KR20150003168A - 부하 시 탭 절환기를 모니터링하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하 전류를 중단시키지 않고서도 탭형 변압기의 권선 탭들 간에 스위칭하기 위해 이용되고 모터 드라이브를 이용하여 작동되는 부하시 탭 절환기를 모니터링하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 실제 부하 스위칭 프로세스 전에, 부하시 탭 절환기는 처음에 바람직하게는 부하가 후속하여 스위칭되는 방향에 대해 짧은 거리로 이동된다. 이 초기 프로세스에서, 부하시 탭 절환기가 이동하였는지의 여부, 즉 부하시 탭 절환기의 이전의 고정 위치에서 떠났는지의 여부, 및/또는 모터 드라이브 상의 토크가 사전에 정해진 임계값을 초과하였는지의 여부가 확인된다. 실제 부하 스위칭 프로세스는 이러한 확인에 의해 긍정적인 결과가 도출되는 때에만 발생한다.

Description

부하 시 탭 절환기를 모니터링하는 방법{METHOD FOR MONITORING AN ON-LOAD TAP CHANGER}

본 발명은 탭 절환기의 기능을 모니터링하는 방법에 관한 것이다.

부하 시 탭 절환기로도 지칭되는 탭 절환기는 탭형 (조정) 변압기(tapped transformer)의 권선 탭들 사이에 걸쳐 중단되지 않는 스위칭 오버를 위한 장비로 알려져 있다. 이들 탭 절환기는 탭형 변압기와 함께 공공적인 또는 산업적인 에너지 공급 및 분배 주체의 전압 조정을 위해 작용한다. 탭 절환기는 통상적으로 모터 드라이브에 의해 작동되며, 하나의 권선 탭에서 또 다른 권선 탭으로의 각각의 스위칭 오버를 위해, 모터 드라이브가 작동되고, 그리고나서 셀렉터 컨택, 프리-셀렉터/코어스-셀렉터 컨택(pre-selector/coarse-selector contact), 및 부하 전환 스위치 컨택을 장비에 대해 특정된 정해진 스위칭 순서로 작동한다. 탭 절환기는 무고장 에너지 공급(fault-free energy supply)을 위한 중요한 장치이며, 이를 위해 규칙적인 기능 모니터링이 유용하며, 이러한 규칙적인 기능 모니터링은 다수의 경우에는 적절한 시기에 기능적 외란을 인지하고, 가까운 시간 내에 적절한 해결책 또는 안전 대책을 개시할 수 있도록 하기 위해 제공된다.

탭 절환기를 모니터링하는 방법은 독일 특허 DE 197 44 465 C1으로부터 알려져 있으며, 이 특허에서는 부하 전환 동안, 즉 탭 절환기의 작동 동안, 모터 드라이브의 구동 모터에서의 전류 및 전압의 실효값이 측정되고, 실제 파워가 이들 값 및 이들로부터 결정된 토크로부터 계산된다. 이와 동시에, 이 공지의 방법에서는, 스위칭 오버 프로세스 동안의 탭 절환기의 각자의 순간적인 설정의 위치 검출이 실행되며, 그 결과 각각 결정된 토크는 이들 토크가 발생한 위치와 연관된다. 이들 값의 쌍은 이전에 저장된 토크 값의 쌍과 비교된다. 특정한 임계치를 넘어서 타겟 값으로부터 실제값이 벗어나는 경우에, 리포트가 생성되고, 극단적인 경우에는 탭 절환기가 정지된다.

이러한 종류의 또 다른 방법은 독일 특허 DE 197 46 574 C1으로부터 알려져 있다. 이 공지의 방법에서는, 부하 전환 스위치의 작동의 경우에서의 전체적인 스위칭 오버 순서는 소위 "구간(window)"으로 지칭되는 특정한 영역으로 분할되며, 각각의 이들 구간에서, 또 다른 구간에 대한 각자의 구간의 실제값과 타겟값의 별도의 비교가 이루어진다. "구간 기술"로 알려진 이 방법은 시판되고 있는 디바이스 시리즈 TAPGUARD(등록 상표명)의 모니터링 장치의 조작자에 의해 실현된다.

이들 공지의 방법은 예외 없이 회귀적으로 동작한다. 하나의 권선 탭에서 새로운 권선 탭으로의 부하 전환의 경우에서의 전체 토크가 먼저 저장된다. 부하 전환 프로세스의 종료 후, 대응하는 실제값과 타겟값의 비교가 가능하다. 이것은 "구간 기술"에서 특히 그러하다. 또한, 여기에서, 개개의 구간의 값의 비교는 스위칭 프로세스의 종료 후에 발생한다.

