KR20130002469A - 변압기 유중가스 분석 방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 변압기 유중가스 분석 방법에 관한 것으로, 변압기 유중가스 분석 방법은 유중가스 데이터 관리 서버와 연결되고, 변압기에 설치된 유중가스 분석장치와 변압기 유중가스 진단장치를 포함하는 변압기 유중가스 진단 시스템에서 수행된다. 상기 유중가스 분석장치와 변압기 유중가스 진단장치는 유선과 펌프를 통해 파이프로 연결된다. 상기 변압기 유중가스 분석 방법은 (a) 상기 유중가스 분석장치는 변압기 내에 있는 절연유에서 수소와 수분가스를 검출하여 유중가스 검출 데이터를 생성하고, 상기 생성된 유중가스 검출 데이터를 상기 유선을 통해서 상기 변압기 유중가스 진단장치에 송신하는 단계 및 (b) 상기 변압기 유중가스 진단장치는 상기 송신된 유중가스 검출 데이터를 트렌드 데이터 패턴 분석 알고리즘 또는 LSA(Least Square Algorithm)을 통해 분석하고 상기 파이프를 통해 상기 변압기 내의 절연유를 공급받아 상기 공급받은 절연유의 상태를 분석하여, 변압기 상태 데이터를 상기 유중가스 데이터 관리 서버에 전송하는 단계를 포함한다. 따라서 개시된 기술은 변압기 내부의 절연유에서 수소와 수분의 가스만을 검출 및 분석하여 변압기 이상상태 여부를 상시 파악 및 진단하고 사고를 예방할 수 있다.

Description

변압기 유중가스 분석 방법{METHOD FOR DISSOLVED GAS ANALYSIS OF TRANSFORMER}
본 출원은 변압기 유중가스 분석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 검출된 수소와 수분의 가스만을 사용하여 상시 변압기 이상상태를 진단할 수 있는 변압기 유중가스 분석 방법에 관한 것이다.
변압기에서 고장이 발생하면 계통 사고에 의한 대규모 정전 등의 큰 사고로 이어져 큰 손실이 불가피하므로 변압기의 상태진단은 사고를 미연에 방치하는 측면에서 매우 중요하다. 대용량 변압기의 과부하 운전시 발생되는 이상 여부를 진단하는데 있어서 사용되는 방법으로 변압기 내부의 절연유 내에서 발생하는 가스(이하, 유중가스라 함)를 검출하는 변압기 유중가스 분석장치가 있다. 변압기 유중가스 분석장치는 유중가스 검출 및 분석을 위해 정기적으로 운전중인 변압기를 정지시키고 변압기 내부의 절연유 샘플을 검출하여 분석하는 Off-line 기법이 사용되었다. 하지만 이러한 방법은 주기적으로 변압기를 정지시켜야 하고, 절연유 샘플 검출시 공기 유입 및 가스분실로 인한 샘플의 부정확성 문제가 있었다.
본 출원은 변압기 이상상태 여부를 상시 파악 및 진단할 수 있는 변압기 유중가스 분석 방법을 제공한다.
실시예들 중에서, 변압기 유중가스 분석 방법은 유중가스 데이터 관리 서버와 연결되고, 변압기에 설치된 유중가스 분석장치와 변압기 유중가스 진단장치를 포함하는 변압기 유중가스 진단 시스템에서 수행된다. 상기 유중가스 분석장치와 변압기 유중가스 진단장치는 유선과 펌프를 통해 파이프로 연결된다. 상기 변압기 유중가스 분석 방법은 (a) 상기 유중가스 분석장치는 변압기 내에 있는 절연유에서 수소와 수분가스를 검출하여 유중가스 검출 데이터를 생성하고, 상기 생성된 유중가스 검출 데이터를 상기 유선을 통해서 상기 변압기 유중가스 진단장치에 송신하는 단계 및 (b) 상기 변압기 유중가스 진단장치는 상기 송신된 유중가스 검출 데이터를 트렌드 데이터 패턴 분석 알고리즘 또는 LSA(Least Square Algorithm)을 통해 분석하고 상기 파이프를 통해 상기 변압기 내의 절연유를 공급받아 상기 공급받은 절연유의 상태를 분석하여, 변압기 상태 데이터를 상기 유중가스 데이터 관리 서버에 전송하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 방법은 (c) 상기 유중가스 데이터 관리 서버는 송신된 상기 변압기 상태 데이터를 백업하고, 상기 백업이 완료되면 상기 변압기 상태 데이터를 관리장치에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 변압기 유중가스 분석장치는 변압기와 결합하여 상기 변압기 내부의 절연유에서 발생되는 유중가스를 검출하는 변압기 유중가스 분석장치에 있어서, 상기 유중가스와 직접적으로 접촉되는 가스 검출 센서, 상기 유중가스가 상기 변압기 외부로 누출되지 않도록 하고, 상기 가스 검출 센서의 상부를 감싸되 상기 상부에 상기 유중가스를 수용하는 가스 센서 설치부 및 변압기 밸브를 포함하고, 상기 가스 센서 설치부와 착탈식으로 결합하며, 상기 변압기 밸브가 조작되면 상기 유중가스를 상기 상부로 끌어올리는 가스 차단 마개를 포함할 수 있다.
