KR20140106099A - 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 송,배전을 위한 변전소 등에 사용되는 개폐기류에 적용되는 스프링이 정상자동의 범위 내에 있는 지를 고유진동주파수를 측정하여 확인할 수 있도록 하는 송배전용 개폐기에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명의 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치에 의하면, 스프링의 탄성변화를 진동주파수를 측정하는 간단한 방법으로 확인할 수 있으므로 정전사태의 발생을 예방할 수 있고, 스프링의 탄성변화가 비교적 간단하게 측정가능하여 주기적인 점검으로 스프링의 정확한 교체시기를 정할 수 있으므로 낭비가 적으며, 스프링의 탄성변화의 주기를 정확히 측정함으로써 설치된 위치에 따라서 교체주기를 정확히 설정할 수 있으므로 정전사태 등의 위험한 사태를 사전에 예방할 수 있는 등의 효과가 발생한다.

Description

송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치{CHANGE OF SPRING ELASTICITY TEST METHOD USING SWITCH FOR TRANSMISSION OR SUPPLY DEVICE OF ELECTRIC POWER AND MACHINE THEREFOR}

본 발명은 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 송,배전을 위한 변전소 등에 사용되는 개폐기류에 적용되는 스프링이 정상자동의 범위 내에 있는 지를 고유진동주파수를 측정하여 확인할 수 있도록 하는 송배전용 개폐기에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 발전소에서 발전된 전력은 송전소에서 전력손실을 최소화하기 위하여 고전압으로 수요지까지 송전하게 되는데, 송전된 전력은 수요자에게 공급되기 전에 적정한 전압으로 변압되어야 하기 때문에 전력 수요지에는 변압기 또는 변전소가 설치된다.

상기 변전소는 송전소에서 비교적 고압으로 송전된 전력을 변압기와 차단기 및 기타의 장치들을 거쳐 강압하여 수요자에게 공급하기 위한 공장(Plant)이다.

상기 변전소는 고압의 전력을 처리하므로 선로의 주위에 형성되는 전기장의 세기가 매우 강하여 아크발생이나 혼촉 등을 방지하고 안전을 유지하기 위해서 소자 및 선로들의 사이를 충분히 이격시키거나 절연시킨다.

일반적으로 변전소는 설치위치에 따라 옥외 변전소 및 옥내 변전소로 구분되는데, 대지의 단위면적 당 건물밀집도가 낮은 교외에서는 공간점유비용이 절연비용보다 저렴하기 때문에 충분히 이격시켜서 설치할 수 있으나, 도심에서는 경제적으로 가스절연 개폐장치방식의 옥내 변전소를 설치한다.

고압계통 이상의 등급에서 변전설비의 전기회로 보호용으로 사용되는 차단장치는 부하전류나 사고전류를 차단하는 부하개폐기 부분, 시험시나 점검시에 선로로부터 잘라 내기 위한 단로기 부분 및 잘라 낸 부분을 접지하는 접지 개폐기 부분으로 구성되는 것이 일반적이다.

즉, 가스절연개폐장치(GIS, Gas Insulated Swichgear)는 변전소의 주요 구성품인 차단기(GCB, Gas Circuit Breaker), 단로기(DS, Disconnecting Switch), 접지개폐기(ES, Earthing Switch), 피뢰기(Lightning Arrester), 주모선(메인 Bus) 등으로 구성되어 있고, 내부에 절연성능이 우수하고 불활성인 SF 6가스를 충진하여, 변전소의 소형화 및 안전을 도모하고 있다.

상기 송전소, 변전소 등(송배전용)에 사용되는 개폐기류는 주로 유공압조작방식 또는 스프링 조작방식으로 형성된다.

상기 스프링조작방식이 적용되는 개폐기류에는 스프링이 형성되는데, 상기 스프링의 인장력은 개폐기류의 안정적인 작동에 매우 중요하게 작용된다.

