KR20220133048A - 전력기기 자가진단 시스템 및 방법 - Google Patents

전력기기 자가진단 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20220133048A KR1020210038365A KR20210038365A KR20220133048A KR 20220133048 A KR20220133048 A KR 20220133048A KR 1020210038365 A KR1020210038365 A KR 1020210038365A KR 20210038365 A KR20210038365 A KR 20210038365A KR 20220133048 A KR20220133048 A KR 20220133048A
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한국전력공사
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Abstract

전력기기 자가진단 시스템 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 전력기기 자가진단 시스템은, 각 전력기기에 각각 설치되어, 해당 전력기기의 센싱 데이터를 감지하고, 상기 감지된 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 상기 전력기기의 상태를 진단하는 자가진단장치, 상기 자가진단장치로부터 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 수집하고, 상기 수집된 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 출력하는 원격 감시 제어 장치를 포함하되, 상기 자가진단장치는, 상기 전력기기에 설치되고, 상기 전력기기의 센싱 데이터를 감지하는 센서부, 통신부, 출력부, 및 상기 센서부로부터 상기 전력기기의 센싱 데이터를 수신하고, 상기 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 상기 전력기기의 상태를 진단하며, 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 상기 출력부를 통해 출력하고, 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 상기 통신부를 통해 상기 원격 감지 제어 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

전력기기 자가진단 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR SELF DIAGNOSIS OF POWER FACILITIES}
본 발명은 전력기기 자가진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전력기기의 내부 상태를 스스로 진단할 수 있고, 그 진단 결과를 현장 또는 원격지에서 확인할 수 있도록 하는 전력기기 자가진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배전 지능화는 유선 또는 무선 통신방식을 활용하여 배전선로의 전류 및 전압 등을 계측하는 기능과 배전계통의 고장 발생 시 부하개폐장치의 원격 개방/투입을 통해 고장 구간을 신속하게 분리하고 건전 구간을 송전(복구)하는 기능을 수행하는 것을 의미한다. 배전 지능화의 감시 대상이 되는 지상전력기기로는 전자기 유도 현상을 이용하여 전압이나 전류의 값을 변화시키는 변압기(지상변압기)와, 배전선로에 이상 발생 시 전력공급을 차단하기 위한 개폐기(지상개폐기)가 있다.
현재, 변압기에 대한 진단 및 감시가 인력 점검에 의해 이루어짐에 따라 점검 시점의 데이터만을 취득할 수 있기 때문에 확보할 수 있는 데이터의 범위에는 한계가 존재하고, 인력 점검에 따른 전체 설비 관리상의 현실적 어려움과 안전사고의 가능성이 내재되어 있다.
한편, 개폐기의 상태 감시는 배전 지능화 시스템(DAS: Distribution Atomization System)에 의해 이루어지고 있으나, 배전 지능화 시스템은 개폐기의 상태 감시, 즉 가스압력, On/OFF 상태 감시, 제어함 열림 및 닫힘 확인 등으로 그 기능이 국한되어 있으며, 개폐기 자체에 대한 점검은 인력 점검에 의해 이루어지고 있다. 따라서 개폐기의 점검 시점의 상태만을 파악할 수 있으며 열화 진행 정도를 판단하기 위한 이력 데이터를 취득하여 상태를 진단하는 기능은 부재한 실정이다. 나아가, 통신망과 연결되지 않은 일반 지상개폐기는 원격 감시 및 조작이 불가능하기 때문에, 고장 발생 시 해당 개폐기를 적출하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 존재한다.
