KR200284076Y1

KR200284076Y1 - 변압기의 가스분석정보 통신 장치

Info

Publication number: KR200284076Y1
Application number: KR2020020013419U
Authority: KR
Inventors: 소수일
Original assignee: 하나제어기술 주식회사
Priority date: 2002-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2002-07-31

Abstract

본 고안은 변압기의 절연유에 용해되어 있는 가스를 분석하여 측정데이터로서 데이터 저장수단에 저장함과 더불어, 통신망을 통해 원격으로 가스분석정보를 전송할 수 있도록 하는 변압기의 가스분석정보 통신 장치를 제공한다.

이를 위해 본 고안은 변압기의 절연유에 용존하는 가스성분을 추출하여 분석하는 변압기의 가스분석 장치에 있어서, 상기 변압기의 절연유로부터 검출된 가스성분의 검출신호를 디지털 변환하는 데이터 변환부와, 상기 디지털 변환된 검출데이터를 특정의 샘플데이터와 비교하여 가스를 측정함에 의해 측정데이터를 원격지에 전송하기 위한 제어를 수행하는 제어부, 상기 제어부로부터의 측정데이터를 통신망을 경유하여 원격지에 전송하기 위한 신호처리를 수행하는 제 1통신접속부, 원격지에 위치하고서, 통신망을 경유하여 상기 제 1통신접속부와 접속하여 상기 변압기의 절연유로부터 측정한 가스의 측정데이터를 수신받아 신호처리하는 제 2통신접속부 및, 상기 제 2통신접속부를 통해 측정데이터를 수신받아 측정된 가스의 분석정보를 조회가 가능하게 표시하는 네트워크 컴퓨터단말로 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

변압기의 가스분석정보 통신 장치{Gas monitoring information communication apparatus for transformer}

본 고안은 변압기의 가스분석정보 통신 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변압기의 절연유에 용해되어 있는 가스성분을 실시간으로 분석하여 그 가스분석정보를 통신망을 통해 원격으로 전송하기 위한 변압기의 가스분석정보 통신 장치에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 변압기의 유기 절연재료로서 이용되는 절연유나 절연지는 변압기 운전에 의한 온도상승이나 비정상적인 국부 과열에 의하여 열분해 또는 산화가 발생하여 가스를 함유하는 각종 열화 생성물을 만들게 된다.

그러한 열화 생성물 중에서 가스와 액체는 절연유에 용해되고, 그 절연유가 공기 또는 질소 등의 기체와 접하게 되면 가스의 일부가 기체 내로 확산되어 가게 되는 바, 절연유가 열에 의하여 화학적으로 열화되면 기계적인 약화가 진행되어 인장강도가 저하되며, 전자 기계력이 작용되면 변압기의 부품이 파손될 위험성이 증대된다.

이러한 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 변압기의 열화가 그 절연물의 열화에 해당되는 것을 파악하여 절연지의 인장강도가 초기값에 비하여 어느 정도까지 저하되었는 지를 변압기 열화의 기준으로 사용하고 있고, CO₂, CO 가스 등과 같이 외부에서 분석 가능한 절연지의 열화 생성물의 발생량을 절연지 단위 중량당으로환산한 값과의 상관에 의해 변압기 열화의 정도를 추정하는 방식을 사용하고 있다.

또한, 변압기의 내부에서 국부 과열이나 방전이 발생되면 그 온도와 발생 장소에 따라 다른 분해 생성물이 생기게 되는 바, 그 변압기에서 채취한 절연유 중에 용해되어 있는 가스를 추출하여 가스의 종류와 함량을 분석함으로써, 열화 생성물에 의한 변압기 내부의 이상 여부를 조기에 진단하기 위한 절연유의 용존가스 분석장치가 개발되어 사용되고 있다.

즉, 상기한 절연유의 용존가스 분석장치에 의해 분석된 가스는 그 종류에 따라 이상 부분의 판단 기준으로 사용할 수 있게 되는 바, 나금속 부분의 과열상태는 H₂, C₂H₄, C₂H₆, C₃H₈, C₃H₆등의 검출에 의하여 판단할 수 있고, 아크 방전상태는 고온에서의 오일 분해에 의해 H₂, C₂H₂등의 검출에 의하여 판단할 수 있으며, 유기 고체재료의 과열에 의한 열분해 상태는 CO, CO₂의 검출에 의하여 판단할 수 있다,

그러나, 이러한 종래에 따른 변압기의 절연유 용존가스 분석장치는 절연유 내에 용해된 가스를 추출하여 분석할 수 있도록 되어 있지만, 분석 담당자가 각각의 변압기가 설치된 위치마다 이동하여 개별적으로 분석을 위한 가스를 추출하고 이를 설비가 갖추어진 실험실로 운반하여 분석하는 작업을 수행해야 하기 때문에, 인건비 및 분석비용의 상승을 초래할 뿐만 아니라 원거리에 걸쳐서 다수개가 설치되어 있는 각 변압기에 대한 실시간의 가스분석이 불가능하다는 문제점이 있다.

