KR20090107774A - 배전급 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현장에서 운전중인 가스 절연 부하 개폐기의 개폐기 내부의 PD(Partial Discharge, 부분방전) 및 절연 가스 압력 등을 상시 감시하여 개폐기에서 발생할 수 있는 고장을 사전에 예방할 수 있도록 하는 온라인 감시 및 진단 장치에 관한 것으로, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배전급 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치는 상기 개폐기 내부에 설치되어 개폐기의 운전 상태를 측정하기 위한 PD 센서, 온도 센서 및 압력 센서를 포함하는 개폐기 측정부와, 상기 개폐기가 설치된 현장에 함께 설치되어 개폐기 내부의 상기 센서들로부터 측정된 데이터를 수집하고, 기준치의 값과 비교하여 그 결과를 외부로 전송하는 DAU(Data Aquasition Unit)와, 상기 DAU로부터 전송되는 결과를 데이터베이스화하는 통합 서버와, 상기 통합 서버의 데이터에 의해 이상 유무를 확인하고, 제어하기 위한 사용자 컨트롤러(controller)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

초고전압, 배전계통, 개폐기, DAU, PD 측정기

Description

배전급 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치{On-Line Monitering and Diagnosis System for MV Switchgear}

본 발명은 가스 절연 부하 개폐기의 온라인 감시 및 진단 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 현장에서 운전중인 가스 절연 부하 개폐기의 개폐기 내부 PD 및 절연 가스 압력을 상시 감시하여 개폐기에서 발생할 수 있는 고장을 사전에 예방할 수 있도록 하는 온라인 감시 및 진단 장치에 관한 것이다.

최근 가속화되는 도시화와 산업화에 따라 각종 전력 설비나 통신 케이블, 가스 설비 등의 기반 시설물들이 지상이나 지중(지하)에서 네트워크를 이루며 구축되고 있으며, 이와 함께 기반 시설물들을 운용하기 위한 각종 장비들이 함께 설치 운용되고 있다. 특히, 최근에 이러한 설비들은 산업의 발전에 따라 더욱 복잡 다양해지고 있으며, 이에 따라 건물이나 공장 내부로 전력이나 가스 등을 원활히 공급할 수 있도록 다양한 설비 계통이 함께 구축되어 운영의 편리성을 제공하고 있다.

그러나, 이러한 각종 계통의 설비들이 서로 복잡하게 설치되어 운영되면서, 여러가지 원인에 의해 다양한 유형의 사고가 발생할 우려가 있으며, 실제로 운전 미숙이나 감시 소홀에 의한 사고도 자주 발생되고 있다. 특히, 급배전과 관련된 전력 설비 계통의 경우 이러한 원인들로 자칫 대형 사고를 일으킬 수 있으며, 이 경우 엄청난 규모의 피해가 발생하게 되는 것으로, 최근에는 이러한 사고에 따른 피해의 규모도 증가하는 추세이다. 이에 따라 사고가 발생하기 전에 전기기기 내부의 이상 신호를 검출하기 위한 각종 시스템이나 첨단 장치에 대한 관심이 높아지고, 그에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.

이와 관련하여, 초고압 전력 설비 등의 감시 장치에 적용되는 진단 장비로 PD(Partial Discharge) 측정기나 각종 센서들이 개발되어 이용되고 있으나, 현재로는 배전 계통과 관련된 설비에 대한 오작동의 감시 및 진단 방법에는 적절히 적용되지 못하고 있는 실정이다.

특히, 배전급의 전력 계통과 관련된 설비의 이상이나 오작동을 감시 및 진단하기 위한 일반적인 방법으로는 개폐기가 운전중인 현장에서 사용자가 직접 PD 측정기와 같은 휴대용 진단 장비를 이용하여 감시 및 진단을 수행하여, 설비의 이상 유무를 파악하고 있다. 현재 배전급 개폐기에 적용되는 기술로는 PD 측정, 가수 수분 분석, 압력 측정, 온도 측정 등이 적용되고 있다. 이러한 기술들은 사용자가 각각의 측정 장비들을 가지고 개폐기가 운전중인 현장으로 직접 이동하여 측정을 수행하며, 각각의 진단된 측정 결과에 대하여 따로 관리하고 있다.

이러한 감시 및 진단 방법은 설비의 이상 유무를 상시로 감시 및 진단할 수 없을뿐만 아니라, 사용자가 직접 현장에서 측정하여야하기 때문에 많은 시간과 노 력이 필요하며, 안전 사고의 위험성도 항시 존재하고 있다. 또한, 특정 현장에서 사용자가 직접 감시 및 진단하게 되므로, 진단을 수행한 후에도 측정된 결과가 네트워크 형태로 복잡하게 연결된 다른 현장에서의 결과와 서로 신속히 연계되지 않기 때문에 측정 결과의 분석에 많은 어려움이 존재한다. 또한, 배전급 MV 개폐기에 적용되는 진단/감시 기술은 측정 장치가 매우 고가이므로, 배전 계통의 설비에 용이하게 적용하기 어려운 점이 있다.

