KR20140042424A - System and method for monitoring and diagnosing power transformer - Google Patents

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KR20140042424A
KR20140042424A KR1020120109169A KR20120109169A KR20140042424A KR 20140042424 A KR20140042424 A KR 20140042424A KR 1020120109169 A KR1020120109169 A KR 1020120109169A KR 20120109169 A KR20120109169 A KR 20120109169A KR 20140042424 A KR20140042424 A KR 20140042424A
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강대권
서덕기
이지훈
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한전케이디엔주식회사
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Abstract

Disclosed is a system and method for monitoring and diagnosing a transformer. The system for monitoring and diagnosing the transformer includes: an integrated sensor unit installed in an outer casing of the transformer to measure a frequency signal; a calculating unit for calculating the value of frequency data from the frequency signal; an analyzing unit for analyzing the value of frequency components for the value of the frequency data; and a determination unit for determining that the transformer has a defect if is not within a preset range by comparing the value of the frequency components with the initial value of installation specific frequency components which is measured at the initial installation of the transformer. [Reference numerals] (11) Noise sensor unit; (12) Vibration sensor unit; (13) Ultrasonic sensor unit; (20) Calculating unit; (30) Analyzing unit; (40) Determination unit; (50) Display unit

Description

변압기 감시 진단 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING AND DIAGNOSING POWER TRANSFORMER}SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING AND DIAGNOSING POWER TRANSFORMER

본 발명은 변압기 감시 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기 외함에서 측정되는 주파수 신호를 이용하여 변압기의 이상 유무를 진단할 수 있는 변압기 감시 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a transformer monitoring diagnostic system and method, and more particularly to a transformer monitoring diagnostic system and method that can diagnose the abnormality of the transformer using a frequency signal measured in the transformer enclosure.

변압기는 발전소에서 생산된 전력을 공급하는 중용한 기기로 높은 신뢰성이 요구되며, 지속적인 유지관리가 필요한 주요 기기이다. 그러나, 고장시 발생되는 경제적 손실이 매우 크기 때문에 제작 단계에서는 물론 설치운용시 지속적인 점검 및 예방조치가 필요하다.Transformers are critical devices that supply power produced at power plants and require high reliability and are the main devices that require constant maintenance. However, due to the large economic losses incurred during the breakdown, continuous checks and precautions are required at the manufacturing stage as well as during installation and operation.

변압기 고장에 대한 주요 원인을 분석한 결과 전기적인 원인 및 기계적인 문제점이 있으며, 전기적인 부분의 경우 온도, 전압, 전류 등의 감시요소로부터 수집한 정보를 기반으로 다양한 알고리즘을 적용하여 변압기 각 부분의 정보를 알려주는 시스템이 적용되고 있다.As a result of analyzing the main causes of the transformer failure, there are electrical causes and mechanical problems.In the case of the electrical part, various algorithms are applied based on information collected from monitoring elements such as temperature, voltage, and current. Information reporting systems are being applied.

변압기 고장에 대한 주요 원인을 분석한 결과 전기적인 원인 및 기계적인 문제점이 있으며, 전기적인 부분의 경우 온도감시 센서, 압력 센서, 부하 전류 측정 센서 등으로부터 수집한 정보를 기반으로 다양한 알고리즘을 적용하여 변압기 각 부분의 정보를 알려주는 시스템이 사용되고 있다.As a result of analyzing the main causes of the transformer failure, there are electrical causes and mechanical problems.In the case of electrical parts, transformers are applied by applying various algorithms based on information collected from temperature monitoring sensors, pressure sensors, and load current measurement sensors. A system that informs each piece of information is used.

그러나 기계적인 부분의 경우 변압기 외함의 공진이 원인이 되고 있으나 이에 대한 지속적인 고장 진단 및 감시에 관한 연구는 전기적인 부분에 비하여 미약한 실정이다.However, the mechanical part is caused by the resonance of the transformer enclosure, but the study of continuous failure diagnosis and monitoring is weaker than the electrical part.