또한, 변압기로부터 추출된 샘플가스를 설비가 갖추어진 실험실로 이동하는상태에서는 샘플가스의 이동시 또는 개폐시에 대기중의 가스가 시료에 확산되어 들어가 정확한 분석 데이터를 얻을 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 고안은 상기한 종래의 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은 변압기의 절연유에 용해되어 있는 가스를 분석하여 측정데이터로서 데이터 저장수단에 저장함과 더불어, 통신망을 통해 원격으로 가스분석정보를 전송할 수 있도록 하는 변압기의 가스분석정보 통신 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 고안의 장치가 적용되는 변압기의 가스분석 장치에 대한 구성을 나타낸 도면,

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 변압기의 가스분석정보 통신 장치에 대한 구성을 나타낸 도면,

도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 변압기의 가스분석정보 통신 장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2:변압기, 4:냉각기,

6,12:펌프, 8:가스 추출기,

10:멤브레인, 14:밸브,

16:인젝터 포트, 18:헬륨탱크,

20:크로마토그래피 컬럼, 22:열전도 검출기,

30:네트워크 컴퓨터단말, DC,DC1∼DCn:데이터 변환부,

SM,SM1∼SMn:샘플데이터 저장부, DM,DM1∼DMn:측정데이터 저장부,

MC,MC1∼MCn:마이크로 콘트롤러, PM1∼PMn,28:전력선 모뎀,

PT1∼PTn,24:전력선 송신부, PR1∼PRn,26:전력선 수신부.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따르면, 변압기의 절연유에 용존하는 가스성분을 추출하여 분석하는 변압기의 가스분석 장치에 있어서, 상기 변압기의 절연유로부터 검출된 가스성분의 검출신호를 디지털 변환하는 데이터 변환부와, 상기 디지털 변환된 검출데이터를 특정의 샘플데이터와 비교하여 가스를 측정함에 의해 측정데이터를 원격지에 전송하기 위한 제어를 수행하는 제어부, 상기 제어부로부터의 측정데이터를 통신망을 경유하여 원격지에 전송하기 위한 신호처리를 수행하는 제 1통신접속부, 원격지에 위치하고서, 통신망을 경유하여 상기 제 1통신접속부와 접속하여 상기 변압기의 절연유로부터 측정한 가스의 측정데이터를 수신받아 신호처리하는 제 2통신접속부 및, 상기 제 2통신접속부를 통해 측정데이터를 수신받아 측정된 가스의 분석정보를 조회가 가능하게 표시하는 네트워크 컴퓨터단말로 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 가스분석정보 통신 장치를 제공한다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 고안에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

즉, 도 1은 본 고안의 장치가 적용되는 변압기의 가스분석 장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안의 장치가 적용되는 변압기의 가스분석 장치는 변압기(2)와, 냉각기(4), 펌프(6)(12), 가스 추출기(8), 멤브레인(Membrane)(10), 밸브(14), 인젝터 포트(Injector Port)(16), 헬륨탱크(18), 크로마토그래피 컬럼(Chromatography Column)(20), 열전도 검출기(Thermal Conductivity Column)(22), 데이터 변환부(DC), 샘플데이터 저장부(SM), 측정데이터 저장부(DM) 및, 마이크로 콘트롤러(MC)로 구성된다.

동 도면에서, 상기 펌프(6)는 냉각기(4)가 구비된 변압기(2)의 내부에 용존하고 있는 절연유를 순환시켜서 가스 추출기(8)로 유입시키게 되고, 상기 가스 추출기(10)는 멤브레인(10)을 통하여 절연유의 내부에 용해되어 있는 각종 가스를 분리시키게 된다.

상기 인젝터 포트(16)는 펌프(12)를 통하여 가스 추출기(8)로부터의 가스를 유입받아 헬륨탱크(18)로부터의 헬륨가스를 이동매체로 하여 일정한 압력으로 크로마토그래피 컬럼(20) 내로 유입시키게 된다.

