KR20100073229A - 유입식 변압기 부하관리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유입식 변압기 부하관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입식 변압기의 부하율과 외기온도와 일사량에 의한 외기온도 상승분을 이용하여 변압기의 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 계산된 상부유온과 상부유온의 이상판정을 위한 경계치와의 비교를 통하여 정상 및 비상부하 운전가능 잔여시간을 산출하고 산출된 시간 내에 부하율을 낮출 수 있도록 하여 온도 상승에 의한 고장을 방지할 수 있는 유입식 변압기 부하관리장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 유입식 변압기의 부하전류를 측정하는 변류기; 유입식 변압기의 주변 외기온도를 측정하는 온도측정센서; 유입식 변압기의 외기온도에 일사량에 의한 유입식 변압기의 외기온도 상승분을 포함하는 일사량 보상용 온도를 측정하는 일사량 보상용 온도측정센서; 유입식 변압기의 상부유온을 측정하는 상부유온측정센서의 출력값을 입력받는 변환기; 상기 변류기와 온도측정센서 및 일사량 보상용 온도측정센서의 출력값(부하전류, 외기온도, 일사량 보상용 온도)을 이용하여 유입식 변압기의 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 상기 상부유온을 기준온도로 하여 부하관리를 위한 연산을 일정시간을 주기로 연속하여 수행하는 연산장치; 상기 변류기와 온도측정센서 및 일사량 보상용 온도측정센서와 전기적으로 연결되어 입력받은 출력값을 상기 연산장치로 전달하는 센서터미널;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치를 제공한다.
유입식 변압기, 부하관리, 상부유온, 일사량, 외기온도, 온도측정센서

Description

유입식 변압기 부하관리장치{Load management equipment for oil filled transformers}
본 발명은 유입식 변압기 부하관리장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입식 변압기의 부하율과 외기온도와 일사량에 의한 외기온도 상승분을 이용하여 변압기의 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 계산된 상부유온과 상부유온의 이상판정을 위한 경계치와의 비교를 통하여 정상 및 비상부하 운전가능 잔여시간을 산출하고 산출된 시간 내에 부하율을 낮출 수 있도록 하여 온도 상승에 의한 고장을 방지할 수 있는 유입식 변압기 부하관리장치에 관한 것이다.
일반적으로 유입식 변압기는 자체 온도상승에 의해 과부하가 걸릴 시 고장이 발생하게 되므로 부하관리를 위하여 부하관리장치를 구비하게 된다.
종래의 유입식 변압기 부하관리장치는 기준온도를 계산하는데 있어서 주로 변압기 부하전류와 외기온도 및 상부유온을 측정하여 권선 최고점 온도를 계산한 후, 권선 최고점 온도가 상부유온 이상판정을 위한 경계치보다 크면 변압기의 과부 하 신호를 발생하는 형태로 되어 있다.
실제 유입식 변압기는 주로 옥외에 설치되기 때문에 변압기 내부의 온도는 주위온도는 물론 일사량에 의해 영향을 받게 되는데, 종래 유입식 변압기 부하관리장치는 이러한 일사량의 영향을 고려하지 않으므로 계산된 권선 최고점 온도의 신뢰성이 떨어지게 된다.
또한 종래 유입식 변압기 부하관리장치는 기준온도인 최고점 온도 계산을 위하여 상부유온을 실제 측정해야 하기 때문에 장치가 복잡해져 비경제적이며, 기준온도로 변압기 내 최고점 온도를 사용하고 있지만 변압기 내 최고점 온도는 실제 정확한 최고점 온도를 위한 위치 선정이 매우 어렵기 때문에 계산된 최고점 온도가 실제 최고점 온도인 것을 증명하는 것이 거의 불가능하여 계산결과에 대한 신뢰성이 매우 저하된다.
