KR102519069B1 - 전력기기의 모니터링 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전력기기의 모니터링 방법에 관한 것으로, a) 복수의 내부온도센서를 통해 전력기기의 내부 구성품의 온도를 개별 검출하는 단계와, b) 외부온도센서를 이용하여 전력기기 외기 온도를 검출하는 단계와, c) 각 구성품의 온도에서 외기 온도의 영향을 제외시키는 온도패턴을 산출하는 단계와, d) 상기 온도패턴의 값을 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

전력기기의 모니터링 방법{monitoring method for power equipment}

본 발명은 전력기기의 모니터링 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 온도 패턴을 이용한 전력기기의 모니터링 방법에 관한 것이다.

일반적으로 수배전반 등의 전력설비에는 장비의 열화에 따른 화재 등의 사고를 미연에 방지하기 위해 내부 온도를 감지하기 위한 영상카메라(또는 열화상 카메라)와 온도센서 등이 설치되게 된다.

특히 온도센서는 온도의 검출이 필요한 다수의 위치에 개별 설치되어, 전력기기 내부 구성요소의 온도를 검출하고, 온도 검출결과를 모니터링하여 화재의 발생 위험이 있다고 판단되면, 운전을 정지, 전력을 차단하는 등의 처리를 수행하게 된다.

온도센서는 알려진 다양한 온도센서를 사용하고 있으며, 등록특허 10-1064315호(2011년 9월 5일 등록, 광온도센서를 내장한 온도감지형 수배전반)에는 광온도센서를 사용하여 전원 연결부위의 온도를 검출하는 구성이 기재되어 있다.

그러나 종래 전력기기에서 온도센서를 사용하여 전원 연결부분 등의 온도를 검출하는 것은, 전력기기의 동작시 발생하는 온도를 지속적으로 모니터링하여 화재 발생을 방지하기 위한 것에 제한된다.

따라서, 전력기기의 노후화 여부를 확인하기 위해서는 작업자가 직접 육안 검사나 별도의 테스트를 통해 확인할 필요가 있다. 이러한 경년열화 정도를 확인하기 위한 작업은 주기적으로 이루어져야 하며, 작업에 소요되는 시간이 길고, 비용또한 많이 소요되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전력기기의 화재 발생 위험을 정확하게 모니터링함과 아울러 경년열화 상태를 지속적으로 모니터링할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 전력기기의 모니터링 방법은, a) 복수의 내부온도센서를 통해 전력기기의 내부 구성품의 온도를 개별 검출하는 단계와, b) 외부온도센서를 이용하여 전력기기 외기 온도를 검출하는 단계와, c) 각 구성품의 온도에서 외기 온도의 영향을 제외시키는 온도패턴을 산출하는 단계와, d) 상기 온도패턴의 값을 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 온도패턴은, 각 구성품의 온도에서 외기 온도를 감하여 산출되거나, 외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 비를 산출하여 된 것일 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 c) 단계에서 구해진 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 온도패턴의 변화 추이를 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 온도패턴의 값과 온도패턴의 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에서, 상기 잔여수명을 추정하는 단계는, 상기 온도패턴의 값에 따른 제1추정값을 산출하고, 온도패턴의 변화 추이에 따라 보정값을 결정하여, 상기 제1추정값을 보정할 수 있다.

본 발명 전력기기의 모니터링 방법은, 전력기기의 내부 구성품의 온도를 검출함과 아울러 전력기기 외부의 외기 온도를 검출하고, 그 차를 패턴화하여 패턴의 변화에 따른 경년열화를 추정함으로써, 작업자가 직접 전력기기를 점검하지 않고도 경년열화를 추정하여, 부품의 교체 시기 등을 특정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 외기 온도를 고려한 전력기기의 부분품 온도에 따른 화재 위험을 모니터링하여, 보다 정확한 화재 감시가 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력기기의 모니터링 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명을 수행하기 위한 장치의 예시도이다.
도 3은 S50단계의 상세 순서도이다.
도 4는 S60단계의 상세 순서도이다.

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.

'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. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.

이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력기기의 모니터링 방법에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력기기의 모니터링 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 수행을 위한 장치의 예시도이다.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명은 다수의 내부온도센서(10)를 통해 전력기기를 구성하는 구성품들의 온도를 검출하는 단계(S10)와, 외부온도센서(20)를 통해 전력기기 외측의 외기 온도를 검출하는 단계(S20)와, 제어부(30)에서 상기 구성품들의 온도와 외기 온도를 이용하여 패턴화하는 온도패턴 산출단계(S30)와, 상기 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 각 구성품에 대한 기간별 온도패턴 변화를 확인하는 단계(S40)와, 온도패턴의 시간적 변화 추이를 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링하는 단계(S50)와, 메모리(40)에 저장된 각 구성품의 종류와 기능 정보와 상기 패턴화된 각 구성품의 온도 패턴을 이용하여 경년열화 정도를 추정하는 단계(S60)를 포함하여 구성된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 전력기기의 경년열화 추정방법의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에서는 전력기기의 내부 온도와 외부 온도를 함께 검출하여, 전력기기의 내부 온도와 외부 온도의 차를 구하고, 이를 이용하여 온도 모니터링 및 경년열화 추정을 수행한다.