상기 크로마토그래피 컬럼(20)은 상기 인젝터 포트(16)로부터 유입된 가스에 대해 적당한 온도에서 밀도가 높은 기체가 다량의 분리 율을 나타내도록 하고, 밀도가 낮은 기체가 보다 빠른 속도의 분리 율을 나타내도록 되어 있고, 상기 열전도 검출기(22)는 상기 크로마토그래피 컬럼(20)을 통해 분리된 가스를 검출하여 검출신호를 발생하게 된다.

동 도면에서, 데이터 변환부(DC)는 상기 열전도 검출기(22)로부터의 가스검출에 따른 검출신호를 디지털 변환하게 된다.

상기 샘플데이터 저장부(SM)는 상기 변압기(2)로부터 추출된 가스의 검출데이터와 비교할 기준값으로서의 샘플데이터가 저장되어 있고, 상기 측정데이터 저장부(DM)는 상기 가스의 검출데이터와 샘플데이터와의 비교 결과에 따라 생성되는 측정데이터가 피피엠(ppm)의 단위로 저장된다.

동 도면에서, 상기 마이크로 콘트롤러(MC)는 상기 데이터 변환부(DC)를 통해 디지털 변환된 가스의 검출데이터를 샘플데이터 저장부(SM)의 샘플데이터와 비교하여 각종 가스를 실시간으로 측정한 상태에서, 그 측정결과에 따른 측정데이터를 피피엠(ppm)의 단위로 측정데이터 저장부(DM)에 저장시키게 된다.

도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 변압기의 가스분석정보 통신 장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 일실시예에 따른 변압기의 가스분석정보 통신 장치는 지역적으로 상호 원거리에 위치한 다수의 변압기에 존재하는 절연유로부터 각종 가스를 추출하여 분석한 측정데이터를 전력선을 이용한 전력선 통신에 의해 원격지에 위치한 컴퓨터단말에 전송할 수 있도록 되어 있다.

동 도면에 따르면, 상호 원거리에 위치한 다수의 변압기 측에 각각 데이터 변환부(DC1∼DCn)와, 샘플데이터 저장부(SM1∼SMn), 측정데이터 저장부(DM1∼DMn), 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)가 구비되고, 상기 다수의 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)는 각각 전력선 모뎀(PM1∼PMn)과 대응적으로 접속되어 있고,다수의 전력선 모뎀(PM1∼PMn)은 각각 전력선 송신부(PT1∼PTn) 및 전력선 수신부(PR1∼PRn)와 접속되어 있다.

또한, 상기 다수의 변압기가 배치된 지역과 원거리에 위치하는 네트워크 컴퓨터단말(30)은 각 변압기의 절연유에 용존하는 가스의 분석을 담당하는 담당자에 의해 조작되는 것으로서, 상기 다수의 전력선 송신부(PT1∼PTn) 및 전력선 수신부(PR1∼PRn)와 전력선을 매개하여 연결되어 있는 전력선 송신부(24) 및 전력선 수신부(26)와, 전력선 모뎀(28)과 접속되어 있다.

동 도면에서, 각 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)에서는 각각의 데이터 변환부(DC1∼DCn)로부터 디지털 변환된 절연유로부터 추출한 가스의 검출데이터를 각 샘플데이터 저장부(SM1∼SMn)의 샘플데이터와 비교하여 각종 가스를 실시간으로 측정함에 의해, 측정결과에 따른 측정데이터를 각 측정데이터 저장부(DM1∼DMn)에 저장시키게 되고, 전력선에 의해 형성된 통신망을 통해서 원격지로 전송하게 된다.

다수의 전력선 모뎀(PM1∼PMn)은 각각의 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)와 대응적으로 연결되고서, 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)에 의해 분석된 각종 가스에 대한 측정데이터를 변조처리함과 더불어, 전력선을 경유하여 수신되는 고주파의 통신신호를 복조처리하게 된다.

다수의 전력선 송신부(PT1∼PTn)는 상기 각 전력선 모뎀(PM1∼PMn)으로부터 출력된 각종 가스의 정보가 포함된 측정데이터의 통신 정보신호를 일정 대역으로 필터링하고, 소정의 전압레벨로 증폭하여 전력선을 통해 송출시키게 되고, 다수의 전력선 수신부(PR1∼PRn)에서는 전력선을 통해 수신되는 전력선 통신신호를 일정대역으로 필터링하고, 소정의 전압레벨로 증폭하여 각 전력선 모뎀(PM1∼PMn)으로 출력한다.