또한, 종래 부하관리장치는 기준온도 계산 결과에 따른 최고점 온도가 기준치를 초과하면 변압기의 운전을 정지시키도록 되어 있기 때문에 변압기의 정지를 빈번하게 초래할 수 있으므로 작업성을 저하시키는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 유입식 변압기의 부하율(부하전류)과 변압기 주위 외기온도와 일사량에 의한 내부온도 상승분을 적용하여 변압기의 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 계산된 상부유온과 상부유온 이상판정을 위한 경계치와의 비교를 통하여 과부하가 되기까지의 시간을 계산함으로써 그 시간 내에 부하율을 낮춰 과부하를 방지할 수 있도록 하고, 또한 과부하가 걸리더라도 비상부하 운전가능시간 레벨(기준치)을 설정하여 비상부하 운전가능시간 레벨까지 도달하는 시간을 계산하여 계산된 시간 내에 부하율을 낮추도록 함으로써 온도 상승에 의한 고장을 방지할 수 있는 유입식 변압기 부하관리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 변압기의 상부유온을 측정한 측정상부유온과 변압기가 정상일 때 계산된 계산상부유온과의 비교를 통해 변압기의 온도이상유무를 판단하고, 계산된 최고점 온도를 사용하여 열화율을 계산할 수 있도록 하는데도 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 유입식 변압기의 부하전류를 측정하는 변류기; 유입식 변압기의 주변 외기온도를 측정하는 온도측정센서; 유입식 변압기의 외기온도에 일사량에 의한 유입식 변압기의 외기온도 상승분을 포함하는 일사량 보상용 온도를 측정하는 일사량 보상용 온도측정센서; 유입식 변압기의 상부유온을 측정하는 상부유온측정센서의 출력값을 입력받는 변환기; 상기 변류기와 온도측정센서 및 일사량 보상용 온도측정센서의 출력값(부하전류, 외기온도, 일사량 보상용 온도)을 이용하여 유입식 변압기의 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 상기 상부유온을 기준온도로 하여 부하관리를 위한 연산을 일정시간을 주기로 연속하여 수행하는 연산장치; 상기 변류기와 온도측정센서 및 일사량 보상용 온도측정센서와 전기적으로 연결되어 입력받은 출력값을 상기 연산장치로 전달하는 센서터미널;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 연산장치의 연산결과를 출력표시하는 표시장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
더욱 바람직하게, 상기 온도측정센서는 절연유가 채워진 제1용기 내에 설치되고 유입식 변압기 외함과 동일한 재질 및 색상으로 마련되며, 상기 제1용기는 태양열에 직접적으로 노출되는 것을 방지하기 위하여 그늘막을 설치하여 상기 그늘막에 의해 형성된 응달에 배치구성되고,
상기 일사량 보상용 온도측정센서는 절연유가 채워진 제2용기 내에 설치되어 유입식 변압기의 외부에 장착되고, 제2용기는 상기 제1용기와 동일한 재질 및 색상으로 마련되는 것을 특징으로 한다.
또한 바람직하게, 상기 유입식 변압기의 외기온도와 일사량 보상용 온도 간에 차 및 무부하 상태에서 측정된 일사량에 의한 유입식 변압기 내부의 온도상승분(상부유온 상승치) 사이에 관계를 미리 구한 다음, 이를 이용하여 상기 연산장치에 유입식 변압기의 외기온도와 일사량 보상용 온도가 입력되면 유입식 변압기 내부의 온도상승분을 구하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 연산장치는 일정 시간마다 상부유온 변화량을 계산하여 상부유온 변화과정을 계산하고, 이를 이용하여 상부유온이 설정된 정상부하 운전가능 상부유온 레벨 및 비상부하 운전가능 상부유온 레벨에 도달할 때까지의 잔여 시간을 계산하는 것을 특징으로 하며,
또한 바람직하게, 상기 연산장치는 정상부하로 운전되는 유입식 변압기의 계산된 상부유온과 실제 측정된 상부유온 간에 편차를 온도이상기준치와 비교하여 온도이상기준치 이하이면 정상으로 판정하고 온도이상기준치를 초과하면 온도이상으로 판정하며, 상기 온도이상기준치는 정상운전 상태인 유입식 변압기의 계산된 상부유온과 실제 측정된 상부유온의 최대편차를 기준으로 하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상기 연산장치는 상기 상부유온을 기준온도로 하여 계산된 최고점 온도를 이용하여 열화율을 계산하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 유입식 변압기 부하관리장치는 다음과 같은 장점이 있다.