상기 송배전용 개폐기류에 대한 기술은 대한민국 특허청 등록특허공보 제0714458호, 제 1011889호 등에 개시된 바 있다.

종래의 송배전용 개폐기류에 적용되는 스프링은 다음과 같은 문제점이 있었다.

(1) 스프링의 인장력의 저하는 매우 심각한 정전사태를 불러 일으킬 수 있으나, 인장력의 변화를 쉽게 측정할 수 있는 방법이 없다.

(2) 수명과 관계없이 스프링을 일정기간마다 교체해 주기 때문에 유지비가 많이 소요되고 낭비가 심하다.

(3) 주변환경에 따라서 스프링의 수명의 차이가 발생하므로, 획일적으로 교체시기를 설정하면 정전사태의 위험이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 스프링의 가운데에 접촉하여 설치되는 센서부와, 상기 스프링에 인위적으로 충격을 가하는 충격부와, 상기 센서부에 연결되어 충격부에 의해서 진동하는 스프링의 진동을 인식하여 신호를 변환하는 진동인식부와, 상기 진동인식부와 연결되고 연산을 수행하여 스프링의 탄성변화를 통해 이상유무를 판단하는 연산기로 구성된다.

상기 스프링 탄성변화 측정장치를 이용하여 스프링의 탄성변화를 측정하는 방법은, 정상스프링을 충격부로 충격을 가하여 진동을 발생시킨 후 정상진동을 샘플링하는 정상진동샘플링단계와;

상기 샘플링된 정상진동을 알고리즘을 통해서 정상 진동주파수로 변환하는 변환단계와;

상기 정상진동샘플링단계와 변화단계를 연속하여 적어도 3번 수행하여 정상진동데이터를 획득하는 정상진동데이터획득단계와;

피측정 대상스프링을 충격부로 충격을 가하여 진동을 발생시키는 진동발생단계와;

상기 센서부에서 시간에 따른 진동을 샘플링하는 진동샘플링단계와;

상기 샘플링된 진동을 알고리즘을 통해서 진동을 주파수로 변환하여 연산하는 연산단계와;

상기 진동발생단계, 진동샘플링단계 및 연산단계를 차례로 적어도 3번 수행한 후 대상진동데이터를 획득하는 대상진동데이터획득단계와;

상기 정상진동데이터획득단계에서 획득된 정상진동데이터와 대상진동데이터획득단계에서 획득된 대상진동데이터를 비교하여 대상스프링의 탄성변화를 판단한 후 이상유무를 결정하는 판단단계로 구성된다.

본 발명의 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치에 의하면 다음과 같은 효과가 발생한다.

(1) 스프링의 탄성변화를 진동주파수를 측정하는 간단한 방법으로 확인할 수 있으므로 정전사태의 발생을 예방할 수 있다.

(2) 스프링의 탄성변화가 비교적 간단하게 측정가능하여 주기적인 점검으로 스프링의 정확한 교체시기를 정할 수 있으므로 낭비가 적다.

(3) 스프링의 탄성변화의 주기를 정확히 측정함으로써 설치된 위치에 따라서 교체주기를 정확히 설정할 수 있으므로 정전사태 등의 위험한 사태를 사전에 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정장치의 개념도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정장치에 측정된 진동의 형태를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예로 형성된 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법으로 진동주파수로 변환한 그래프.
도 5는 종래의 송배전용 개폐기류에 설치된 스프링의 개념도.

송배전용 개폐기류에 사용되는 스프링은 도 5와 같이 형성된 것으로, 개폐기류(1)의 일측에 스프링(2)이 설치된다.

본 발명은 스프링(2)의 가운데에 접촉하여 설치되는 센서부(102)와, 상기 스프링(2)에 인위적으로 충격을 가하는 충격부(105)와, 상기 센서부(102)에 연결되어 충격부(105)에 의해서 진동하는 스프링(2)의 진동을 인식하여 신호를 변환하는 진동인식부(103)와, 상기 진동인식부(103)와 연결되고 연산을 수행하여 스프링(2)의 탄성변화를 통해 이상유무를 판단하는 연산기(107)로 구성된다.

