KR102582311B1 - 모니터링 기능이 내장된 전력기기 - Google Patents

모니터링 기능이 내장된 전력기기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모니터링 기능이 내장된 전력기기에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모니터링 기능이 내장된 전력기기는 진단 연관 IED 계측값을 수집하는 IED 모듈; 및 진단용 센싱값을 수집하는 진단 모듈을 포함하고, 상기 진단 모듈은, 상기 진단 연관 IED 계측값 및 상기 진단 연관 IED 계측값과 동일 시간에 센싱된 진단용 센싱값을 이용해 생성된 입력용 센싱값을 학습하여, 진단 연관 IED 계측값 별로 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 생성하는 학습부; 및 상기 학습부가 학습하여 생성한 진단 대상 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 이용해 전력기기의 진단 항목을 진단하는 진단부를 포함하고, 상기 진단 연관 IED 계측값은 진단 항목을 진단하는데 사용되는 IED 계측값일 수 있다.

Description

모니터링 기능이 내장된 전력기기{A power equipment having a function of monitoring}
본 발명은 모니터링 기능이 내장된 전력기기에 관한 것이다.
장시간 동안 전력계통에서 운영되는 전력기기는 열화에 의해 사용년한 이하로 수명이 감소될 수 있다. 그리고, 전력계통에서 운영되는 전력기기에서 화재와 같은 예기치 못한 사고가 발생할 수 있다.
따라서, 전력기기의 상태는 실시간 모니터링되어야 한다.
한국특허출원 제10-2015-0039851호는 온도 센서를 이용한 절연물의 온도 이상을 모니터링하는 기술을 개시한다. 그 외에도, 전력기기의 부분방전, 아크, 습도 및 진동 등을 모니터링 하는 기술이 존재한다.
이와 같이, 종래 전력기기의 상태를 실시간 모니터링하기 위한 다양한 시도가 존재한다.
본 발명은 AI 기반해 신뢰성이 높은 모니터링 기능을 가지는 전력기기를 제안한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모니터링 기능이 내장된 전력기기는 진단 연관 IED 계측값을 수집하는 IED 모듈; 및 진단용 센싱값을 수집하는 진단 모듈을 포함하고, 상기 진단 모듈은, 상기 진단 연관 IED 계측값 및 상기 진단 연관 IED 계측값과 동일 시간에 센싱된 진단용 센싱값을 이용해 생성된 입력용 센싱값을 학습하여, 진단 연관 IED 계측값 별로 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 생성하는 학습부; 및 상기 학습부가 학습하여 생성한 진단 대상 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 이용해 전력기기의 진단 항목을 진단하는 진단부를 포함하고, 상기 진단 연관 IED 계측값은 진단 항목을 진단하는데 사용되는 IED 계측값일 수 있다.
그리고, 진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 제 1 값 이상으로 초과하는 것으로 판단되면, 상기 진단부는 IED 모듈에 차단 동작을 요청할 수 있다.
또한, 상기 진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 상기 제 1 값 이상으로 초과하지 않고 상기 진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 제 2 값 이상으로 초과하는 것으로 판단되면, 상기 진단부는 전력기기의 유지보수 알람을 외부에 제공할 수 있다.
또한, 상기 진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 제 2 값 이상으로 초과하지 않는 것으로 판단되면, 상기 진단부는 전력기기의 경년열화 추정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 IED 모듈이 수집한 IED 계측값 및 상기 진단 모듈이 수집한 진단용 센싱값을 저장하는 공통 저장소를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 IED 모듈 및 상기 진단 모듈은 PCB 타입으로 제작되어 공통 기판 상의 슬롯에 착탈될 수 있다.
본 발명은 IED 모듈이 수집한 IED 계측값 및 진단 모듈이 수집한 진단용 센싱값을 같이 이용하여 전력기기의 진단의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 전력 계통 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1의 통합 IED가 장착된 전력기기의 기능 블록도이다.
도 3은 도 2의 IED 모듈의 기능 블록도이다.
도 4는 도 2의 진단 모듈의 기능 블록도이다.
도 5는 도 2의 진단 모듈의 진단 동작에 대한 플로우차트이다.
도 6은 도 5의 수명 진단 단계의 세부적인 플로우차트이다.
