KR100743879B1 - 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법 - Google Patents

변압기 터보 운전 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100743879B1
KR100743879B1 KR1020060041838A KR20060041838A KR100743879B1 KR 100743879 B1 KR100743879 B1 KR 100743879B1 KR 1020060041838 A KR1020060041838 A KR 1020060041838A KR 20060041838 A KR20060041838 A KR 20060041838A KR 100743879 B1 KR100743879 B1 KR 100743879B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
turbo
transformer
equation
control signal
Prior art date
Application number
KR1020060041838A
Other languages
English (en)
Inventor
최덕수
김광순
함정필
박기주
Original Assignee
주식회사 케이디파워
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 케이디파워 filed Critical 주식회사 케이디파워
Priority to KR1020060041838A priority Critical patent/KR100743879B1/ko
Priority to CN2006101452976A priority patent/CN101071674B/zh
Application granted granted Critical
Publication of KR100743879B1 publication Critical patent/KR100743879B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/008—Details of transformers or inductances, in general with temperature compensation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F27/00—Details of transformers or inductances, in general
    • H01F27/08—Cooling; Ventilating
    • H01F27/10—Liquid cooling
    • H01F27/12—Oil cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/04—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for transformers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

본 발명은 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 해결하고자 하는 기술적 과제는 변압기 권선온도를 예측하여 변압기 절연물이 허용 온도 이상으로 상승하지 못하도록 사전에 터보 팬을 동작시켜 변압기의 온도를 낮춤으로써 사고를 예방함과 동시에 ANSI 규격에 따르는 단시간 과부하 운전을 가능하게 함으로써 변압기 용량 증대 효과를 얻는 데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명에 의한 해결 방법의 요지는 변압기의 절연유 온도를 센싱하는 변압기 온도 센서와, 상기 변압기가 장착된 판넬의 온도를 센싱하는 판넬 온도 센서와, 상기 변압기 온도 센서로부터 얻은 데이터에 기초하여 터보 팬을 작동하는 제어 신호를 출력하고, 상기 판넬 온도 센서로부터 얻은 데이터에 기초하여 배기 팬을 작동하게 하는 제어 신호를 출력하며, 또한 상기 데이터를 저장하여 제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 터보 기능이 작동하게 되는 터보 기능부와, 상기 제어부 또는 상기 터보 기능부의 제어 신호에 의해 터보 팬을 작동하게 하는 터보 팬 구동부와, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 배기 팬을 작동하게 하는 배기 팬 구동부와, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 변압기 온도 또는 판넬 온도를 저장하는 저장부로 이루어진 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법이 개시된다.
변압기, 터보 운전, 터보 기능, 터보 팬, 온도