동 도면에서, 전력선 송신부(24)는 원격지에 위치한 각 변압기에 대해 절연유로부터 추출한 각종 가스의 측정데이터를 전송요청하기 위한 요청데이터를 일정 대역으로 필터링하고, 소정 전압레벨만큼 증폭하여 전력선을 통해 송출하게 되고, 전력선 수신부(26)는 전력선을 경유하여 수신되는 각종 가스의 측정데이터가 포함된 전력선 통신신호를 일정 대역으로 필터링하고, 소정 전압레벨로 증폭하여 출력한다.

또한, 전력선 모뎀(28)은 상기 네트워크 컴퓨터단말(30)로부터의 측정데이터 요청정보를 변조처리하여 상기 전력선 송신부(24)에 출력하고, 상기 전력선 수신부(26)로부터 수신되는 고주파 전력선 정보신호를 복조처리한다.

또, 상기 네트워크 컴퓨터단말(30)은 각 변압기의 절연유에 용존하는 가스를 분석하는 분석 담당자에 의해 조작되고서, 원격지에 위치한 다수의 변압기 측으로 가스정보의 수신을 요청하는 요청정보를 작성하여 전력선을 통해 전송하고, 상기 전력선 모뎀(28)을 통해 수신받은 각 변압기로부터의 가스분석에 대한 측정데이터를 다양한 정보의 형태로 가공하여 재현할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 네트워크 컴퓨터단말(30)에서는 절연유에 용존하는 가스를 분석하는 전용의 소프트웨어 프로그램을 이용하여 각 변압기로부터 전력선을 통해 수신받은 측정데이터를 수치단위의 표시형태나 그래픽 표시형태 등과 같이 다양한 표시형태로 재현할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이 이루어진 본 고안의 일실시예에 따르면, 변압기(2)의 절연유에 용존하고 있는 가스를 가스 추출기(8)에서 멤브레인(10)을 이용하여 추출하게 되면, 인젝터 포트(16)에서는 가스 추출기(8)에서 추출된 가스에 헬륨탱크(18)로부터의 헬륨가스를 이동매체로 하여 크로마토그래피 컬럼(20)으로 보내게 되고, 크로마토그래피 컬럼(20)을 통해 분리된 가스는 열전도 검출기(22)에 의해 검출된다.

한편, 지역적으로 각각 원거리에 위치하는 다수의 변압기에 구비된 각각의 데이터 변환부(DC1∼DCn)는 각 열전도 검출기(22)로부터의 가스 검출에 따른 검출신호를 디지털 변환하게 되고, 각 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)는 디지털 변환된 검출데이터를 각각의 샘플데이터 저장부(SM1∼SMn)에 저장된 샘플데이터와 비교하여 가스측정 결과에 따른 측정데이터를 생성하고서, 측정데이터를 각각 측정데이터 저장부(DM1∼DMn)에 저장하게 된다.

그 상태에서, 다수의 변압기와는 원거리에 위치한 네트워크 컴퓨터단말(30)에서는 각 변압기로부터의 절연유로부터 추출한 가스의 측정데이터를 전송요청하는 요청데이터를 생성하여 전력선 모뎀(28)과 전력선 송신부(24)를 통해 전송하게 되고, 상기 각각의 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)는 전력선을 경유하여 수신되는 요청데이터를 전력선 수신부(PR1∼PRn)와 각 전력선 모뎀(PM1∼PMn)을 통해 수신받게 되면, 각 변압기로부터 실시간으로 측정되는 각종 가스의 측정데이터를 전력선 모뎀(PM1∼PMn)과 전력선 송신부(PT1∼PTn)를 통해 각각 전송하게 된다.

그에 따라, 상기 네트워크 컴퓨터단말(30)에서는 다수의 변압기가 설치된 지역의 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)로부터 전송되는 측정데이터를 전력선을 경유하여 전력선 수신부(26)와 전력선 모뎀(28)을 통해 수신받고서, 가스성분의 분석을 위한 전용의 소프트웨어 프로그램을 가동시켜서 각 변압기의 절연유에 존재하는 각종 가스에 대한 분석정보가 가시적으로 표시될 수 있도록 하게 된다.

다음에, 도 3은 본 고안의 다른 실시예에 따른 변압기의 가스분석정보 통신 장치에 대한 구성을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안의 다른 실시예에 따른 변압기의 가스분석정보 통신 장치는 지역적으로 상호 원거리에 위치한 다수의 변압기에 존재하는 절연유로부터 각종 가스를 추출하여 분석한 측정데이터를 인터넷 통신망과 같은 정보 통신망을 이용한 정보 통신에 의해 원격지에 위치한 컴퓨터단말에 전송할 수 있도록 되어 있다.