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 일 실시예에 따른 모니터링 기능이 내장된 전력기기(이하, “전력기기”라 칭함)에 대하여 설명한다. 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 전력 계통 시스템(이하, “전력 계통 시스템”)은 전력기기(1000), 전력 계통 운영 시스템(2000), 전력 계통 자산 관리 시스템(3000) 및 유지 보수 업자 시스템(4000)을 포함할 수 있다. 그리고, 전력기기(1000)는 통신망(5000)을 통해 전력 계통 운영 시스템(2000) 및 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)과 통신할 수 있다. 이를 위해, 통신망(4000)은 IEC 61850에서 규정하는 통신 규격(예를 들어, 이더넷)을 지원할 수 있다. 전력 계통 운영 시스템(2000) 및 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)의 운영 주체는 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 전력 계통 운영 시스템(2000) 및 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)은 단일 또는 분리된 서버에서 운영될 수 있다. 유지 보수 업자 시스템(4000)은 유지 보수 업자가 운영하는 서버 또는 유지 보수 업자가 소지한 단말기일 수 있다. 유지 보수 업자 시스템(4000)은 통신망(5000)을 통해, 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)과 통신할 수 있다. 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)은 통신망(5000)을 통해, 유지 보수 업자 시스템(4000)에 유지 보수 관련 정보(예를 들어, 전력기기 또는 구성품의 잔여 수명 또는 상태)를 제공할 수 있다.
전력기기(1000)는 복수의 구성품(200), 통합 IED(100, IED(Intelligent Electric Device))를 포함할 수 있다. 여기서, 전력기기(1000)는 수배전반 및 GIS(Gas Insulated Switchgear) 등과 같은 복수의 구성품이 내장된 기기일 수 있다. 전력기기에 내장되는 구성품(200)은 변압기, 피뢰기 및 차단기 등과 같은 전력 계통을 구성하는 설비일 수 있다.
전력기기에 내장되는 구성품(200)은 연결부재(1)에 의해 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 연결부재(1)는 부스바 또는 전력 케이블일 수 있다.
통합 IED(100)는 기존 IED의 동작과 전력 설비 진단 동작을 모두 수행할 수 있다.
통합 IED(100)는 IED 모듈(110), 진단 모듈(120) 및 공통 저장소(130)를 포함할 수 있다.
IED 모듈(110)은 종래의 IED와 같이, IEC 61850에 규정된 보호/계측/제어 동작을 수행할 수 있다. 그리고, IED 모듈(110)은 IEC 61850에 규정된 통신 규격에 따라, 전력 계통 운영 시스템(2000) 및 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)과 통신할 수 있다. IED 모듈(110)은 물리적으로 분리된 복수의 포트를 이용해 전력 계통 운영 시스템(2000) 및 전력 계통 자산 관리 시스템(3000) 각각과 통신할 수 있다. 이와 달리, IED 모듈(110)은 가상 포트를 이용해 전력 계통 운영 시스템(2000) 및 전력 계통 자산 관리 시스템(3000) 각각과 통신할 수 있다.
IED 모듈(110)은 구성품(200) 및 연결부재(1)로부터 IED 계측값을 수집할 수 있다. 그리고, IED 모듈(110)은 IED 계측값을 토대로 전력 계통의 보호 동작을 수행할 수 있다. 보호 동작 수행시, IED 모듈(110)은 차단기를 트립(TRIP)시켜 고장 구간을 전력 계통으로부터 분리시킬 수 있다. IED 계측값은 IEC 61850 표준에서 규정된 전력기기 내에서의 아날로그 정보 또는 상태 정보일 수 있다. 여기서, IED 계측값 중 아날로그 정보는 구성품(200)의 입/출력단에서의 전류값 또는 전압값일 수 있다. IED 모듈(110)은 전력 계통 운영 시스템(2000)(예를 들어, SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition)의 제어 명령에 따라 전력기기(1000)를 제어할 수 있다. 그리고, IED 모듈(110)은 전력기기에서 센싱된 IEC 61850에서 규정한 아날로그 정보 및 상태 정보를 IEC 61850에서 정의하는 포맷으로 전력 계통 운영 시스템(2000)에 전송할 수 있다.
