KR20230079603A - 변압기의 통합진단 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 변압기의 종합진단 시스템에 관한 것으로, 다수의 변압기 각각에 설치되어 변압기의 상태 정보를 검출하는 변압기 상태 검출단말과, 상기 변압기 상태 검출단말에서 검출된 정보를 수신하는 정보수집 서버와, 상기 정보수집 서버에서 수집된 정보를 저장하는 데이터베이스 서버와, 상기 데이터베이스 서버에 저장된 정보를 이용하여 변압기 각각의 상태를 진단하고, 진단 결과를 데이터베이스 서버에 저장하는 진단 서버와, 상기 데이터베이스 서버에 저장된 변압기의 상태 정보 및 진단 정보를 웹 또는 모바일 웹에 게시하여 공개하는 정보제공 서버를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 변압기의 통합진단 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 운전중인 변압기의 각종 정보를 검출하고, 검출된 정보를 기초로 변압기의 이상상태를 조기에 발견함으로써 사고를 예방하기 위한 변압기의 통합진단 시스템에 관한 것이다.
국내의 산업발전과 더불어 전기 사용량이 증대되어, 1960년대 후반부터 산업체에서는 전력용 변압기, 차단기 등의 대형 전기 설비들이 계속 증설되어 왔다. 이러한 기설 전력설비들이 장기간에 걸쳐 사용되어 왔으므로, 현재에는 그 노후화가 두드러지게 나타나고 있다.
특히, 최근의 산업설비의 자동화, 고도화에 따라 안정적인 전력공급이 중요한 요건이 되고 있으므로, 전력공급중단 시 발생될 수 있는 경제적 손실 및 산업 안전사고의 방지 측면에서 노후전력설비의 관리가 매우 중요시되고 있다.
전력설비는 일반적으로 고가이며 대형화되어 있기 때문에 교체비용이 매우 높고, 작업상 긴 시간과 많은 인력을 필요로 한다. 또한, 대부분의 설비가 각 용도에 맞도록 개별 설계 제작되어야 하기 때문에 수 년 동안의 계획적인 진행이 이루어지지 않으면 생산차질로 인한 손실이 막대하게 발생할 수 있으며, 그 파장은 대규모 정전사태와 같이 사회적인 안정을 위협하는 수준에까지 이르게 된다.
최근 냉방부하 및 컴퓨터 등 전기이용 정보처리시설과 편의시설 증가로 전기 사용량이 급격히 증가하고 있으며, 이러한 현상은 과부하상태 지역 및 부하편중현상 심화지역의 확대로 나타나고 있다.
이로 인하여, 계통말단에 위치한 지상변압기가 담당하는 부하량은 불규칙하게 증대되고, 변압기에는 과부하현상에 의한 열화와 외부환경에 의한 열화 등에 의하여 잦은 절연파괴가 발생한다.
변압기는 전력의 안정적인 공급에 관련된 중요한 기능을 담당하고 있어서, 다른 어떤 전력설비보다도 높은 신뢰성이 요구된다. 따라서, 이런 변압기의 사고를 미연에 방지하기 위해 변압기의 이상을 감지하고 해소하기 위한 새로운 개념의 이상진단법의 개발이 시급히 요청된다.
특히, 주택가 근처의 지상에 설치되어 있는 변압기에서 사고가 발생하면, 변압기가 폭발하는 경우에는 인적, 물적 재산피해가 잇따르고 장시간의 정전피해를 수반하게 된다.
