KR20180042671A - 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치 - Google Patents
변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치는 변압기에서 발생한 유중가스를 수집하는 유중가스 수집부, 상기 수집된 유중가스의 가스패턴을 기 저장된 복수개의 가스패턴과 비교하여 상기 복수개의 가스패턴 중 상기 유중가스의 가스패턴과 가장 유사한 가스패턴을 선택하는 가스패턴 분석부 및 기 저장된 가스패턴에 따른 결함형태 확률 테이블을 이용하여 상기 선택된 가스패턴에 따른 변압기의 상태를 진단하는 상태 진단부를 포함한다.
Description
본 발명은 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 변전소나 전력회사 등에 설치되는 유입변압기는 전력공급 시스템의 주요설비 중 하나이고 높은 신뢰성 유지가 요구된다. 이러한 유입변압기는 운전 중 열화 등으로 전기, 기계적인 성능이 저하되어 이상이 발생하는 경우가 있는데 그러한 현상을 사전에 감지하여 적절한 조치를 취하지 않으면 중대한 사고가 발생할 수 있다.
유입변압기 내부에 절연파괴, 국부과열 등의 이상현상이 발생하면 반드시 열 발생을 수반하며 이러한 열 발생원에 접촉한 절연유, 절연지, 프레스 보드 등의 절연재료가 열의 영향을 받아 화학반응에 의해 분해되어 가스들이 발생할 수 있다. 이 대부분의 가스들은 절연유에 용해된다. 그러므로 유입변압기의 절연유를 채취하여 가스를 추출 및 분석하면 내부에 발생한 결함 및 그 정도를 진단할 수 있다.
이러한 유중가스의 분석을 이용한 유입변압기의 진단방법은 매우 복잡한 절차와 노력을 필요로 하지만 유입변압기 내부의 결함진단으로 적중률이 높기 때문에 세계적으로 널리 이용되고 있다.
종래에는, 유중가스 발생량과 발생 가스별 조성비율을 이용하여 변압기 이상을 진단하고 있으나, 가스 발생 원인과 발생량에 대해 명확히 진단할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 유사도 기법을 이용하여 유중가스의 가스패턴을 선택하고, 가스패턴에 따른 결함유형 확률 테이블을 이용해 상기 선택된 가스패턴에 대응되는 변압기의 상태를 진단함으로써, 가스 발생 원인과 발생량에 대해 명확히 진단할 수 있는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치는 변압기에서 발생한 유중가스를 수집하는 유중가스 수집부, 상기 수집된 유중가스의 가스패턴을 기 저장된 복수개의 가스패턴과 비교하여 상기 복수개의 가스패턴 중 상기 유중가스의 가스패턴과 가장 유사한 가스패턴을 선택하는 가스패턴 분석부 및 기 저장된 가스패턴에 따른 결함형태 확률 테이블을 이용하여 상기 선택된 가스패턴에 따른 변압기의 상태를 진단하는 상태 진단부를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 가스패턴 분석부는 상기 수집된 유중가스 중에서 가장 많은 양의 가스를 기준으로 정규화를 수행하고, 상기 정규화에 의한 데이터를 상기 기 저장된 복수개의 가스패턴과 유사도 측정기법을 이용하여 가장 유사도가 큰 가스패턴을 상기 유중가스의 가스패턴으로 선택할 수 있다.
여기서, 상기 가스패턴 분석부는 코사인(cosine) 유사도 측정기법 또는 LMS(Least Mean Square) 기법 중 어느 하나를 이용하여 상기 유사도를 측정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가스패턴 분석부는 수소 주도 가스패턴, 메탄 주도 가스패턴, 에탄 및 아세틸렌 주도 가스패턴 및 에틸렌 주도 가스패턴 중 적어도 하나를 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 가스패턴에 따른 결함형태 확률 테이블은 상기 가스패턴 분석부에 저장된 복수개의 가스패턴 각각에 대한 복수개의 결함형태의 발생확률에 대한 것일 수 있다.