진단 모듈(120)은 구성품(200) 및 연결부재(1)에 설치된 센서를 이용해 진단용 센싱값을 수집할 수 있다. 여기서, 진단용 센싱값은 구성품(200) 또는 연결부재(1)를 진단하는데 사용되는 센싱값일 수 있다. 진단용 센싱값은 IED 모듈(110)에 의해 수집되지 않는 인자에 대한 센싱값일 수 있다. 부언하면, 진단용 센싱값은 IED 모듈(110)이 수집하는 IED 계측값과 중복되지 않은 인자에 대한 센싱값일 수 있다. 예를 들어, 진단용 센싱값은 부분방전에 대한 센싱값, 진동에 대한 센싱값, 온도에 대한 센싱값일 수 있다.
공통 저장소(130)는 IED 모듈(110)이 수집한 IED 계측값 및 진단 모듈(120)이 수집한 진단용 센싱값을 저장할 수 있다. 공통 저장소(130)는 IED 모듈(110) 또는 진단 모듈(120) 내부에 설치될 수도 있다.
IED 모듈(110) 및 진단 모듈(120)은 PCB 타입으로 제작되어 공통 기판 상의 슬롯에 착탈되는 형태로 제작될 수 있다. 이에 의해, 다양한 진단 항목에 대하여 다양한 진단 모듈(120)이 확장 설치되는 것이 용이할 수 있다.
도 3을 참조하면, IED 모듈(110)은 제어부(111) 및 통신부(112)를 포함할 수 있다. 앞서와 같이, 제어부(111)는 전력 계통 운영 시스템(2000)과 연동하면서, IEC 61850에 규정된 보호/계측/제어 동작을 수행할 수 있다. 그리고, 통신부(112)는 IEC 61850에서 규정하는 통신 규격을 지원할 수 있다. 기존과 다르게, 본 발명은 단일 장치 내에 IED 기능과 진단 지능이 통합되어 설치된다. 본 발명은 기존의 IED의 통신 기능을 활용하여 진단 모듈(120)과 전력 계통 자산 관리 시스템(3000) 간의 통신을 지원하고자 한다. 이에, IED 모듈(110)의 제어부(111)는 진단 모듈(120)의 요청에 따라, 진단 관련 데이터를 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)으로 전송할 수 있다.
도 4를 참조하면, 진단 모듈(120)은 데이터 취득부(121), 학습부(122) 및 진단부(123)를 포함할 수 있다. 진단 모듈(120)은 IED 모듈(110)의 통신 자원을 활용하므로, 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)과의 통신을 위한 파트가 생략될 수 있다. 부언하면, 진단 모듈(120)은 IED 모듈(110)을 통해 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)과 통신할 수 있다.
데이터 취득부(121)는 구성품(200) 및 연결부재(1)에 설치된 센서를 통해, 진단용 센싱값을 수집할 수 있다. 그리고, 데이터 취득부(121)는 진단용 센싱값을 공통 저장소(130)에 저장할 수 있다. 진단용 센싱값은 예를 들어, 구성품 또는 연결부재(1)의 표면 온도, 구성품 또는 연결부재(1)의 외측 온도 등일 수 있다. 여기서, 구성품 또는 연결부재(1)의 외측 온도는 구성품 또는 연결부재(1)로부터 이격된 지점에서의 온도일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 구성품 또는 연결부재(1)의 외측 온도는 구성품 또는 연결부재(1)의 진단시, 구성품 또는 연결부재(1)의 표면 온도에서 구성품 또는 연결부재(1)의 외측 온도의 영향을 제거하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 연결부재(1)는 케이블 또는 부스바일 수 있다.
학습부(122)는 진단 항목에 대한 학습을 할 수 있다. 학습부(122)는 진단 연관 IED 계측값 및 입력용 센싱값을 이용해 진단 항목에 대한 학습을 할 수 있다. 여기서, 진단 연관 IED 계측값은 진단 항목을 진단하는데 사용되는 IED 계측값일 수 있다. 그리고, 입력용 센싱값은 진단용 센싱값을 전처리하여 생성되고 진단 항목을 진단하는데 사용되는 값일 수 있다. 입력용 센싱값은 진단 항목에 직접적으로 영향을 미치는 값일 수 있다. 입력용 센싱값은 진단용 센싱값 보다 진단 항목의 진단의 신뢰성을 보다 높일 수 있다. 학습부(122)는 머신러닝 또는 인공지능으로 구현될 수 있다.