이러한 변압기 폭발사고의 주된 원인은 잦은 이상전압의 침입, 흡습 및 과열에 기인한 열화에 의한 것이 대부분이다. 그러나, 종래에는 이러한 인적, 물적 피해 및 사회적인 대형 재난을 초래하게 되는 변압기의 사고에 대한 사전 예방점검이 이루어지지 않았다.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 목적은, 변압기의 각종 데이터를 원격에서 검출하고, 검출된 데이터를 확인하여 변압기의 성능을 종합적으로 진단 및 평가할 수 있는 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 변압기의 종합진단 시스템은, 다수의 변압기 각각에 설치되어 변압기의 상태 정보를 검출하는 변압기 상태 검출단말과, 상기 변압기 상태 검출단말에서 검출된 정보를 수신하는 정보수집 서버와, 상기 정보수집 서버에서 수집된 정보를 저장하는 데이터베이스 서버와, 상기 데이터베이스 서버에 저장된 정보를 이용하여 변압기 각각의 상태를 진단하고, 진단 결과를 데이터베이스 서버에 저장하는 진단 서버와, 상기 데이터베이스 서버에 저장된 변압기의 상태 정보 및 진단 정보를 웹 또는 모바일 웹에 게시하여 공개하는 정보제공 서버를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 상태정보는, 권선 온도, 절연유 탁도, 유중가스, 부싱, 전압조정 장치의 상태 및 부분 방전 여부 정보일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 변압기 상태 검출단말은, 광을 이용한 절연유의 색도, 광학 필터를 이용한 유중가스의 분석을 수행하는 절연유 광특성 분석부와, 열감응성 유리를 매개로하여 온도에 따른 광투과도의 차이를 이용하여 권선 온도를 간접 검출하는 권선 광특성 분석부와, 변압기의 전압을 검출하여 전압조정 장치의 설정과 실제 전압을 비교하여 전압조정 장치의 상태 정보를 확인하는 전압 검출부와, 전기적 펄스 또는 초음파를 검출하여 부분 방전의 발생 여부를 검출하는 부분 방전 검출부와, 부싱의 손상 여부를 광학적으로 검출하는 절연 광검출부와, 상기 절연유 광특성 분석부, 권선 광특성 분석부, 전압 검출부, 부분 방전 검출부, 절연 광검출부의 검출결과를 상기 정보수집 서버로 송신하는 통신부를 포함할 수 있다.
본 발명은, 변압기의 권선 온도, 절연유 탁도, 유중가스, 부싱, 전압조정 장치의 상태, 부분 방전 여부를 검출하고, 이를 이용하여 변압기의 수명을 예측하고, 예측된 수명에 따라 점검을 수행함으로써, 변압기 고장에 따른 사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변압기의 종합진단 시스템 구성도이다.
도 2는 변압기 상태 검출단말의 블록 구성도이다.
도 2는 변압기 상태 검출단말의 블록 구성도이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.
'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 변압기의 종합진단 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명은 변압기 정보 검출단말(10)에서 검출된 변압기의 권선 온도, 절연유 탁도, 유중가스, 부싱, 전압조정 장치의 상태, 부분 방전 여부 정보를 수신하는 데이터 수집서버(20)와, 상기 데이터 수집서버(20)에서 수집된 데이터를 저장하는 데이터베이스 서버(30)와, 상기 데이터베이스 서버(30)에 저장된 데이터를 이용하여 진단하고, 상기 데이터베이스 서버(30)에 저장하는 진단 서버(40)와, 상기 데이터베이스 서버(30)에 저장된 정보를 웹 또는 모바일 웹에 게시 및 공개하는 정보제공 서버(50)를 포함하여 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 변압기의 종합진단 시스템의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 데이터 수집서버(20)는 변압기에 설치된 변압기 정보 검출단말(10)과 통신하며 변압기에서 검출된 다양한 정보를 수집한다.
도 2는 변압기 정보 검출단말(10)의 블록 구성도이다.
도 2를 참조하면 변압기 정보 검출단말(10)은 절연유 광특성 분석부(11), 권선 광특성 분석부(12), 전압 검출부(13), 부분 방전 검출부(14), 절연 광검출부(15) 및 통신부(16)를 포함하여 구성될 수 있다.
절연유 광특성 분석부(11)는 광의 굴절을 이용한 절연유의 색도, 광학 필터를 이용한 유중가스의 분석을 수행할 수 있다.
권선 광특성 분석부(12)는 열감응성 유리를 매개로하여 온도에 따른 광투과도의 차이를 이용하여 열을 간접 검출하는 것으로 하며, 변압기의 권선 온도등 변압기의 성능 평가 지표로 사용할 수 있는 부분품의 온도를 검출하는 것으로 할 수 있다.
또한, 전압 검출부(13)는 변압기의 전압을 검출하여 전압조정 장치의 설정과 실제 전압을 비교하여 전압조정 장치의 상태 정보를 확인할 수 있다.
부분 방전 검출부(14)는 전기적 펄스 또는 초음파를 검출하여 부분 방전의 발생 여부를 검출한다.
마지막으로 절연 광검출부(15)는 광의 조사에 의해 부싱 등의 절연물의 손상 여부를 직접 검출하는 것으로 한다.
통신부(16)는 절연유 광특성 분석부(11)를 통해 검출되는 절연유의 탁도, 유중 가스 정보, 권선 광특성 분석부(12)를 통해 검출된 권선 온도 정보, 전압 검출부(13)를 통해 검출된 전압조정 장치의 상태 정보, 부분 방전 검출부(14)를 통해 검출된 부분 방전 정보 및 절연 광검출부(15)를 통해 검출된 절연체의 상태정보를 송신하는 것으로 한다.