상기 센서부(102)는 가속도 센서가 적당하고, 상기 가속도 센서는 진동을 감지하여 진동인식부(103)로 한다.

상기 충격부(105)는 망치와 같이 일정하게 충격을 줄 수 있는 것이 적당하고, 충격을 가할 때 일정한 힘이 되도록 가이드를 설정하여 형성할 수 있다.

상기 진동인식부(103)는 센서의 신호를 디지털 신호로 변환하여 연산기(107)로 전송하는 장치이다.

본 스프링 탄성변화 측정장치는 스프링(2)에 가해진 충격에 의해 발생하는 진동을 측정하고, 이를 주파수 신호로 변환하여 정상상태의 고유진동주파수와 비정상상태의 고유진동주파수의 차이가 일정이상 발생하면 이상이 있는 스프링(2)으로 간주하여 교체하도록 알려주는 장치이다.

상기 스프링 탄성변화 측정장치를 이용하여 스프링의 탄성변화를 측정하는 방법은, 정상스프링을 충격부(105)로 충격을 가하여 진동을 발생시킨 후 정상진동을 샘플링하는 정상진동샘플링단계(10)와;

상기 샘플링된 정상진동을 알고리즘을 통해서 정상 진동주파수로 변환하는 변환단계(20)와;

상기 정상진동샘플링단계(10)와 변화단계(20)를 연속하여 적어도 3번 수행하여 정상진동데이터를 획득하는 정상진동데이터획득단계(30)와;

피측정 대상스프링을 충격부(105)로 충격을 가하여 진동을 발생시키는 진동발생단계(40)와;

상기 센서부(102)에서 시간에 따른 진동을 샘플링하는 진동샘플링단계(50)와;

상기 샘플링된 진동을 알고리즘을 통해서 진동을 통해서 주파수로 변환하여 연산하는 연산단계(60)와;

상기 진동발생단계(40), 진동샘플링단계(50) 및 연산단계(60)를 차례로 적어도 3번 수행한 후 대상진동데이터를 획득하는 대상진동데이터획득단계(70)와;

상기 정상진동데이터획득단계에서 획득된 정상진동데이터와 대상진동데이터획득단계에서 획득된 대상진동데이터를 비교하여 대상스프링의 탄성변화를 판단한 후 이상유무를 결정하는 판단단계(80)로 구성된다.

상기 정상진동샘플링단계(10)는 충격부(105)로 정상 스프링(2)의 진동을 측정하는 단계이고, 이는 대상 스프링(2)의 진동과 대비하기 위해서 데이터를 획득하기 위해서 형성된다.

상기 변환단계(20)는 진동인식부(103)에서 진동신호를 디지털신호로 전송하면 연산기(107)가 진동 주파수로 변환하는 단계이다.

상기 정상진동데이터획득단계(30)는 정상진동샘플링단계(10)와 변환단계(20)를 적어도 3번 수행하여 정상진동데이터 즉 진동주파수를 획득하는 단계이다.

상기 정상진동데이터획득단계(30)는 피측정 대상스프링이 존재하는 위치에서 설치된 동일한 정상스프링의 정상진동데이터를 측정하여 한번 획득한 데이터를 계속 사용하여도 무방하나 정기적인 업데이트(update)가 필요하다.

상기 진동발생단계(40)는 피측정 대상스프링에 충격부(105)로 충격을 가하여 진동을 발생시키는 단계이고, 상기 진동샘플링단계(50)는 센서부(102)의 신호를 진동인식부(103)를 통해서 데이터를 샘플링하는 단계이다.