진단 연관 IED 계측값은 입력용 센싱값에 영향을 미치는 주요인자일 수 있다. 진단 항목이 복수인 경우, 진단 연관 IED 계측값은 진단 항목 별로 구비될 수 있다. 진단 항목이 복수인 경우, 진단용 센싱값은 진단 항목 별로 구비될 수 있다.
학습부(122)는 진단 연관 IED 계측값 및 그 진단 연관 IED 계측값과 동일 시간에 센싱된 진단용 센싱값을 이용해 생성된 입력용 센싱값을 입력 받아, 진단 연관 IED 계측값 별로 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 생성할 수 있다. 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값은 진단 대상 입력용 센싱값의 이상 여부 또는 이상의 종류를 판정하기 위한 기준값일 수 있다. 학습부(122)는 전력기기(1000)가 초반 운영되는 동안의 진단 연관 IED 계측값 및 입력용 센싱값을 학습하여 진단 연관 IED 계측값 별로 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 생성할 수 있다. 그리고, 학습부(122)는 진단 연관 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 공통 저장소(130)에 저장할 수 있다. 진단 연관 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값은 복수의 진단 항목 각각에 대하여 마련될 수 있다. 진단 연관 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값은 진단 항목이 정상으로 판정되기 위한 진단 연관 IED 계측값 별 기준을 제공하는 값일 수 있다. 그리고, 그 진단 기준값은 진단 연관 IED 계측값에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 진단 연관 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 마련하여 진단 연관 IED 계측값 별로 상이한 진단 기준값으로 진단을 하는 것에 의해, 진단 항목에 대한 진단의 신뢰성을 높일 수 있다. 공통 저장소(130)는 진단항목에 매칭된 복수의 진단 연관 IED 계측값 및 복수의 진단 연관 IED 계측값 각각 매칭된 진단 기준값을 저장할 수 있다. 예를 들어, 진단 연관 IED 계측값은 부스바에서 계측된 전류값일 수 있고, 입력용 센싱값은 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값일 수 있다.
진단부(123)는 학습부(122)가 학습하여 생성한 진단 대상 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 이용해 전력기기의 다양한 진단 항목을 진단할 수 있다.
이하, 진단부(123)의 구체적인 진단 동작에 대하여 설명한다. 앞서 설명된 사항과 중복되는 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.
먼저, 진단부(123)가 복수의 진단 항목 중 진단 주기가 도래한 제 1 진단 항목을 인식할 수 있다(S501).
그리고, 진단부(123)는 제 1 진단 항목에 대한 진단 대상 진단용 센싱값 및 제 1 진단 항목에 대한 진단 대상 IED 계측값을 공통 저장소(130)에서 독출할 수 있다(S502). 여기서, 진단 대상 진단용 센싱값과 진단 대상 IED 계측값은 동일한 시간에 센싱된 값일 수 있다. 여기서, 진단 대상 진단용 센싱값은 부스바의 표면 온도값 및 부스바의 외측 온도값일 수 있다. 그리고, 진단 대상 IED 계측값은 진단 대상 진단용 센싱값이 센싱된 부스바에서 계측된 전류값일 수 있다.
그리고, 진단부(123)는 진단 대상 진단용 센싱값을 이용해 진단 대상 입력용 센싱값을 생성할 수 있다(S503). 여기서, 진단 대상 입력용 센싱값은 진단 기준값을 생성하기 위해 학습부(122)가 학습하는데 사용된 입력용 센싱값과 동일한 속성을 가질 수 있고, 그 입력용 센싱값과 동일한 방식으로 생성될 수 있다. S503에서 생성되는 진단 대상 입력용 센싱값은 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값일 수 있다.
그리고, 진단부(123)는 제 1 진단 항목 및 진단 대상 IED 계측값에 매칭되는 진단 기준값을 공통 저장소(130)에서 독출할 수 있다(S504). 여기서, 진단 기준값은 학습부(122)의 학습에 의해 생성된 진단 연관 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값일 수 있다.
그리고, 진단부(123)는 진단 대상 입력용 센싱값이 S504에서 독출된 진단 기준값 보다 기 설정치 이상 낮은지 여부를 판단할 수 있다(S505).