본 출원의 개시된 기술은 변압기 내부의 절연유에서 수소와 수분의 가스만을 검출 및 분석하여 변압기 이상상태 여부를 상시 파악 및 진단할 수 있다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 변압기 유중가스 분석 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 변압기 유중가스 분석 시스템에서 변압기에 결합되는 유중가스 분석 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 있는 변압기 유중가스 분석 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1에 있는 변압기 유중가스 분석 방법을 나타내는 도면이다.
개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 개시된 기술에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 개시된 기술의 일 실시예에 따른 변압기 유중가스 분석 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 변압기 유중가스 분석 시스템(10)은 변압기(100), 유중가스 분석장치(200), 변압기 유중가스 진단장치(300), 유중가스 데이터 관리 서버(400) 및 관리장치(500)를 포함한다.
변압기(100)는 일부 경사면에 유중가스 분석장치(200)가 결합되고, 교류 전기회로에서 전압을 증가 또는 감소시켜 다른 교류로 전기회로로 전기 에너지를 전달한다.
유중가스 분석장치(200)는 변압기(200)에 결합되어 변압기(200) 내부의 절연유와 유증가스를 검출하여 분석하고, 유중가스 검출 데이터를 생성한다. 유중가스 검출 데이터가 생성되면, 유중가스 분석장치(200)는 변압기 유중가스 진단장치(300)
일 실시예에서, 유중가스 분석장치(112)는 변압기(10) 내부의 절연유가 순환이 잘 될 수 있는 높이에 결합될 수 있다. 여기에서, 절연유가 순환이 잘 될 수 있는 높이는 적어도 변압기(110) 외함 높이의 2/3 지점 이상일 수 있다.
변압기 유중가스 진단장치(300)는 유중가스 분석장치(200)로부터 송신된 유중가스 검출 데이터를 분석한다. 변압기 유중가스 진단장치(300)에 구비되는 파이프와 펌프를 통해 변압기(100) 내에서 미량의 절연유를 채유하고, 채유된 절연유의 상태를 분석한다. 분석된 유중가스 검출 데이터와 절연유의 상태는 변압기 상태 데이터로 취합된다. 취합된 변압기 상태 데이터는 유중가스 데이터 관리 서버(400)로 송신한다.
유중가스 데이터 관리 서버(400)는 변압기 유중가스 진단장치(300)로부터 변압기 상태 데이터를 송신받고, 송신된 데이터를 백업한다. 백업이 완료되면, 변압기 상태 데이터를 관리장치(500)로 송신한다.
관리장치(500)는 유중가스 데이터 관리 서버(400)로부터 변압기 상태 데이터를 송신받고, 송신된 데이터를 통해 관리자는 변압기(100)의 상태를 모니터링할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 변압기 유중가스 분석 시스템에서 변압기에 결합되는 유중가스 분석 장치를 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2에 있는 변압기 유중가스 분석 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 변압기 유중가스 분석장치(200)는 가스 검출 센서(210), 가스 센서 설치부(220) 및 가스 차단 마개(230)을 포함한다.