또한, 변압기와 개폐기 등을 포함하는 전력기기의 상태를 원격지에서 감시하고 진단하기 위해서는 별도의 시스템 구축이 불가피함에 따라 초기 설치비용이 과다하게 소요될 뿐만 아니라 시스템 구성 요소에 대한 관리와 유지보수를 지속적으로 수행해야 하는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1647424호(2016.08.16. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 전력기기의 내부 상태를 스스로 진단할 수 있고, 그 진단 결과를 현장 또는 원격지에서 확인할 수 있도록 하는 전력기기 자가진단 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 전력기기 자가진단 시스템은, 각 전력기기에 각각 설치되어, 해당 전력기기의 센싱 데이터를 감지하고, 상기 감지된 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 상기 전력기기의 상태를 진단하는 자가진단장치, 상기 자가진단장치로부터 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 수집하고, 상기 수집된 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 출력하는 원격 감시 제어 장치를 포함하되, 상기 자가진단장치는, 상기 전력기기에 설치되고, 상기 전력기기의 센싱 데이터를 감지하는 센서부, 통신부, 출력부, 및 상기 센서부로부터 상기 전력기기의 센싱 데이터를 수신하고, 상기 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 상기 전력기기의 상태를 진단하며, 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 상기 출력부를 통해 출력하고, 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 상기 통신부를 통해 상기 원격 감지 제어 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 전력기기는 변압기를 포함하고, 상기 센서부는, 상기 변압기 본체 내부에 설치되어 상기 변압기 본체 내부의 부분방전 발생 여부 및 온도 변화를 감지하는 제1센서, 변압기 절연유에 설치되어 변압기 절연유에 용해된 각종 가스를 감지하는 제2센서, OLTC(On Load Tap Changer) 내부에 설치되어 상기 OLTC 내부의 부분방전을 감지하는 제3센서, 및 변압기 1차측 붓싱 내부에 설치되어 변압기 1차측 붓싱 내부 이상에 의한 진동/부분방전을 감지하는 제4센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 제1센서, 제2센서, 제3센서 및 제4센서 중 적어도 하나로부터 아날로그 센싱 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하며, 상기 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교결과 기준값 이상인 디지털 센싱 데이터가 존재하는 경우, 해당 디지털 센싱 데이터를 전송한 센서의 식별정보에 기초하여 해당 위치를 판단하고, 상기 판단된 위치에 이상상태가 발생한 것으로 진단할 수 있다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 변압기 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상이고, 상기 변압기 절연유 용존가스량이 기 설정된 기준량 이상인 경우, 또는 상기 변압기 내부에 부분방전이 발생한 경우, 상기 변압기 본체 이상으로 진단할 수 있다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 붓싱 내부에 부분방전이 발생하고, 상기 붓싱 내부의 진동 세기가 기 설정된 기준진동세기 이상일 경우, 상기 붓싱 이상으로 진단할 수 있다.
본 발명에서 상기 전력기기는 개폐기를 포함하고, 상기 센서부는, 차단부 내부 온도를 감지하는 제5센서, 개폐기 모선부 내부의 부분방전을 감지하는 제6센서, 및 개페기 붓싱 및 연결모선 내부의 부분방전을 감지하는 제7센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 제5센서, 제6센서, 및 제7센서 중 적어도 하나로부터 아날로그 센싱 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하며, 상기 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교결과 기준값 이상인 디지털 센싱 데이터가 존재하는 경우, 해당 디지털 센싱 데이터를 전송한 센서의 식별정보에 기초하여 해당 위치를 판단하고, 상기 판단된 위치에 이상상태가 발생한 것으로 진단할 수 있다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 차단부 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상이고, 개폐기 내부에 부분방전이 발생한 경우, 개폐기 이상상태로 진단할 수 있다.