즉, 부하 전환 동안 잘못된 기능이 발생하면, 공지의 방법은 이것에 대해 실제로 신호를 보내고, 그 이상의 추가의 손상을 방지하지만, 해당 경고 신호를 트리거하는 잘못된 기능 자체는 더 이상 "실행되지 않는" 것으로 될 수 없다. 극단적인 경우, 이것은 이 잘못된 기능으로 인해 손상을 야기할 수 있다.

본 발명의 목적은 탭 절환기의 기능을 모니터링하기 위한 향상된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 하위 청구항들은 상기 방법의 특히 이로운 실시예에 관한 것이다.

본 발명의 전반적인 발상은 의도한 부하 전환의 개시 전에 이미 탭 절환기의 순간적인 상태를 검출하고 모니터링하며, 그에 따라 기능 상의 외란의 경우에 실제 부하 전환이 시작될 수 없도록 하는 것으로 이루어진다.

본 발명에 따라, 이것은, 부하 스위칭 오버 프로세스의 개시 전에, 모터 드라이브가 처음에, 개개의 컨택의 작동이 여전히 발생하지 않는 소량으로 탭 전환기를 구동하는 것으로 달성된다.

그 경우에, 탭 절환기가 실제로 이동하는지의 여부가 확인될 수 있다. 이것이 행해지지 않아서 구동력 전달(drive train)이 중단되면, 장애(blockage)가 발생하거나, 또는 또 다른 잘못된 기능이 나타나게 된다. 이것이 시그널링되고, 실제 부하 스위칭 오버가 허용되지 않는다.

이와 달리 또는 이에 부가하여, 모터 드라이브의 토크 또한 검출될 수 있다. 모터 드라이브의 토크가 0(영)과 동등하면, 전기 접속이 중단되고, 모터 드라이브가 이동하지 않는다. 토크가 사전에 정해진 한계값보다 크면, 모터 또는 또 다른 잘못된 기능의 장애가 나타나게 된다. 이러한 경우에, 이것 역시 시그널링될 수 있고, 부하 전환이 방지된다.

모터 드라이브가 모니터링을 위해 탭 절환기를 처음에 작동할 수 있는 전술한 "소량"이라는 것은, 스텝 모터(step motor)가 사용되는 경우에는 수 개의 펄스인 것으로 이해될 수 있다. 모터 드라이브에 예컨대 3상 비동기식 모터와 같은 종래의 모터를 사용하는 경우, 예컨대 타이머에 의해 설정할 수 있는 매우 짧은 시간으로 이해될 수 있다.

기능 모니터링을 위해, 의도한 추후의 부하 전환을 위한 스위칭 방향과 반대의 방향으로 탭 전환기를 이동시키는 것은 본 발명의 범위 내에서는 특히 이롭다.

본 발명에 따른 방법은 일례로서 이하에 더욱 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방법의 개략 흐름도를 도시하는 도면이다.

개시 위치에서, 탭 절환기는 위치 n에 있다. 즉, 탭 절환기는 탭형 변압기의 (임의의) 권선 탭을 연결한다. 전압 조정기 등을 통해, 탭 절환기는 여기에서는 일례로서 다음 탭 n+1로의 부하 전환을 위한 명령을 수신한다. 부하 전환의 방향, 즉 n에서 n+1로의 또는 이와 달리 n에서 n-1로의 부하 전환의 방향은 전압을 증가시키거나 감소시키기 위한 설정 명령의 정보로부터 얻어진다.

실제 부하 전환의 개시 전에, 탭 절환기는 처음에 추후의 부하 전환의 반대 방향으로, 여기에서의 n-1 방향으로 소량으로 이동된다. 추후의 부하 전환과 반대의 방향으로의 이동은 이롭지만, 본 발명에 따른 방법에 필수적인 것은 아니다. 이 방향으로의 이동은 스위칭 오버 경로가 길어짐으로 인해 후속의 부하 전환이 더욱 가속화되는 장점을 갖는다.

실제 부하 전환 전의 전술한 소량의 이동은 모터 드라이브에 스텝 모터가 사용되는 경우에 실현될 수 있으며, 그 경우 스텝 모터가 단지 수 개의 펄스를 수신한다. 일반적인 구동 모터의 경우에, 이것은 예컨대 단지 100 ms의 매우 짧은 시간 기간에 걸쳐서의 전류의 인가에 의해 이루어질 수 있다. 소량의 이동은, 모든 경우에, 부하 전환을 위한 특정한 스위칭 순서로 발생하는 탭 절환기의 컨택 및 개별 부품의 작동이 여전히 시작되지 않게 되는 양상으로, 그 양이 정해질 것이다.

전술한 탭 절환기의 소량의 이동에 대한 평가에 기초하여, 그 기능 상의 성능이 실제 부하 전환 전에도 결정될 수 있다.