가스 검출 센서(210)는 유중가스 센서(212), 절연유 센서(214), H2 센싱홀(216) 및 수분 센싱홀(218)을 포함하고, 변압기(100) 내부의 절연유와 유중가스가 접촉된다. 유중가스 센서(212)와 절연유 센서(214) 각각에는 H2 센싱홀(216)과 수분 센싱홀(218)홀이 형성되어 변압기(100) 외부로 돌출된다.
일 실시예에서, 가스 검출 센서(210)는 막음판 처리가 될 수 있다. 이는, 검출되는 절연유와 유중가스의 변질과 변압기(100) 내부로 함침되는 것을 방지하기 위함이다.
일 실시예에서, 가스 검출 센서(210)는 유증가스가 접촉되는 면에 박막을 더 포함할 수 있다. 이는 유중가스가 H2 센싱홀(216)과 수분 센싱홀(218)에 침투하도록 하기 위함이다. 여기에서, 박막을 형성하는 물질은 수소에 반응성이 높은 물질인 팔라듐으로 형성될 수 있다.
유중가스 센서(212)와 절연유 센서(214) 각각은 절연유에서 발생되는 수소가스와 절연유에 포함된 수분을 검출한다. 절연유 센서(214)는 수분 검출을 위해서 필요한 미량의 절연유가 공급된다. 수소가스와 수분이 검출되면, 수소가스와 수분에 대한 정보를 데이터로 생성한다. 생성된 데이터는 아날로그 신호로 출력되고, 출력된 아날로그 신호들이 외부의 신호처리장치에 전달되기 위하여 케이블과 연결된다.
H2 센싱홀(216)과 수분 센싱홀(218) 각각은 변압기(100) 내부의 절연유와 유중가스의 검출경로를 제공한다. 일 실시예에서, H2 센싱홀(216)의 크기는 수분 센싱홀(218)의 크기보다 크게 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, H2 센싱홀(216)의 크기는 수분 센싱홀(218)의 크기보다 작게 형성될 수 있다.
가스 센서 설치부(220)는 유중가스가 변압기 외부로 누출되지 않도록 가스 검출 센서(210)의 상부를 감싸되 상부에 유중가스를 수용한다. 가스 센서 설치부(220)가 가스 검출 센서(210)와 결합되면, 가스 검출 센서(210)의 상부는 진공상태로 형성된다.
일 실시예에서, 가스 센서 설치부(220)는 가스 검출 센서(210)와 일체형 구조로 형성될 수 있다. 이는 가스 센서 설치부(220)와 가스 검출 센서(210)의 조립시 발생될 수 있는 비(非) 진공상태 및 유격을 방지할 수 있고, 조립공정을 단순화할 수 있다.
가스 차단 마개(230)는 변압기 밸브(232)를 포함하고, 가스 센서 설치부(220)와 착탈식으로 결합한다. 일 실시예에서, 가스 차단 마개(230)는 가스 센서 설치부와 나사산으로 결합될 수 있다.
변압기 밸브(232)는 절연유와 유중가스가 상부로 끌어올려질 수 있도록 개폐된다. 상부로 끌어올려진 절연유와 유중가스는 가스 검출 센서(210)와 가스 센서 설치부(220)에 의해 진공상태로 저장된다. 결과적으로, 진공상태의 절연유와 유중가스를 상시 공급받을 수 있어 변압기의 가동을 중단시키지 않고 변압기의 이상상태의 여부를 진단할 수 있다.
도 4는 도 1에 있는 변압기 유중가스 분석 방법을 나타내는 도면이다.
도 4에서, 변압기 유중가스 분석을 위하여 유중가스 분석장치(200)는 변압기(100)에서 유중가스를 검출하여 유중가스 검출 데이터를 생성한다(단계 S210). 생성된 유중가스 검출 데이터는 유선을 통해서 변압기 유중가스 진단장치(120)에 송신된다.
변압기 유중가스 진단장치(300)는 송신된 유중가스 검출 데이터를 데이터 패턴 분석 기법 또는 LSA(Least Square Algorithm)을 통해 분석 및 진단한다.(단계 S220).
