KR20180076632A

KR20180076632A - 지능형 변압기 보호 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20180076632A
Application number: KR1020160180999A
Authority: KR
Inventors: 권우현
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-07-06
Also published as: KR101919875B1

Abstract

본 발명은 지능형 변압기 보호 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 변압기, 적어도 하나 이상의 냉각팬 및 냉각팬 구동 회로를 포함하는 변압기 보호 장치에 있어서, 상기 변압기의 온도를 측정하여 온도측정값을 출력하는 온도센서; 상기 냉각팬의 전류를 감지하여 냉각팬 구동 전류를 검출하는 전류검출 모듈; 상기 냉각팬 구동 전류를 통해 냉각팬의 정상 동작 여부를 검출하여 냉각팬 구동 상태 정보를 출력하는 냉각팬 상태 감시 모듈; 상기 온도 측정값을 냉각팬 구동 조건 설정치와 비교하여 상기 온도 측정값이 상기 냉각팬 구동 설정치 이상일 경우에 냉각팬의 구동을 결정하는 냉각팬 구동 제어 신호를 출력하고, 상기 냉각팬 구동 상태 정보에 따라 냉각팬의 이상 상태 신호를 출력하는 제어 모듈; 및 상기 제어 모듈의 제어에 따라 변압기의 온도 상태, 냉각팬 구동 상태를 표시하거나, 상기 냉각팬의 이상 상태 신호에 따른 경고음 또는 경고상태를 표시하는 상태 표시 모듈을 포함한다. 따라서, 본 발명은 변압기의 온도 감지를 통해 냉각팬을 구동시킬 수 있고, 냉각팬에 흐르는 구동 전류를 이용하여 전력 계통의 이상 상태, 냉각팬 자체의 고장 상태, 냉각팬의 고장에 대한 상시 점검, 냉각팬 구동에 따른 실질적인 냉각 효과 정도를 확인할 수 있는 수 있으며, 원격 감시 장치를 통해 변압기 및 냉각팬에 관련된 정보를 실시간 확인할 수 있어 변압기의 안전성을 향상시킬 수 있고 전기 사고를 조기에 발견할 수 있다.

Description

지능형 변압기 보호 장치 및 그 방법{ INTELLIGENT PROTECTION APPARATUS OF TRANSFORMER AND METHOD FOR PROTECTING THE SAME }

본 발명은 지능형 변압기 보호 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기의 온도에 따른 냉각팬의 구동 제어 기능뿐만 아니라 냉각팬의 정상 동작 상태, 고장 상태, 냉각 효과를 감지하여 냉각팬 구동 상태를 모니터링할 수 있는 지능형 변압기 보호 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

변압기는 전력계통을 통해 입력되는 고전압을 전기의 사용 용도에 따라 전압 크기를 조정하여 사용가 전압으로 변환해주는 장치로서, 변압기의 안전적인 동작은 전기의 품질을 결정하는 중요한 요소가 된다. 그러나 변압기는 변압기의 고장이나 사용하는 전력량에 따라 열이 발생하며, 이러한 열이 누적되며 매우 심각한 전기 사고를 일으키게 되므로 변압기의 온도를 상시 관측할 수 있는 장비가 필요하다.

따라서, 변압기의 안전한 운용을 위해 변압기의 온도를 측정하고 적절한 온도를 유지할 수 있도록 냉각시켜주는 변압기용 온도 제어기가 사용되고 있다.

일반적으로 변압기용 온도 제어기는 측온저항체를 사용하여 0도에서 대략 200도까지의 온도를 측정하여 표시하는 것이 표준이며, 사용자에 의해 설정된 기준 온도를 벗어나면 냉각팬을 구동시켜 변압기의 온도를 떨어뜨리는 역할을 수행한다.

이러한 변압기용 온도 제어기는 변압기의 온도를 측정하기 위한 센싱부, 측정한 온도를 디지털 변환하여 표시하고, 기설정된 상한치 및 하한치와 비교하여 냉각팬을 구동하기 위한 출력신호를 생성 출력하는 감지제어부 및 전기접점을 통해 냉각팬에 출력신호를 전달하는 릴레이부를 포함한다.

