KR20120002005A

KR20120002005A - 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20120002005A
Application number: KR1020100062672A
Authority: KR
Inventors: 이상훈; 박기용; 진정원
Original assignee: (주)와이즈산전; 한국전력공사
Priority date: 2010-06-30
Filing date: 2010-06-30
Publication date: 2012-01-05
Also published as: KR101128421B1

Abstract

본 발명은 아크 발생에 따른 내부 충전 가스의 순간적인 압력 상승을 감지하여 고장 상태에 대응한 스위칭을 위한 알람신호를 출력하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법를 개시하며, 상기 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치는, 가스절연개폐장치 내부의 가스 압력을 검출하는 압력센서부; 알람신호를 출력하는 알람신호 출력부; 및 미리 정해진 주기의 샘플링 시점마다 일정 샘플링 시간 동안 소정 회수만큼 상기 압력센서부를 이용하여 현재 압력을 측정하고 상기 샘플링 시점에 상기 샘플링 시간 동안 측정된 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 평균하여 현재 샘플링 시점에 대응하는 현재평균값을 구하며 상기 현재 샘플링 시점의 상기 현재 평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하여서 상기 알람신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법{Instant pressure rise detecting switch for a gas insulated switchgear and control method thereof}

본 발명은 가스절연개폐장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아크 발생에 따른 내부 충전 가스의 순간적인 압력 상승을 감지하여 고장 상태에 대응한 스위칭을 위한 알람신호를 출력하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법에 관한 것이다.

가스절연개폐장치(Gas Insulated switchgear : 이하, 'GIS'라 함)는 옥내외 발전소 또는 변전소 용으로 전력 계통을 보호하기 위하여 이용되는 장치로서 정상상태에서 개폐뿐만 아니라 단락 등의 이상 상태에 대응하여 선로를 안전하게 개폐하여 전력 계통을 안전하게 보호하는 동작을 수행한다.

GIS는 가스차단기, 단로기 등 개폐설비와 변성기, 피뢰기, 주회로 모선(Bus) 등을 금속제 탱크 내에 일괄 수납하는 구조를 가지며, 충전부는 고체 절연물(Spacer)로 지지되고, 절연성능과 소화 능력이 뛰어난 SF6 가스가 탱크 내부에 충전 및 밀봉된 시스템이다.

단락 등의 사고가 발생하는 경우에 GIS 내부에 아크가 발생할 수 있으며, 상기 아크는 수천 내지 수만 도의 순간적인 온도 상승을 유발하며, 상기 온도 상승에 의하여 GIS 내부의 SF6 가스의 압력은 짧은 순간에 급격하게 상승한다.

상기 압력의 상승 시간 및 상승 정도는 가스차단부 및 가스구획부의 크기와 형태에 따라 약간씩 다를 수 있으나 대체로 30m 초 이내에 0.3 바(bar) 이상 상승한다.

그러므로, 단전과 같은 사고에 의하여 GIS 내부의 압력이 단시간에 급격하게 상승하는 비정상적인 상태를 검출함으로써 전력 계통을 안정적으로 보호할 필요성이 있다.

종래의 GIS에 압력스위치가 설치되지 않은 경우에는 압력 변화를 검출하기 위하여 아크가 발생했다고 의심되는 여러 개의 차단부 및 가스구획부에서 SF6 가스를 채취하고 SF6 가스의 성분을 분석함으로써 아크 발생 위치를 찾아야 한다. 그러므로, 이 경우 아크 발생 위치를 쉽게 찾기 어려운 문제점이 있다.

그리고, 종래의 GIS에 압력스위치가 설치된 경우, 미리 설정된 압력값에 도달하면 압력스위치가 알람신호를 발생하는 방식을 채택할 수 있다. 그러나, 이 경우 외부환경의 영향으로 차단부 및 가스구획부의 내부 온도가 상승하면 그에 따라 내부 압력도 변화되어서 설정된 값을 초과하여 알람신호가 발생하기 때문에 아크에 의한 순간적인 압력 상승에 의한 고장과 무관한 알람신호를 제공하는 문제점이 있었다.

또한, 차단부 및 가스구획부에 누설이 있거나 주위온도가 하강하여서 내부압력이 0.3 바(bar) 이상 떨어진 상태에서 아크가 발생하여도 내부 압력은 떨어진 압력에 의한 완충 효과로 인하여 검출을 위하여 미리 설정된 압력값에 도달하지 않으므로 알람신호가 발생하지 않는 문제점이 있었다.

