KR20220138429A

KR20220138429A - 변압기 상태관리 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20220138429A
Application number: KR1020210023092A
Authority: KR
Inventors: 유영재
Original assignee: 목포대학교산학협력단
Priority date: 2021-02-22
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-10-13

Abstract

본 개시는 변압기 상태관리 방법 및 시스템을 제공한다.
본 개시의 일 측면에 의하면, 변압기의 내부에 내부 센서부를 내장하고, 외부에 외부 센서부를 부착하여 변압기의 내외부 상태 정보를 획득하고, 내외부 상태 정보를 변압기 외부의 데이터 서버에 저장하고, 변압기의 이상을 예측하는 모델에 내외부 상태 정보를 입력값으로 하여 변압기의 이상 또는 고장을 예측하고, 예측한 결과를 사용자 단말을 통해 관리자에게 전달하는 방법 및 그를 위한 시스템을 제공한다.

Description

변압기 상태관리 방법 및 시스템{Method And System for Managing State of Transformer}

본 발명은 변압기 상태관리 방법 및 그를 위한 시스템에 관한 것이다.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.

변압기에 이상이 감지되면, 이상의 원인을 탐지하기 위하여 변압기의 1, 2차 차단기(circuit breaker)와 단로기(disconnecting switch)를 개방하고, 날씨, 기온, 습도, 변압기가 고장이 나기 전의 전압과 전류, 부하상황, 보호계전기(protective relay)의 작동 상황, 피뢰기의 동작 상황 등 고장 전후의 상황을 파악하고 기록함으로써 변압기를 점검한다.

점검 결과 변압기에 이상이 있다고 판단되는 경우 외부 원인에 의한 이상과 달리, 내부 원인에 의한 이상은 그 정확한 원인을 파악하여 수리하는 데 어려움이 있다. 예컨대, 변압기 내부에 이상이 있다고 판단되는 경우 정확한 원인을 파악하기 위하여 변압기를 개폐하여야 하고, 내부의 이상을 수리하기 위하여 변압기를 공장에 입고시켜 내부 권선을 재권선하는 등 고장 개소를 수리하여야 한다.

특히 변압기 운전에 있어 방압장치(pressure falling device), 충격압력계전기(pressure relay), 브흐홀쯔계전기(Buchholz relay), OLTC 보호계전기(On Load Tap Changer protective relay) 등과 같은 기계적 보호장치와 비율차동계전기(ratio differential relay), 거리계전기(distance relay), 과전류계전기(overcurrent relay) 등과 같은 전기적 보호계전기가 동시에 동작하는 경우, 내부 원인에 의하여 변압기에 이상이 발생하는 경우 권선 배부 배선, 무전압 탭전환기, 탭선택기, 전이전환기 등이 절연파괴(electrical breakdown)될 수 있다. 이 경우, 각 구성의 계속적 사용이 불가능해 변압기 자체를 선로에서 분리해내야 한다.

이처럼, 내부 원인에 의하여 변압기에 이상이 발생하는 경우 변압기를 운반하여 수리하여야 하고, 수리되거나 교체되는 변압기를 다시 설치해야 하므로 변압기의 유지보수에 많은 비용이 발생하게 된다.

따라서, 변압기를 정기적으로 점검하여 이상 징후를 파악해 변압기의 고장을 예방함이 바람직하다. 그러나 변압기의 점검은 일반적으로 수작업으로 이루어지고, 점검 일지 또한 수기로 작성되어 변압기 점검에 휴먼 에러(human error)를 발생시키고, 기록의 보관 및 관리에 문제가 있다.

한국 등록특허공보 제10-1334030호 (2013.11.22)

본 개시의 일 측면에 의하면, 변압기의 내부에 내부 센서부를 내장하고, 외부에 외부 센서부를 부착하여 변압기의 내외부 상태 정보를 획득하고, 내외부 상태 정보를 변압기 외부의 데이터 서버에 저장하고, 변압기의 이상을 예측하는 모델에 내외부 상태 정보를 입력값으로 하여 변압기의 이상 또는 고장을 예측하고, 예측한 결과를 사용자 단말을 통해 관리자에게 전달하는 방법 및 그를 위한 시스템을 제공하는 데 주된 목적이 있다.