따라서, 배전 설비에 대한 사고를 사전에 방지하고 설비의 운전 신뢰성을 향상시키기 위해서는 배전 설비에 최적화된 상시 감시 및 진단 시스템의 개발이 절실히 요구되고 있다.

종래의 기술에 따른 배전 계통의 감시 및 진단 장치는 사용자가 휴대용 측정 장치를 직접 이용하여 현장에서 감시 및 진단함으로써, 안전 사고의 위험과 함께 측정된 결과가 체계적으로 이용되지 못해 그 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 운전중인 배전급 개폐기의 운전 상태를 파악하여 사고를 사전에 방지하고, 설비의 운영에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 온라인을 이용하여 효율적인 측정과 관리가 가능하며, 특히 배전 계통에서 핵심적인 역할을 하고 있는 지상형 가스 개폐기에 대하여 적용가능한 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 배전급 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치는 상기 개폐기 내부에 설치되어 개폐기의 운전 상태를 측정하기 위한 PD 센서와 온도 센서, 압력 센서를 포함하는 개폐기 측정부와, 상기 개폐기가 설치된 현장에 함께 설치되어 개폐기 내부의 상기 센서들로부터 측정된 데이터를 수집하고, 기준치의 값과 비교하여 그 결과를 외부로 전송하는 DAU(Data Aquasition Unit)와, 상기 DAU로부터 전송되는 결과를 데이터베이스화하는 통합 서버와, 상기 통합 서버의 데이터에 의해 이상 유무를 확인하고, 제어하기 위한 사용자 컨트롤러(controller)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 DAU는 디스플레이 장치와 알람 장치가 구비되어 상기 센서들로부터의 측정값을 디스플레이하고, 기준치의 값을 비교하여 이상이 있는 경우 경고음을 울리도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 있어서, 상기 감시 및 진단 장치는 다수개의 개폐기에 대하여 각각 상기 측정부와 DAU가 구비되고, 상기 통합 서버는 다수개의 DAU로부터 전송되는 결과를 데이터베이스화하여 상기 사용자 컨터롤러에 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 사용자 컨트롤러는 상기 개폐기가 설치된 현장에서 상기 DAU에 직접 연결되어 이상 유뮤를 확인하고, 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 개폐기 상시 감시 및 진단 장치는 운전중인 배전급 개폐기의 운전 상태를 파악하여 사고를 사전에 방지하고, 설비의 운영에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 온라인을 이용하여 효율적인 측정과 관리가 가능하다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 도면을 참조하여 이하에서 설명하는 다양한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 후술하는 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개폐기 상시 감시 및 진단 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상시 감시 및 진단 장치는 개폐기(10)에 각종 이상 유무를 감시하기 위한 PD 센서(11)와 온도 센서(12), 압력(밀도) 센서(13)가 함께 설치되고, 상기 센서들로부터의 측정 결과를 수집하고, 기준 값과 비교하기 위한 DAU(Data Aquasition Unit, 20), 상기 DAU(20)로부터 전송되는 결과를 데이터베이스화 하는 통합 서버(30) 및 상기 통합 서버(30)의 데이터에 의해 이상 유무를 확인하고, 제어하기 위한 사용자 컨트롤러(controller, 40)로 구성된다.

여기서 PD 센서(11)와 온도 센서(12), 압력 센서(13)들은 개폐기(10) 내부에서 개폐기와 함께 설치되어지며, DAU(20)는 개폐기(10) 외부에서 개폐기가 설치되는 현장에 함께 설치되고, 상기 통합 서버(30)와 사용자 컨트롤러(40)는 별도의 관리 위치에 설치되어 운용된다.

이를 구체적으로 살펴보면, 전술한 개폐기(10)는 배전 계통에서 전력이나 가 스 등을 원활히 공급하기 위하여 설치되는 배전급 개폐기로 건물의 내외부나 지하실 같은 요소에 일반적으로 설치되어 지는 설비이다. 이러한 배전급 개폐기는 사전에 미리 입력된 내용에 따라 자동으로 운전되도록 설치되어 있는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 배전급 개폐기에는 도시된 바와 같이 개폐기가 정상적으로 작동하는지 여부를 감시하기 위한 각종 센서들이 함께 구비된다. 이러한 센서로는 PD 센서(11), 온도 센서(12), 압력(밀도) 센서(13) 등이 구비될 수 있는데, 이하에서 검토한다.