상술한 특성에 의하여 종래의 GIS에 설치되는 일반적인 압력스위치는 차단부 및 가스구획부의 순간 압력변화를 측정하기에 적절하지 않은 문제점이 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 단락과 같은 사고에 의하여 발생되는 아크로 인한 내부 충전가스의 순간적인 압력 상승을 검출할 수 있는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법을 제공함을 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 기준값을 소정 시간 동안 일정 간격으로 측정된 압력들의 평균값으로 갱신하면서 현재 측정된 압력에 의한 평균값을 최종 갱신된 기준값과 대비하여 그 차가 허용 범위를 벗어나는 경우 이에 대응한 알람신호를 출력하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법을 제공함을 다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 간단한 버턴 조작으로 압력 변화율 즉 허용범위와 샘플링 주기를 설정할 수 있으며 설정 상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법을 제공함을 또다른 목적으로 한다.

그리고, 본 발명은 회로 내에 온도 센서를 설치하여 동작온도가 설정된 범위를 벗어나는 경우 이에 대하여 알리는 기능을 갖는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치 및 제어 방법을 제공함을 또다른 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치는, 가스절연개폐장치 내부의 가스 압력을 검출하는 압력센서부; 알람신호를 출력하는 알람신호 출력부; 및 미리 정해진 주기의 샘플링 시점마다 일정 샘플링 시간 동안 소정 회수만큼 상기 압력센서부를 이용하여 현재 압력을 측정하고 상기 샘플링 시점에 상기 샘플링 시간 동안 측정된 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 평균하여 현재 샘플링 시점에 대응하는 현재평균값을 구하며 상기 현재 샘플링 시점의 상기 현재 평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하여서 상기 알람신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

여기에서, 상기 제어부는, 현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나지 않으면 현재를 포함하는 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 상기 현재기준값을 갱신할 수 있다.

그리고, 상기 제어부는, 현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나면, 일정 검증 시간동안 소정 회수만큼 상기 압력센서부를 이용하여 현재압력을 측정하고 상기 검증 시간 동안 측정된 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 상기 압력값들을 평균하여 검증평균값을 구하며, 상기 검증평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하는 검증 모니터링을 상기 알람신호의 출력을 제어하기 전에 더 수행할 수 있다.

그리고, 상기 샘플링 시점과 상기 허용범위 중 적어도 어느 하나의 세팅에 이용되는 버턴부 및 상기 샘플링 시점과 상기 허용범위 중 적어도 어느 하나의 세팅 상태를 구분하는 상태 표시부를 더 구비할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 버턴부의 세팅에 의하여 상기 샘플링 시점과 상기 허용범위 중 적어도 어느 하나가 리셋되고 리셋된 상태가 상기 상태 표시부를 통하여 표시될 수 있다.

그리고, 상기 제어부는 파워온에 대응한 초기화 과정을 더 수행할 수 있으며, 상기 초기화 과정은, 상기 압력값을 일정 초기화 시간동안 소정 회수만큼 순차적으로 읽어들이고 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 나머지 상기 압력값들을 평균하여 초기평균값을 계산하며 상기 초기평균값을 상기 현재기준값으로 세팅하고, 상기 버턴부의 세팅에 의하여 상기 샘플링 시점과 상기 허용 범위 중 적어도 어느 하나를 리셋하는 것을 포함할 수 있다.

그리고, 상기 샘플링 시점은 20msec, 30msec, 50msec 또는 100msec 중 어느 하나의 주기로 설정될 수 있다.

그리고, 상기 허용범위의 기준치는 0.2bar, 0.3bar, 0.5bar 또는 1.0bar 중 어느 하나의 10％ 값으로 설정될 수 있다.

그리고, 적어도 상기 현재기준값, 상기 샘플링시점 및 상기 허용범위를 저장하며 상기 제어부와 인터페이스되는 메모리를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 압력센서부, 상기 알람신호 출력부 및 상기 제어부를 이루는 회로부에 설치되는 온도센서부를 더 포함하며 상기 온도센서부에서 미리 설정된 동작온도를 벗어난 온도에 대응한 신호가 상기 제어부로 전달되면 상기 제어부는 그에 대응한 경보 제어를 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 제어 방법은, 미리 정해진 주기의 샘플링 시점마다 일정 샘플링 시간 동안 소정 회수만큼 현재 압력을 측정하는 단계; 상기 샘플링 시점에 상기 샘플링 시간 동안 측정된 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 평균하여 현재 상기 샘플링 시점에 대응하는 현재평균값을 구하는 단계; 및 상기 현재 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하여서 상기 알람신호의 출력을 제어하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