본 개시의 일 측면에 의하면, 변압기에 내장되고, 상기 변압기의 내부의 상태정보인 내부 상태정보를 측정하여 디지털화(digitalize)하는 내부 센서부; 상기 변압기의 외부에 부착되고, 상기 변압기의 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 측정하여 디지털화하고, 상기 내부 센서부로부터 디지털화된 내부 상태정보를 전달받아, 디지털화된 외부 상태정보 및 상기 디지털화된 내부 상태정보를 센서 데이터로서 획득하는 외부 센서부; 상기 외부 센서부로부터 상기 센서 데이터를 수신하여 저장하고, 변압기 이상(anomaly)을 탐지하거나 변압기 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 상기 센서 데이터를 입력하여, 상기 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측한 결과 데이터를 생성하는 데이터 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템을 제공한다.

본 개시의 일 측면에 의하면, 전술한 변압기 상태관리 시스템에 있어서, 상기 데이터 서버로부터 상기 센서 데이터 및/또는 상기 결과 데이터를 수신하는 사용자 단말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템을 제공한다.

본 개시의 다른 측면에 의하면, 전술한 변압기 상태관리 시스템에 있어서, 상기 내부 센서부는, 상기 변압기에 내장되어 상기 내부 상태정보를 측정하는 하나 이상의 센서; 상기 내부 상태정보를 디지털화하고, 상기 디지털화된 내부 상태정보를 전력선통신부(Power Line Communication: PLC)를 이용하여 상기 외부 센서부에 전달하는 내부 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템을 제공한다.

본 개시의 다른 측면에 의하면, 전술한 변압기 상태관리 시스템에 있어서, 상기 내부 제어부는, 상기 변압기가 포함하는 1차측 권선(primary winding)과 연결된 단자(terminal) 및 2차측 권선(secondary winding)과 연결된 단자 가운데, 상대적으로 전압이 낮은 단자를 이용하여 상기 디지털화된 내부 상태정보를 상기 외부 센서부에 전달하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템을 제공한다.

본 개시의 다른 측면에 의하면, 변압기에 내장된 내부 센서부가 상기 변압기에 내장된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 내부의 상태정보인 내부 상태정보를 측정하여 디지털화(digitalize)하는 과정; 상기 내부 센서부가 디지털화된 내부 상태정보를 외부 센서부에 전달하는 과정; 상기 외부 센서부가 상기 변압기의 외부에 부착된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 디지털화하고, 디지털화된 외부 상태정보와 상기 디지털화된 내부 상태정보를 결합시켜 센서 데이터를 생성하는 과정; 상기 외부 센서부가 상기 센서 데이터를 상기 변압기의 외부에 위치하는 데이터 서버에 송신하는 과정; 및 상기 데이터 서버가 변압기 이상(anomaly)을 탐지하거나 변압기 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 상기 센서 데이터를 입력하여, 상기 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 결과 데이터를 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 방법을 제공한다.

본 개시의 또 다른 측면에 의하면, 전술한 변압기 상태관리 방법에 있어서, 사용자 단말이 상기 데이터 서버로부터 상기 센서 데이터 및/또는 상기 결과 데이터를 수신하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 방법을 제공한다.