종래의 변압기용 온도 제어 기술은 변압기의 온도 및 냉각팬의 누적 동작 시간에 기초하여 냉각팬을 교대로 구동함에 따라 냉각팬의 편중된 가동에 의한 마모 또는 고장을 최소화하거나, 수배전반의 운전에 따라 그 내부에서 발생하는 지속적인 열을 항시 배출하여 수배전반 내부의 온도를 최적화하며 열을 배출하는 배기팬의 동작 수명을 증가시킬 수 있도록 하고 있다.

이러한 변압기용 온도 제어 기술은 변압기 주변의 온도를 측정하여 냉각팬을 구동하기 위한 전기접점 신호만을 출력하는 기능만 있다. 따라서, 종래의 변압기용 온도 제어 기술은 온도 제어기에서 출력되는 신호가 정상 신호라 하더라도 냉각팬을 구동하기 위한 구동 회로에 이상이 있거나 냉각팬이 고장이 난 경우에 냉각 기능이 상실하게 되어 심각한 전기 사고를 야기할 수 있는 문제점이 있다.

한국등록특허 제1047044호 "전력용 변압기의 냉각기 최적 제어 시스템" 한국등록특허 제1633807호 "내부 온도 제어 기능을 갖는 수배전반" 한국공개특허 제2015-0128123호 "변압기 이상 감지가 가능한 디지털 보호 계전기"

본 발명은 변압기의 온도 감지를 통해 냉각팬을 구동시킬 수 있고, 냉각팬의 구동을 위한 전력 계통의 이상 상태, 냉각팬 자체의 이상 상태나 고장 여부, 냉각팬 구동에 따른 실질적인 냉각 효과 정도를 확인할 수 있는 지능형 변압기 보호 장치 및 그 방법을 제공한다.

실시예들 중에서, 지능형 변압기 보호 장치는, 적어도 하나 이상의 변압기, 적어도 하나 이상의 냉각팬 및 냉각팬 구동 회로를 포함하는 변압기 보호 장치에 있어서, 상기 변압기의 온도를 측정하여 온도측정값을 출력하는 온도센서; 상기 냉각팬의 전류를 감지하여 냉각팬 구동 전류를 검출하는 전류검출 모듈; 상기 냉각팬 구동 전류를 통해 냉각팬의 정상 동작 여부를 검출하여 냉각팬 구동 상태 정보를 출력하는 냉각팬 상태 감시 모듈; 상기 온도 측정값을 냉각팬 구동 조건 설정치와 비교하여 상기 온도 측정값이 상기 냉각팬 구동 설정치 이상일 경우에 냉각팬의 구동을 결정하는 냉각팬 구동 제어 신호를 출력하고, 상기 냉각팬 구동 상태 정보에 따라 냉각팬의 이상 상태 신호를 출력하는 제어 모듈; 및 상기 제어 모듈의 제어에 따라 변압기의 온도 상태, 냉각팬 구동 상태를 표시하거나, 상기 냉각팬의 이상 상태 신호에 따른 경고음 또는 경고상태를 표시하는 상태 표시 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각팬의 이상 상태 신호를 전송받아 냉각팬의 고장 여부를 통합 감시 관리하고, 변압기의 상태를 감시하는 원격 감시 장치로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 전류 검출 모듈은, 상기 냉각팬에 흐르는 전류를 감지하는 전류 센서; 및 상기 전류 센서에서 감지한 전류를 수치화하여 냉각팬 구동 전류로 출력하는 전류 측정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각팬 상태 감시 모듈은, 상기 냉각팬 구동 제어 신호가 발생되어 상기 냉각팬 구동 회로에 구동 전류가 흐르면, 상기 전류 검출 모듈을 통해 상기 냉각팬 구동 전류를 전송받아 냉각팬의 구동 여부를 검출하는 냉각팬 동작 감지부; 및 상기 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 전체 냉각팬 중 비정상 동작 상태의 냉각팬 유무를 판별하는 부분 고장 판별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각팬의 개수에 단위 냉각팬의 정격전류를 곱하여 기준 전류 범위를 산출하고, 상기 산출된 기준 전류 범위와 상기 냉각팬 구동 전류를 비교하여 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위 이하이면 전체 냉각팬 중 단선 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하고, 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위를 초과하면 단락 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어 모듈은 상기 냉각팬에 대한 단발성 구동을 통해 냉각팬의 고장 유무를 점검하는 상시 확인 점검 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어 모듈은 상기 냉각팬의 구동에 따른 냉각 효과를 누적 저장하여 표준 온도 변화량을 산출하고, 상기 냉각팬 구동시 현재 온도 변화량이 표준 온도 변화량보다 높은 경우에 냉각 이상 상태를 알려주는 냉각 불량 검출 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