여기에서, 현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나지 않으면 현재를 포함하는 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 상기 현재기준값을 갱신하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위를 벗어나면 검증 모니터링을 더 수행하여 상기 알람신호의 출력을 제어하며, 상기 검증 모니터링은, 소정 검증 시간동안 일정 회수만큼 상기 압력센서부를 이용하여 현재압력을 측정하는 단계; 상기 검증 시간 동안 측정된 상기 압력값들을 최대치와 최소치를 제어하여 평균하여 검증평균값을 구하는 단계; 및 상기 검증평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 파워온에 대응한 초기화 과정을 더 수행할 수 있으며, 상기 초기화 과정은, 상기 압력값을 일정 초기화 시간동안 소정 회수만큼 순차적으로 읽어들이는 단계; 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 나머지 상기 압력값들을 평균하여 초기평균값을 계산하는 단계; 상기 초기평균값을 상기 현재기준값으로 세팅하는 단계; 및 상기 샘플링 시점과 상기 허용 범위 중 적어도 어느 하나를 리셋하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 압력센서부, 상기 알람신호 출력부 및 상기 제어부를 이루는 회로부에 설치되는 온도센서부에서 미리 설정된 동작온도를 벗어난 온도를 감지하면 그에 대응한 경보 제어를 더 수행할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의하면 단락과 같은 사고에 의하여 발생되는 아크로 인한 내부 충전가스의 순간적인 압력 상승을 검출할 수 있으므로 사고에 대한 신속한 발견 및 복구가 가능한 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 간단한 버턴으로 압력 변화율과 샘프링 주기를 설정할 수 있고 이들에 대한 설정 상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어서 조작상 편리함과 오조작에 따른 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 회로의 동작 온도를 센싱할 수 있어서 비정상적인 온도 환경으로 인하여 회로 동작이 정상적으로 동작이 수행되지 못하는 상태가 확인 가능하므로 제품의 신뢰성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 가스의 온도에 대응한 온도 보상 알고리즘, 가스의 온도를 측정하기 위한 센서 및 이들을 이용한 교정 절차 등이 필요하지 않고 간단한 부품으로 구성될 수 있으므로 제품의 경제성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치를 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 순간 압력 상승 감지 제어 방법을 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 압력값 감지 방법을 설명하기 위한 시간 대 압력 변화 그래프.

이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로 하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다.　 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

도 1을 참조하면 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치는 압력센서(10), 신호처리부(12), 제어부(14), 메모리(16), 버턴부(20), 온도제어부(22), 상태표시부(24) 및 알람신호 출력부(26)를 포함한다.

여기에서, 압력센서(10) 및 신호처리부(12)는 압력센서부를 이루며, 압력센서(10)는 가스절연개폐장치의 가스차단부 및 가스구획부(도시되지 않음)에 설치되어서 SF6 가스의 압력을 센싱하고, 신호처리부(12)는 압력센서(10)에서 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 제어부(14)로 전달하는 아날로그 디지털 컨버터로 구성될 수 있다.

본 발명에 상술한 바와 같이 압력센서(10)가 가스차단부 및 가스구획부에 설치됨으로써 전력 계통의 단전과 같은 사고에 의하여 내부에 아크가 발생하는 경우 어느 위치에서 아크가 발생하는지 검출하여 고장 위치를 판단하는데 이용될 수 있으며, 가스의 아크에 의한 순간적인 압력 상승을 검출하고 경보하는 구성을 포함한다.

이를 위하여 제어부(14)는 검출 및 경보 제어를 자신 또는 메모리(16)에 저장가능한 펌웨어와 같은 프로그램에 의하여 정의된 알고리즘(초기화 과정, 정상 모니터링 및 검증 모니터링)에 의하여 검출 및 경보를 위한 제어 동작을 수행하며, 메모리(16)는 압력센서(10)에서 센싱되어 신호처리부(12)를 통하여 전달되는 압력값들, 초기 압력 측정을 위한 초기화 샘플링 주기, 정상 샘플링 주기, 검증 샘플링 주기 및 허용범위(압력 변화량) 등에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 이 중 초기화 샘플링 주기와 검증 샘플링 주기는 미리 설정된 시간으로 적용될 수 있으며, 정상 샘플링 주기와 허용범위는 사용자에 의하여 설정 상태가 변화될 수 있다.