본 발명에서 상기 제어부는, 상기 차단부의 내부 온도 변화가 기 설정된 일정 비율이상 증가할 경우, 개폐기 이상상태로 진단할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전력기기 자가진단 방법은, 제어부가 전력기기에 설치된 센서부로부터 상기 전력기기의 센싱 데이터를 수신하는 단계, 상기 제어부가 상기 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 전력기기의 상태를 진단하는 단계, 및 상기 제어부가 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 출력부를 통해 출력함과 동시에 원격지의 표시장치로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명은 상기 전력기기의 상태를 진단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 센서부로부터 아날로그 센싱 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하며, 상기 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교결과 기준값 이상인 디지털 센싱 데이터가 존재하는 경우, 해당 디지털 센싱 데이터를 전송한 센서의 식별정보에 기초하여 해당 위치를 판단하고, 상기 판단된 위치에 이상상태가 발생한 것으로 진단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템 및 방법은, 복잡한 구조의 외부시스템을 설치하지 않은 상태에서도 전력기기의 내부 상태를 스스로 진단할 수 있고, 그 진단 결과를 현장 또는 원격지에서 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템 및 방법은, 전력기기별로 각종 센서, 배선, 및 출력부 등을 최적 위치에 설치함으로써, 센서의 감지능력을 향상시킬 수 있고, 진단 시스템 설치를 위해 별도의 가공작업이 불필요하여 기기 외함 등의 손상을 예방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템 및 방법은, 전력기기 진단을 위한 복잡한 진단시스템을 단일 시스템으로 단순화시킴으로써 경제적 효과 및 진단업무 효율을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가진단장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기에 설치되는 센서를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐기에 설치되는 센서를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템은, 전력기기(10)에 설치되는 자가진단장치(100) 및 원격 감시 제어 장치(200)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 전력기기(10)는 배전선로에 설치되는 지상전력기기로서 변압기(즉, 지상변압기) 및 개폐기(즉, 지상개폐기) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
자가진단장치(100)는 각 전력기기(10)에 설치된 센서부를 통해 감지된 센싱 데이터를 분석하여 전력기기(10)의 상태를 진단할 수 있다. 자가진단장치(100)는 전력기기(10)에 설치되어 전력기기(10)의 내부 상태를 스스로 진단할 수 있다.
자가진단장치(100)는 전력기기(10)별로 설치될 수 있다. 예를 들면, 제1 전력기기(10a)에는 제1 자가진단장치(100a)가 설치될 수 있고, 제2 전력기기(10b)에는 제2 자가진단장치(100b)가 설치될 수 있다.
이러한 자가진단장치(100)에 대한 상세한 설명은 도 2를 참조하기로 한다.
원격 감시 제어 장치(200)는 적어도 하나 이상의 자가진단장치(100)로부터 전력기기(10)의 상태 진단 결과를 수집하고, 수집된 전력기기(10)의 상태 진단 결과를 원격지의 장치로 전송할 수 있다. 원격 감시 제어 장치(200)는 SA 또는 SCADA 시스템으로 구현될 수 있다. 원격 감시 제어 장치(200)는 원격지에 설치된 표시장치로 전력기기(10)의 상태 진단 결과를 전송할 수 있다.
원격 감시 제어 장치(200)는 사용자의 조작에 근거하여 자가진단장치(100)의 동작을 제어하며, 사용자의 전력기기(10)의 운전 상태에 대한 모니터링을 위해(즉, 사용자가 전력기기(10)의 운전 상태를 모니터링할 수 있도록) 전력기기(10)의 센싱 데이터 및 전력기기(10)의 상태 진단 결과를 자가진단장치(100)로부터 수신하여 출력할 수 있다. 즉, 원격 감시 제어 장치(200)는 사용자에게 자가진단장치(100)의 동작을 제어할 수 있는 인터페이스 화면과, 전력기기(10) 및 센서부의 상태에 대한 모니터링 화면을 제공하는 인터페이싱 역할을 수행할 수 있다.
상기와 같이 구성된 전력기기(10) 진단 시스템은 전력기기(10)에 설치된 센서부를 통해 감지된 센싱 데이터를 기 정의된 진단 알고리즘에 적용하여 전력기기(10)의 상태를 진단할 수 있고, 전력기기(10)의 상태진단결과를 원격지에 설치된 원격 감지 제어 장치로 전송함으로써 원격지에서도 전력기기(10)의 상태를 동시에 확인할 수 있다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가진단장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기에 설치되는 센서를 설명하기 위한 예시도, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개폐기에 설치되는 센서를 설명하기 위한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가진단장치(100)는 센서부(100), 제어부(120), 저장부(130), 출력부(140), 및 통신부(150)를 포함할 수 있다.
센서부(100)는 배전을 위한 전력기기(10)에 설치되며, 전력기기(10)에 설치된 하나 이상의 센서(미도시)에 의해 감지된 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다.