실시예들 중에서, 적어도 하나 이상의 변압기, 적어도 하나 이상의 냉각팬 및 냉각팬 구동 회로를 포함하는 변압기 보호 장치에 의해 실행되는 지능형 변압기 보호 방법에 있어서, 상기 변압기의 온도를 측정한 온도 측정값을 냉각팬 구동 조건 설정치와 비교하여 상기 온도 측정값이 상기 냉각팬 구동 설정치보다 높을 경우에 냉각팬의 구동을 결정하는 냉각팬 구동 알고리즘을 수행하는 단계; 상기 냉각팬의 전류를 감지하여 냉각팬 구동 전류를 검출하고, 상기 냉각팬 구동 전류를 통해 상기 냉각팬의 정상 동작 여부를 검출하는 냉각팬 고장 검출 알고리즘을 수행하는 단계; 상기 냉각팬 구동 상태 정보에 따라 냉각팬의 이상 상태 신호를 출력하는 단계; 및 상기 냉각팬의 이상 상태 신호를 전송받아 경고음 또는 경고상태를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은, 상기 냉각팬 구동 전류를 전송받아 전체 냉각팬의 구동 여부를 검출하고, 상기 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 전체 냉각팬 중 비정상 동작 상태의 냉각팬 유무를 판별하는 부분 고장 판별 알고리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 부분 고장 판별 알고리즘은, 상기 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위 이하이면 전체 냉각팬 중 단선 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하고, 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위를 초과하면 단락 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은, 상기 냉각팬에 대한 단발성 구동을 통해 냉각팬의 고장 유무를 점검하여 상시 확인 점검 기능을 수행하는 고장 예측 알고리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은, 상기 냉각팬의 구동에 따른 냉각 효과를 누적 저장하여 표준 온도 변화량을 산출하고, 상기 냉각팬 구동시 현재 온도 변화량이 표준 온도 변화량보다 높은 경우에 냉각 이상 상태를 알려주는 냉각 불량 검출 알고리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은, 상기 냉각팬의 비정상 동작이 감지되면 경고음 또는 경고상태 화면을 출력하고, 유선 또는 무선 통신을 통해 냉각팬 이상 상태를 통지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 지능형 변압기 보호 장치 및 그 방법은, 변압기의 온도 감지를 통해 냉각팬을 구동시킬 수 있고, 냉각팬에 흐르는 구동 전류를 이용하여 전력 계통의 이상 상태, 냉각팬 자체의 고장 상태, 냉각팬의 고장에 대한 상시 점검, 냉각팬 구동에 따른 실질적인 냉각 효과 정도를 확인할 수 있는 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 원격 감시 장치를 통해 변압기 및 냉각팬에 관련된 정보를 실시간 확인할 수 있어 변압기의 안전성을 향상시킬 수 있고 전기 사고를 조기에 발견할 수 있는 효과가 있다.