그리고, 메모리(16)는 전원이 공급되는 상태에도 데이터가 소멸되지 않는 불휘발성 메모리를 이용할 수 있으며, 불휘발성 메모리로서 플래시메모리나 강자성메모리(FERAM) 등이 이용될 수 있다.

정상 모니터링을 위한 샘플링 시점과 허용범위를 가변시키기 위하여 버턴부(20)가 구성되며, 버턴부(20)는 정상 모니터링의 샘플링 시점을 설정하기 위한 버턴(도시되지 않음)과 허용범위를 설정하기 위한 버턴(도시되지 않음)을 구비할 수 있고, 이때 버턴은 푸시버턴 등으로 구성될 수 있으며, 버턴의 조작 상태에 따른 신호가 제어부(14)에 입력된다.

그리고, 버턴부(20)에 의하여 설정된 상태는 제어부(14)에 의하여 상태표시부(24)로 표시될 수 있으며, 상태표시부(24)는 정상 모니터링의 샘플링 시점의 설정 상태를 표시하기 위한 발광다이오드(LED1, 도시되지 않음)와 허용범위 설정 상태를 표시하기 위한 발광 다이오드(LED2, 도시되지 않음)를 각각 포함할 수 있으며, <표 1> 및 <표 2>는 버턴부(20)의 버턴들을 조작하여 정상 모니터링의 샘플링 시점의 주기(△T)와 허용범위(압력값의 변화량, △P)의 다양한 설정 상태를 예시하고, 각 설정 상태에 따라서 다른 디스플레이 상태를 예시하고 있다. 이와 같이 상태 표시부(24)의 두 개의 발광다이오드의 발광 상태를 확인하여 사용자가 설정한 상태가 확인될 수 있다.

△T(정상 샘플링 시점의 주기) 설정방법 및 LED 1 디스플레이
누름횟수	설정치	LED 1 디스플레이
1	10msec	1회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복
2	30msec	2회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복
3	50msec	3회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복
4	100msec	4회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복

△P(허용범위) 설정방법 및 LED 2 디스플레이
누름횟수	설정치	LED 2 디스플레이
1	0.05bar	1회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복
2	0.1bar	2회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복
3	0.3bar	3회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복
4	1.0bar	4회(200msec on, 200msec off) 후 1000msec off 반복

버턴부(20)를 이용한 설정 상태를 <표1> 및 <표2>를 참조하여 예시적으로 설명한다.

버턴부(20)의 정상 샘플링 시점의 주기 설정을 위한 버턴의 누름 횟수가 한 번이면 10msec로 정상 샘플링 시점의 주기가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 1은 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 한 번씩 반복한다. 버턴부(20)의 정상 샘플링 시점의 주기 설정을 위한 버턴의 누름 회수가 두 번이면 30msec로 정상 샘플링 주기가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 1은 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 두 번씩 반복한다. 버턴부(20)의 정상 샘플링 시점의 주기 설정을 위한 버턴의 누름 회수가 세 번이면 50msec로 정상 샘플링 주기가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 1은 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 세 번씩 반복한다. 버턴부(20)의 정상 샘플링 시점의 주기 설정을 위한 버턴의 누름 회수가 네 번이면 100msec로 정상 샘플링 주기가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 1은 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 네 번씩 반복한다.

버턴부(20)의 허용범위 설정을 위한 버턴의 누름 횟수가 한 번이면 0.05bar로 허용범위가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 2는 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 한 번씩 반복한다. 버턴부(20)의 허용범위 버턴의 누름 회수가 두 번이면 0.1bar로 허용범위가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 2는 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 두 번씩 반복한다. 버턴부(20)의 허용범위 설정을 위한 버턴의 누름 회수가 세 번이면 0.3bar로 허용범위가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 2는 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 세 번씩 반복한다. 버턴부(20)의 허용범위 설정을 위한 버턴의 누름 회수가 네 번이면 1.0bar로 허용범위가 설정되고 상태표시부(24)의 발광다이오드 LED 1은 200msec 동안 턴온되고 200msec 동안 턴오프되는 동작을 1000msec 마다 네 번씩 반복한다.

한편, 부가적으로 사용자는 상태표시부(24)가 정상적으로 디스플레이되는 것을 확인하는 것으로 전원이 정상적으로 인가되고 있음을 확인할 수 있다.

한편, 알람신호 출력부(26)는 제어부(14)에서 제공되는 제어신호에 의하여 알람신호를 유무선으로 전송하는 모뎀, 알람상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 표시하는 경광등 또는 발광다이오드, 또는 알람상태를 청각적으로 확인할 수 있도록 하는 스피커나 부저들 중 어느 하나 또는 둘 이상으로 구성될 수 있다.