국내등록특허 제1081982호에서는 진동센서의 주파수 분석을 통하여 변압기의 기계적 고장을 감시 및 진단하기 위한 변압기용 진동 감시 시스템에 관한 기술을 개시하고 있지만, 저주파수 대역의 기계적인 이상상태만을 판단할 수 있고, 결함이 발생되는 위치를 파악할 수 없다는 문제가 있다.
Korean Patent No. 1081982 discloses a technique for a vibration monitoring system for a transformer for monitoring and diagnosing a mechanical failure of a transformer by analyzing a frequency of a vibration sensor, but can only determine a mechanical abnormal state of a low frequency band. There is a problem that it is not possible to determine where the defect occurs.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 변압기 외함에서 측정되는 넓은 대역의 주파수 신호를 이용하여 변압기의 이상 유무를 진단하고, 이상의 원인이 되는 주파수 대역의 확인이 가능하며, 변압기의 이상 유무를 실시간으로 확인할 수 있는 변압기 감시 진단 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
The technical problem to be achieved by the present invention is to diagnose the abnormality of the transformer using a wide band frequency signal measured in the transformer enclosure, it is possible to check the frequency band causing the abnormality, and to check the abnormality of the transformer in real time To provide a transformer monitoring diagnostic system and method.

본 발명의 일 양태에 따르면 변압기 외함에 설치되어 주파수 신호를 측정하는 융합센서부; 상기 주파수 신호로부터 주파수 데이터 값을 연산하는 연산부; 상기 주파수 데이터 값의 주파수 성분 값을 분석하는 분석부; 및 상기 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기 값과 비교하여 상기 주파수 성분 값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 판단부를 포함하는 변압기 감시 진단 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, the fusion sensor unit is installed in the transformer enclosure for measuring the frequency signal; A calculator for calculating a frequency data value from the frequency signal; An analyzer for analyzing a frequency component value of the frequency data value; And a determination unit which determines that an abnormality has occurred in the transformer when the frequency component value is out of a predetermined range compared to the initial value of the equipment natural frequency component measured at the time of initial installation of the transformer.

상기 융합센서부는 소음센서부, 진동센서부 및 초음파센서부를 포함하여 구성될 수 있다.The fusion sensor unit may include a noise sensor unit, a vibration sensor unit and an ultrasonic sensor unit.

상기 연산부는 상기 주파수 데이터 값을 상기 소음센서부, 진동센서부 및 초음파센서부의 센서분류 및 설치위치를 기준으로 연산할 수 있다.The calculating unit may calculate the frequency data value based on the sensor classification and installation position of the noise sensor unit, the vibration sensor unit, and the ultrasonic sensor unit.

상기 분석부는 상기 센서분류 및 설치위치를 기준으로 평균 주파수 성분 값을 연산하고, 상기 센서분류에 따른 전체 평균 주파수 성분 값을 분석할 수 있다.The analyzing unit may calculate an average frequency component value based on the sensor classification and the installation position, and analyze the total average frequency component value according to the sensor classification.

상기 판단부는 상기 센서분류에 따른 전체 평균 주파수 성분 값을 이용하여 상기 변압기의 이상 발생 여부를 판단할 수 있다.The determination unit may determine whether an abnormality of the transformer occurs using the total average frequency component values according to the sensor classification.

상기 융합센서부의 센서분류 및 설치위치에 따라 상기 평균 주파수 성분 값을 외부에 표시하는 디스플레이부를 더 포함하여 구성될 수 있다.The display device may further include a display unit configured to display the average frequency component value to the outside according to the sensor classification and the installation position of the fusion sensor unit.

상기 디스플레이부는 상기 평균 주파수 성분 값 중 가장 큰 주파수 성분 값을 구분가능하게 표시할 수 있다.The display unit may display the largest frequency component value among the average frequency component values.

상기 디스플레이부는 상기 변압기에 이상이 있는 것으로 판단되는 경우 경고 메시지를 표시할 수 있다.The display unit may display a warning message when it is determined that there is an error in the transformer.

상기 평균 주파수 성분 값 및 상기 전체 평균 주파수 성분 값을 저장하는 저장부를 더 포함하여 구성될 수 있다.The apparatus may further include a storage configured to store the average frequency component value and the total average frequency component value.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 변합기 외함에 설치된 융합센서부가 주파수 신호를 측정하는 단계; 연산부가 상기 주파수 신호로부터 주파수 데이터 값을 연산하는 단계; 분석부가 상기 주파수 데이터 값의 주파수 성분 값을 분석하는 단계; 및 판단부가 상기 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기 값과 비교하여 상기 주파수 성분 값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 변압기 감시 진단 방법을 제공한다.
According to another aspect of the invention, the step of measuring the frequency signal of the fusion sensor unit installed in the transformer enclosure; A calculation unit calculating a frequency data value from the frequency signal; Analyzing a frequency component value of the frequency data value; And determining, by the determiner, that an abnormality has occurred in the transformer when the frequency component value is out of a preset range compared to the initial value of the equipment natural frequency component measured at the time of initial installation of the transformer. .