이러한 본 발명은 냉각팬에 흐르는 구동 전류를 검출하기 위한 모듈을 단순히 추가하는 것으로서, 회로 구현의 간편성 및 제조 비용을 경감시킬 수 있는 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 변압기 보호 장치를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 변압기 보호 장치의 세부 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 변압기 보호 방법을 설명하는 순서도이다.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 발명에서 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, 본 발명이 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 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 변압기 보호 장치를 설명하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 변압기 보호 장치의 세부 구성을 설명하는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참고하면, 지능형 변압기 보호 장치는 적어도 하나 이상의 변압기(100), 적어도 하나 이상의 냉각팬(110) 및 냉각팬 구동 회로(120), 온도 센서(130), 전류 검출 모듈(140), 냉각팬 상태 감시 모듈(150), 제어 모듈(160), 상태 표시 모듈(170), 통신 모듈(180) 및 원격 감시 장치(200)를 포함한다.

냉각팬 구동 회로(120)는 냉각팬(110)에 구동 전원을 공급하는 냉각팬 구동 전원(121)과, 냉각팬 구동 제어신호에 따라 전기적 접점 신호가 발생되어 냉각팬(110)을 구동시키는 릴레이(122)를 포함한다.

온도 센서(130)는 변압기(100)의 현재 온도를 측정하여 온도측정값을 출력한다. 이때, 온도 측정값은 제어 모듈(160)의 제어에 따라 상태 표시 모듈(170)에 표시될 수 있다.

전류 검출 모듈(140)은 냉각팬(110)에 흐르는 전류를 감지하여 냉각팬 구동 전류를 검출한다. 이러한 전류 검출 모듈(140)은 전류 센서(141)에서 감지한 전류를 수치화하여 냉각팬 구동 전류로 출력하는 전류 측정부(142)를 포함한다.

냉각팬 상태 감시 모듈(150)은 냉각팬 구동 전류를 통해 냉각팬의 정상 동작 여부를 검출하여 냉각팬 구동 상태 정보를 출력한다. 이러한 냉각팬 상태 감시 모듈(150)은 냉각팬 동작 감지부(151)와 부분 고장 판별부(152)를 포함한다.

냉각팬 동작 감지부(151)는 냉각팬 구동 제어 신호에 따라 냉각팬 구동 회로에 구동 전류가 흐르면, 전류 검출 모듈(140)을 통해 냉각팬 구동 전류를 전송받아 냉각팬의 구동 여부를 검출한다. 부분 고장 판별부(152)는 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 전체 냉각팬 중 비정상 동작 상태의 냉각팬 유무를 판별한다. 따라서, 냉각팬 구동 상태 정보는 냉각팬의 구동 여부에 대한 냉각팬 구동 정보, 비정상 동작 상태의 냉각팬 유무에 대한 부분 고장 정보를 포함한다.

이때, 부분 고장 판별부(152)는 1개의 냉각팬(110), 즉 단위 냉각팬의 정격 전류를 저장하고, 냉각팬(110)의 개수와 단위 냉각팬의 정격 전류를 곱하여 기준 전류 범위를 산출한다. 따라서, 부분 고장 판별부(152)는 냉각팬 구동 전류와 기준 전류 범위를 비교하여 냉각팬 구동 전류와 기준 전류 범위가 동일할 경우에 전체 냉각팬이 정상 동작 상태임을 알 수 있다.

그러나 부분 고장 판별부(152)는 냉각팬 구동 전류가 기준 전류 범위 이하이면 전체 냉각팬 중 단선 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로서 단선 상태의 냉각팬이 구동되지 않고 있다고 판단하고, 냉각팬 구동 전류가 기준 전류 범위를 초과하면 단락 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로서, 단락 상태의 냉각팬에 비정상적인 전류가 흐르고 있다고 판단한다.

제어 모듈(160)은 온도 측정값을 냉각팬 구동 조건 설정치와 비교하여 온도 측정값이 냉각팬 구동 설정치 이상일 경우에 냉각팬의 구동을 결정하는 냉각팬 구동 제어 신호를 출력하고, 냉각팬 구동 상태 정보에 따라 냉각팬의 이상 상태 신호를 출력한다.

