서버(20)는 감지데이터 수집부(10)로부터 실시간으로 수집되는 분해가스 데이터를 표시할 뿐만 아니라 분해가스에 대해 요주의 구간 및 이상 구간을 판단하기 위해 설정된 판단기준과 비교하여 수집된 분해가스 데이터를 분석 판단할 수 있다. The
이후 검출서버(20)는 S10 단계에서 수집된 분해가스 데이터 및 S20 단계에서 분석 판단한 결과를 데이터 DB(30)에 저장한다(S30). Thereafter, the
이와 같이 데이터 DB(30)에 저장된 분해가스 데이터는 검출서버(20)에서 분해가스별로 기간을 설정하여 트랜드를 분석하고 관리할 수 있도록 한다. As such, the decomposition gas data stored in the
한편, 검출서버(20)는 S30 단계에서 데이터 DB(30)에 저장된 분해가스 데이터 및 판단 결과를 비롯하여 실시간으로 수집되는 분해가스 데이터를 통신부(40)를 통해 원격 모니터링 요청에 따라 제공할 수 있다(S40). On the other hand, the
여기서 통신부(40)는 IEC 61850 표준 규격을 사용하여 변전소 종합예방진단 시스템에도 적용될 수 있도록 한다. Here, the
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 가스절연 변압기의 가스 검출장치의 제어방법에 따르면, 가스절연 변압기에 절연가스로 충진되는 육불화황(SF6)의 분해가스를 광음향 방식을 통해 정밀하게 실시간으로 검출하고, 로크인 증폭기를 통해 우수한 품질의 데이터를 입력받아 가스절연 변압기의 이상 여부를 모니터링할 수 있도록 함으로써, 점검비용 절감과 더불어 휴전시간을 단축하여 전력공급의 신뢰성을 높일 수 있으며, 검출된 분해가스 데이터를 기반으로 가스절연 변압기의 트랜드 관리를 수행할 수 있도록 한다. As described above, according to the control method of the gas detection device of the gas insulated transformer according to the embodiment of the present invention, the decomposition gas of sulfur hexafluoride (SF6) filled with the insulating gas in the gas insulated transformer through the photoacoustic method By detecting in real time and receiving high quality data through lock-in amplifier, it is possible to monitor the gas insulated transformer for abnormality, thereby reducing inspection cost and shortening interruption time, thus increasing the reliability of power supply. The trend management of the gas insulated transformer can be performed based on the detected decomposition gas data.
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. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and those skilled in the art to which the art belongs can make various modifications and other equivalent embodiments therefrom. Will understand.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
10 : 감지데이터 수집부 20 : 검출서버
30 : 데이터DB 40 : 통신부
100 : 가스감지부 200 : 증폭부
210 : 입력증폭기 220 : 밴드패스 필터
230 : 믹서 240 : 위상천이기
250 : 로우패스 필터 300 : 데이터 전송부10: detection data collection unit 20: detection server
30: data DB 40: communication unit
100: gas detection unit 200: amplification unit
210: input amplifier 220: band pass filter
230: mixer 240: phase shifter
250: low pass filter 300: data transmission unit
Claims (13)
상기 감지데이터 수집부에서 수집된 분해가스 데이터를 분석 판단하고 저장하는 검출서버; 및
상기 분해가스 데이터와 상기 검출서버로부터 상기 분해가스 데이터에 대한 분석 판단결과를 저장하는 데이터DB;를 포함하되,
상기 감지데이터 수집부는, 상기 가스절연 변압기로부터 육불화황의 분해가스를 감지하기 위한 가스 감지부; 상기 가스 감지부로부터 감지된 상기 분해가스 데이터에서 노이즈를 제거하여 증폭하기 위한 증폭부; 및 상기 증폭부에서 신호처리된 상기 분해가스 데이터를 상기 검출서버로 전송하기 위한 데이터 전송부를 포함하고,
상기 증폭부는, 상기 가스감지부로부터 감지된 감지신호를 입력받아 저소음 증폭기로 증폭하는 입력 증폭기; 상기 입력 증폭기에서 증폭된 감지신호에서 특정 주파수 성분만을 통과시키기 위한 밴드패스 필터; 기준신호의 위상을 천이시켜 상기 감지신호의 위상과 일치시키기 위한 위상천이기; 상기 밴드패스 필터를 통과한 상기 감지신호와 상기 위상천이기로부터 위상이 천이된 상기 기준신호를 믹싱하는 믹서; 및 상기 믹서에서 믹싱된 신호로부터 저주파 성분인 DC 성분만을 통과시켜 출력하는 로우패스 필터;를 포함하는 로크인 증폭기(Lock-in Amplifier)이며,
상기 육불화황의 분해가스는, SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 및 H2O를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 변압기의 가스 검출장치.