본 발명인 변압기 감시 진단 시스템 및 방법은 이루고자 하는 기술적 과제는 변압기 외함에서 측정되는 넓은 대역의 주파수 신호를 이용하여 변압기의 이상 유무를 진단하고, 이상의 원인이 되는 주파수 대역의 확인이 가능하며, 변압기의 이상 유무를 실시간으로 확인할 수 있다.
The inventors of the present invention provide a transformer monitoring diagnostic system and method for diagnosing an abnormality of a transformer using a wide band frequency signal measured from a transformer enclosure, and identifying a frequency band causing the abnormality. You can check the presence in real time.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 진단 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기의 외관도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 평균 주파수 성분 분석표,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 이상 여부 판단 비교표, 및
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 분석 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of a transformer monitoring diagnostic system according to an embodiment of the present invention;
2 is an external view of a transformer according to an embodiment of the present invention;
3 is an average frequency component analysis table according to an embodiment of the present invention,
4 is a comparison table of determining whether a transformer error according to an embodiment of the present invention, and
5 is a flow chart of a transformer analysis method according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms including ordinal, such as second, first, etc., may be used to describe various elements, but the elements are not limited to these terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the second component may be referred to as a first component, and similarly, the first component may also be referred to as a second component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 진단 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 변압기 외함에 설치되어 주파수 신호를 측정하는 융합센서부(10); 상기 주파수 신호로부터 주파수 데이터 값을 연산하는 연산부(20); 상기 주파수 데이터 값의 주파수 성분 값을 분석하는 분석부(30); 및 상기 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기 값과 비교하여 상기 주파수 성분 값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 판단부(40)를 포함하여 구성될 수 있다.1 is a block diagram of a transformer monitoring diagnostic system according to an embodiment of the present invention. 1, the fusion sensor unit 10 is installed in the transformer enclosure for measuring the frequency signal; A calculator 20 for calculating a frequency data value from the frequency signal; An analysis unit 30 for analyzing a frequency component value of the frequency data value; And a determination unit 40 that determines that an abnormality has occurred in the transformer when the frequency component value is out of a preset range compared to the initial value of the equipment natural frequency component measured at the time of initial installation of the transformer.

먼저, 융합센서부(10)는 소음센서부(11), 진동센서부(12) 및 초음파센서부(13)를 포함하여 구성될 수 있다. 융합센서부(10)는 변압기 외함에 장착될 수 있으며, 예를 들면 변압기 외함의 전면과 후면에 각각 2개씩 설치되고, 상·하·좌·우면에는 각각 3개씩 설치되어 총 16개의 융합센서부(10)가 변압기 외함에 설치될 수 있다. 각각의 융합센서부(10)는 소음센서부(11), 진동센서부(12) 및 초음파센서부(13)를 포함할 수 있으며, 설치된 위치에서 센싱되는 주파수를 측정할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 외관도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 융합센서부(10)가 변압기의 외함면을 따라 복수개 설치되어 있는 것을 확인할 수 있다. 도 2에 따른 융합센서부(10)의 설치 위치는 하나의 예시일 뿐이며 변압기를 감시하고자 하는 목적에 따라 융합센서부(10)의 설치위치 및 개수는 다양하게 변경될 수 있음은 당연하다 할 것이다.First, the fusion sensor unit 10 may be configured to include a noise sensor unit 11, vibration sensor unit 12 and the ultrasonic sensor unit (13). The fusion sensor unit 10 may be mounted in a transformer enclosure. For example, two fusion sensor units may be installed on the front and rear surfaces of the transformer enclosure, respectively, and three fused sensor units may be installed on the upper, lower, left, and right sides, respectively. 10 may be installed in the transformer enclosure. Each fusion sensor unit 10 may include a noise sensor unit 11, a vibration sensor unit 12 and the ultrasonic sensor unit 13, it can measure the frequency sensed at the installed position. 2 shows an external appearance of a transformer according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, it can be seen that a plurality of fusion sensor unit 10 is installed along the outer surface of the transformer. The installation position of the fusion sensor unit 10 according to FIG. 2 is just one example, and the installation position and number of the fusion sensor unit 10 may be variously changed according to the purpose of monitoring the transformer. .