본 개시의 또 다른 측면에 의하면, 변압기에 내장된 내부 센서부가 상기 변압기에 내장된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 내부의 상태정보인 내부 상태정보를 측정하여 디지털화(digitalize)하는 과정; 상기 변압기가 포함하는 1차측 권선(primary winding)과 연결된 단자(terminal) 및 2차측 권선(secondary winding)과 연결된 단자 가운데 상대적으로 전압이 낮은 단자를 이용하여 디지털화된 내부 상태정보를 외부 센서부에 전달하는 과정; 상기 외부 센서부가 변압기의 외부에 부착된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 측정하여 디지털화하고, 상기 내부 센서부로부터 디지털화된 내부 상태정보를 전달받아, 디지털화된 외부 데이터 및 상기 디지털화된 내부 데이터를 결합하여 센서 데이터를 생성하는 과정; 상기 외부 센서부가 GPS(Global Positioning System) 수신기를 이용하여 상기 변압기의 위치 정보를 획득하고, 상기 센서 데이터와 상기 위치 정보를 결합하여 상기 변압기의 외부의 데이터 서버에 송신하는 과정; 상기 데이터 서버가 변압기 이상(anomaly)을 탐지하고 변압기 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 상기 센서 데이터를 입력하여, 상기 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 결과 데이터를 생성하는 과정; 및 사용자 단말이 상기 데이터 서버로부터 상기 센서 데이터 및/또는 상기 결과 데이터를 수신하여 시각화하거나 알람을 발생시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 방법을 제공한다.

본 개시의 일 측면에 의하면, 변압기에 내장되는 내부 센서부와 외부에 부착되는 외부 센서부를 구비하고, 각 센서부로부터 센서 데이터를 획득하여 데이터 서버에 송신하며, 송신된 센서 데이터를 사용자 단말에 송신함으로써, 사용자가 변압기의 내/외부 상태를 상시적으로 모니터링할 수 있고, 변압기의 상태를 온라인으로 점검할 수 있는 효과가 있다. 뿐만 아니라, 변압기의 상태에 이상이 발생하거나 고장이 발생하는 경우 그 원인이 외부적 요인에 의한 것인지 내부적 요인에 의한 것인지를 용이하게 구분할 수 있어 변압기의 이상을 신속하고 효율적으로 파악할 수 있는 효과가 있다.

본 개시의 다른 측면에 의하면, 변압기의 내부 센서부에 전력선통신부(Power Line Communication: PLC)를 구비하여 외부 센서부와의 통신을 지원함으로써, 변압기가 별도의 통신인터페이스를 구비하지 않고도 변압기의 내/외부 상태에 관한 센서 데이터를 결합시켜 데이터 서버로 송신할 수 있는 효과가 있다.

본 개시의 다른 측면에 의하면, 변압기의 전력선통신부의 1차측 권선(primary winding)과 연결된 단자와 2차측 권선(secondary winding)과 연결된 단자 가운데 상대적으로 저전압에 해당하는 단자와 전력선통신부 간에 전원(power supply)을 구비함으로써 상대적으로 간단하게 전원부를 구비할 수 있고, 내부 센서부의 구동에 별도의 전원을 구비하지 않을 수 있는 효과가 있다.

본 개시의 다른 측면에 의하면, 이상(anomaly)을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델을 이용함으로써 변압기 상태에 관한 이상을 감지하거나, 변압기의 고장 시기를 예측할 수 있어, 추후 발생할 변압기의 고장을 예방하고 관리할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 시스템을 나타내는 블록구성도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 시스템의 내부 센서부와 외부 세서부를 나타내는 블록구성도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 방법을 구체화한 흐름도이다.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 열람부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제2, 제1 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함', '구비'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 개시의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 개시가 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 시스템을 나타내는 블록구성도이다.

본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 시스템(10)은 변압기(transformer, 100), 변압기(100)에 내장되는 내부 센서부(internal sensor unit, 110), 변압기(100)의 외부에 부착되는 외부 센서부(external sensor unit, 120), 데이터 서버(data server, 140), 외부 센서부(120)와 데이터 서버(140) 간 무선통신을 지원하는 무선라우터(wireless router, 130) 및 사용자 단말(user terminal, 150)을 전부 또는 일부 포함한다. 도 1에 도시된 변압기 상태관리 시스템(10)은 본 개시의 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 구성이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

도 1은 변압기 상태관리 시스템(10)을 각 구성(110 내지 150)을 장치로서 도시하였으나, 이는 설명의 편의를 위한 것으로, 다른 실시예에서 변압기 상태관리 시스템은 도 1의 각 구성(110 내지 150)의 기능을 수행하는 소프트웨어 모듈 또는 프로세서로 구현될 수 있다.