동 도면에 따르면, 상호 원거리에 위치한 다수의 변압기 측에 각각 데이터 변환부(DC1∼DCn)와, 샘플데이터 저장부(SM1∼SMn), 측정데이터 저장부(DM1∼DMn), 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)가 구비되고, 상기 다수의 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)는 각각 모뎀(MD1∼MDn)과 대응적으로 접속되고서 정보 통신망과 연결되어 있다.

또한, 상기 다수의 변압기가 배치된 지역과 원거리에 위치하는 네트워크 컴퓨터단말(34)은 각 변압기의 절연유에 용존하는 가스의 분석을 담당하는 담당자에 의해 조작되는 것으로서, 모뎀(32)을 매개하여 정보 통신망과 연결되어 있다.

여기서, 상기 정보 통신망은 인터넷 통신망으로 이루어져 있는 것이 바람직하고, 상기 마이크로 콘트롤러(MC1∼MCn)는 TCP/IP의 인터넷 프로토콜을 기반으로하여 측정데이터를 전송할 수 있도록 하게 되는 한편, 상기 네트워크 컴퓨터단말(34)에서는 TCP/IP의 인터넷 프로토콜을 기반으로 하는 측정데이터를 수신받아 그에 대한 분석정보를 표시할 수 있도록 한다.

상기한 실시예를 갖는 본 고안은 그 실시양태에 구애받지 않고 그 기술적 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서 얼마든지 다양하게 변형하여 실시할 수 있는 바, 본 고안에서는 다수의 변압기에 존재하는 절연유의 가스성분을 측정한 측정데이터를 전력선을 이용한 통신수단과 인터넷과 같은 유선의 정보 통신망을 통해서 원격지에 전송할 수 있도록 하고 있지만, 무선 송수신수단을 이용하여 측정데이터를 무선으로 전송할 수 있도록 하는 것도 가능함은 물론이다.

이상과 같이 본 고안에 따르면, 변압기의 열화를 검출하기 위해 절연유에 존재하는 이상 가스성분을 측정한 측정데이터를 통신망을 통해 온라인으로 원격지에 전송할 수 있도록 함에 의해, 원격지에 위치한 분석 담당자가 원거리에 위치한 다수의 변압기에 대한 가스성분을 실시간으로 분석할 수 있도록 함에 따라, 지역적으로 원거리에 분포된 다수의 변압기에 대한 열화상태를 실시간으로 지속적인 관리가 가능하게 되면서 가스의 정확한 측정데이터를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 변압기의 유지 및 관리비용이 격감될 수 있고, 변압기의 예기치 않는 열화에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있다는 효과를 갖게 된다.

Claims

변압기의 절연유에 용존하는 가스성분을 추출하여 분석하는 변압기의 가스분석 장치에 있어서,

상기 변압기의 절연유로부터 검출된 가스성분의 검출신호를 디지털 변환하는 데이터 변환부와,

상기 디지털 변환된 검출데이터를 특정의 샘플데이터와 비교하여 가스를 측정함에 의해 측정데이터를 원격지에 전송하기 위한 제어를 수행하는 제어부,

상기 제어부로부터의 측정데이터를 통신망을 경유하여 원격지에 전송하기 위한 신호처리를 수행하는 제 1통신접속부,

원격지에 위치하고서, 통신망을 경유하여 상기 제 1통신접속부와 접속하여 상기 변압기의 절연유로부터 측정한 가스의 측정데이터를 수신받아 신호처리하는 제 2통신접속부 및,

상기 제 2통신접속부를 통해 측정데이터를 수신받아 측정된 가스의 분석정보를 조회가 가능하게 표시하는 네트워크 컴퓨터단말로 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 가스분석정보 통신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 통신망은 전력선 통신을 이용한 통신망에 해당되고,

상기 제 1통신접속부와 제 2통신접속부는 송/수신 통신신호를 변/복조 처리하는 전력선 모뎀과, 송신 통신신호를 대역통과 필터링 및 증폭처리하는 전력선 송신부 및, 수신 통신신호를 대역통과 필터링 및 증폭처리하는 전력선 수신부를 각각 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 변압기의 가스분석정보 통신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 통신망은 인터넷 통신망에 해당되고,

상기 제 1통신접속부와 제 2통신접속부는 각각 모뎀으로 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기의 가스분석정보 통신 장치.