1. 변압기의 내부에 별도의 온도센서를 설치하지 않으므로 운전중인 변압기에 언제든지 적용 가능하다.
2. 일사량에 의한 변압기 내부온도 상승분을 포함하는 일사량 보상용 온도를 상부유온 계산에 사용함으로써 계산된 상부유온 값의 신뢰성을 향상시킨다.
3. 실제로 측정이 어려운 유입식 변압기의 최고점 온도 대신에 실제 측정이 용이한 상부유온을 부하관리 기준온도로 사용하여 계산된 최고점 온도와 실제 측정된 최고점 온도가 일치되도록 계산에 필요한 상수값을 결정함으로써 최고점 온도계산의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
4. 정상부하로 운전가능한 잔여시간과 비상부하로 운전가능한 잔여시간을 표시함으로써 변압기가 과부하로 인한 과열로 고장이 발생하기 전에 변압기의 부하를 조정할 수 있도록 하여 과부하로 인한 고장을 사전에 방지할 수 있다.
5. 접촉불량이나 철심 이상과 같은 과부하 외의 고장으로 인한 변압기의 온도상승을 진단하고, 계산된 최고점 온도로부터 열화율을 계량화함으로써 변압기의 수명예측이 용이해진다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.
본 발명에 따른 유입식 변압기 부하관리장치는 유입식 변압기의 부하율과 변압기 외기온도와 일사량에 의한 변압기 내부온도 상승분(일사량 보상용 온도와 외기온도 간에 차에 의한 교정분)을 적용하여 변압기의 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 계산된 상부유온과 상부유온의 이상판정을 위한 경계치와의 비교를 통하여 정상 및 비상부하 운전가능 잔여시간을 계산하고, 운전중인 변압기의 상부유온을 실제 측정한 측정상부유온과 상기에서 계산된 계산상부유온과의 비교한 결과를 통하여 변압기의 온도이상유무를 알려주고, 계산된 최고점 온도를 사용하여 변압기의 열화율을 나타낼 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 유입식 변압기 부하관리장치의 실시예를 나타낸 개략적인 구성도이다.
본 발명에 따라 바람직하게 구현된 유입식 변압기 부하관리장치는 유입식 변압기(이하, 변압기라고도 함)의 부하전류를 측정하는 변류기(10)와, 변압기 주변에 외기온도를 측정하는 온도측정센서(20)와, 일사량에 대한 변압기 내부의 온도보상을 위한 일사량 보상용 온도를 측정하는 일사량 보상용 온도측정센서(30)와, 변압기에 설치되어 있는 상부유온측정센서의 출력값(상부유온 측정치)을 입력받아 연산장치로 출력전달하는 변환기(40)를 포함하며, 상기 변류기(10)와 온도측정센서(20) 및 일사량 보상용 온도측정센서(30)의 출력값(부하전류, 외기온도, 일사량 보상용 온도)을 통해 상부유온을 계산하고, 상기 상부유온을 기준온도로 하여 정상부하 운전가능 잔여시간과 비상부하 운전가능 잔여시간 및 온도이상판정 결과 등을 산출하는 연산장치(50)와, 상기 변류기(10)와 온도측정센서(20) 및 일사량 보상용 온도측정센서(30)와 전기적으로 연결되어 입력받은 출력값을 상기 연산장치(50)로 전달하는 센서터미널(70)과, 상기 연산장치(50)에 의해 수행된 연산결과를 출력표시하는 표시장치(60)를 포함하여 구성된다.
유입식 변압기에 변류기가 설치되어 있는 경우 기설된 변류기를 이용하고, 그렇지 않은 경우는 변류기(10)를 설치하여 변압기의 부하전류를 측정하고 이를 통해 부하율을 계산한다.
그리고, 변압기로부터 일정거리 이격된 위치에 외기온도 측정을 위한 온도측정센서(20)를 설치하여 변압기 주위의 외기온도를 측정한다. 이때 상기 온도측정센 서(20)는 절연유가 채워진 제1용기(21) 내에 설치되고, 상기 제1용기(21)는 태양열이 직접적으로 닿지 않도록 하여 일사에 의한 영향을 피할 수 있도록 그늘막(23)을 설치하고 상기 그늘막(23)에 의해 형성된 응달에 배치구성한다.