상술한 바 와 같이 구성되는 본 발명에 따른 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치는 제어부(14)에 의하여 동작이 제어되며, 제어부(14)는 압력센서(10)에서 센싱된 압력값을 신호처리부(12)를 통하여 전달받고 미리 정해진 주기의 샘플링 시점마다 정상 모니터링을 수행하고 상기 정상 모니터링 중 비정상상태로 판단되면 검증 모니터링을 수행한다.

상술한 제어부(14)의 동작을 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하며, 제어부(14)의 동작을 참조하여 도 1에 구성된 본 발명에 다른 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 동작을 설명한다.

먼저, 제어부(14)는 상술한 정상 모니터링을 수행하기 전 초기화 과정을 수행할 수 있다.

초기화 과정은 초기 압력측정(S10), 초기 평균값 계산(S12), 초기 기준값 저장(S14) 및 동작모드 세팅(S16) 단계들을 포함할 수 있다.

상술한 단계들의 순차적인 진행에 의하여, 제어부(14)는 파워온에 대응하여 미리 설정된 초기화 시간 동안 소정 회수 만큼 압력값을 순차적으로 읽어들인다(S10). 이때 초기화 시간은 후술되는 검증 시간과 같도록 설정될 수 있으며, 초기화 동작은 파워온 후 소정 시간 전원의 초기 과도기 구간을 지난 후 수행됨이 바람직하다. 즉 제어부(14)는 전원이 안정화된 후 1msec 동안 30회 정도 압력값을 읽어들이도록 설정될 수 있다.

그 후 제어부(14)는 읽어들인 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 나머지 압력값들을 평균하여 초기평균값을 계산하며(S12) 그 후 초기평균값을 현재기준값으로 메모리(16)에 세팅한다(S14). 이때 최대값과 최소값을 제외하는 것은 노이즈에 의한 영향을 배제하기 위한 것이다.

상술한 바와 같이 초기화 과정을 수행함에 따라 메모리(16)에 현재기준값이 설정되면, 버턴부(20)의 세팅에 의하여 정상 샘플링 시점의 주기와 허용 범위가 리셋되어서 동작모드가 세팅될 수 있으며(S16), 이때 리셋되는 정상 샘플링 시점의 주기와 허용범위에 대한 값은 상술한 <표1> 및 <표2>를 참조하여 선택될 수 있으며 선택된 값이 메모리(16)에 리셋될 수 있다.

제어부(14)는 상술한 바와 같은 초기화 과정을 거쳐서 현재기준값이 설정되면 정상 모니터링을 수행한다. 만약 초기화 과정을 거치지 않는 경우 메모리(16)에 미리 설정되어 제공되는 값으로 현재기준값이 제어부(14)에 의하여 설정될 수 있으며, 이에 대한 선택은 제작자의 의도에 따라 결정될 수 있다.

정상 모니터링은 현재 압력측정(S20), 현재 평균값 계산(S22), 허용범위 이내인지 판단(S24) 및 현재 기준값 갱신(S26)의 단계를 포함한다.

먼저, 제어부(14)가 압력값을 정상 샘플링 시점마다 주기적으로 읽어들이면서 현재 압력을 측정한다(S20). 즉 도 3과 같이 제어부(14)는 T1, T2 내지 T8과 같이 10msec와 같은 일정한 주기를 갖는 시점마다 압력센서(10)에서 센싱된 압력값을 소정 시간동안 일정 회수만큼 읽어들여서 현재 평균값(S22)을 구한다. 즉, 제어부(14)는 T1, T2 내지 T2와 같이 10msec 주기의 샘플링 시점마다 일예로 1msec의 일정 시간동안 30번의 압력값을 읽고 최대값과 최소값을 제외한 압력값들로 현재 평균값을 계산한다. 이때 최대값과 최소값을 제외하는 것은 노이즈에 의한 영향을 배제하기 위한 것이며, 계산된 현재평균값은 제어부(14)에 의하여 메모리(16)에 저장되거나 또는 자체 캐시 메모리(도시되지 않음)에 저장될 수 있다.