센서부(100)는 전력기기(10)의 센싱 데이터를 감지하는 센서노드(미도시), 전력기기(10)의 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송하는 통신모듈(미도시), 및 센서노드 및 통신모듈을 연동하여 제어하는 제어모듈(미도시)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 센서부(100)는 센서노드, 제어모듈 및 통신모듈을 하나의 모듈로 일체화한 IoT 스마트 센서로 구현될 수 있으며, 변압기의 센싱 데이터를 획득하여 제어부(120)로 전송하는 변압기용 IoT 스마트 센서, 및 개폐기의 센싱 데이터를 획득하여 제어부(120)로 전송하는 개폐기용 IoT 스마트 센서로 구분될 수 있다.
변압기에는 도 3에 도시된 바와 같이 센서가 설치될 수 있다. 예를 들면, 변압기에 설치되는 센서부(100)는, 변압기 본체 내부에 설치되어 변압기 본체 내부의 부분방전 발생 여부 및 온도 변화를 감지하는 제1센서(센서1), 변압기 절연유에 설치되어 변압기 절연유에 용해된 각종 가스를 감지하는 제2센서(센서2), OLTC(On Load Tap Changer) 내부에 설치되어, OLTC 내부의 부분방전을 감지하는 제3센서(센서3), 및 변압기 1차측 붓싱 내부에 설치되어 변압기 1차측 붓싱 내부 이상에 의한 진동/부분방전을 감지하는 제4센서(센서4) 등을 포함할 수 있다. 또한, 변압기의 센서부(100)는 변압기 부위별 센싱 데이터를 감지하는 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, HFCT(High Frequency Current Transformer) 센서 등을 포함할 수 있다.
제1센서는 변압기 본체 내부의 부분방전 발생 여부 및 변압기 내부 온도를 감지하고, 감지된 변압기 본체 내부의 부분방전 발생 여부 및 변압기 내부 온도를 포함하는 제1 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다. 제1 센싱 데이터는 제1 센서의 식별정보를 포함할 수 있고, 제어부(120)는 제1 센서의 식별정보를 이용하여 제1 센서의 설치 위치를 확인할 수 있다.
제2센서는 변압기 절연유 용존가스를 감지하고, 감지된 변압기 절연유 용존가스 정보를 포함하는 제2 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다. 제2 센싱 데이터는 제2 센서의 식별정보를 포함할 수 있고, 제어부(120)는 제2 센서의 식별정보를 이용하여 제2 센서의 설치 위치를 확인할 수 있다.
제3센서는 OLTC 내부의 부분방전 발생 여부를 감지하고, 감지된 OLTC 내부의 부분방전 발생 여부를 포함하는 제3 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다. 제3 센싱 데이터는 제3 센서의 식별정보를 포함할 수 있고, 제어부(120)는 제3 센서의 식별정보를 이용하여 제3 센서의 설치 위치를 확인할 수 있다.
제4센서는 붓싱 내부의 부분방전 발생 여부 및 진동 세기를 감지하고, 감지된 붓싱 내부의 부분방전 발생 여부 및 진동 세기를 포함하는 제4 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다. 제4 센싱 데이터는 제4 센서의 식별정보를 포함할 수 있고, 제어부(120)는 제4 센서의 식별정보를 이용하여 제4 센서의 설치 위치를 확인할 수 있다.
전력기기(10)가 개폐기인 경우, 개폐기에는 도 4에 도시된 바와 같이 센서가 설치될 수 있다. 개폐기에 설치되는 센서는 차단부 내부 온도를 감지하는 제5센서(센서5), 개폐기 모선부 내부의 부분방전을 감지하는 제6센서(센서6) 및 개페기 붓싱 및 연결모선 내부의 부분방전을 감지하는 제7센서(센서7)를 포함할 수 있다. 또한, 센서부(100)는 개폐기 부위별 상태를 감지하는 센서를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 진동 센서 등을 포함할 수 있다.