융합센서부(10)는 주파수 크기가 120Hz의 배수로 구성되는 고조파 성분을 측정하게 되며, 예를들면 소음센서부(11)는 120Hz, 240Hz, 360Hz가 주성분인 주파수신호를 측정하고, 진동센서부(12)는 240Hz, 초음파센서부(13)는 20kHz 이상의 주파수신호를 측정할 수 있다. 그러나 소음센서부(11), 진동센서부(12) 및 초음파센서부(13)가 다른 주파수 대역의 신호를 측정하지 않는 것은 아니며, 상기 예로 나타난 주파수 성분은 변압기 외함에서 주로 발생되는 소음, 진동, 아크방전 등에 의한 변압기 결함 원인이 되는 주파수 성분의 값이 크게 나타나는 것을 의미한다.The fusion sensor unit 10 measures a harmonic component having a frequency magnitude of multiples of 120 Hz. For example, the noise sensor unit 11 measures a frequency signal of which the main components are 120 Hz, 240 Hz, and 360 Hz. 12, 240Hz, the ultrasonic sensor unit 13 may measure a frequency signal of 20kHz or more. However, the noise sensor unit 11, the vibration sensor unit 12 and the ultrasonic sensor unit 13 does not measure the signals of different frequency bands, and the frequency components shown in the above example are mainly noise, vibration, It means that the value of the frequency component which causes the transformer defect by arc discharge etc. appears large.

연산부(20)는 융합센서부(10)에서 측정한 주파수 신호를 주파수 데이터 값으로 연산할 수 있다. 연산부(20)는 아날로그 신호로 측정되는 주파수 신호를 디지털 값으로 변환하고 이에 대한 주파수 연산을 통하여 주파수 데이터 값을 연산할 수 있다. 연산부(20)는 예를 들면 256sample/cycle로 아날로그 신호를 디지털 변환할 수 있으며, FFT(Fast Fourier Transform)을 수행하여 주파수 데이터 값을 연산할 수 있다. 연산부(20)는 CMD(Condition Monitoring Diagnosis) Local-Unit와 IED(Intelligent Electronic Device)로 구성될 수 있다.The calculation unit 20 may calculate the frequency signal measured by the fusion sensor unit 10 as a frequency data value. The calculator 20 may convert a frequency signal measured as an analog signal into a digital value and calculate a frequency data value through a frequency operation thereof. The calculator 20 may digitally convert an analog signal at 256 samples / cycle, for example, and may calculate a frequency data value by performing a fast fourier transform (FFT). The calculation unit 20 may be configured of a CMD (Condition Monitoring Diagnosis) Local-Unit and an IED (Intelligent Electronic Device).

연산부(20)는 융합센서부(10)에서 측정한 주파수 신호를 소음센서부(11), 진동센서부(12) 및 초음파센서부(13)에 따른 센서분류와 각 센서부가 설치된 설치위치를 기준으로 주파수 데이터 값을 연산할 수 있다.The calculation unit 20 refers to the sensor classification according to the noise sensor unit 11, the vibration sensor unit 12, and the ultrasonic sensor unit 13 and the installed position of each sensor unit based on the frequency signal measured by the fusion sensor unit 10. You can calculate the frequency data value with.

분석부(30)는 주파수 데이터 값을 이용하여 평균 주파수 성분 값과 전체 평균 주파수 값을 분석할 수 있다. 분석부(30)는 센서분류와 설치위치를 기준으로 연산된 주파수 데이터 값을 이용하여 각 주파수 데이터 값에 포함된 주파수 성분을 추출하고, 각각의 주파수 성분의 비율을 분석하여 평균을 취함으로써 평균 주파수 성분값을 연산할 수 있다. 분석부(30)는 평균 주파수 성분값을 각 센서분류에 따라 취합하여 평균을 취함으로써 전체 평균 주파수 성분 값을 분석할 수 있다.The analyzer 30 may analyze the average frequency component value and the total average frequency value using the frequency data value. The analysis unit 30 extracts the frequency components included in each frequency data value using the frequency data values calculated based on the sensor classification and the installation position, analyzes the ratio of each frequency component, and averages the average frequencies. Compute component values. The analysis unit 30 may analyze the total average frequency component value by collecting the average frequency component value according to each sensor classification.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소음센서부(11)의 평균 주파수 성분 분석표이다. 도 3을 참조하면, 분석부(30)는 소음센서부(11)의 주파수 데이터 값을 이용하여 120Hz, 240Hz, 360Hz의 주파수 성분을 추출한다. 분석부(30)는 설치위치에 따라 연산된 주파수 데이터 값을 분석하여 각각의 소음센서부(11) 설치위치에서 측정된 주파수 신호의 평균 주파수 성분을 분석할 수 있다. 도 3을 참조하면, 설치위치 A에서부터 설치위치 P까지 16개의 소음센서부(11)에서 측정된 주파수 데이터 값을 이용하여 평균 주파수 성분을 분석하였음을 확인할 수 있다. 다음으로, 분석부(30)는 각각의 주파수 성분을 기준으로 설치위치 A에서부터 설치위치 P까지의 평균 주파수 성분 비율에 대한 평균을 취함으로써 소음센서부(11) 전체 평균 주파수 성분을 구할 수 있다.3 is an average frequency component analysis table of the noise sensor unit 11 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the analysis unit 30 extracts frequency components of 120 Hz, 240 Hz, and 360 Hz using frequency data values of the noise sensor unit 11. The analysis unit 30 may analyze the average frequency component of the frequency signal measured at each noise sensor unit 11 installation position by analyzing the frequency data value calculated according to the installation position. Referring to FIG. 3, it can be seen that the average frequency component is analyzed using the frequency data values measured by the 16 noise sensor units 11 from the installation position A to the installation position P. Next, the analysis unit 30 may obtain the average frequency component of the noise sensor unit 11 by taking an average of the average frequency component ratio from the installation position A to the installation position P based on each frequency component.