S505에서 진단 대상 입력용 센싱값이 S504에서 독출된 진단 기준값 보다 기 설정치 이상 낮은 것으로 판단되면, 진단부(123)는 진단 대상 입력용 센싱값을 생성하는데 사용되는 진단용 센싱값을 센싱하는 센서의 유지 보수 알람을 외부에 제공할 수 있다(S506).
이와 달리, S505에서 진단 대상 입력용 센싱값이 S504에서 독출된 진단 기준값 보다 기 설정치 이상 낮지 않은 것으로 판단되면, 진단부(123)는 진단 대상 입력용 센싱값이 진단 기준값을 제 1 값 이상으로 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S507).
S507에서 진단 대상 입력용 센싱값이 진단 기준값을 제 1 값 이상으로 초과하는 것으로 판단되면, 진단부(123)는 IED 모듈(110)에 차단 요청을 할 수 있다(S508). IED 모듈(110)은 진단부(123)로부터 차단 요청을 수신하면, 차단 동작을 수행할 수 있다(S509). 이때, 전력 기기(1000) 내부의 차단기가 트립(Trip)될 수 있다. 이에 의해, 이상 온도에 의한 전력기기(1000)에서의 사고(예를 들어, 화재)가 방지될 수 있다. 그리고, IED 모듈(110)은 차단 상태임을 알리는 메시지를 IEC 61850 표준에 따라, 전력 계통 운영 시스템(2000)에 보고할 수 있다(S509).
S507에서, 진단 대상 입력용 센싱값이 진단 기준값을 제 1 값 이상으로 초과하지 않는 것으로 판단되면, 진단부(123)는 진단 대상 입력용 센싱값이 진단 기준값을 제 2 값 이상으로 초과하는지 여부를 판단할 수 있다(S510). S510에서의 제 2 값은 S507에서의 제 1 값 보다 작은 값일 수 있다.
S510에서, 진단 대상 입력용 센싱값이 진단 기준값을 제 2 값 이상으로 초과하는 것으로 판단되면, 진단부(123)는 전력기기의 유지보수 알람을 외부에 제공할 수 있다(S511).
이와 달리, S510에서, 진단 대상 입력용 센싱값이 진단 기준값을 제 2 값 이상으로 초과하지 않는 것으로 판단되면, 진단부(123)는 전력기기의 경년열화 추정을 수행할 수 있다(S512).
이하, 도 6을 참조하여, S511에 대하여 구체적으로 설명한다. 설명의 편의를 위해, 진단 항목이 구성품의 온도인 경우를 예로 들어 설명한다.
경년열화 추정 단계(S511)는, 진단부(123)가 공통 저장소(130)에 저장된 해당 구성품의 재료 특성을 확인하는 단계(S61)와, 진단부(123)가 해당 구성품이 가동 부품인지 고정 부품인지 확인하는 구성품 종류 확인 단계(S62)와, 진단부(123)가 확인된 재료 특성과 구성품의 종류 특성에 따라 입력용 센싱값(예를 들어, 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값) 패턴의 크기 및 변화 추이를 이용하여 해당 구성품의 열화도를 추정하는 단계(S63)와, 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)에 경년 열화도에 대한 분석 결과를 보고하는 단계(S64)와, 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)이 유지보수 업자 시스템(4000)에 경년 열화도에 대한 분석 결과 관련 데이터 서비스를 제공하는 단계(S65)를 포함할 수 있다.
전력기기의 구성품들은 고온에서 장시간 동작하는 것으로, 고온에서 장시간 노출되는 경우 재료에 따라 고유 원소의 결핍층이 형성되거나, 입계로의 불순물의 석출 정도에 차이가 있을 수 있다.
공통 저장소(130)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, 진단부(123)는 앞서 구해진 입력용 센싱값(예를 들어, 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값) 패턴의 크기와 입력용 센싱값(예를 들어, 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값) 패턴의 증가 추이를 이용하여 해당 구성품의 경년열화를 추정한다. 즉, 구성품의 수명을 예측하고 교체 시기를 추정할 수 있다.
구체적인 경년열화 추정은 순차적으로 이루어질 수 있다.