제5센서는 GIS 차단부 내부의 온도를 감지하고, 감지된 온도를 포함하는 제5 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다. 제5 센싱 데이터는 제5 센서의 식별정보를 포함할 수 있고, 제어부(120)는 제5 센서의 식별정보를 이용하여 제5 센서의 설치 위치를 확인할 수 있다.
제6센서는 GIS 모선부 내부의 부분방전을 감지하고, 감지된 GIS 모선부 내부의 부분방전 발생 여부를 포함하는 제6 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다. 제6 센싱 데이터는 제6 센서의 식별정보를 포함할 수 있고, 제어부(120)는 제6 센서의 식별정보를 이용하여 제6 센서의 설치 위치를 확인할 수 있다.
제7센서는 GIS 붓싱 및 연결모선 내부의 부분방전 발생 여부를 감지하고, 감지된 GIS 붓싱 및 연결모선 내부의 부분방전 발생 여부를 포함하는 제7 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송할 수 있다. 제7 센싱 데이터는 제7 센서의 식별정보를 포함할 수 있고, 제어부(120)는 제7 센서의 식별정보를 이용하여 제7 센서의 설치 위치를 확인할 수 있다.
센서부(100)는 평상시의 정상 동작 상황에서 외부 전원을 공급받아 동작할 수 있으며, 정전 등으로 인해 외부 전원을 공급받을 수 없는 경우를 대비하여 내부 전원(예: 내장 배터리)이 내장되어 있을 수 있다. 이에 따라, 센서부(100)의 제어모듈은 외부 전원의 공급 상태를 모니터링하여, 외부 전원의 상실 등 외부 전원을 공급받을 수 없는 경우 내부 전원을 통해 전원이 확보되도록 공급 전원을 전환할 수 있다.
한편, 센서부(100)는 전력기기(10)의 센싱 데이터와 함께 센서부(100)의 자가진단 결과정보를 통신모듈을 통해 제어부(120)로 전송할 수도 있다. 즉, 센서부(100)는 외부 전원의 상실, 및 전력기기(10)의 상태정보를 센싱하는 센서 자체의 이상을 진단하는 자가진단을 수행하여 자가진단 결과정보를 제어부(120)로 전송할 수도 있다. 이에 따라, 제어부(120)는 센서부(100)로부터 전송된 센서부(100)의 자가진단 결과정보에 상태판단 알고리즘을 적용하여 센서부(100)의 상태를 유형별로 분석할 수 있다.
센서부(100) 및 제어부(120) 간의 통신은, 무선 방식(예: 900MHz 대역)의 LoRaWAN(Long Range Wide Area Network) 및 광 망 기반의 통신 방식이 적용될 수 있다.
제어부(120)는 센서부(100)로부터 전력기기(10)의 센싱 데이터를 수신하고, 전력기기(10)의 센싱 데이터를 분석하여 전력기기(10)의 상태를 진단할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 센서부(100)로부터 수신한 아날로그 형태의 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하며, 그 비교결과 디지털 센싱 데이터가 기준값 이상인 경우, 전력기기(10) 이상으로 진단할 수 있다.
제어부(120)는 센서부(100)로부터 전송된 전력기기(10)의 센싱 데이터에 미리 설정된 상태진단 알고리즘을 적용하여 전력기기(10)의 상태를 분석하고, 그 분석 결과를 토대로 전력기기(10)의 현재 상태를 판단하거나 전력기기(10)의 이상 상태를 예측할 수 있다. 또한, 제어부(120)는 센서부(100)로터 입력받은 전력기기(10)의 센싱 데이터, 및 전력기기(10)의 상태 진단 결과(즉, 전력기기(10)의 현재 상태 또는 예측된 고장 상태(고장/이상 징후))를 원격 감시 제어 장치(200)로 전달할 수 있다. 제어부(120)는 상태진단 알고리즘이 설정된 서버로 구현될 수 있다.
먼저, 제어부(120)가 변압기의 상태를 진단하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
제어부(120)는 센서부(100)에 의해 획득된 제1 센싱 데이터, 제2 센싱 데이터, 제3 센싱 데이터 및 제4 센싱 데이터를 미리 설정된 상태진단 알고리즘을 기반으로 복합적으로 활용하여 변압기의 상태를 진단할 수 있다.