내부 센서부(110)는 변압기(100)에 내장되고, 변압기(100) 내부의 상태정보인 내부 상태정보를 측정하여 디지털화(digitalize)한다. 여기서 디지털화란, 센서가 측정한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 작업이다.

내부 상태정보는 예컨대, 변압기(100)의 내부의 온도, 압력, 습도 및 진동 등에 관한 정보의 전부 또는 일부를 포함하나 이에 한하지 않는다.

외부 상태정보는 예컨대, 변압기(100)의 외부의 온도, 습도, 압력, 진동 및 소음 등에 관한 정보의 전부 또는 일부를 포함하나 이에 한하지 않는다. 여기서 변압기 외부의 기준은 측정되는 상태정보의 유형에 따라 달라짐이 바람직하다. 예컨대, 온도에 관한 정보에 있어 변압기의 외부는 변압기의 겉표면 또는 변압기로부터 기 설정된 기준거리 이내의 공간을 의미할 수 있다. 진동에 관한 정보에 있어 변압기의 외부는 변압기 겉표면의 전부 또는 일부의 공간을 의미할 수 있다.

내부 센서부(110)의 구체적인 구성에 관하여는 도 2에서 후술한다.

외부 센서부(120)는 변압기(100)의 외부에 부착되어, 변압기(100)의 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 측정하여 디지털화한다. 외부 센서부(120)는 내부 센서부(110)로부터 디지털화된 내부 상태정보를 전달받아, 디지털화된 외부 데이터 및 디지털화된 내부 데이터를 센서 데이터로서 획득한다.

외부 센서부(120)는 내부 센서부(110)와의 유선 연결에 의하여 디지털화된 내부 상태정보를 전달받는다.

외부 센서부(120)의 구체적인 구성에 관하여는 도 2에서 후술한다.

데이터 서버(140)는 외부 센서부(110)로부터 센서 데이터를 수신하여 저장한다. 데이터 서버(140)는 장치, 바람직하게는 변압기의 이상(anomaly)을 탐지하거나 장치, 바람직하게는 변압기의 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델(anomaly prediction model)에 센서 데이터를 입력하여 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측한 결과 데이터를 생성한다.

여기서 이상 예측모델은, 머신러닝(machine learning) 기법, 인공지능(artificial intelligence) 기법 또는 데이터마이닝(data mining) 등과 같은 통계적 분석 기법이 적용된 예측 모델임이 바람직하다.

데이터 서버(140)는 외부 센서부(120)와의 유무선 연결에 의하여 센서 데이터를 수신한다. 바람직하게는, 데이터 서버(140)는 외부 센서부(120)와 무선으로 연결된 무선라우터(130)와 데이터 서버(140) 간의 유무선 통신망에 의하여 센서 데이터를 수신할 수 있다.

이러한 무선라우터(130)를 이용함으로써, 데이터 서버(140)는 하나 이상의 변압기의 외부 센서부와 데이터 통신이 가능해진다.

데이터 서버(140)는 센서 데이터 및/또는 결과 데이터를 변압기별로 누적적으로 저장하여, 이상 예측모델이 각 변압기 또는 각 변압기의 종류를 구분하여 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하도록 학습시킴이 바람직하다.

데이터 서버(140)는 실제 이상 발생 여부에 관한 정보 및/또는 실제 고장 발생 시기에 관한 정보를 변압기(100) 또는 사용자 단말(150)로부터 수신하여 이상 예측모델을 재학습시킴이 바람직하다.

사용자 단말(150)은 데이터 서버(140)로부터 센서 데이터 및/또는 결과 데이터를 수신한다. 사용자 단말(150)은 수신한 센서 데이터 및/또는 결과 데이터를 시각화하거나 각 데이터에 대응하는 알람을 발생시켜 사용자가 변압기의 이상을 신속하게 파악할 수 있도록 한다.