상기 제1용기(21)는 변압기 외함과 동일한 재질 및 색상으로 마련하여 변압기와 최대한 동일한 조건에서 외기온도를 측정하여 정확성과 신뢰성을 확보한다.
상기 그늘막(23)은 제1용기(21)에 조사되는 햇빛을 모두 차단할 수 있으며 통풍이 가능한 것으로 구성된다.
통상 변압기는 옥외에 설치되어 태양열에 노출되므로 일사량에 의해 변압기 내부의 온도상승이 유발될 수 있으므로 변압기 내부의 온도를 정확하게 계산하기 위하여 일사량에 의한 변압기 내부온도 상승분이 포함되어야 한다.
일사량에 의한 변압기 내부온도 상승분을 변압기 내부에서 직접 측정하는 것은 불가능하므로 일사량에 의한 변압기 내부온도 상승분을 간접적으로 측정 보상하기 위하여 변압기 측면 또는 상부에 일사량 보상용 온도측정센서(30)를 설치한다.
이때 상기 일사량 보상용 온도측정센서(30)는 절연유가 채워진 제2용기(31) 내에 설치되고, 상기 제2용기(31)를 제1용기(21)와 동일한 재질 및 색상으로 마련하여 변압기와 최대한 동일한 조건에서 일사량 보상용 온도를 측정하고, 태양열을 직접적으로 받을 수 있도록 상기와 같은 그늘막(23)은 설치하지 않음으로써 일사량에 의한 변압기 내부온도 상승분을 위한 정확성과 신뢰성을 확보한다.
일사량에 의한 변압기 내부온도 상승분(혹은 상부유온 상승치)을 간접적으로 구하기 위하여, 다양한 일사량 조건에서 사전에 상기 온도측정센서(20)로 측정된 변압기 외기온도와 일사량 보상용 온도측정센서(30)로 측정된 일사량 보상용 온도의 차를 구한 다음, 변압기에 전류와 전압이 인가되어 있지 않은 무부하 상태에서 일사에 의한 변압기의 상부유온 상승치를 측정하여, 여러 가지 일사량에 대한 변압기 외기온도와 일사량 보상용 온도 간에 차와 상부유온 상승치 사이의 관계를 미리 구한다.
일사량 보상용 온도는 일사량에 의한 유입식 변압기의 외기온도 상승분을 포함하는 유입식 변압기의 외기온도로서, 상기와 같이 다양한 일사량에 대하여 변압기 외기온도와 일사량 보상용 온도의 차를 구하면 부하상태에 따라 변압기에 대한 내부온도 상승분(혹은 상부유온 상승분)을 구할 수 있으며 이로써 변압기의 상부유온 및 최고점 온도를 정확하게 계산할 수 있게 된다.
도 2는 유입식 변압기의 외기온도와 일사량 보상용 온도 간에 차와 무부하 상태의 상부유온 상승치 사이에 관계를 보여주는 도면으로서, 측정된 변압기 외기온도와 일사량 보상용 온도 간에 차가 A이면 일사에 의한 상부유온 상승분은 B가 됨을 알 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 연산장치에서 실시되는 부하관리과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명에서 연산장치(50)는 측정된 부하전류와 변압기의 외기온도와 일사량 보상용 온도로부터 변압기의 부하관리를 위한 기준온도로 사용되는 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 이 계산결과를 기준으로 본 발명에 따른 유입식 변압기의 부하관리를 일정시간을 주기로 연속하여 실시하게 된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 변압기의 부하전류와 외기온도 및 일사량 보상용 온도를 측정한 다음, 아래 수학식 1을 이용하여 변압기의 초기 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00001
)을 계산한다.
Figure 112008088146223-PAT00002
상기 수학식 1에서 K(0)는 변압기의 부하전류로부터 구한 초기부하율이고, θa(0)는 변압기의 초기 외기온도, Δθs(0)는 초기 일사에 의한 상부유온 상승분 즉 초기 외기온도와 일사량 보상용 온도 간에 차를 이용하여 구한 초기 상부유온 상승분이며, R은 무부항 손실에 대한 정격전류에서의 부하손실에 대한 비이고 Δθor은 정격손실에 대한 포화된 상부유온상승분으로서 미리 정해진 상수이다.