그러므로, 예컨대 탭 절환기가 이동하였는지의 여부가 검출될 수 있다. 이것은 탭 절환기가 해당 리포팅 컨택이 질의되는(interrogated) 이전의 고정 위치 n을 떠나기 시작하였는지의 여부를 체크함으로써 결정될 수 있다.

이동은 또한 AOW 센서, 홀 센서(Hall sensor), 또는 광센서의 질의(interrogation)에 의해 결정될 수 있다.

탭 절환기가 이동하지 않았다면, 고장 상황이 존재하는 것이며, 구동력 전달이 중단되고, 구동 모터가 결함이 있는 등으로 된다.

이와 달리 또는 이에 부가하여, 간단한 이동의 경우의 구동 모터에서의 토크가 한계값을 초과하는지의 여부가 검출될 수 있다. 이 토크 검출은 예컨대 다이나모 허브(dynamo hub)에 의해 또는 종래 기술로 공지되어 있는 부하 전류의 평가에 의해 기계식으로 수행될 수 있다. 한계값이 초과되면, 장애, 무거운 움직임 등이 존재하는 것이며, 그러므로 추가의 고장 상황이 발생한다.

이들 평가가 탭 절환기가 정상적이라는 긍정적인 결과를 가지면, 이에 후속하여, 도시된 예에서는 새로운 위치 n+1이 도달될 때까지 실제 부하 전환이 시작된다.

고장이 인지되면, 근본적으로 사용자가 선택할 수 있는 2가지의 가능성이 있다: 탭 절환기를 중지시킬 수 있다. 그러므로, 고장이 제거되고 시스템 리셋이 이루어지기 전까지 부하 전환이 가능하지 않게 된다. 또한, 단지 경고 리포트를 발생하지만, 이에 불구하고 특정한 환경에서는 특정한 수로 제한되는 추가의 부하 절환을 허용하는 것도 가능하다.

요약하면, 본 발명에 따른 방법은 부하 전환 후의 회귀적이 아니라 부하 전환 전의 예방적인 차원에서의 기능 모니터링을 가능하게 한다. 이것은, 부하 전환 프로세스에서의 가능한 고장의 이전에도 가능한 고장이 인지되고, 탭 절환기가 예방 조치로서 중지될 수 있다는 점에서, 작동 안전성 및 에너지 공급의 신뢰성을 증가시킨다. 그 결과, 고장의 제거 전까지는, 추가의 전압 조정이 실제로 불가능하지만, 전압 공급의 실패 또는 중대한 손상이 발생할 것으로 예상되지 않을 것이다.

Claims (4)

1. 탭형 변압기(tapped transformer)의 권선 탭들 간의 중단되지 않은 스위칭 오버를 위해, 모터 드라이브를 통해 작동되는 탭 절환기의 기능을 모니터링하는 방법에 있어서,
   부하 스위칭 오버(n에서 n+1로)를 위한 설정 명령의 수신 후에, 상기 모터 드라이브 및 그에 따라 상기 탭 절환기의 간단한 작동이 발생하며, 이 간단한 동작에서는, 상기 탭 절환기가 정확하게 기능하는 경우에도, 상기 탭 절환기의 부품 및 컨택의 작동이 개시되지 않으며,
   이에 후속하여, 상기 탭 절환기가 이동하는지의 여부, 즉 상기 탭 절환기의 이전의 고정 위치를 떠났는지의 여부를 확인하거나, 및/또는 상기 모터 드라이브에서의 토크가 사전에 정해진 한계값을 초과하였는지의 여부를 확인하며,
   상기 탭 절환기가 이동하였거나 및/또는 상기 모터 드라이브에서의 토크가 한계값을 초과하지 않았다면, 새로운 권선 탭으로의 실제의 부하 스위칭 오버가 시작되거나, 또는
   상기 탭 절환기가 이동하지 않았거나 및/또는 상기 모터 드라이브에서의 토크가 한계값을 초과하였다면, 고장 신호가 발생되거나 및/또는 상기 탭 절환기가 중지되는,
   탭 절환기의 기능을 모니터링하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   부하 스위칭 오버(n에서 n+1로의)를 위한 설정 명령의 수신 후에, 반대 방향으로의(n에서 n-1로의) 상기 모터 드라이브 및 그에 따라 상기 탭 절환기의 간단한 작동이 발생하는, 탭 절환기의 기능을 모니터링하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 고장 신호의 발생 후에도, 사전에 정해진 횟수의 부하 스위칭 오버가 여전히 허용되는, 탭 절환기의 기능을 모니터링하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 모터 드라이브는, 상기 모터 드라이브의 간단한 작동 동안 단지 사전에 정해진 개수의 펄스에 의해 여자되는 스텝 모터(step motor)를 포함하는, 탭 절환기의 기능을 모니터링하는 방법.

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