사용자 단말(150)은 데이터 서버(140)로부터 각 변압기의 식별자를 더 수신하여, 센서 데이터 및/또는 결과 데이터를 변압기별로 누적적으로 저장하여, 누적 저장된 데이터를 함께 시각화할 수 있다.

사용자 단말(150)은 데이터 서버(140)와의 유무선 통신망에 의하여 센서 데이터 및/또는 결과 데이터를 수신한다.

도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 시스템의 내부 센서부와 외부 세서부를 나타내는 블록구성도이다.

내부 센서부(110)는 변압기(100)에 내장되는 하나 이상의 센서(200 내지 204), 내부 제어부(internal control unit, 206), 내부 PLC부(internal PLC(Power Line Communication) unit, 208), 내부 전원부(internal power supply unit, 210), 저전압 단자(lower voltage terminal, 212) 및 고전압 단자(higher voltage terminal, 214)의 전부 또는 일부를 포함하나, 도 2에 도시된 모든 구성이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

내부 센서부(110)에 포함되는 센서(200 내지 204)는 예컨대, 온도 센서, 압력 센서, 습도 센서 및 진동 센서의 전부 또는 일부를 포함하나 이에 한하지 않는다. 내부 센서부(110)는 각 센서(200 내지 204)를 이용하여 변압기(100)의 내부 상태정보를 측정한다.

내부 제어부(206)는 내부 상태정보를 디지털화하고, 디지털화된 내부 상태정보를 전력선통신부(PLC)인 내부 PLC부(208)를 이용하여 외부 센서부(120)에 전달한다. 구체적으로, 내부 제어부(206)는 내부 PLC부(208)가 포함하는 1차측 권선(primary winding)과 연결된 단자(terminal) 및 2차측 권선(secondary winding)과 연결된 단자 가운데, 상대적으로 전압이 낮은 단자인 저전압 단자(212)를 이용하여 디지털화된 내부 상태정보를 외부 센서부(120)에 전달한다.

이러한 전달은, 바람직하게는 외부 센서부(120)가 포함하는 외부 PLC부(external PLC unit, 228)에 디지털화된 내부 상태정보를 송신함으로써 수행될 수 있다.

전력선통신부(PLC)를 이용하여 내부 센서부(110)와 외부 센서부(120)를 연결하는 경우, 내부 센서부(110)와 외부 센서부(120) 간 추가적인 통신선과 전원선을 구비할 필요가 없다는 장점이 있다.

내부 센서부(110)는 내부 PLC부(20)의 전력선통신부(PLC)와 저전압 단자(212) 사이에 내부 전원부(210)를 구비함으로써 별도의 전원부를 구비할 필요가 없다는 장점이 있다. 더욱이, 고전압 단자(214)가 아닌 저전압 단자(212)와 전력선통신부(PLC) 간에 내부 전원부(210)를 구비함으로써 전원(power supply)을 보다 간단하게 구비할 수 있는 장점이 있다.

외부 센서부(120)는 변압기(100) 외부에 부착되는 하나 이상의 센서(220 내지 224), 외부 제어부(external control unit, 226), 외부 PLC부(external PLC unit, 228), 외부 전원부(external power supply unit, 230), GPS부(GPS(Global Positioning System) unit, 232) 및 무선통신부(wireless communications unit, 234)의 전부 또는 일부를 포함하나, 도 2에 도시된 모든 구성이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 일부 구성이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.

외부 센서부(120)에 포함되는 센서(220 내지 224)는 예컨대, 변압기 외부에 부착되는 온도 센서, 습도 센서, 압력 센서, 진동 센서 및 소음 센서의 전부 또는 일부를 포함하나 이에 한하지 않는다. 외부 센서부(120)는 각 센서(220 내지 224)를 이용하여 변압기(100)의 외부 상태정보를 측정한다.