한편, 제어 모듈(160)은 운용자의 설정 또는 주기적으로 냉각팬(110)에 대한 단발성 구동을 통해 냉각팬(110)의 고장 유무를 점검하는 상시 확인 점검 기능을 수행한다.

또한, 제어 모듈(160)은 냉각팬(110)의 구동에 따른 냉각 효과를 누적 저장하여 표준 온도 변화량을 산출하고, 냉각팬 구동시 현재 온도 변화량이 표준 온도 변화량보다 높은 경우에 냉각 이상 상태를 알려주는 냉각 불량 검출 기능을 수행한다.

제어 모듈(160)은 각 모듈(120~180)에서 발생되는 정보를 저장하고, 각 모듈(120~180)의 동작을 제어하기 위한 알고리즘을 저장하는 메모리를 더 포함한다.

상태 표시 모듈(170)은 냉각팬의 이상 상태 신호를 전송받아 경고음 또는 경고상태를 표시한다. 또한, 제어 모듈(160)은 변압기의 현재 온도, 냉각팬의 동작 상태 등을 상태 표시 모듈(170)에 표시하도록 표시제어 기능을 수행한다. 예를 들어, 상태 표시 모듈(170)은 변압기의 현재 온도 정보, 냉각팬 온/오프 정보, 냉각팬 구동 정보, 부분 고장 정보 등을 표시한다.

통신 모듈(180)은 냉각팬의 이상 상태 신호를 전송받아 냉각팬의 고장 여부를 통합 감시 관리하고, 변압기의 상태를 감시하는 원격 감시 장치(200)로 전송한다. 이러한 통신 모듈(180)은 근거리 무선 통신 방식, RF 통신 방식, 유선 통신 방식 중 적어도 어느 하나 이상의 통신 방식을 사용한다.

원격 감시 장치(200)는 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, PDA(Personal Digital Assistant), PMP(Portable Multimedia Player), 태블릿 PC 등의 네트워크 접속이 가능한 통신 기기일 수 있으며, 그 종류에 제한이 없다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 변압기 보호 방법을 설명하는 순서도이다.

도 3을 참고하면, 지능형 변압기 보호 방법은, 적어도 하나 이상의 변압기(100)가 동작하면 냉각팬 구동 알고리즘은 변압기의 현재 온도를 측정하여 온도 측정값을 출력하고, 온도 측정값과 냉각팬 구동 조건 설정치와 비교하여 온도 측정값이 냉각팬 구동 조건 설정치보다 높으면 냉각팬을 구동시키기 위한 냉각팬 구동 제어 신호를 출력한다.(S1~S4)

냉각팬 고장 검출 알고리즘은 냉각팬의 전류를 감지하여 냉각팬 구동 전류를 검출하고, 냉각팬 구동 전류를 통해 냉각팬의 정상 동작 여부를 검출한다.(S5, S6)

냉각팬 고장 검출 알고리즘은 냉각팬 구동 전류가 감지되면 전원 계통이 정상 상태로서 냉각팬에 구동 전원이 공급되어 냉각팬이 정상 구동되고 있음을 1차적으로 확인할 수 있다.

이때, 냉각팬 고장 검출 알고리즘은 냉각팬 구동 전류가 감지되지 않으면 냉각팬 구동 회로(120)의 고장이나 전원 계통의 이상이라고 판단하고, 상태 표시 모듈(170)을 통해 경고음이나 경고상태를 화면 출력한다.(S7) 또한, 냉각팬 고장 검출 알고리즘은 통신 모듈(180)을 통해 원격 감시 장치(200)로 1차 검출 상태, 즉 냉각팬의 구동 이상 상태를 알려준다.