전술한 PD 센서(11)는 배전급 개폐기(10) 내부에서 절연 문제가 발생되는 경우 동반되는 PD 신호를 검출하기 위한 것으로, 일반적으로 PD 측정 기법은 UHF PD 측정 기법과 온도 감응 팽창 밸브인 TEV를 이용한 과도 전압 측정 기법이 적용되고 있으며, 개폐기 내부에서 절연 문제가 발생하는 경우 동반되는 PD 신호를 검출한다. 본 발명의 실시예에서는 배전급 개폐기(10)에 적용 가능한 내장형 UHF PD 센서로 구성된다.

이러한 PD 센서(11)는 나선형 안테나 이론을 이용하여 제작되는 것으로, 300 내지 1500 MHz의 주파수대역에서 PD 신호 검출이 가능하며, 외부 노이즈 유입을 차폐할 수 있는 차폐 구조와 내부의 절연 가스가 외부로 누기되지 않도록 기밀 구조가 적용되어 있다. 또한, PD 센서(11)는 개폐기 내부에서 발생되는 5 pC 이하의 미소 신호까지 검출이 가능하며, 검출된 신호는 후술하는 DAU(20)로 전송되어 DAU에서 이상 유무를 분석하게 된다.

전술한 온도 센서(12)는 일반적인 온도 측정용 센서로서, 개폐기의 부싱부 온도를 측정하게 되며, 측정된 온도는 후술하는 DAU(20)로 전송되어 DAU에서 이상 유무를 분석하게 된다.

전술한 압력(밀도) 센서(13)는 개폐기 내부의 절연 가스 압력을 측정하기 위한 센서로서, 압력 센서나 밀도 센서, 질량 센서 등으로 구성될 수 있다. 압력(밀도) 센서는 개폐기 내부의 압력이나 밀도, 질량의 변화 상태를 검출하며, 검출된 압력 등은 후술하는 DAU(20)로 전송되어 DAU에서 이상 유무를 분석하게 된다.

한편, 이러한 PD 센서(11)와 온도 센서(12), 압력(밀도) 센서(13)는 개폐기 외부에서 별도로 설치될 수 있으나, 개폐기 내부에서 내장형으로 함께 부착되어 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 도 1의 실시예에서는 PD 센서(11)와 온도 센서(12), 압력(밀도) 센서(13)만으로 구성되어 있으나, 배전급 개폐기(10) 내부의 이상 유무를 감시하기 위하여 이 외의 다른 센서들이 더 구비될 수 있다.

전술한 DAU(Data Aquasition Unit, 20)는 개폐기와 같이 현장에 설치되는 것으로, 개폐기(10) 내부의 PD 센서(11)와 온도 센서(12), 압력(밀도) 센서(13)로부터 검출되어 수신된 값을 처리 및 분석하여 이상 유무를 확인하기 위한 구성이다. DAU(20)에는 개폐기가 정상적으로 동작하기 위한 기준값이 미리 입력되어 있는데, 이러한 기준값과 상기 센서들에 의해 검출된 값을 비교하여 이상 유무를 분석하게 된다.

한편, DAU(20)에는 도시되지는 않았지만, 센서들로부터 검출된 신호를 알리기 위하여 LCD 등을 이용한 디스플레이 장치와 이상 발생시 경고음을 알리기 위한 알람 장치 등이 구비될 수 있으며, 이러한 장치들에 의해 현장에서 직접 개폐기의 동작 상태를 확인할 수 있도록 한다. 또한, DAU(20)는 센서들에 의해 검출된 신호를 처리 분석하고, 이러한 결과를 전송 장치를 통하여 후술하는 통합 서버(30)에 전송하게 된다.

전술한 통합 서버(30)는 DAU(20)로부터 전송된 결과를 수집하여, 이를 데이터베이스화하여 저장하기 위한 것으로, DAU(20)와의 통신 수단과 메모리가 구비된다. 또한, 구축된 데이터베이스를 후술하는 사용자 컨트롤러(40)에 전송하여 사용자가 이를 확인하고 제어할 수 있도록 한다.

여기서 통합 서버(30)가 DAU와 사용자 컨트롤러와 통신하기 위한 수단은 USB 등의 통신 케이블로 구성되거나, 이더넷(Ethernet) 등을 이용한 네트워크 통신 수단으로 구성될 수 있는 것으로, 일반적인 공지 기술의 다양한 통신 수단으로 구성될 수 있다.

전술한 사용자 컨트롤러(40)는 통합 서버(30)에 연결하여 개폐기(10)의 동작 상태를 사용자가 직접 확인하고 제어할 수 있도록 하는 구성으로, 일반적인 컴퓨터 등으로 구성될 수 있다. 이를 위하여, 컴퓨터와 같은 사용자 컨트롤러(40)에는 개폐기를 제어할 수 있는 소정의 프로그램 등이 장착될 수 있으며, 이러한 소정의 프로그램을 이용하여 사용자는 개폐기(10)가 설치된 현장이 아닌 별도의 감시 센터에서 실시간으로 개폐기의 동작 상태와 이상 유무를 확인하고 제어할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다수개의 개폐기에 대한 상시 감시 및 진단 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도면을 참조하면, 개폐기에 대한 상시 감시 및 진단 장치는 다수개의 DAU(20-1, 20-2,...,20-n)와 하나의 통합 서버(30)가 연결되는 구조를 이룬다.