판단부(40)는 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기값과 주파수 성분 값을 비교하여 변압기의 이상 발생 여부를 판단할 수 있다. 판단부(40)는 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기값을 전체 평균 주파수 성분 값과 비교하여 기 설정된 범위를 벗어난 경우 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.The determination unit 40 may determine whether an abnormality occurs in the transformer by comparing the initial value of the natural frequency component and the frequency component measured at the initial installation of the transformer. The determination unit 40 may determine that an abnormality has occurred in the transformer when it is out of the preset range by comparing the initial value of the equipment natural frequency component measured at the initial installation of the transformer with the total average frequency component value.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 이상 여부 판단 비교표이다. 도 4를 참조하면 변압기 초기 설치시 소음센서부(11)에서 측정한 설비 고유주파수 성분 초기값이 각각 120Hz에서 20%, 240Hz에서 50%, 360Hz에서 20%의 비율로 나타남을 확인할 수 있다. 분석부(30)에서 분석한 소음센서부(11)의 전체 평균 주파수 성분은 120Hz에서 23.7%, 240Hz에서 50.4%, 360Hz에서 19.8%임을 확인할 수 있다. 판단부(40)는 120HZ의 주파수 성분의 기 설정범위가 3%로 전체 평균 주파수 성분 값이 설비 고유주파수 성분 초기값을 초과하였으므로 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단한다. 기 설정범위는 외부의 입력에 의하여 변경 가능하도록 설계될 수 있다.4 is a comparison table of determining whether a transformer error according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, it can be seen that the initial values of the equipment natural frequency components measured by the noise sensor unit 11 during initial installation of the transformer are shown at a ratio of 20% at 120 Hz, 50% at 240 Hz, and 20% at 360 Hz, respectively. The total average frequency component of the noise sensor unit 11 analyzed by the analysis unit 30 may be confirmed to be 23.7% at 120Hz, 50.4% at 240Hz, and 19.8% at 360Hz. The determination unit 40 determines that an abnormality has occurred in the transformer because the preset range of the frequency component of 120HZ is 3% and the total average frequency component value exceeds the initial value of the equipment natural frequency component. The preset range may be designed to be changeable by an external input.

본 발명의 일실시예에서는 분석부(30)가 하나의 주파수 성분이 기 설정범위를 초과하는 경우 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 예를 들어 설명하고 있으나, 두 개 이상의 주파수 성분이 기 설정범위를 초과하는 경우 이상이 발생한 것으로 판단하도록 설정할 수 있다. 또한, 주파수 성분뿐만이 아니라 각 센서부에서 적어도 하나 이상 기 설정 범위를 초과하는 주파수 성분이 있는 경우에 변압기 이상이 발생한 것으로 판단하도록 설정하는 등 센서분류와 주파수 성분에 따라 이상 발생여부를 판단하기 위한 다양한 기준 설정이 가능하다.In the exemplary embodiment of the present invention, the analysis unit 30 has been described as an example in which an abnormality has occurred in the transformer when one frequency component exceeds a preset range, but two or more frequency components may describe the preset range. If it exceeds, it can be set to determine that an abnormality has occurred. In addition, in addition to the frequency components, each sensor unit may be configured to determine that a transformer error occurs when at least one or more frequency components exceed a preset range. Standard setting is possible.

디스플레이부(50)는 융합센서부(10)의 센서분류 및 설치위치에 따라 평균 주파수 성분 값을 외부에 표시할 수 있다. 디스플레이부(50)는 평균 주파수 성분 값을 외부에 표시함에 있어서, 가장 큰 주파수 성분 값을 구분가능하게 표시할 수 있다. 디스플레이부(50)는 가장 큰 주파수 성분 값을 진하게 또는 다른 색채로 표시하거나 또는 크기, 모양 등의 변화를 통하여 다른 주파수 성분 값과 구분가능하게 표시할 수 있다.The display unit 50 may display the average frequency component value to the outside according to the sensor classification and the installation position of the fusion sensor unit 10. The display unit 50 may display the largest frequency component value in a distinguishable manner in displaying the average frequency component value externally. The display unit 50 may display the largest frequency component value in bold or different colors, or may be distinguishable from other frequency component values through a change in size or shape.