외부 제어부(226)는 외부 상태정보를 디지털화한다. 외부 제어부(226)는 외부 PLC부(228)를 통해 디지털화된 내부 상태정보를 전달받아, 디지털화된 외부 상태정보와 디지털화된 내부 상태정보를 결합시킨 센서 데이터를 생성한다.

외부 제어부(226)는 GPS부(232)가 GPS로부터 수신한 변압기(100)의 위치 정보를 전달받아, 센서 데이터에 더 결합시킨다.

외부 제어부(226)는 무선통신부(234)를 이용하여 센서 데이터를 데이터 서버로 송신한다. 여기서 무선통신부(234)는 무선라우터와 연결되고, 무선라우터를 통해 센서 데이터를 데이터 서버로 전송함으로써, 외부 센서부(120)에 패킷전송과 서로 다른 프로토콜(protocol)을 가진 네트워크 노드(network node)를 이용한 전송을 지원함이 바람직하다.

도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 방법의 흐름도이다.

변압기에 내장된 내부 센서부가 변압기에 내장된 하나 이상의 센서를 이용하여 변압기의 내부 상태정보를 측정 및 디지털화한다(S300). 이러한 디지털화는, 각 센서로부터 획득한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 작업은 물론 디지털화된 내부 상태정보를 각 센서에 해당하는 물리량으로 환산시키는 작업을 더 수행하여, 변압기 상태관리 시스템이 변압기의 상태를 관리하기 위한 정확한 상태정보를 획득하게 함이 바람직하다.

내부 센서부가 디지털화된 내부 상태정보를 외부 센서부에 전달한다(S302). 이러한 전달은, 내부 센서부의 전력선통신부(PLC)와 외부 센서부의 전력선통신부(PLC) 간의 유선 연결을 통해 수행됨이 바람직하다.

외부 센서부가 변압기의 외부에 부착된 하나 이상의 센서를 이용하여 변압기 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 측정 및 디지털화하고, 디지털화된 내부 상태정보를 결합시켜 센서 데이터를 생성한다(S304). 이러한 디지털화는, 각 센서로부터 획득한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 작업은 물론 디지털화된 내부 상태정보를 각 센서에 해당하는 물리량으로 환산시키는 작업을 더 수행하여 이루어짐이 바람직하다.

외부 센서부가 센서 데이터를 변압기 외부의 데이터 서버에 송신한다(S306).

데이터 서버가 장치, 바람직하게는 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 센서 데이터를 입력하여, 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 결과 데이터를 생성한다(S308).

사용자 단말이 데이터 서버로부터 센서 데이터 또는 결과 데이터 수신한다(S310). 사용자 단말은 수신한 각 데이터를 다양한 방식으로 표시할 수 있다. 이러한 표시는 예컨대, 사용자 단말은 디스플레이 상에 각 데이터를 표, 그래프, 애니메이션 형태로 시각화하여 표시하거나, 스피커를 이용하여 알람을 발생시키거나, 진동부를 통해 진동을 발생시키는 등의 방식으로 수행될 수 있다.

도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 변압기 상태관리 방법을 구체화한 흐름도이다.

내부 센서부가 변압기에 내장된 센서를 이용하여 측정한 변압기의 내부 상태정보를 디지털화한다(S400).

변압기의 각 권선과 연결된 단자 중 상대적으로 전압이 낮은 단자를 이용하여 디지털화된 내부 상태정보를 외부 센서부에 전달한다(S402).

외부 센서부가 변압기의 외부에 부착된 센서를 이용하여 측정한 변압기의 외부 상태정보를 디지털화하고 디지털화된 내부 상태정보를 결합시켜 센서 데이터를 생성한다(S404).

외부 센서부가 GPS수신기를 이용하여 변압기의 위치 정보를 획득하여, 센서 데이터와 위치 정보를 결합시켜 데이터 서버에 송신한다(S406).

데이터 서버가 장치, 바람직하게는 변압기의 이상을 탐지하고 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 센서 데이터를 입력하여, 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 결과 데이터를 생성한다(S408).