이를 위하여 내부온도센서(10)와 외부온도센서(20)를 사용한다.

이때 내부온도센서(10)는 온도의 검출이 필요한 구성품들 각각의 온도를 검출하는 것으로, 내부온도센서(10)의 수는 온도 검출이 필요한 구성품과 같은 수로 마련된다.

내부온도센서(10)는 그 종류에 무관하게 적용할 수 있다.

내부온도센서(10)는 설치시 각각이 검출하는 구성품의 종류를 확인하여, 내부온도센서(10)와 구성품의 종류를 1:1 매칭하여, 매칭정보를 메모리(40)에 저장할 수 있다.

또한, 외부온도센서(20)는 전력기기의 외부 온도를 검출하는 것으로 한다. 이때 외부 온도는 전력기기의 외부를 뜻하는 것으로, 반드시 실외 온도를 뜻하는 것은 아니다. 즉, 전력기기가 실내에 배치된 경우 실내의 온도일 수 있다.

외부온도센서(20) 또한 그 종류에 무관하게 본 발명의 수행에 적용될 수 있다.

S10단계에서는 전력기기의 내부 구성품의 온도를 검출하고, S20단계에서는 전력기기의 외부 온도를 검출한다.

S10단계와 S20단계 각각의 온도 검출결과는 제어부(30)로 입력된다.

제어부(30)는 통상의 프로세서를 사용할 수 있으며, 프로세서를 포함하는 컴퓨팅 장치를 사용할 수 있다.

제어부(30)는 S30단계와 같이 동일 시간에 검출된 S10단계의 각 구성품 온도 검출결과와 S20단계의 외기 온도 검출결과의 차이를 이용하여 온도패턴을 구한다.

여기서 각 구성품의 온도 검출결과는 차이가 있을 수 있으며, 동일 시점에서 외기 온도는 하나의 값으로 측정되므로, 외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 특징을 구할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 온도의 패턴화는 구성품의 온도 검출결과에서 외기 온도를 감하여 이룰 수 있으며, 다른 예로서 구성품의 온도 검출결과를 외기 온도로 나누어 상대적인 비를 검출할 수도 있다.

이처럼 온도패턴은 온도를 이용한 처리시 외기 온도의 영향을 배제한 값을 형성하기 위한 것으로, 외기의 영향을 제외한 실제 전력기기의 운전시 발생하는 각 구성품의 온도 변화를 확인할 수 있다.

특히 온도패턴은 주기적으로 수집되는 것으로 할 수 있다. 온도패턴의 수집주기는 임의로 설정될 수 있다.

이처럼 얻어진 온도패턴은 제어부(30)에서 S40단계와 같이 시계열적으로 배치되어, 각 구성품에 대한 온도패턴의 변화를 검출할 수 있다.

그 다음, S50단계에서는 온도패턴의 변화 추이를 검출하여, 화재 발생 가능성을 예측한다.

좀 더 구체적으로, 도 3은 S50단계의 상세 순서도이다.

도 3을 참조하면 온도패턴의 변화 추이가 설정된 기울기 이상으로 변화되는 구간이 발생했는지 판단(S51)하고, 설정된 기울기 이상의 변화 구간이 있으면 현재 온도패턴의 값이 화재위험 설정온도 이상인지 확인한다(S52).

상기 S52단계의 확인 결과 화재위험 설정온도 이상이면, 화재위험 경보를 발령한다(S54).

화재위험 설정온도 미만이면, 현재 설정 기울기 이상의 변화 구간이 설정 횟수 이상 발생했는지 확인한다(S53).

설정 횟수 이상 발생하지 않은 경우에는 다시 S51단계를 재수행하고, 설정 횟수 이상 발생한 경우에는 경년열화 추정을 수행한다(S60).

이와 같은 과정을 통해 외기 온도의 영향을 배제한 구성품의 온도와 온도 변화 추이를 확인하여, 보다 정확한 구성품의 온도를 검출하고 그에 따른 화재 위험을 모니터링할 수 있다.

도 4는 경년열화 추정 단계의 상세 순서도이다.

도 4를 참조하면 경년열화 추정 단계(S60)는, 메모리(40)에 저장된 해당 구성품의 재료 특성을 확인하는 단계(S61)와, 해당 구성품이 가동 부품인지 고정 부품인지 확인하는 구성품 종류 확인 단계(S62)와, 확인된 재료 특성과 구성품의 종류 특성에 따라 온도패턴의 크기 및 변화 추이를 이용하여 해당 구성품의 열화도를 추정하는 단계(S63)를 포함한다.