상술한 바와 같이 일정한 샘플링 시점 마다 주기적으로 압력의 현재평균값을 계산한다(S22). 일예로 샘플링 시점이 10msec 주기로 설정된 경우, 10msec 마다 1msec 동안 30번 압력값을 읽은 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 나머지 상기 압력값들을 평균하여 현재평균값을 계산한다. 현재평균값을 계산하기 위하여 샘플링 시점마다 압력값을 읽는 시간은 및 회수는 제작자에 의하여 다양하게 설정될 수 있으나 정확한 센싱을 위하여 수십회의 샘플링 시점을 포함하는 기간으로 설정됨이 바람직하다.

그리고, 현재 샘플링 시점의 현재평균값이 현재 설정된 허용범위의 기준치 이내인지 판단한다(S24). 이때 기준치는 현재 설정된 허용 범위의 10％값 기준으로 설정될 수 있으며, 제작자에 의하여 다양하게 변형되어 설정될 수 있다.

보다 구체적으로 현재평균값이 현재기준값의 허용범위의 10％값 이내이면 제어부(14)는 정상상태로 판단하여 현재평균값을 반영한 값으로 현재기준값을 갱신하여 메모리(16)에 리셋한다(S26). 그리고, 현재평균값이 현재기준값의 허용범위의 10％값을 벗어나면 제어부(14)는 비정상상태로 판단하여 검증 모니터링을 수행한다.

이때 현재평균값과 비교되는 현재기준값은 현재 샘플링 시점 이전의 일정 시간동안 계산된 현재평균값들을 평균한 값으로 설정되는 것이며, 현재 샘플링 시점에서 구해진 현재평균값이 정상상태로 판단되면 현재기준값은 현재 샘플링된 시점을 포함하여(현재 시점에 구해진 현재 평균값을 포함하여) 일정 시간동안 계산된 현재 평균값들을 평균한 값으로 갱신된다.

검증 모니터링은 검증 압력측정(S30), 검증 평균값 계산(S32), 검증 평균값이 허용범위 이내인가 판단(S34) 및 알람신호 출력(S36) 단계들을 포함한다.

즉, 제어부(14)는 현재 샘플링 시점에 구해진 현재평균값이 상기 허용범위의 기준치(일예로 10％)를 벗어난 것으로 판단된 시점부터 압력값을 일정 시간 동안 소정 회수만큼 읽어들여서 검증 압력을 측정한다(S30). 이때 검증 압력의 측정은 허용범위를 벗어난 것으로 판단된 시점으로부터 수 msec 이후 개시될 수 있으며, 검증압력은 1msec 동안 30회 정도 측정되는 것이 예시될 수 있다.

제어부(14)는 검증을 위하여 측정된 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 압력값들로 검증평균값을 계산하며(S32), 검증평균값이 현재기준값의 허용범위의 기준치 이내이면 상기 정상상태로 판단하여 상기 정상 모니터링을 수행하고 현재기준값의 허용범위의 기준치를 벗어나면 알람신호 출력부(26)에서 알람신호를 출력하도록 제어한다.

상술한 바와 같이 구성됨으로써 외부 환경의 영향으로 내부 온도가 상승하여 가스의 압력이 증가되거나 리크 및 주변 온도의 하강으로 가스의 압력이 감소된 상태에도 이를 반영한 현재기준값이 실시간으로 설정될 수 있으며, 실시간으로 가변된 현재기준값에 의하여 아크에 의하여 급격한 압력 상승을 정확히 검출할 수 있다.

그리고, 상술한 바와 같이 초기화 과정 및 정상 모니터링에서 현재기준값을 설정하기 위한 평균값 계산에 최대치 및 최소치를 반영하지 않음에 따라서 노이즈에 의한 영향으로 압력 데이터가 일시적으로 높게 측정되는 경우를 제외할 수 있으며 보다 정확하게 순간 압력 증가를 검출할 수 있다.

도 3을 참조하여 예시적으로 설명하면, 본 발명의 실시예에서 현재 샘플링 시점 이전의 네 번의 샘플링 시점을 포함하는 일정 시간 동안 측정된 평균값들을 평균한 값으로 정의된 현재기준값과 현재 샘플링 시점의 현재평균값을 비교하는 것으로 설정된 것으로 가정한다.

샘플링 시점 T5의 경우 압력값이 A에서 B로 높아지는 상승 구간에 해당되며, 이 경우 종래의 방법은 샘플링 시점 T4의 압력값과 샘플링 시점 T5의 압력값을 비교하여 그 차가 크지 않으므로 알람을 발생하지 않으며 샘플링 시점 T5의 압력값과 샘플링 시점 T6의 압력값을 비교하므로 그 차가 크지 않아서 알람을 발생하지 않는다.