예를 들어, 변압기 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상이고, 변압기 절연유 용존가스량이 기 설정된 기준량 이상인 경우, 또는 변압기 내부에 부분방전이 발생한 경우, 제어부(120)는 변압기 본체 이상으로 진단할 수 있다. 또한, 붓싱 내부에 부분방전이 발생하고, 붓싱 내부의 진동 세기가 기 설정된 기준진동세기 이상인 경우, 제어부(120)는 붓싱 이상으로 진단할 수 있다.
상술한 바와 같이 변압기의 각 부위에 설치된 센서별 센싱 데이터가 기준치 이상인 경우, 제어부(120)는 해당 부위의 이상상태로 판단하여 경보를 발생할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 센싱 데이터에 포함된 센서의 식별정보를 이용하여 해당 위치를 판단할 수 있고, 그 위치의 센싱 데이터가 기준치 이상인 경우, 제어부(120)는 그 위치를 이상상태로 판단할 수 있다.
다음으로, 제어부(120)가 개폐기의 상태를 진단하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
제어부(120)는 센서부(100)에 의해 획득된 제5 센싱 데이터, 제6 센싱 데이터, 및 제7 센싱 데이터를 미리 설정된 상태진단 알고리즘을 기반으로 복합적으로 활용하여 개폐기의 상태를 진단할 수 있다.
예를 들어, 개폐기 차단부 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상이고, 개폐기 내부에 부분방전이 발생한 경우, 제어부(120)는 개폐기 이상상태로 진단하고, 경보를 발생할 수 있다. 또한, 개폐기 차단부의 내부 온도 변화가 기 설정된 일정 비율이상 증가할 경우, 제어부(120)는 개폐기 이상상태로 진단하고, 경보를 발생할 수 있다. 또한, 개폐기의 각 부위에 설치된 센서로부터 부분방전 발생 신호를 수신한 경우, 제어부(120)는 해당 위치를 이상상태로 진단하고, 경보를 발생할 수 있다. 이때, 제어부(120)는 센싱 데이터에 포함된 센서의 식별정보를 이용하여 해당 위치를 판단할 수 있고, 그 위치에 부분방전이 발생한 경우 제어부(120)는 그 위치를 이상상태로 판단할 수 있다.
저장부(130)는 자가진단장치(100)의 동작과 관련된 데이터들을 저장하는 구성이다. 여기서 저장부(130)는 공지된 저장매체를 이용할 수 있으며, 예를 들어, ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM 등과 같이 공지된 저장매체 중 어느 하나 이상을 이용할 수 있다. 특히, 저장부(130)에는 상태진단 알고리즘(프로그램, 애플리케이션 또는 애플릿) 등이 저장될 수 있다. 또한, 저장부(130)에는 전력기기(10)의 센싱 데이터 및 상태진단결과 등을 저장될 수 있으며, 저장되는 정보들은 필요에 따라 제어부(120)에 의해 취사선택될 수 있다.
출력부(140)는 제어부(120)에서 진단된 전력기기(10)의 상태진단결과를 출력할 수 있다. 또한, 전력기기(10)의 이상 상태로 진단된 경우, 출력부(140)는 경보를 출력할 수 있다.
이러한 출력부(140)는 전력기기(10)의 상태 진단결과를 디스플레이하는 디스플레이부, 음성으로 출력하는 오디오부, 및 HMI(Human Machine Interface) 등으로 구현될 수 있다.