통신부(16)는 무선 또는 유선 통신 방식을 사용하여 변압기 정보 검출단말(10)에서 검출된 정보들을 데이터 수집서버(20)에 송신한다.
변압기 정보 검출단말(10)은 수신된 변압기 정보 검출단말(10)의 정보를 데이터베이스 서버(30)에 저장하되, 각 변압기 정보 검출단말(10)의 식별자를 삽입하여 저장한다.
데이터베이스 서버(30)는 데이터베이스 규칙에 부합하도록 상기 변압기 정보 검출단말(10)에서 검출한 정보를 저장하며, 권한이 부여된 요청이 있는 경우 정보를 제공하는 것으로 한다.
진단 서버(40)는 설정된 진단 알고리즘을 수행하며, 데이터베이스 서버(30)에 특정 변압기의 정보를 요청할 수 있다. 진단 서버(40)의 요청에 따라 데이터베이스 서버(30)는 특정 변압기의 권선 온도, 절연유 탁도, 유중가스, 부싱, 전압조정 장치의 상태, 부분 방전 여부 정보를 제공한다.
진단 서버(40)는 수신된 권선 온도, 절연유 탁도, 유중가스, 부싱, 전압조정 장치의 상태, 부분 방전 여부 정보를 이용하여 진단 알고리즘을 수행하여, 해당 변압기의 수명 정보, 고장 정보 등을 진단하게 된다.
진단 결과는 다시 데이터베이스 서버(30)에 저장된다.
이처럼 데이터베이스 서버(30)에는 변압기에서 검출한 정보 및 진단 결과 정보가 저장되며, 데이터베이스 서버(30)는 변압기에서 검출한 정보 및 진단 결과를 요청에 따라 제공하는 것으로 한다.
정보제공 서버(50)는 웹 또는 모바일 웹 페이지에 데이터베이스 서버(30)에 저장된 변압기에서 검출한 권선 온도, 절연유 탁도, 유중가스, 부싱, 전압조정 장치의 상태, 부분 방전 여부 정보 및 각 변압기의 진단 결과를 게시하여, 변압기들 각각에 대한 정보를 제공할 수 있다.
이러한 정보는 변압기의 유지 보수 담당자나 관리자의 단말을 이용하여 정보제공 서버(50)가 제공하는 웹 또는 모바일 웹 페이지에 접속 후 확인할 수 있는 것으로 한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
10:변압기 정보 검출단말 20:데이터 수집서버
30:데이터베이스 서버 40:진단 서버
50:정보제공 서버
30:데이터베이스 서버 40:진단 서버
50:정보제공 서버
Claims (3)
- 다수의 변압기 각각에 설치되어 변압기의 상태 정보를 검출하는 변압기 상태 검출단말;
상기 변압기 상태 검출단말에서 검출된 상태 정보를 수신하는 데이터 수집서버;
상기 데이터 수집서버에서 수집된 정보를 저장하는 데이터베이스 서버;
상기 데이터베이스 서버에 저장된 정보를 이용하여 변압기 각각의 상태를 진단하고, 진단 결과를 데이터베이스 서버에 저장하는 진단 서버; 및
상기 데이터베이스 서버에 저장된 변압기의 상태 정보 및 진단 정보를 웹 또는 모바일 웹에 게시하여 공개하는 정보제공 서버를 포함하는 변압기의 종합진단 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 상태 정보는,
권선 온도, 절연유 탁도, 유중가스, 부싱, 전압조정 장치의 상태 및 부분 방전 여부 정보인 것을 특징으로 하는 변압기의 종합진단 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 변압기 상태 검출단말은,
광을 이용한 절연유의 색도, 광학 필터를 이용한 유중가스의 분석을 수행하는 절연유 광특성 분석부;
열감응성 유리를 매개로하여 온도에 따른 광투과도의 차이를 이용하여 권선 온도를 간접 검출하는 권선 광특성 분석부;
변압기의 전압을 검출하여 전압조정 장치의 설정과 실제 전압을 비교하여 전압조정 장치의 상태 정보를 확인하는 전압 검출부;
전기적 펄스 또는 초음파를 검출하여 부분 방전의 발생 여부를 검출하는 부분 방전 검출부;
부싱의 손상 여부를 광학적으로 검출하는 절연 광검출부; 및
상기 절연유 광특성 분석부, 권선 광특성 분석부, 전압 검출부, 부분 방전 검출부, 절연 광검출부의 검출결과를 상기 정보수집 서버로 송신하는 통신부를 포함하는 변압기의 종합진단 시스템.
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