그러나, 본 발명에 의하면 샘플링 시점 T5의 경우 샘플링 시점 T1 내지 T4에서 각각 샘플링되어 측정된 평균값들이 평균되어서 정의된 현재기준값이 A로 설정될 수 있다. 그러므로, 샘플링 시점 T5에서 샘플링 현재평균값과 현재기준값 A가 비교될 수 있다. 이때 샘플링 시점 T5의 현재평균값은 약간 상승되기는 하였으나 현재기준값 A와 크게 차이나지 않으므로 제어부(14)는 경보 발생을 제어하지 않는다. 그러나 샘플링 시점 T5에 10msec 후 이어지는 샘플링 시점 T6에서 샘플링 시점 T2 내지 T5에서 각각 샘플링되어 측정된 평균값들이 평균되어서 정의된 현재기준값과 샘플링 시점 T6에서 측정되어 계산된 현재 평균값 B가 비교될 수 있다. 이때 샘플링 시점 T6의 현재 평균값 B는 샘플링 시점 T2 내지 T5에서 각각 샘플링되어 측정된 평균값들을 평균하여 정의된 현재기준값과 현저한 차이를 가짐으로써 제어부(14)에 의하여 알람신호의 출력이 제어될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하여 아주 작은 순간 상승압력 변화도 검출가능하며, 검출시점이나 허용범위가 가변설정될 수 있으므로 보다 미세하게 또는 보다 둔감하게 순간 상승압력 변화의 검출이 조절될 수 있다.

아울러, 본 발명은 압력센서(10), 신호처리부(12), 제어부(14), 메모리(16), 버턴부(20), 상태표시부(24) 및 알람신호출력부(26)를 이루는 회로부에 온도센서부(22)가 더 설치될 수 있으며, 온도센서부(22)는 회로부의 내부 온도를 센싱하여 그에 대응하는 신호를 제어부(14)로 제공하고, 제어부(14)는 정상적인 동작 온도(일예로 -20℃ 내지 80℃)의 범위를 벗어나는 경우 상태표시부(24)를 이루는 발광다이오드 두 개 모두 블랭킹시킴으로써 회로부가 과열 상태에서 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치가 정상적으로 동작하지 못함을 알릴 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 의하여 단락과 같은 사고에 의하여 발생되는 아크로 인한 내부 충전가스의 순간적인 압력 상승을 검출할 수 있어서 사고에 대한 신속한 발견 및 복구가 가능하다.

그리고, 버턴으로 압력 변화율과 샘프링 주기를 설정할 수 있고 이들에 대한 설정 상태를 육안으로 쉽게 확인할 수 있어서 조작상 편리함과 오조작에 따른 오작동을 방지할 수 있다.

그리고, 회로부의 동작 온도를 센싱할 수 있어서 비정상적인 온도 환경으로 인하여 회로 동작이 정상적으로 동작이 수행되지 못하는 상태가 확인 가능하다.

그리고, 가스의 완만한 온도 변화에 대응한 온도 보상 알고리즘, 가스의 온도를 측정하기 위한 센서 및 이들을 이용한 교정 절차 등이 필요하지 않고 간단한 부품으로 구성될 수 있으므로 제품의 경제성을 확보할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형실시가 가능하다.　 또한, 첨부된 도면으로부터 용이하게 유추할 수 있는 사항은 상세한 설명에 기재되어 있지 않더라도 본 발명의 내용에 포함되는 것으로 보아야 할 것이며, 다양한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

10 : 압력센서 12 : 신호처리부
14 : 제어부 16 : 메모리
20 : 버턴부 22 : 온도센서부
24 : 상태표시부 26 : 알람신호출력부