이렇게 초기 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00003
)을 계산한 다음, 아래 수학식 2에 따라 초기 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00004
)과 초기 최고점 온도와의 차(Δθh(0))를 구한다.
Figure 112008088146223-PAT00005
상기 수학식 2에서 k21은 열모델상수, y는 권선온도지수, Δθhr는 정격전류에서 핫스팟온도와 상부유온과의 차로서 미리 정해진 상수이다.
유입식 변압기의 초기 열화율(
Figure 112008088146223-PAT00006
)은 통상 '0'값을 가지며, 이는 아래 수학식 3과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008088146223-PAT00007
초기 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00008
)을 계산한 다음 시간 Dt동안 이전 상부유온(즉, 초기 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00009
))에 대한 상부유온의 변화량(Dθo(n))을 아래 수학식 4를 이용하여 계산한다.
Figure 112008088146223-PAT00010
여기서, θo(n-1)은 이전(n-1이 0일때는 초기)에 계산된 상부유온이고, θa(n)은 현재 측정된 외기온도, Δθs(n)은 현재 측정된 일사에 의한 상부유온 상승치이며, k11은 열모델상수, τ0는 평균오일 시정수로서 미리 정해진 상수이다.
아래 수학식 5와 같이, 이전(초기) 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00011
)에 수학식 4에서 구한 시간 Dt후 상부유온의 변화량(Dθo(n))을 더하여 현재의 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00012
)을 구한다.
Figure 112008088146223-PAT00013
도 4는 본 발명에 따라 계산된 상부유온과 실측된 상부유온의 분포예를 보여주는 그래프로서, 변압기의 실제 측정한 부하율 및 외기온도와 일사량 보상용 온도를 이용하여 계산한 상부유온과, 계산시 사용한 실제 측정한 부하율과 동일한 부하율을 유입식 변압기에 가하여 상부유온측정센서를 이용하여 측정한 상부유온을 나타낸다.
도 4에 도시된 바와 같이, 계산된 상부유온과 실제 측정된 상부유온과의 비교해보면 일사량에 의한 온도상승분인 상부유온 상승분 Δθs를 보상하여 계산한 상부유온(일사량 보상후 온도)은 일사량을 보상하지 않고 계산한 상부유온(일사량 보상전 온도)보다 실측된 상부유온과의 차이가 매우 적으며, 일사량을 보상하여 계산된 상부유온과 실제 측정된 상부유온이 거의 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이에 본 발명에 따른 상부유온 계산방법이 정확성과 신뢰성을 확보할 수 있으므로 계산된 상부유온을 기준온도로 하여 최고점 온도를 계산할 수 있다.
한편, 상기 수학식 2에서 구한 초기 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00014
)과 초기 최고점 온도와의 차(Δθh(0))를 구하고 시간 Dt동안 변화한 현재의 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00015
)에 대한 최고점 온도와의 차(DΔθh(n))를 아래 수학식 6을 이용하여 구한다.
Figure 112008088146223-PAT00016
여기서, Δθh(n-1)은 이전(n-1이 0일 때는 초기)에 계산된 상부유온에 대한 최고점 온도와의 차이고, k22은 열모델상수, τw는 권선시정수로서 미리 정해진 상수이다.
이전(초기)에 계산된 상부유온에 대한 최고점 온도와의 차(Δθh(n-1))에 상기 수학식 6에서 구한 시간 Dt 후 상부유온에 대한 최고점 온도와의 차(DΔθh(n))를 더하여 현재의 상부유온에 대한 최고점 온도와의 차(Δθh(n))를 구할 수 있으며, 이는 아래 수학식 7과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112008088146223-PAT00017
그리고, 상기 수학식 5에서 구한 현재의 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00018
)과 수학식 7에서 구한 현재의 상부유온에 대한 최고점 온도와의 차(Δθh(n))를 더하여 아래 수학식 8과 같이 현재의 최고점 온도(θh(n))를 구할 수 있다.