일반적으로 배전급 개폐기(10)는 하나 이상의 장소에서 다수개가 네트워크를 이루면서 설치되는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 상시 감시 및 진단 장치는 이러한 네트워크 형태의 설비에 대하여 통합적으로 감시 및 진단이 가능하도록 구성된다.

이를 구체적으로 살펴보면, 전술한 DAU(20)는 상술한 바와 같이 현장에서 개폐기(10)와 함께 설치되는 것으로, 네트워크 형태로 여러 곳에 설치되는 각각의 개폐기에 설치되어 진다. 각각의 개폐기(10)에는 PD 센서(11)와 온도 센서(12), 압력(밀도) 센서(13)가 구비되어 있으므로, 이러한 센서들에 의해 검출된 값을 각 개폐기 마다 처리 및 분석하여 이상 유무를 확인하고, 그 결과를 통합 서버로 전송하게 된다. 이를 위하여 각각의 DAU(20)는 도시된 바와 같이 네트워크 통신망으로 통합 서버(30)와 연결되어 구성된다.

또한, 전술한 통합 서버(30)는 다수개의 DAU(20)로부터 전송된 결과를 수집하여, 각각의 개폐기에 대한 동작 상태를 데이터베이스화하여 저장하게 되며, 이러한 데이터를 사용자 컨트롤러(40)에 전송하게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개폐기 상시 감시 및 진단 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 상시 감시 및 진단 장치 현장에 설치되는 DAU(20)에 사용자 컨트롤러(40)가 직접 연결되는 구조를 이룬다. 즉, 사용자가 설비 현장을 방문하는 경우 DAU(20)를 통하여 직접 개폐기(10)의 동 작 상태나 이상 유무를 확인하고, 현장에서 제어할 수 있도록 구성된다.

여기서 DAU(20)와 사용자 컨트롤러(40)는 근거리 유무선 통신 수단이 가능하도록 구성되며, 이러한 통신 수단은 일반적인 공지 기술의 다양한 수단으로 구성될 수 있다. 또한, 사용자 컨트롤러는 휴대가 가능한 노트북 등으로 구성될 수 있으며, 개폐기의 동작을 제어할 수 있는 소정의 프로그램이 탑재되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 개폐기 상기 감시 및 진단 장치는 저가의 비용으로 운전중인 개폐기의 상시 상태 감시 수행이 가능하며, 배전 계통의 운전 신뢰성 향상 및 관리 비용의 절감이 가능하다.

또한, 이상에서 본 발명에 있어서 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 아니하는 범위에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개폐기 상시 감시 및 진단 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다수개의 개폐기에 대한 상시 감시 및 진단 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 개폐기 상시 감시 및 진단 장치를 개략적으로 나타낸 블록도,

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 개폐기

11 : PD 센서

12 : 온도 센서

13 : 압력 센서

20,20-n : DAU

30 : 통합서버

40 : 사용자 컨트롤러

Claims (4)

1. 배전급 개폐기의 감시 및 진단 장치에 있어서,

   상기 개폐기 내부에 설치되어 개폐기의 운전 상태를 측정하기 위한 PD 센서와 온도 센서, 압력 센서를 포함하는 개폐기 측정부와,

   상기 개폐기가 설치된 현장에 함께 설치되어 개폐기 내부의 상기 센서들로부터 측정된 데이터를 수집하고, 기준치의 값과 비교하여 그 결과를 외부로 전송하는 DAU(Data Aquasition Unit)와,

   상기 DAU로부터 전송되는 결과를 데이터베이스화하는 통합 서버와,

   상기 통합 서버의 데이터에 의해 이상 유무를 확인하고, 제어하기 위한 사용자 컨트롤러(controller)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 DAU는 디스플레이 장치와 알람 장치가 구비되어, 상기 센서들로부터의 측정값을 디스플레이하고, 기준치의 값을 비교하여 이상이 있는 경우 경고음을 울리도록 구성되는 것을 특징으로 하는 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 감시 및 진단 장치는 다수개의 개폐기에 대하여 각각 상기 측정부와 DAU가 구비되고,

   상기 통합 서버는 다수개의 DAU로부터 전송되는 결과를 데이터베이스화하여 상기 사용자 컨터롤러에 제공하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 사용자 컨트롤러는 상기 개폐기가 설치된 현장에서 상기 DAU에 직접 연결되어 이상 유무를 확인하고, 제어할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 개폐기의 상시 감시 및 진단 장치.

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