디스플레이부(50)는 분석부(30)에서 변압기에 이상이 있는 것으로 판단되는 경우 경고 메시지를 표시할 수 있다. 디스플레이부(50)는 문자나 도형 등을 통한 경고 메시지를 외부에 표시하거나 또는 변압기 외함의 색채를 적색으로 표시하는 등의 방식을 통하여 경고 메시지를 외부에 표시할 수 있다.The display unit 50 may display a warning message when the analyzer 30 determines that there is an error in the transformer. The display unit 50 may display the warning message to the outside through a method such as displaying a warning message through a letter or a figure to the outside or displaying the color of the transformer enclosure in red.

저장부60)는 평균 주파수 성분 값 및 전체 평균 주파수 성분 값을 저장할 수 있다. 저장부60)에 저장되는 평균 주파수 성분 값 및 전체 평균 주파수 성분 값은 향후 데이터 분석이나 트랜드(trend)분석을 위한 자료로 활용될 수 있다.The storage unit 60 may store the average frequency component value and the total average frequency component value. The average frequency component value and the total average frequency component value stored in the storage 60 may be used as data for future data analysis or trend analysis.

변압기 감시 진단 시스템은 압전소자를 이용하여 변압기의 진동에 의하여 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 전원을 공급하는 에너지하베스팅(energy harvesting)방식을 이용하여 동작될 수 있다.The transformer monitoring diagnosis system may be operated using an energy harvesting method of supplying power by converting kinetic energy generated by vibration of the transformer into electrical energy using a piezoelectric element.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 변압기 감시 진단 방법의 순서도이다.5 is a flow chart of a transformer monitoring diagnostic method according to an embodiment of the present invention.

먼저, 융합센서부(10)는 변압기 외함에 설치되어 주파수 신호를 측정한다. 융합센서부(10)는 소음센서부(11), 진동센서부(12) 및 초음파센서부(13)로 구성될 수 있으며 각각의 설치된 위치에서 감지되는 주파수 신호를 측정한다.First, the fusion sensor unit 10 is installed in the transformer enclosure to measure the frequency signal. The fusion sensor unit 10 may include a noise sensor unit 11, a vibration sensor unit 12, and an ultrasonic sensor unit 13, and measure a frequency signal detected at each installed position.

연산부(20)는 융합센서부(10)에서 측정한 주파수 신호를 주파수 데이터 값으로 연산한다. 연산부(20)는 융합센서부(10)에서 측정한 주파수 신호를 소음센서부(11), 진동센서부(12) 및 초음파센서부(13)에 따른 센서분류와 각 센서부가 설치된 설치위치를 기준으로 주파수 데이터 값을 연산한다.The calculation unit 20 calculates the frequency signal measured by the fusion sensor unit 10 as a frequency data value. The calculation unit 20 refers to the sensor classification according to the noise sensor unit 11, the vibration sensor unit 12, and the ultrasonic sensor unit 13 and the installed position of each sensor unit based on the frequency signal measured by the fusion sensor unit 10. Calculate the frequency data value with.

분석부(30)는 주파수 데이터 값을 이용하여 평균 주파수 성분 값과 전체 평균 주파수 값을 분석한다. 분석부(30)는 센서분류와 설치위치를 기준으로 연산된 주파수 데이터 값을 이용하여 각 주파수 데이터 값에 포함된 주파수 성분을 추출하고, 각각의 주파수 성분의 비율을 분석하여 평균을 취함으로써 평균 주파수 성분값을 연산한다. 다음으로, 분석부(30)는 평균 주파수 성분값을 각 센서분류에 따라 취합하여 평균을 취함으로써 전체 평균 주파수 성분 값을 분석한다.The analyzer 30 analyzes the average frequency component value and the total average frequency value using the frequency data value. The analysis unit 30 extracts the frequency components included in each frequency data value using the frequency data values calculated based on the sensor classification and the installation position, analyzes the ratio of each frequency component, and averages the average frequencies. Compute the component values. Next, the analysis unit 30 analyzes the total average frequency component value by collecting the average frequency component value according to each sensor classification and taking the average.