통신부(150)는 원격 감지 제어 장치와의 통신을 위한 구성으로, 전력기기(10)의 센싱 데이터 및 상태진단결과를 원격 감시 제어 장치(200)로 전송할 수 있다. 이러한 통신부(150)는 근거리 통신모듈, 무선 통신모듈, 이동통신 모듈, 유선 통신모듈, 광 망 기반의 통신 방식 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
상기와 같이 구성된 자가진단장치(100)는 각 전력기기(10)에 설치된 센서를 통해 감지된 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환한 후 제어부(120)로 전송하고, 디지털 센싱 데이터를 상태진단 알고리즘에 적용함으로써 전력기기(10)의 상태를 해당 전력기기(10)에서 스스로 진단할 수 있다. 자가진단장치(100)는 전력기기 상태진단결과를 해당 전력기기(10)에 설치된 HMI(Human Machine Interface)를 통해 현장에서 직접 확인할 수 있도록 제공하거나, SCADA 시스템과 연계하여 원격지 HMI를 통해 전력기기 상태를 동시에 확인할 수 있다.
또한, 자가진단장치(100)의 전력기기 상태 진단방식은 SCADA 연계 형태에 따라 구분할 수 있다. 예를 들어, RTU 변전소는 마이크로컨트롤러(Micro-Controller)를 적용할 수 있고, SA 변전소는 진단 IED(Intelligent Electronic Device)를 적용함으로써 설비특성에 최적화되도록 구성할 수 있다. 마이크로컨트롤러(Micro-Controller)는 마이크로프로세서와 입/출력모듈을 하나의 칩으로 만들어 설정된 기능만을 수행하는 컴퓨터로 CPU, 메모리, 프로그래밍이 가능한 입/출력요소로 구성되어 있다. 진단 IED는 전력기기(10)에 설치된 센서로부터 아날로그 센싱 데이터를 수신하고, 수신한 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환한 후, 분석하여 전력기기(10)의 상태를 진단하고 그 상태진단결과를 외부로 송수신할 수 있는 지능형 디지털 장치일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전력기기(10)에 설치된 센서부(100)는 전력기기(10)의 센싱 데이터를 감지하고(S510), 감지된 전력기기(10)의 센싱 데이터를 제어부(120)로 전송한다(S520).
S520 단계가 수행되면, 제어부(120)는 전력기기(10)의 센싱 데이터를 분석하여 전력기기(10)의 상태를 진단한다(S530). 이때, 제어부(120)는 센서부(100)로부터 수신한 아날로그 형태의 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하고, 변환된 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하며, 그 비교결과 디지털 센싱 데이터가 기준값 이상인 경우, 전력기기(10) 이상으로 진단할 수 있다.
S530 단계가 수행되면, 제어부(120)는 전력기기(10)의 상태진단결과를 출력부(140)를 통해 출력하고(S540), 전력기기(10)의 상태진단결과를 원격지의 원격 감시 제어 장치(200)로 전송한다(S550).
S550 단계가 수행되면, 원격 감지 제어 장치는 표시장치를 통해 전력기기(10)의 상태 진단 결과를 출력한다(S560).
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템 및 방법은, 복잡한 구조의 외부시스템을 설치하지 않은 상태에서도 전력기기의 내부 상태를 스스로 진단할 수 있고, 그 진단 결과를 현장 또는 원격지에서 볼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템 및 방법은, 전력기기별로 각종 센서, 배선, 및 출력부 등을 최적 위치에 설치함으로써, 센서의 감지능력을 향상시킬 수 있고, 진단 시스템 설치를 위해 별도의 가공작업이 불필요하여 기기 외함 등의 손상을 예방할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력기기 자가진단 시스템 및 방법은, 전력기기 진단을 위한 복잡한 진단시스템을 단일 시스템으로 단순화시킴으로써 경제적 효과 및 진단업무 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 전력기기
100 : 자가진단장치
110 : 센서부
120 : 제어부
130 : 저장부
140 : 출력부
150 : 통신부
200 : 원격 감시 제어 장치

Claims (11)

  1. 각 전력기기에 각각 설치되어, 해당 전력기기의 센싱 데이터를 감지하고, 상기 감지된 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 상기 전력기기의 상태를 진단하는 자가진단장치; 및
    상기 자가진단장치로부터 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 수집하고, 상기 수집된 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 출력하는 원격 감시 제어 장치를 포함하되,
    상기 자가진단장치는,
    상기 전력기기에 설치되고, 상기 전력기기의 센싱 데이터를 감지하는 센서부;