Figure 112008088146223-PAT00019
상기 수학식 8에서 구한 현재 최고점 온도(θh(n))를 이용하여 이전(초기)부터 현재까지의 시간 Dt동안에 해당하는 열화율 변화량(DL(n))을 아래 수학식 9와 같이 구하여 수명특성을 알 수 있다.
Figure 112008088146223-PAT00020
아래 수학식 10에 따라 상기 수학식 9에서 구한 시간 Dt 후의 열화율 변화량(DL(n))과 이전 열화율(L(0)+L(n-1))을 더하여 현재의 열화율(L(n))을 구한다.
Figure 112008088146223-PAT00021
도 5는 본 발명에 따라 정상부하 운전가능시간과 비상부하 운전가능시간을 구하는 방법예를 나타낸 도면이다.
본 발명은 상기 수학식 5에서 구한 유입식 변압기의 현재 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00022
)을 이용하여 정상부하에서 운전가능한 잔여시간(T1)과 비상부하에서 운전가능한 잔여시간(T2)을 아래 수학식 11과 같이 구할 수 있다.
Figure 112008088146223-PAT00023
Figure 112008088146223-PAT00024
여기서, T1은 정상부하 운전가능 잔여시간이고, T2는 비상부하 운전가능 잔여시간, t는 현재 시간, t1은 상부유온이 정상부하 운전레벨에 도달하는 시간, t2는 상부유온이 비상부하 운전레벨에 도달하는 시간, N1은 정상부하 운전가능 상부유온 레벨에 도달하기까지의 상부유온 계산횟수이며, N2는 비상부하 운전가능 상부유온 레벨에 도달하기까지의 상부유온 계산횟수이다.
유입식 변압기는 부하전류와 외기온도 및 일사량 보상용 온도가 일정할 시 변압기 내부의 상부유온이 계속 상승하다가 일정한 값으로 포화되는 특징을 갖는다. 특히 부하율이나 외기온도가 매우 높으면 상부유온은 상부유온 이상판정을 위한 경계치(레벨) 이상으로 상승하여 변압기의 고장을 초래하게 된다.
본 발명은 현재의 부하전류와 외기온도 및 일사량 보상용 온도를 이용하여 현재부터 일정 시간마다 상부유온 변화량을 계산하여 상부유온 변화과정을 계산하고, 상부유온을 정상부하에서 운전가능한 상부유온 경계치인 정상부하 운전가능 상부유온 레벨이나 비상부하에서 운전가능한 상부유온 경계치인 비상부하 운전가능 상부유온 레벨과 비교하여 그 레벨에 도달할 때까지의 잔여 시간을 계산함으로써, 계산된 잔여 시간 내에 변압기의 부하를 조정할 수 있도록 하여 고장을 사전에 방지할 수 있게 한다.
유입식 변압기 내부에 고장이 발생하면 상부유온이 정상치보다 높게 상승하게 되므로, 본 발명은 상기 수학식 5에서 계산된 정상운전 조건에서의 현재 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00025
)과 상부유온측정센서 이용하여 실제 측정된 상부유온(θT(n))과의 차가 정 상기준치보다 커지면 온도이상으로 판단하고, 온도이상 판정을 위한 온도이상기준치(Td)는 정상운전 조건에서 변압기의 계산된 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00026
)과 실제 측정된 상부유온(θT(n))과의 최대편차를 기준으로 하며, 이는 아래 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112008088146223-PAT00027
즉, 정상운전 조건에서 계산한 변압기의 계산된 상부유온(
Figure 112008088146223-PAT00028
)과 실제 측정된 상부유온(θT(n))과의 차가 온도이상기준치(Td) 이하이면 정상으로 판단하고, 상기 온도이상기준치(Td)를 초과하면 온도이상인 것으로 판단한다.
여기서, Td는 온도이상기준치이고, θT(n)은 실제 측정한 현재의 상부유온이다.
상기와 같은 계산 및 판정절차는 시간 Dt를 주기로 상기 연산장치에서 연속하여 수행된다.
또한, 본 발명은 연산장치(50)에서 계산된 상부유온과 최고점 온도, 정상부하 운전가능 잔여시간과 비상부하 운전가능 잔여시간 및 변압기 온도이상판정결과 등을 표시장치를 이용하여 출력 표시함으로써 작업자에게 알린다.