판단부(40)는 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유진동, 소음, 초음파등에 의하여 발생된 설비 고유주파수 성분 초기값과 주파수 성분 값을 비교하여 변압기의 이상 발생 여부를 판단한다. 판단부(40)는 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기값을 전체 평균 주파수 성분 값과 비교하여 기 설정된 범위를 벗어난 경우 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단한다.The determination unit 40 determines whether an abnormality occurs in the transformer by comparing the initial value of the plant natural frequency component generated by the natural vibration, noise, ultrasonic waves, etc. measured at the initial installation of the transformer with the frequency component value. The determination unit 40 compares the initial value of the plant natural frequency component measured at the time of initial installation of the transformer with the total average frequency component value and determines that an abnormality has occurred in the transformer.

디스플레이부(50)는 융합센서부(10)의 센서분류 및 설치위치에 따라 평균 주파수 성분 값을 외부에 표시한다. 디스플레이부(50)는 평균 주파수 성분 값을 외부에 표시함에 있어서, 가장 큰 주파수 성분 값을 구분가능하게 표시한다.The display unit 50 displays the average frequency component value according to the sensor classification and installation position of the fusion sensor unit 10. The display unit 50 distinguishes the largest frequency component value in displaying the average frequency component value externally.

디스플레이부(50)는 분석부(30)에서 변압기에 이상이 있는 것으로 판단되는 경우 경고 메시지를 표시한다.
The display unit 50 displays a warning message when the analyzer 30 determines that there is an error in the transformer.

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.As used in this embodiment, the term " portion " refers to a hardware component such as software or an FPGA (field-programmable gate array) or ASIC, and 'part' performs certain roles. However, 'part' is not meant to be limited to software or hardware. &Quot; to " may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to play one or more processors. Thus, by way of example, 'parts' may refer to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, , Subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and components may be further combined with a smaller number of components and components or further components and components. In addition, the components and components may be implemented to play back one or more CPUs in a device or a secure multimedia card.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims It can be understood that

10: 융합센서부
11: 소음센서부
12: 진동센서부
13: 초음파센서부
20: 연산부
30: 분석부
40: 판단부
50: 디스플레이부
60: 데이터베이스
200: 변압기외함10: fusion sensor
11: Noise sensor
12: vibration sensor unit
13: ultrasonic sensor
20: calculator
30: Analysis
40: judgment
50:
60: Database
200: transformer enclosure

Claims (16)