통상적으로 전력 계통에서는 3상 변압기를 사용하므로 냉각팬을 최소 3개 이상 사용하고, 3개 이상의 냉각팬 중 일부가 고장이나 비정상 동작 상태일 수도 있다. 따라서, 부분 고장 판별 알고리즘은 냉각팬을 병렬로 운전하는 경우에 냉각팬의 부분 고장을 검출하기 위해 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 전체 냉각팬 중 비정상 동작 상태를 확인한다.(S8)

부분 고장 판별 알고리즘은 냉각팬 구동 전류가 기준 전류 범위 이하인 경우에 다수의 냉각팬 중 적어도 어느 하나의 냉각팬이 단선되어 구동이 안되고 있는 상태이고, 냉각팬 구동 전류가 기준 전류 범위를 초과하는 경우에 다수의 냉각팬 중 적어도 어느 하나의 냉각팬이 단락되어 과도응답 불량 상태로 판단한다.(S9, S10)

부분 고장 판별 알고리즘은 부분 고장 정보를 상태 표시 모듈(170)을 통해 경고음이나 경고상태를 화면 출력하고, 통신 모듈(180)을 통해 원격 감시 장치(200)로 냉각팬의 부분 고장 상태를 알려준다.

또한, 고장 예측 알고리즘은 냉각팬의 이상 여부를 미리 점검하기 위하여 주기적 또는 운용자의 설정에 따라 냉각팬(110)을 단발적으로 구동시켜 냉각팬의 고장 유무를 점검하여 냉각팬의 상태를 상시 확인 점검할 수 있다.

냉각 불량 검출 알고리즘은 냉각팬(110)의 구동에 따른 냉각 효과를 누적 저장하여 표준 온도 변화량을 산출하고, 냉각팬(110) 구동시 일정 시간이 경과된 후에 시간에 따른 온도 변화량이 표준 온도 변화량보다 높은 경우에 냉각팬 구동에 따른 냉각 기능이 저하된 상태인 냉각 이상 상태를 알려준다.

이와 같이, 냉각 불량 검출 알고리즘은 냉각팬 구동에 따른 냉각 효과를 검출하여 실질적인 냉각 효과가 발생하는 있는지를 판단할 수 있다. 따라서, 냉각 불량 검출 알고리즘은 냉각 효과가 정상적으로 발생하지 않는 경우에 경보를 발생시킬 수 있다.

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.

100 : 변압기 110 : 냉각팬
120 : 냉각팬 구동 회로 130 : 온도 센서
140 : 전류 검출 모듈 150 : 냉각팬 상태 감시 모듈
160 : 제어 모듈 170 : 상태 표시 모듈
180 : 통신 모듈 200 : 원격 감시 장치