상기 연산단계(60)는 센서부(102)과 진동인식부(103)에 의해서 전달된 도 3과 같은 진동을 FFT(Fast Fourier Trasform)알고리즘으로 연산하여 도 4와 같은 진동주파수를 얻도록 계산하는 단계이다.

상기 대상진동데이터획득단계(70)는 진동발생단계(40), 진동샘플링단계(50) 및 연산단계(60)을 적어도 3번 수행하여 데이터의 정확도를 높이고자 이루어지는 단계이다.

상기 판단단계(80)는 정상진동데이터와 대상진동데이터를 서로 비교하여 일정수준 이상으로 차이가 발생하면 대상 스프링(2)에 이상이 있다고 판단하는 단계이다.

본 발명의 스프링 탄성변화 측정장치를 활용하여 실제로 송배전용 개폐기류에 사용되는 스프링(2)의 정상진동데이터(주파수)와 이상이 있는 대상진동데이터(주파수)를 비교하면 표 1과 같다.

정산진동데이터(Hz)			대상진동데이터(Hz)(비정상)
1	2	3	1	2	3
67.575	67.525	67.6	62.0435	62.0554	62.4702

상기 표 1과 같이 대상 스프링은 정상 스프링의 주파수보다 5.5Hz 낮기 때문에 비정상이므로 교체가 필요하다고 판단할 수 있는 것이다.

본 발명의 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법 및 그 장치에 의하면, 스프링의 탄성변화를 진동주파수를 측정하는 간단한 방법으로 확인할 수 있으므로 정전사태의 발생을 예방할 수 있고, 스프링의 탄성변화가 비교적 간단하게 측정가능하여 주기적인 점검으로 스프링의 정확한 교체시기를 정할 수 있으므로 낭비가 적으며, 스프링의 탄성변화의 주기를 정확히 측정함으로써 설치된 위치에 따라서 교체주기를 정확히 설정할 수 있으므로 정전사태 등의 위험한 사태를 사전에 예방할 수 있는 등의 효과가 발생한다.

본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.

1 : 개폐기 2 : 스프링
102 : 센서부 103 : 진동인식부
105 : 충격부 107 : 연산기

Claims (3)

1. 스프링의 가운데에 접촉하여 설치되는 센서부와, 상기 스프링에 인위적으로 충격을 가하는 충격부와, 상기 센서부에 연결되어 충격부에 의해서 진동하는 스프링의 진동을 인식하여 신호를 변환하는 진동인식부와, 상기 진동인식부와 연결되고 연산을 수행하여 스프링의 탄성변화를 통해 이상유무를 판단하는 연산기로 구성되는 것을 특징으로 하는 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는 가속도센서인 것을 특징으로 하는 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정장치.
3. 정상스프링을 충격부로 충격을 가하여 진동을 발생시킨 후 정상진동을 샘플링하는 정상진동샘플링단계와;
   상기 샘플링된 정상진동을 알고리즘을 통해서 정상 진동주파수로 변환하는 변환단계와;
   상기 정상진동샘플링단계와 변화단계를 연속하여 적어도 3번 수행하여 정상진동데이터를 획득하는 정상진동데이터획득단계와;
   피측정 대상스프링을 충격부로 충격을 가하여 진동을 발생시키는 진동발생단계와;
   상기 센서부에서 시간에 따른 진동을 샘플링하는 진동샘플링단계와;
   상기 샘플링된 진동을 알고리즘을 통해서 진동을 통해서 주파수로 변환하여 연산하는 연산단계와;
   상기 진동발생단계, 진동샘플링단계 및 연산단계를 차례로 적어도 3번 수행한 후 대상진동데이터를 획득하는 대상진동데이터획득단계와;
   상기 정상진동데이터획득단계에서 획득된 정상진동데이터와 대상진동데이터획득단계에서 획득된 대상진동데이터를 비교하여 대상스프링의 탄성변화를 판단한 후 이상유무를 결정하는 판단단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 송배전용 개폐기류에 적용하는 스프링 탄성변화 측정방법.

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