변압기 외함에 설치되어 주파수 신호를 측정하는 융합센서부;
상기 주파수 신호로부터 주파수 데이터 값을 연산하는 연산부;
상기 주파수 데이터 값의 주파수 성분 값을 분석하는 분석부; 및
상기 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기 값과 비교하여 상기 주파수 성분 값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 판단부를 포함하는 변압기 감시 진단 시스템.
A fusion sensor unit installed in the transformer enclosure and measuring a frequency signal;
A calculator for calculating a frequency data value from the frequency signal;
An analyzer for analyzing a frequency component value of the frequency data value; And
And a determination unit that determines that an abnormality has occurred in the transformer when the frequency component value is out of a predetermined range compared to the initial value of the equipment natural frequency component measured at the time of initial installation of the transformer.
제1항에 있어서,
상기 융합센서부는 소음센서부, 진동센서부 및 초음파센서부를 포함하는 변압기 감시 진단 시스템.
The method of claim 1,
The fusion sensor unit is a transformer monitoring diagnostic system including a noise sensor unit, a vibration sensor unit and an ultrasonic sensor unit.
제2항에 있어서,
상기 연산부는 상기 주파수 데이터 값을 상기 소음센서부, 진동센서부 및 초음파센서부의 센서분류 및 설치위치를 기준으로 연산하는 변압기 감시 진단 시스템.
3. The method of claim 2,
The calculation unit transformer monitoring diagnostic system for calculating the frequency data value based on the sensor classification and installation position of the noise sensor unit, vibration sensor unit and ultrasonic sensor unit.
제3항에 있어서,
상기 분석부는 상기 센서분류 및 설치위치를 기준으로 평균 주파수 성분 값을 연산하고, 상기 센서분류에 따른 전체 평균 주파수 성분 값을 분석하는 변압기 감시 진단 시스템.
The method of claim 3,
And the analyzing unit calculates an average frequency component value based on the sensor classification and the installation position, and analyzes the overall average frequency component value according to the sensor classification.
제4항에 있어서,
상기 판단부는 상기 센서분류에 따른 전체 평균 주파수 성분 값을 이용하여 상기 변압기의 이상 발생 여부를 판단하는 변압기 감시 진단 시스템.
5. The method of claim 4,
The determination unit is a transformer monitoring diagnostic system for determining whether or not the abnormality of the transformer using the total average frequency component values according to the sensor classification.
제5항에 있어서,
상기 융합센서부의 센서분류 및 설치위치에 따라 상기 평균 주파수 성분 값을 외부에 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 변압기 감시 진단 시스템.
6. The method of claim 5,
And a display unit for displaying the average frequency component value to the outside according to the sensor classification and the installation position of the fusion sensor unit.
제6항에 있어서,
상기 디스플레이부는 상기 평균 주파수 성분 값 중 가장 큰 주파수 성분 값을 구분가능하게 표시하는 변압기 감시 진단 시스템.
The method according to claim 6,
And the display unit displays the largest frequency component value among the average frequency component values.
제6항에 있어서,
상기 디스플레이부는 상기 변압기에 이상이 있는 것으로 판단되는 경우 경고 메시지를 표시하는 변압기 감시 진단 시스템.
The method according to claim 6,
And the display unit displays a warning message when it is determined that there is an error in the transformer.
제1항 내지 제8에 있어서,
상기 평균 주파수 성분 값 및 상기 전체 평균 주파수 성분 값을 저장하는 저장부를 더 포함하는 변압기 감시 진단 시스템.
The method according to claim 1 to 8,
And a storage unit for storing the average frequency component value and the total average frequency component value.
변합기 외함에 설치된 융합센서부가 주파수 신호를 측정하는 단계;
연산부가 상기 주파수 신호로부터 주파수 데이터 값을 연산하는 단계;
분석부가 상기 주파수 데이터 값의 주파수 성분 값을 분석하는 단계; 및
판단부가 상기 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기 값과 비교하여 상기 주파수 성분 값이 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 단계를 포함하는 변압기 감시 진단 방법.
Measuring a frequency signal by a fusion sensor unit installed in the transformer enclosure;
A calculation unit calculating a frequency data value from the frequency signal;
Analyzing a frequency component value of the frequency data value; And
And determining, by the determiner, that an error has occurred in the transformer when the frequency component value is out of a preset range compared to the initial value of the equipment natural frequency component measured at the time of initial installation of the transformer.
제10항에 있어서,
상기 측정하는 단계는 소음센서부, 진동센서부 및 초음파센서부가 변압기 외함에서 주파수를 측정하는 변압기 감시 진단 방법.
11. The method of claim 10,
The measuring step is a transformer monitoring diagnostic method for measuring the frequency of the noise sensor unit, the vibration sensor unit and the ultrasonic sensor unit in the transformer enclosure.
제11항에 있어서,
상기 연산하는 단계는 상기 주파수 데이터 값을 상기 소음센서부, 진동센서부 및 초음파센서부의 센서분류 및 설치위치를 기준으로 연산하는 변압기 감시 진단 방법.
12. The method of claim 11,
The calculating step is a transformer monitoring diagnostic method for calculating the frequency data value based on the sensor classification and installation position of the noise sensor unit, vibration sensor unit and ultrasonic sensor unit.
제12항에 있어서,
상기 분석하는 단계는 상기 센서분류 및 설치위치를 기준으로 평균 주파수 성분 값을 연산하고, 상기 센서분류에 따른 전체 평균 주파수 성분 값을 분석하는 변압기 감시 진단 방법.
The method of claim 12,
The analyzing may include calculating an average frequency component value based on the sensor classification and the installation position, and analyzing the total average frequency component value according to the sensor classification.
제13항에 있어서,
상기 판단하는 단계는 상기 센서분류에 따른 전체 평균 주파수 성분 값을 상기 변압기 초기 설치시 측정된 설비 고유주파수 성분 초기 값과 비교하여 기 설정된 범위를 벗어나는 경우 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단하는 변압기 감시 진단 방법.
14. The method of claim 13,
The determining may include comparing the total average frequency component value according to the sensor classification with the initial value of the equipment natural frequency component measured at the time of initial installation of the transformer to determine that the transformer is abnormal. Way.
제14항에 있어서,
디스플레이부가 상기 융합센서의 센서분류 및 설치위치에 따라 상기 평균 주파수 성분 값을 외부에 표시하는 단계를 더 포함하는 변압기 감시 진단 방법.
15. The method of claim 14,
And a display unit displaying the average frequency component value to the outside according to the sensor classification and the installation position of the fusion sensor.
제15항에 있어서,
상기 디스플레이부가 상기 변압기에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우 경고 메시지를 표시하는 단계를 더 포함하는 변압기 감시 진단 방법.
16. The method of claim 15,
And displaying a warning message when the display determines that the transformer has an error.
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