일 실시예예서, 트렌드 데이터 패턴 분석 기법은 변압기 상태 진단을 위해 유중가스의 검출 데이터를 패턴화 시킨다. 패턴화된 유중가스의 검출 데이터를 분석하기 위해 최소 자승법을 사용할 수 있다. 여기에서, 최소 자승법은 과거의 데이터와 곡선을 접합시켜 근사함수와 실제 유중가스 데이터의 차이의 제곱의 합이 최소가 되는 값을 찾는 방법이다.
변압기 유중가스 진단장치(300)는 펌프와 파이프를 통해 변압기(100) 내의 절연유를 채유하고, 데이터 패턴 분석 기법 또는 LSA(Least Square Algorithm)을 통해 절연유의 상태를 분석 및 진단한다(단계 S230).
변압기 유중가스 진단장치(300)는 유중가스 검출 데이터와 절연유의 상태 데이터를 취합하여 변압기 상태 데이터를 생성한다(단계 S240). 여기에서, 변압기 상태 데이터에는 변압기(100)에 필요한 조치사항이 포함된다.
일 실시예예서, 유중가스 검출 데이터는 트렌드 데이터 패턴 분석 기법을 통해서 적어도 4가지의 패턴으로 조치사항들이 진단될 수 있다. 여기에서 적어도 4가지 형태의 패턴은 안정(Stable), 선형(Linear),증가(Positive Quadratic) 및 감소(Negative Quadratic)로 형성될 수 있다.
생성된 변압기 상태 데이터는 유중가스 데이터 관리 서버(400)로 송신되어 백업된 뒤 관리장치(500)로 송신된다(단계 S250).
관리자는 관리장치(500)에 송신된 변압기 상태 데이터를 확인하고, 조치사항을 모니터링하여 변압기의 상태를 파악할 수 있다(단계 S260).
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 출원의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 변압기 유중가스 분석 시스템
100 : 변압기 200 : 유중가스 분석장치
300 : 변압기 유중가스 진단장치 400 : 유중가스 데이터 관리 서버
500 : 관리장치

Claims (3)

  1. 유중가스 데이터 관리 서버와 연결되고, 변압기에 설치된 유중가스 분석장치와 변압기 유중가스 진단장치를 포함하는 변압기 유중가스 진단 시스템에서 수행되며, 상기 유중가스 분석장치와 변압기 유중가스 진단장치는 유선과 펌프를 통해 파이프로 연결되는 변압기 유중가스 분석 방법에 있어서,
    (a) 상기 유중가스 분석장치는 변압기 내에 있는 절연유에서 수소와 수분가스를 검출하여 유중가스 검출 데이터를 생성하고, 상기 생성된 유중가스 검출 데이터를 상기 유선을 통해서 상기 변압기 유중가스 진단장치에 송신하는 단계; 및
    (b) 상기 변압기 유중가스 진단장치는 상기 송신된 유중가스 검출 데이터를 트렌드 데이터 패턴 분석 알고리즘 또는 LSA(Least Square Algorithm)을 통해 분석하고 상기 파이프를 통해 상기 변압기 내의 절연유를 공급받아 상기 공급받은 절연유의 상태를 분석하여, 변압기 상태 데이터를 상기 유중가스 데이터 관리 서버에 전송하는 단계를 포함하는 변압기 유중가스 분석 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방법은
    (c) 상기 유중가스 데이터 관리 서버는 송신된 상기 변압기 상태 데이터를 백업하고, 상기 백업이 완료되면 상기 변압기 상태 데이터를 관리장치에 전송하는 단계를 더 포함하는 변압기 유중가스 분석 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 변압기 유중가스 분석장치는 상기 변압기와 결합하여 상기 변압기 내부의 절연유에서 발생되는 유중가스를 검출하고,
    상기 변압기 유중가스 분석장치는
    상기 유중가스와 직접적으로 접촉되는 가스 검출 센서;
    상기 유중가스가 상기 변압기 외부로 누출되지 않도록 하고, 상기 가스 검출 센서의 상부를 감싸되 상기 상부에 상기 유중가스를 수용하는 가스 센서 설치부; 및
    변압기 밸브를 포함하고, 상기 가스 센서 설치부와 착탈식으로 결합하며, 상기 변압기 밸브가 조작되면 상기 유중가스를 상기 상부로 끌어올리는 가스 차단 마개를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 유중가스 분석 방법.

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