사용자 단말이 데이터 서버로부터 센서 데이터 또는 결과 데이터를 수신하여 시각화하거나 알람을 발생시킨다(S410).

도 3 및 도 4에서는 과정 각 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3 및 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 3 및 도 4의 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

본 명세서에 설명되는 장치, 센서(sensor), 서버(server), 부(unit), 과정, 단계 등의 다양한 구현예들은, 디지털 전자 회로, 집적 회로, FPGA(field programmable gate array), ASIC(application specific integrated circuit), 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 구현예들은 프로그래밍 가능 시스템상에서 실행 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들로 구현되는 것을 포함할 수 있다. 프로그래밍 가능 시스템은, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 디바이스, 그리고 적어도 하나의 출력 디바이스로부터 데이터 및 명령을 수신하고 이들에게 데이터 및 명령을 전송하도록 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능 프로세서(이것은 특수 목적 프로세서일 수 있거나 혹은 범용 프로세서일 수 있음)를 포함한다. 컴퓨터 프로그램들(이것은 또한 프로그램들, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션들 혹은 코드로서 알려져 있음)은 프로그래밍 가능 프로세서에 대한 명령어들을 포함하며 "컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체"에 저장된다.

컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 이러한 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 ROM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등의 비휘발성(non-volatile) 또는 비 일시적인(non-transitory) 매체 또는 데이터 전송 매체(data transmission medium)와 같은 일시적인(transitory) 매체를 더 포함할 수도 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는　기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수도 있다.

본 명세서에 설명되는 시스템들 및 기법들의 다양한 구현예들은, 프로그램가능 컴퓨터에 의하여 구현될 수 있다. 여기서, 컴퓨터는 프로그램가능 프로세서, 데이터 저장 시스템(휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 다른 종류의 저장 시스템이거나 이들의 조합을 포함함) 및 적어도 한 개의 커뮤니케이션 인터페이스를 포함한다. 예컨대, 프로그램가능 컴퓨터는 서버, 네트워크 기기, 셋톱박스, 내장형 장치, 컴퓨터 확장 모듈, 개인용 컴퓨터, 랩톱, PDA(Personal Data Assistant), 클라우드 컴퓨팅 시스템 또는 모바일 장치 중 하나일 수 있다.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 변압기 상태관리 시스템
110: 내부 센서부
120: 외부 센서부
130: 무선라우터
140: 데이터 서버
150: 사용자 단말