여기서, 상기 복수개의 결함형태는 부분방전(PD), 저에너지방전(D1), 고에너지방전(D2), 제1 열적결함(T1), 제2 열적결함(T2) 및 제3 열적결함(T3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 선택된 가스패턴에 따른 변압기의 상태를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 표시부는 상기 유중가스의 가스패턴에 해당되는 적어도 하나의 결함형태를 상기 결함형태의 확률의 크기에 대응되도록 시각화하여 표시할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 유사도 기법을 이용하여 유중가스의 가스패턴을 선택하고, 가스패턴에 따른 결함유형 확률 테이블을 이용해 상기 선택된 가스패턴에 대응되는 변압기의 상태를 진단함으로써, 가스 발생 원인과 발생량에 대해 명확히 진단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 수소 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 메탄 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 에탄 및 아세틸렌 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 에틸렌 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 도 2의 표시부가 진단 방법 및 그 결과를 시각적으로 표시한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치를 설명하기 위한 구성도이다.
도 3은 수소 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 메탄 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 에탄 및 아세틸렌 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 에틸렌 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 도 2의 표시부가 진단 방법 및 그 결과를 시각적으로 표시한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명에 참조된 도면에서 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성요소들은 동일한 부호가 사용될 것이며, 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치를 설명하기 위한 구성도이며, 도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치를 설명하기 위한 구성도이고, 도 3은 수소 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이며, 도 4는 메탄 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이고, 도 5는 에탄 및 아세틸렌 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이며, 도 6은 에틸렌 주도 가스패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치(20)는 유중가스 수집부(110), 가스패턴 분석부(120) 및 상태 진단부(130)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치(20)는, 도 2에서와 같이, 표시부(140)를 더 포함할 수 있다.
유중가스 수집부(110)는 변압기(10) 내 절연유에 함유된 유증가스를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 유중가스 수집부(110)는 유중가스를 검출하기 위한 검출센서를 포함할 수 있다. 유중가스 수집부(110)는 유중가스 중 수소(H2), 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2), 에틸렌(C2H4) 및 에탄(C2H6)을 검출하여 각각 그 양을 측정할 수 있다.
가스패턴 분석부(120)는 유중가스 수집부(110)에서 수집한 유중가스의 조성비에 따른 가스패턴을 기 저장된 복수개의 가스패턴과 비교하여 가장 유사한 가스패턴을 선택할 수 있다.
여기서, 가스패턴 분석부(120)에 저장된 복수개의 가스패턴은 수소 주도 가스패턴(도 3 참조), 메탄 주도 가스패턴(도 4 참조), 에탄 및 아세틸렌 주도 가스패턴(도 5 참조) 및 에틸렌 주도 가스패턴(도6 참조)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 가스패턴 분석부(120)는 유중가스 수집부(110)에 의해 수집된 유중가스 중 가장 많은 양의 가스를 기준으로 정규화(Normalization)를 수행하고, 상기 정규화에 의한 데이터를 상기 기 저장된 복수개의 가스패턴과 비교하여 가장 유사도가 큰 가스패턴을 선택할 수 있다. 여기서, 가스패턴 분석부(120)는 유사도 측정기법을 이용하여 정규화 데이터와 기 저장된 가스패턴을 비교할 수 있으며, 예컨대, 코사인 유사도 측정기법 또는 LMS(Least Mean Square) 기법 등이 사용될 수 있다.
상태 진단부(130)는 가스패턴 분석부(120)에서 선택한 유중가스의 가스패턴에 따른 변압기(10)의 상태를 진단할 수 있다. 구체적으로, 상태 진단부(130)는 가스패턴에 따른 결함형태 확률 테이블을 이용하여 가스패턴 분석부(120)에서 선택된 가스패턴별 발생 가능한 결함형태와 그 확률을 추출할 수 있다. 여기서, 결함형태는 부분방전(PD), 저에너지방전(D1), 고에너지방전(D2), 제1 열적결함(T1), 제2 열적결함(T2) 및 제3 열적결함(T3) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 열적결함(T1), 제2 열적결함(T2) 및 제3 열적결함(T3)은 서로 다른 온도범위에 해당되는 열적결함일 수 있다.