Claims

적어도 하나 이상의 변압기, 적어도 하나 이상의 냉각팬 및 냉각팬 구동 회로를 포함하는 변압기 보호 장치에 있어서,
상기 변압기의 온도를 측정하여 온도측정값을 출력하는 온도센서;
상기 냉각팬의 전류를 감지하여 냉각팬 구동 전류를 검출하는 전류검출 모듈;
상기 냉각팬 구동 전류를 통해 냉각팬의 정상 동작 여부를 검출하여 냉각팬 구동 상태 정보를 출력하는 냉각팬 상태 감시 모듈;
상기 온도 측정값을 냉각팬 구동 조건 설정치와 비교하여 상기 온도 측정값이 상기 냉각팬 구동 설정치 이상일 경우에 냉각팬의 구동을 결정하는 냉각팬 구동 제어 신호를 출력하고, 상기 냉각팬 구동 상태 정보에 따라 냉각팬의 이상 상태 신호를 출력하는 제어 모듈; 및
상기 제어 모듈의 제어에 따라 변압기의 온도 상태, 냉각팬 구동 상태를 표시하거나, 상기 냉각팬의 이상 상태 신호에 따른 경고음 또는 경고상태를 표시하는 상태 표시 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각팬의 이상 상태 신호를 전송받아 냉각팬의 고장 여부를 통합 감시 관리하고, 변압기의 상태를 감시하는 원격 감시 장치로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 장치.
제1항에 있어서,
상기 전류 검출 모듈은,
상기 냉각팬에 흐르는 전류를 감지하는 전류 센서; 및
상기 전류 센서에서 감지한 전류를 수치화하여 냉각팬 구동 전류로 출력하는 전류 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 장치.
제1항에 있어서,
상기 냉각팬 상태 감시 모듈은,
상기 냉각팬 구동 제어 신호가 발생되어 상기 냉각팬 구동 회로에 구동 전류가 흐르면, 상기 전류 검출 모듈을 통해 상기 냉각팬 구동 전류를 전송받아 냉각팬의 구동 여부를 검출하는 냉각팬 동작 감지부; 및
상기 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 전체 냉각팬 중 비정상 동작 상태의 냉각팬 유무를 판별하는 부분 고장 판별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 장치.
제4항에 있어서,
상기 부분 고장 판별부는,
상기 냉각팬의 개수에 단위 냉각팬의 정격전류를 곱하여 기준 전류 범위를 산출하고, 상기 산출된 기준 전류 범위와 상기 냉각팬 구동 전류를 비교하여 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위 이하이면 전체 냉각팬 중 단선 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하고, 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위를 초과하면 단락 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 냉각팬에 대한 단발성 구동을 통해 냉각팬의 고장 유무를 점검하는 상시 확인 점검 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 모듈은 상기 냉각팬의 구동에 따른 냉각 효과를 누적 저장하여 표준 온도 변화량을 산출하고, 상기 냉각팬 구동시 현재 온도 변화량이 표준 온도 변화량보다 높은 경우에 냉각 이상 상태를 알려주는 냉각 불량 검출 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 장치.
적어도 하나 이상의 변압기, 적어도 하나 이상의 냉각팬 및 냉각팬 구동 회로를 포함하는 변압기 보호 장치에 의해 실행되는 지능형 변압기 보호 방법에 있어서,
상기 변압기의 온도를 측정한 온도 측정값을 냉각팬 구동 조건 설정치와 비교하여 상기 온도 측정값이 상기 냉각팬 구동 설정치보다 높을 경우에 냉각팬의 구동을 결정하는 냉각팬 구동 알고리즘을 수행하는 단계;
상기 냉각팬의 전류를 감지하여 냉각팬 구동 전류를 검출하고, 상기 냉각팬 구동 전류를 통해 상기 냉각팬의 정상 동작 여부를 검출하는 냉각팬 고장 검출 알고리즘을 수행하는 단계;
상기 냉각팬 구동 상태 정보에 따라 냉각팬의 이상 상태 신호를 출력하는 단계; 및
상기 냉각팬의 이상 상태 신호를 전송받아 경고음 또는 경고상태를 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 방법.
제8항에 있어서,
상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은,
상기 냉각팬 구동 전류를 전송받아 전체 냉각팬의 구동 여부를 검출하고,
상기 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 전체 냉각팬 중 비정상 동작 상태의 냉각팬 유무를 판별하는 부분 고장 판별 알고리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 방법.
제9항에 있어서,
상기 부분 고장 판별 알고리즘은,
상기 냉각팬 구동 전류를 기설정된 기준 전류 범위와 비교하여 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위 이하이면 전체 냉각팬 중 단선 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하고, 상기 냉각팬 구동 전류가 상기 기준 전류 범위를 초과하면 단락 상태의 냉각팬이 적어도 하나 이상 있는 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 방법.
제8항에 있어서,
상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은,
상기 냉각팬에 대한 단발성 구동을 통해 냉각팬의 고장 유무를 점검하여 상시 확인 점검 기능을 수행하는 고장 예측 알고리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 방법.
제8항에 있어서,
상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은,
상기 냉각팬의 구동에 따른 냉각 효과를 누적 저장하여 표준 온도 변화량을 산출하고, 상기 냉각팬 구동시 현재 온도 변화량이 표준 온도 변화량보다 높은 경우에 냉각 이상 상태를 알려주는 냉각 불량 검출 알고리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 방법.
제8항에 있어서,
상기 냉각팬 고장 검출 알고리즘은,
상기 냉각팬의 비정상 동작이 감지되면 경고음 또는 경고상태 화면을 출력하고, 유선 또는 무선 통신을 통해 냉각팬 이상 상태를 통지하는 것을 특징으로 하는 지능형 변압기 보호 방법.