Claims

변압기에 내장되고, 상기 변압기의 내부의 상태정보인 내부 상태정보를 측정하여 디지털화(digitalize)하는 내부 센서부;
상기 변압기의 외부에 부착되고, 상기 변압기의 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 측정하여 디지털화하고, 상기 내부 센서부로부터 디지털화된 내부 상태정보를 전달받아, 디지털화된 외부 상태정보 및 상기 디지털화된 내부 상태정보를 센서 데이터로서 획득하는 외부 센서부; 및
상기 외부 센서부로부터 상기 센서 데이터를 수신하여 저장하고, 변압기 이상(anomaly)을 탐지하거나 변압기 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 상기 센서 데이터를 입력하여, 상기 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측한 결과 데이터를 생성하는 데이터 서버
를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 내부 상태정보는, 상기 변압기의 내부의 온도, 압력, 습도 및 진동에 관한 정보의 전부 또는 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 외부 상태정보는, 상기 변압기의 외부의 온도, 습도, 압력, 진동 및 소음에 관한 정보의 전부 또는 일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 이상 예측모델은, 머신러닝, 인공지능 또는 데이터마이닝 기반의 예측 모델인 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 내부 센서부는,
상기 변압기에 내장되어 상기 내부 상태정보를 측정하는 하나 이상의 센서;
상기 내부 상태정보를 디지털화하고, 상기 디지털화된 내부 상태정보를 전력선통신부(Power Line Communication: PLC)를 이용하여 상기 외부 센서부에 전달하는 내부 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제5항에 있어서,
상기 내부 제어부는,
상기 변압기가 포함하는 1차측 권선(primary winding)과 연결된 단자(terminal) 및 2차측 권선(secondary winding)과 연결된 단자 가운데, 상대적으로 전압이 낮은 단자를 이용하여 상기 디지털화된 내부 상태정보를 상기 외부 센서부에 전달하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제6항에 있어서,
상기 내부 제어부의 상기 전력선통신부와 상기 상대적으로 전압이 낮은 단자 사이에 전원(power supply)이 구비되는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 외부 센서부는,
상기 변압기의 외부에 부착되는 온도 센서, 습도 센서, 압력 센서, 진동 센서 및 소음 센서의 전부 또는 일부를 포함하고, 각 센서로부터 상기 외부 상태정보를 측정하여 디지털화하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제8항에 있어서,
상기 외부 센서부는,
GPS(Global Positioning System) 수신기를 이용하여 상기 변압기의 위치 정보를 획득하고, 상기 센서 데이터와 상기 위치 정보를 결합하여 상기 데이터 서버로 송신하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 서버로부터 상기 센서 데이터 및/또는 상기 결과 데이터를 수신하는 사용자 단말
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 시스템.
변압기에 내장된 내부 센서부가 상기 변압기에 내장된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 내부의 상태정보인 내부 상태정보를 측정하여 디지털화(digitalize)하는 과정;
상기 내부 센서부가 디지털화된 내부 상태정보를 외부 센서부에 전달하는 과정;
상기 외부 센서부가 상기 변압기의 외부에 부착된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 디지털화하고, 디지털화된 외부 상태정보와 상기 디지털화된 내부 상태정보를 결합시켜 센서 데이터를 생성하는 과정;
상기 외부 센서부가 상기 센서 데이터를 상기 변압기의 외부에 위치하는 데이터 서버에 송신하는 과정; 및
상기 데이터 서버가 변압기 이상(anomaly)을 탐지하거나 변압기 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 상기 센서 데이터를 입력하여, 상기 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 결과 데이터를 생성하는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 방법.
제12항에 있어서,
사용자 단말이 상기 데이터 서버로부터 상기 센서 데이터 및/또는 상기 결과 데이터를 수신하는 과정
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 방법.
변압기에 내장된 내부 센서부가 상기 변압기에 내장된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 내부의 상태정보인 내부 상태정보를 측정하여 디지털화(digitalize)하는 과정;
상기 변압기가 포함하는 1차측 권선(primary winding)과 연결된 단자(terminal) 및 2차측 권선(secondary winding)과 연결된 단자 가운데 상대적으로 전압이 낮은 단자를 이용하여 디지털화된 내부 상태정보를 외부 센서부에 전달하는 과정;
상기 외부 센서부가 변압기의 외부에 부착된 하나 이상의 센서를 이용하여 상기 변압기의 외부의 상태정보인 외부 상태정보를 측정하여 디지털화하고, 상기 내부 센서부로부터 디지털화된 내부 상태정보를 전달받아, 디지털화된 외부 데이터 및 상기 디지털화된 내부 데이터를 결합하여 센서 데이터를 생성하는 과정;
상기 외부 센서부가 GPS(Global Positioning System) 수신기를 이용하여 상기 변압기의 위치 정보를 획득하고, 상기 센서 데이터와 상기 위치 정보를 결합하여 상기 변압기의 외부의 데이터 서버에 송신하는 과정;
상기 데이터 서버가 변압기 이상(anomaly)을 탐지하고 변압기 고장 시기를 예측하는 이상 예측모델에 상기 센서 데이터를 입력하여, 상기 변압기의 이상을 탐지하거나 고장 시기를 예측하는 결과 데이터를 생성하는 과정; 및
사용자 단말이 상기 데이터 서버로부터 상기 센서 데이터 및/또는 상기 결과 데이터를 수신하여 시각화하거나 알람을 발생시키는 과정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 변압기 상태관리 방법.