먼저, 입력용 센싱값(예를 들어, 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값) 패턴의 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, 입력용 센싱값(예를 들어, 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값) 패턴의 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 입력용 센싱값 패턴 추이의 기울기이며, n은 상수인 것으로 한다.
즉, 기울기가 클수록 보정값의 절대값은 더 커지게 되며, 입력용 센싱값(예를 들어, 부스바의 표면 온도값에서 부스바의 외측 온도값을 차감한 값) 패턴의 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.
그리고, 위와 같이 추정된 경년 열화 정도는 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)에 보고될 수 있다. 그리고, 전력 계통 자산 관리 시스템(3000)은 그 추정된 경년 열화 정도 관련 정보를 유지 보수 업자 시스템(4000)에 제공할 수 있다. 유지 보수 업자 시스템(4000)은 추정된 경년 열화 정도 관련 정보를 이용해 전력기기의 유지 보수 계획을 수립할 수 있다.
1000 : 전력기기
100 : 통합 IED
110 : IED 모듈
111 : 제어부
112 : 통신부
120 : 진단 모듈
121 : 데이터 취득부
122 : 학습부
123 : 진단부
130 : 공통 저장소
200 : 구성품
1 : 연결부재
2000 : 전력 계통 운영 시스템
3000 : 전력 계통 자산 관리 시스템
4000 : 유지보수 업자 시스템
5000 : 통신망

Claims (6)

  1. 진단 연관 IED 계측값을 수집하는 IED 모듈; 및
    진단용 센싱값을 수집하는 진단 모듈을 포함하고,
    상기 진단 모듈은,
    상기 진단 연관 IED 계측값 및 상기 진단 연관 IED 계측값과 동일 시간에 센싱된 진단용 센싱값을 이용해 생성된 입력용 센싱값을 학습하여, 진단 연관 IED 계측값 별로 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 생성하는 학습부;
    상기 학습부가 학습하여 생성한 진단 대상 IED 계측값 별 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 이용해 전력기기의 진단 항목을 진단하는 진단부; 및
    상기 IED 모듈이 수집한 IED 계측값 및 상기 진단 모듈이 수집한 진단용 센싱값을 저장하는 공통 저장소; 를 포함하고,
    상기 IED 모듈 및 상기 진단 모듈은 PCB 타입으로 제작되어 공통 기판 상의 슬롯에 착탈되고
    상기 진단 연관 IED 계측값은 진단 항목을 진단하는데 사용되는 IED 계측값이고,
    진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값 보다 기 설정치 이상 낮은 것으로 판단되면, 상기 진단부는 상기 진단 대상 입력용 센싱값을 생성하는데 사용되는 진단용 센싱값을 센싱하는 센서의 유지 보수 알람을 외부에 제공하고
    진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 제 1 값 이상으로 초과하는 것으로 판단되면, 상기 진단부는 IED 모듈에 차단 동작을 요청하고
    상기 진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 상기 제 1 값 이상으로 초과하지 않고 상기 진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 제 2 값 이상으로 초과하는 것으로 판단되면, 상기 진단부는 전력기기의 유지보수 알람을 외부에 제공하고
    상기 진단부는
    상기 진단 대상 입력용 센싱값이 상기 진단 기준값을 제 2 값 이상으로 초과하지 않는 것으로 판단되면,
    공통 저장소에 저장된 구성품의 재료 특성을 확인하고,
    구성품이 가동 부품인지 고정 부품인지 확인하여 구성품 종류를 파악하고, 상기 구성품의 재료에 따른 고유 원소의 결핍층 형성도와, 불순물의 석출 정도를 포함하는 재료 특성과 구성품의 종류 특성에 따른 입력용 센싱값, 패턴의 크기 및 변화 추이를 이용하여 구성품의 열화도를 추정하여, 전력기기의 경년열화 추정을 수행하고,
    상기 학습부는
    전력기기가 초반 운영되는 동안의 진단 연관 IED 계측값 및 입력용 센싱값을 학습하여 진단 연관 IED 계측값 별로 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값을 생성하고,
    상기 입력용 센싱값에 대한 진단 기준값은 진단 대상 입력용 센싱값의 이상 여부 또는 이상의 종류를 판정하기 위한 기준 값인 것을 특징으로 하는 모니터링 기능이 내장된 전력기기.
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