    통신부;
    출력부; 및
    상기 센서부로부터 상기 전력기기의 센싱 데이터를 수신하고, 상기 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 상기 전력기기의 상태를 진단하며, 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 상기 출력부를 통해 출력하고, 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 상기 통신부를 통해 상기 원격 감지 제어 장치로 전송하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전력기기는 변압기를 포함하고,
    상기 센서부는, 상기 변압기 본체 내부에 설치되어 상기 변압기 본체 내부의 부분방전 발생 여부 및 온도 변화를 감지하는 제1센서, 변압기 절연유에 설치되어 변압기 절연유에 용해된 각종 가스를 감지하는 제2센서, OLTC(On Load Tap Changer) 내부에 설치되어 상기 OLTC 내부의 부분방전을 감지하는 제3센서, 및 변압기 1차측 붓싱 내부에 설치되어 변압기 1차측 붓싱 내부 이상에 의한 진동/부분방전을 감지하는 제4센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1센서, 제2센서, 제3센서 및 제4센서 중 적어도 하나로부터 아날로그 센싱 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하며, 상기 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교결과 기준값 이상인 디지털 센싱 데이터가 존재하는 경우, 해당 디지털 센싱 데이터를 전송한 센서의 식별정보에 기초하여 해당 위치를 판단하고, 상기 판단된 위치에 이상상태가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 변압기 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상이고, 상기 변압기 절연유 용존가스량이 기 설정된 기준량 이상인 경우, 또는 상기 변압기 내부에 부분방전이 발생한 경우, 상기 변압기 본체 이상으로 진단하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 붓싱 내부에 부분방전이 발생하고, 상기 붓싱 내부의 진동 세기가 기 설정된 기준진동세기 이상일 경우, 상기 붓싱 이상으로 진단하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전력기기는 개폐기를 포함하고,
    상기 센서부는,
    차단부 내부 온도를 감지하는 제5센서, 개폐기 모선부 내부의 부분방전을 감지하는 제6센서, 및 개페기 붓싱 및 연결모선 내부의 부분방전을 감지하는 제7센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제5센서, 제6센서, 및 제7센서 중 적어도 하나로부터 아날로그 센싱 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하며, 상기 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교결과 기준값 이상인 디지털 센싱 데이터가 존재하는 경우, 해당 디지털 센싱 데이터를 전송한 센서의 식별정보에 기초하여 해당 위치를 판단하고, 상기 판단된 위치에 이상상태가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차단부 내부 온도가 기 설정된 기준 온도 이상이고, 개폐기 내부에 부분방전이 발생한 경우, 개폐기 이상상태로 진단하는 것을 특징으로 하는 전력기기 자가진단 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 차단부의 내부 온도 변화가 기 설정된 일정 비율이상 증가할 경우, 개폐기 이상상태로 진단하는 것을 특징으로 하는 전력기기 진단 시스템.
  10. 제어부가 전력기기에 설치된 센서부로부터 상기 전력기기의 센싱 데이터를 수신하는 단계;
    상기 제어부가 상기 전력기기의 센싱 데이터를 분석하여 전력기기의 상태를 진단하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 전력기기의 상태 진단 결과를 출력부를 통해 출력함과 동시에 원격지의 표시장치로 전송하는 단계
    를 포함하는 자가진단장치의 전력기기 진단 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전력기기의 상태를 진단하는 단계에서,
    상기 제어부는, 상기 센서부로부터 아날로그 센싱 데이터를 수신하고, 상기 아날로그 센싱 데이터를 디지털 센싱 데이터로 변환하며, 상기 디지털 센싱 데이터를 기 설정된 기준값과 비교하고, 그 비교결과 기준값 이상인 디지털 센싱 데이터가 존재하는 경우, 해당 디지털 센싱 데이터를 전송한 센서의 식별정보에 기초하여 해당 위치를 판단하고, 상기 판단된 위치에 이상상태가 발생한 것으로 진단하는 것을 특징으로 하는 자가진단장치의 전력기기 진단 방법.
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