한편, 일사량과 관련된 Δθs를 제외하면 본 발명에서 사용한 수학식 1~10은 공지된 수식을 이용한 수학식이다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 유입식 변압기 부하관리장치의 실시예를 나타낸 개략적인 외형도
도 2는 유입식 변압기의 외기온도와 일사량 보상용 온도 간에 차와 무부하 상태에서 측정한 상부유온 상승치 사이에 관계를 보여주는 도면
도 3은 본 발명에 따른 연산장치에서 실시되는 부하관리과정을 보여주는 흐름도
도 4는 본 발명에 따라 계산된 상부유온과 실측된 상부유온의 분포예를 보여주는 그래프
도 5는 본 발명에 따라 정상부하 운전가능시간과 비상부하 운전가능시간을 구하는 방법예를 나타낸 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 변류기 20 : 온도측정센서
21 : 제1용기 23 : 그늘막
30 : 일사량 보상용 온도측정센서
31 : 제2용기 40 : 변환기
50 : 연산장치 60 : 표시장치
70 : 센서 터미널

Claims (7)

  1. 유입식 변압기의 부하전류를 측정하는 변류기;
    유입식 변압기의 주변 외기온도를 측정하는 온도측정센서;
    유입식 변압기의 외기온도에 일사량에 의한 유입식 변압기의 외기온도 상승분을 포함하는 일사량 보상용 온도를 측정하는 일사량 보상용 온도측정센서;
    유입식 변압기의 상부유온을 측정하는 상부유온측정센서의 출력값을 입력받는 변환기;
    상기 변류기와 온도측정센서 및 일사량 보상용 온도측정센서의 출력값(부하전류, 외기온도, 일사량 보상용 온도)을 이용하여 유입식 변압기의 상부유온과 최고점 온도를 계산하고, 상기 상부유온을 기준온도로 하여 부하관리를 위한 연산을 일정시간을 주기로 연속하여 수행하는 연산장치;
    상기 변류기와 온도측정센서 및 일사량 보상용 온도측정센서와 전기적으로 연결되어 입력받은 출력값을 상기 연산장치로 전달하는 센서터미널;
    을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산장치의 연산결과를 출력표시하는 표시장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도측정센서는 절연유가 채워진 제1용기 내에 설치되고 유입식 변압기 외함과 동일한 재질 및 색상으로 마련되며, 상기 제1용기는 태양열에 직접적으로 노출되는 것을 방지하기 위하여 그늘막을 설치하여 상기 그늘막에 의해 형성된 응달에 배치구성되고,
    상기 일사량 보상용 온도측정센서는 절연유가 채워진 제2용기 내에 설치되어 유입식 변압기의 외부에 장착되고, 제2용기는 상기 제1용기와 동일한 재질 및 색상으로 마련되는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유입식 변압기의 외기온도와 일사량 보상용 온도 간에 차 및 무부하 상태에서 측정된 일사량에 의한 유입식 변압기 내부의 온도상승분(상부유온 상승치) 사이에 관계를 미리 구한 다음, 이를 이용하여 상기 연산장치에 유입식 변압기의 외기온도와 일사량 보상용 온도가 입력되면 유입식 변압기 내부의 온도상승분을 구하는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산장치는 일정 시간마다 상부유온 변화량을 계산하여 상부유온 변화과정을 계산하고, 이를 이용하여 상부유온이 설정된 정상부하 운전가능 상부유온 레벨 및 비상부하 운전가능 상부유온 레벨에 도달할 때까지의 잔여 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산장치는 정상부하로 운전되는 유입식 변압기의 계산된 상부유온과 실제 측정된 상부유온 간에 편차를 온도이상기준치와 비교하여 온도이상기준치 이하이면 정상으로 판정하고 온도이상기준치를 초과하면 온도이상으로 판정하며, 상기 온도이상기준치는 정상운전 상태인 유입식 변압기의 계산된 상부유온과 실제 측정된 상부유온의 최대편차를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 연산장치는 상기 상부유온을 기준온도로 하여 계산된 최고점 온도를 이용하여 열화율을 계산하는 것을 특징으로 하는 유입식 변압기 부하관리장치.
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