Claims

가스절연개폐장치 내부의 가스 압력을 검출하는 압력센서부;
알람신호를 출력하는 알람신호 출력부; 및
미리 정해진 주기의 샘플링 시점마다 일정 샘플링 시간 동안 소정 회수만큼 상기 압력센서부를 이용하여 현재 압력을 측정하고 상기 샘플링 시점에 상기 샘플링 시간 동안 측정된 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 평균하여 현재 샘플링 시점에 대응하는 현재평균값을 구하며 상기 현재 샘플링 시점의 상기 현재 평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하여서 상기 알람신호의 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나지 않으면 현재를 포함하는 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 상기 현재기준값을 갱신하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나면, 일정 검증 시간동안 소정 회수만큼 상기 압력센서부를 이용하여 현재압력을 측정하고 상기 검증 시간 동안 측정된 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 상기 압력값들을 평균하여 검증평균값을 구하며, 상기 검증평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하는 검증 모니터링을 상기 알람신호의 출력을 제어하기 전에 더 수행하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 1 항에 있어서,
상기 샘플링 시점과 상기 허용범위 중 적어도 어느 하나의 세팅에 이용되는 버턴부; 및
상기 샘플링 시점과 상기 허용범위 중 적어도 어느 하나의 세팅 상태를 구분하는 상태 표시부를 더 구비하며,
상기 제어부는 상기 버턴부의 세팅에 의하여 상기 샘플링 시점과 상기 허용범위 중 적어도 어느 하나가 리셋되고 리셋된 상태가 상기 상태 표시부를 통하여 표시되는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 4 항에 있어서, 상기 제어부는 파워온에 대응한 초기화 과정을 더 수행하며,
상기 초기화 과정은, 상기 압력값을 일정 초기화 시간동안 소정 회수만큼 순차적으로 읽어들이고 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 나머지 상기 압력값들을 평균하여 초기평균값을 계산하며 상기 초기평균값을 상기 현재기준값으로 세팅하고, 상기 버턴부의 세팅에 의하여 상기 샘플링 시점과 상기 허용 범위 중 적어도 어느 하나를 리셋하는 것을 포함하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 4 항에 있어서,
상기 샘플링 시점은 10msec, 30msec, 50msec 또는 100msec 중 어느 하나의 주기로 설정되는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 4 항에 있어서,
상기 허용범위의 기준치는 0.05bar, 0.1bar, 0.3bar 또는 1.0bar 중 어느 하나의 10％ 값으로 설정되는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 1 항에 있어서,
적어도 상기 현재기준값, 상기 샘플링시점 및 상기 허용범위를 저장하며 상기 제어부와 인터페이스되는 메모리를 더 포함하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
제 1 항에 있어서,
상기 압력센서부, 상기 알람신호 출력부 및 상기 제어부를 이루는 회로부에 설치되는 온도센서부를 더 포함하며 상기 온도센서부에서 미리 설정된 동작온도를 벗어난 온도에 대응한 신호가 상기 제어부로 전달되면 상기 제어부는 그에 대응한 경보 제어를 수행하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 스위치.
미리 정해진 주기의 샘플링 시점마다 일정 샘플링 시간 동안 소정 회수만큼 현재 압력을 측정하는 단계;
상기 샘플링 시점에 상기 샘플링 시간 동안 측정된 상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 평균하여 현재 상기 샘플링 시점에 대응하는 현재평균값을 구하는 단계; 및
상기 현재 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하여서 상기 알람신호의 출력을 제어하는 단계를 포함하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 제어 방법.
제 10 항에 있어서,
현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나지 않으면 현재를 포함하는 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 상기 현재기준값을 갱신하는 단계를 더 포함하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 제어 방법.
제 10 항에 있어서,
현재 상기 샘플링 시점의 상기 현재평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위를 벗어나면 검증 모니터링을 더 수행하여 상기 알람신호의 출력을 제어하며,
상기 검증 모니터링은,
소정 검증 시간동안 일정 회수만큼 상기 압력센서부를 이용하여 현재압력을 측정하는 단계;
상기 검증 시간 동안 측정된 상기 압력값들을 최대치와 최소치를 제어하여 평균하여 검증평균값을 구하는 단계; 및
상기 검증평균값이 현재 이전의 일정 시간 동안 상기 샘플링 시점마다 구해진 평균값들을 평균하여 정의되는 상기 현재기준값을 기준으로 한 허용범위의 기준치를 벗어나는지 판단하는 단계를 포함하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 제어 방법.
제 10 항에 있어서,
파워온에 대응한 초기화 과정을 더 수행하며,
상기 초기화 과정은,
상기 압력값을 일정 초기화 시간동안 소정 회수만큼 순차적으로 읽어들이는 단계;
상기 압력값들 중 최대치와 최소치를 제외한 나머지 상기 압력값들을 평균하여 초기평균값을 계산하는 단계;
상기 초기평균값을 상기 현재기준값으로 세팅하는 단계; 및
상기 샘플링 시점과 상기 허용 범위 중 적어도 어느 하나를 리셋하는 단계를 포함하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 제어 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 압력센서부, 상기 알람신호 출력부 및 상기 제어부를 이루는 회로부에 설치되는 온도센서부에서 미리 설정된 동작온도를 벗어난 온도를 감지하면 그에 대응한 경보 제어를 더 수행하는 가스절연개폐장치의 순간 압력상승 감지 제어 방법.