Sensing data collection unit for detecting the decomposition gas of sulfur hexafluoride from the gas insulated transformer;
A detection server for analyzing and determining the decomposition gas data collected by the detection data collection unit; And
And a data DB for storing analysis determination results of the cracked gas data and the cracked gas data from the detection server.
The detection data collection unit, the gas detection unit for detecting the decomposition gas of sulfur hexafluoride from the gas insulation transformer; An amplifier for removing and amplifying noise from the cracked gas data detected by the gas detector; And a data transmitter for transmitting the cracked gas data processed by the amplifier to the detection server.
The amplifying unit, an input amplifier for receiving the sensed signal detected from the gas detector to amplify a low noise amplifier; A bandpass filter for passing only a specific frequency component in the sensed signal amplified by the input amplifier; A phase shifter for shifting a phase of a reference signal to match a phase of the detection signal; A mixer for mixing the sensed signal passing through the bandpass filter and the reference signal shifted in phase from the phase shifter; And a low-pass filter for passing only a DC component, which is a low frequency component, from the mixed signal in the mixer and outputting the low-pass filter.
The decomposition gas of sulfur hexafluoride, the gas detection device of a gas insulated transformer, characterized in that SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 and H2O.
The gas detection device of a gas insulated transformer according to claim 1, wherein the gas detection unit detects the decomposition gas by photoacoustic measurement.
The method of claim 1, wherein the data transmission unit, modbus. Gas detection device of a gas insulated transformer, characterized in that for transmitting the decomposition gas data in any one of TCP and serial method.
The gas detection device of a gas insulated transformer according to claim 1, further comprising a communication unit for connecting the detection server to a network for remote monitoring.
The gas detection device of a gas insulated transformer according to claim 7, wherein the communication unit uses an IEC 61850 standard.
상기 검출서버가 입력된 상기 분해가스 데이터에 대해 분석 판단하는 단계; 및
상기 검출서버가 입력된 상기 분해가스 데이터와 상기 분해가스 데이터에 대한 분석 판단결과를 데이터DB에 저장하는 단계를 포함하되,
상기 분석 판단하는 단계는, 상기 검출서버가 설정된 상기 분해가스 데이터의 판단기준과 입력된 상기 분해가스 데이터를 비교하여 판단하고,
상기 육불화황의 분해가스는, SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 및 H2O를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스절연 변압기의 가스 검출장치의 제어방법.
Receiving, by the detection server, decomposition gas data of sulfur hexafluoride measured by a gas insulated transformer from a detection data collection unit;
Analyzing and determining the cracked gas data inputted by the detection server; And
And storing, by the detection server, an analysis determination result of the input decomposition gas data and the decomposition gas data in a data DB.
In the analyzing and determining, the detection server compares the set criterion of the decomposition gas data with the input decomposition gas data to determine the result.
The decomposition gas of sulfur hexafluoride, SO2F2, SO2, HF, CO, CO2 and H2O characterized in that the control method of the gas detection device of a gas insulated transformer.
10. The method of claim 9, wherein the detection server further comprises providing the cracked gas data through a communication unit according to a remote monitoring request.
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