전력기기의 구성품들은 고온에서 장시간 동작하는 것으로, 고온에서 장시간 노출되는 경우 재료에 따라 고유 원소의 결핍층이 형성되거나, 입계로의 불순물의 석출 정도에 차이가 있을 수 있다.

메모리(40)에는 재료에 따른 고유 원소의 결핍층 형성도와, 불순물의 석출 정도에 대한 값이 저장되어 있으며, S61단계에서는 이와 같은 재료 특성을 확인하여 내부 구조 변화에 의한 상태를 확인할 수 있다.

또한, S62단계에서는 구성품의 종류를 확인한다. 이때 구성품의 종류는 구성품의 기계적 성질을 확인하기 위한 것으로, 구성품이 기계적으로 가동되는 것일 때는 기계적 가동에 따른 스트레스가 반복적으로 발생하여 경년열화에 따른 기대 수명이 가동하지 않고 고정 설치된 구성품에 비하여 더 짧은 특징이 있다.

이와 같이 구성품의 기계적 가동 여부를 확인하여, 경년열화를 추정하여 보다 정확한 경년열화 추정을 수행할 수 있다.

그 다음, 제어부(30)는 앞서 구해진 온도패턴의 크기와 온도패턴의 증가 추이를 이용하여 해당 구성품의 경년열화를 추정한다. 즉 구성품의 수명을 예측하고 교체 시기를 추정할 수 있다.

구체적인 경년열화 추정은 순차적으로 이루어질 수 있다.

먼저, 온도패턴의 크기를 확인하여 구성품의 재질에 따른 수명을 예측한다(제1추정값).

그 다음, 구성품의 종류에 따라 상기 구해진 제1추정값을 보정하여 제2추정값을 구한다.

이때 제2추정값을 보정하기 위한 보정값은 가동 없이 고정된 구성품은 0, 보가동품인 구성품의 경우는 -N의 값을 부여할 수 있다. 여기서 N은 임의의 수로 제1추정값이 나타내는 잔여 수명을 가동품의 경우 더 줄이는 보정을 수행하여 제2추정값을 구하게 된다.

그 다음, 온도패턴의 증가 추이를 이용하여 제2추정값을 보정하여 최종 수명 예측 결과인 제3추정값을 추정한다.

이때 제3추정값을 추정하기 위한 보정값은 -X/n의 식으로 구할 수 있다.

X는 해당 구성품의 온도패턴 추이의 기울기이며, n은 상수인 것으로 한다.

즉, 기울기가 클수록 보정값의 절대값은 더 커지게 되며, 온도패턴의 변화 추이가 급하게 변화될수록 잔여 수명 추정치가 더 짧아지도록 보정된다.

이처럼 추정된 경년열화 정도는 표시부(도면 미도시) 등에 표시되거나, 통신부(도면 미도시)를 통해 관리자가 인식할 수 있도록 처리할 수 있다.

이와 같이 본 발명은 외기 온도를 제외한 전력기기 내부 구성품의 온도를 이용하여 화재 위험의 모니터링이 가능함과 아울러 구성품 온도 및 구성품의 온도 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정할 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.

10:내부온도센서 20:외부온도센서
30:제어부 40:메모리

Claims (5)

1. a) 복수의 내부온도센서를 통해 전력기기의 내부 구성품의 온도를 개별 검출하는 단계;
   b) 외부온도센서를 이용하여 전력기기 외기 온도를 검출하는 단계;
   c) 각 구성품의 온도에서 외기 온도의 영향을 제외시키는 온도패턴을 산출하는 단계;
   d) 상기 온도패턴의 값을 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링하는 단계; 및
   e) 상기 c) 단계에서 구해진 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 온도패턴의 변화 추이를 파악하고, 상기 온도패턴의 값과 온도패턴의 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정하는 단계를 포함하되,
   상기 e) 단계는,
   상기 온도패턴의 크기를 확인하여 구성품의 재질에 따른 수명을 예측하는 제1추정값을 구하는 과정과,
   상기 구성품의 종류에 따라 상기 제1추정값을 보정하여 제2추정값을 구하되, 고정 부품인 구성품에 비하여 가동품인 구성품의 잔여 수명을 더 줄이는 보정을 하여 제2추정값을 구하는 과정과,
   상기 제2추정값에 온도패턴의 증가 추이에 따른 보정값을 산출하고, 제2추정값을 보정하여 최종 수명 예측 결과인 제3추정값을 산출하는 과정을 포함하고,
   상기 온도패턴의 증가 추이에 따른 보정값은 -X(구성품의 온도패턴 추이의 기울기)/n(상수)의 식으로 구하는 것을 특징으로 하는 전력기기의 모니터링 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 온도패턴은,
   각 구성품의 온도에서 외기 온도를 감하여 산출되거나,
   외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 비를 산출하여 된 것을 특징으로 하는 전력기기의 모니터링 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제

Images