일 실시예에서, 가스패턴 분석부(120)와 상태 진단부(130)는 각각 적어도 하나의 프로세싱 유닛 및 메모리를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 이들의 조합일 수 있다.
또한, 가스패턴 분석부(120)는 실시 예에 따라 상태 진단부(130)의 일부분의 구성요소로 포함될 수 있다. 보다 구체적으로 가스패턴 분석부(120)와 상태 진단부(130)는 원칩 프로세서로 구성될 수 있으며, 상태 진단부(130)는 가스패턴 분석부(120)를 포함할 수 있으며, 보다 자세히, 가스패턴 분석부(120)는 상태 진단부(130)의 일부 컴포넌트(component)로 배치될 수 있다.
표시부(140)는 상태 진단부(130)에 의해 선택된 가스패턴에 따른 변압기의 상태를 표시할 수 있다.
구체적으로, 표시부(140)는 상태 진단부(130)에 의해 추출된 적어도 하나의 결함형태를 상기 결함형태의 확률의 크기에 대응되도록 시각화하여 표시할 수 있다.
도 7은 도 2의 표시부가 진단 방법 및 그 결과를 시각적으로 표시한 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 표시부(140)는 진단 순서에 따라 유중가스 수집부(110)에 의해 수집된 유중가스 중 가장 많은 양의 가스의 유형, 가스패턴 분석부(120)에 의해 선택된 가스패턴 및 상태 진단부(130)에 의해 추출된 적어도 하나의 결함형태를 시각화하여 표시할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
10: 변압기
20: 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
110: 유중가스 수집부
120: 가스패턴 분석부
130: 상태 진단부
140: 표시부
20: 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
110: 유중가스 수집부
120: 가스패턴 분석부
130: 상태 진단부
140: 표시부
Claims (8)
- 변압기에서 발생한 유중가스를 수집하는 유중가스 수집부;
상기 수집된 유중가스의 가스패턴을 기 저장된 복수개의 가스패턴과 비교하여 상기 복수개의 가스패턴 중 상기 유중가스의 가스패턴과 가장 유사한 가스패턴을 선택하는 가스패턴 분석부; 및
기 저장된 가스패턴에 따른 결함형태 확률 테이블을 이용하여 상기 선택된 가스패턴에 따른 변압기의 상태를 진단하는 상태 진단부;
를 포함하는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스패턴 분석부는,
상기 수집된 유중가스 중에서 가장 많은 양의 가스를 기준으로 정규화를 수행하고, 상기 정규화에 의한 데이터를 상기 기 저장된 복수개의 가스패턴과 유사도 측정기법을 이용하여 가장 유사도가 큰 가스패턴을 상기 유중가스의 가스패턴으로 선택하는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 가스패턴 분석부는,
코사인(cosine) 유사도 측정기법 또는 LMS(Least Mean Square) 기법 중 어느 하나를 이용하여 상기 유사도를 측정하는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스패턴 분석부는,
수소 주도 가스패턴, 메탄 주도 가스패턴, 에탄 및 아세틸렌 주도 가스패턴 및 에틸렌 주도 가스패턴 중 적어도 하나를 저장하는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 가스패턴에 따른 결함형태 확률 테이블은,
상기 가스패턴 분석부에 저장된 복수개의 가스패턴 각각에 대한 복수개의 결함형태의 발생확률에 대한 것인 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 복수개의 결함형태는,
부분방전(PD), 저에너지방전(D1), 고에너지방전(D2), 제1 열적결함(T1), 제2 열적결함(T2) 및 제3 열적결함(T3) 중 적어도 하나를 포함하는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 선택된 가스패턴에 따른 변압기의 상태를 표시하는 표시부를 더 포함하는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 표시부는,
상기 유중가스의 가스패턴에 해당되는 적어도 하나의 결함형태를 상기 결함형태의 확률의 크기에 대응되도록 시각화하여 표시하는 변압기의 유중가스 발생 패턴을 이용한 결함 진단 장치.
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