Description

변압기 터보 운전 장치 및 그 방법{Transformer turbo driving device and method thereof}
도 1은 종래 변압기 터보 운전 방법의 문제점을 설명하기 위한 시간대 변압기 온도 변화의 일례를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치에서 1시간 데이터 수집 이전의 알고리즘 설명을 위한 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치에서 1시간 데이터 수집 이후의 알고리즘 설명을 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 방법을 도시한 플로우 챠트이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100; 본 발명에 의한 변압기 터보 운전 장치
110; 변압기 온도 센서 120; 판넬 온도 센서
130; 제어부 140; 터보 기능부
150; 터보 팬 구동부 160; 배기 팬 구동부
170; 저장부
본 발명은 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 변압기의 급격한 온도상승 또는 높은 부하율에서의 변압기가 장시간 운전에 의해 발생하는 변압기 절연물의 열화현상을 방지하기 위해 권선의 온도를 사전에 예측하여 사전에 터보 팬을 동작시켜 변압기의 온도를 낮출 수 있는 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 변압기의 권선에 전류가 흐르면 주울 열이 발생하므로 변압기의 온도가 상승하게 된다. 권선 온도는 통상 절연유에 설치된 온도 센서에 의해 측정되며, 2차 권선 내부에 온도 센서를 설치하여 변압기의 권선 온도를 측정함으로써 부하의 변화에 따른 발열에 대해 직접적으로 온도를 측정할 수 있다.
이렇게 측정되는 변압기의 권선온도와 그 주위온도는 변압기의 용량에 영향을 미치게 된다. ANSI/IEEEC 57.91에 의하면 자냉식 변압기의 경우 1℃온도를 냉각할 때 마다 용량이 1%(주위 온도가 30℃이하), 1.5%(주위 온도가 30℃이상) 증가하는 효과가 있으므로 변압기를 냉각시키는 것은 사고 및 변압기 수명 단축 예방과 함께 용량 증대로 인한 과부하 운전을 가능하게 함으로써, 변압기 증설 비용 절감이라는 경제적 이점을 함께 가져올 수 있다.
한편 이러한 온도 측정 결과 허용치 이상으로 온도가 증가하게 되면 터보 기능이 작동하게 되며, 이후 변압기 온도가 더욱 증가하게 되면 터보 팬이 동작하게 되어 변압기를 냉각하게 된다. 그런데, 기존의 터보 운전 알고리즘에서 터보 기능 작동 시간(Ton)의 계산시 변압기의 온도 기울기 평균값(Savg)이 음의 값이 되는 경우, 터보 기능 작동 시간 역시 음의 값으로 되어 터보 팬이 동작하는 문제가 있다.
즉, 종래 변압기의 터보 운전은 온도 기울기 값(an)이 0보다 큰 조건과, 마지막 측정 온도값(Tn)이 이전 측정 온도값(Ttf1)보다 큰 조건의 합으로 터보 기능의 작동 또는 중지가 결정된다. 즉, 아래와 같은 구문으로 간략하게 표현이 가능하다.
If [an > 0 or Tn > Ttf1] then 터보 기능 = on
여기서, 상술한 바와 같이 an은 온도 기울기 값이고, Tn은 최후 측정 온도값이며, Ttf1은 터보기능이 작동하게 되었을 때의 온도이다.
그러나, 이러한 경우 다음과 같은 문제점을 야기한다.
도 1에 도시된 바와 같이 서서히 온도가 증가하다가 갑자기 온도가 떨어졌을 경우(실제 데이터의 경우 보기 힘든 경우이나, 데이터 입력시 외란 등에 의해 나타날 수도 있다.) 터보 기능이 바로 중지되고, 그 이후 온도가 급상승하게 되면 1시간동안 예측이 불가능하므로, 도 1에서 같은 경우가 실제로 발생하였을 경우 적절히 대처할 수 없는 문제가 있다.
또한, 도 1의 경우를 조금 더 과장하면 터보 팬은 작동되고, 터보 기능은 중지되는 문제도 나타날 수 있다. 만약 이러한 문제가 발생하는 경우, 현재 온도가 낮고 예측 온도도 낮은 상황에서 터보 팬이 불필요하게 최소한 1시간 이상 동작하게 되는 문제가 있다.
더불어, 종래의 터보 운전 방식은 온도 측정 데이터가 7개 미만일 경우 터보 기능이 동작하지 않는 문제가 있다. 이는 곧 급격한 상황에 대처할 수 없다는 의미와 동일하며 터보 운전 알고리즘의 유연성 및 강인함이라는 특성에 크게 위배된다.
또한, 터보 기능이 작동하게 된 상태에서 계속 온도가 조금씩 하강할 때 터보 기능은 각 단계별로 작동 및 중지가 계속 반복되는 오동작이 존재하였다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복함과 함께 변압기의 과부하 운전을 가능케 하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 변압기의 미래 권선 온도를 예측함으로써 사전에 터보팬을 동작시켜 변압기 절연물이 허용 온도 이상으로 상승하지 못하게 함과 동시에 단시간 변압기 용량의 증가 효과를 동시에 얻을 수 있는 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 변압기 터보 운전 장치는 변압기의 절연유 온도를 센싱하는 변압기 온도 센서와, 상기 변압기가 장착된 판넬의 온도를 센싱하는 판넬 온도 센서와, 상기 변압기 온도 센서로부터 얻은 데이터에 기초하여 터보 팬을 작동하게 하는 제어 신호를 출력하고, 상기 판넬 온도 센서로부터 얻은 데이터에 기초하여 배기 팬을 작동하게 하는 제어 신호를 출력하며, 또한 상기 데이터를 저장하는 제어 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 터보 기능이 작동하게 되는 터보 기능부와, 상기 제어부 또는 상기 터보 기능부의 제어 신호에 의해 터보 팬을 작동하게 하는 터보 팬 구동부와, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 배기 팬을 작동하게 하는 배기 팬 구동부와, 상기 제어부의 제어 신호에 의해 변압기 온도 또는 판넬 온도를 저장하는 저장부를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 변압기 온도 센서로부터 얻은 온도가 소정 온도(Ttf) 이상이면 터보 기능부가 작동되도록 하는 제어 신호를 출력하고, 이어서 상기 온도(Ttf)보다 높은 소정 온도(Tac) 이상이면 터보 팬 구동부가 작동되도록 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 판넬 온도가 일정한 지정온도(40℃) 이상이면 배기 팬 구동부를 작동하게 하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
또한, 상기 터보 기능부는 상기 변압기 온도 센서로부터 얻은 온도가 소정 온도(Ttf) 이상이면 작동하게 되는 동시에, 소정 알고리즘으로 변압기의 미래 온도를 예측하여, 상기 터보 팬이 작동하게 되도록 하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
한편, 변압기의 내부에 히트파이프를 내장하여 정격온도 이상에서 변압기의 열원을 신속히 외부로 방출할 수 있음은 물론이다. 즉, 단위 시간에 급격한 온도상승이 있을 경우 180초이내에 변압기내의 열원을 신속하게 방출하여 절연유의 열화로 인한 소손을 방지할 수 있다.
또한, 상기 알고리즘은 수집된 온도 데이터가 1시간 이전일 경우와, 수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우 서로 다른 방법으로 변압기의 미래 온도를 예측할 수 있다.
상기 알고리즘(또는 본 발명에 의한 변압기 터보 운전 방법)은 수집된 온도 데이터가 1시간 이전일 경우,
아래 수학식 1에 의해 온도 기울기의 평균값을 계산하는 단계와,
[수학식 1]
Figure 112006032617155-pat00001
단,
Figure 112006032617155-pat00002
(여기서, n은 터보 기능 작동 이후 데이터의 저장 횟수, Savg는 저장된 시간의 평균 기울기.)
아래 수학식 2에 의해 터보 팬의 동작 온도를 계산하는 단계와,
[수학식 2]
Figure 112006032617155-pat00003
(여기서, T'ac는 1시간 이내의 각 샘플링 시간에 해당하는 절연물의 최고허용온도.)
아래 수학식 3에 의해 1시간 이내의 터보 팬 동작 온도 T'ac에 도달하는 시간을 계산하는 단계와,
[수학식 3]
Figure 112006032617155-pat00004
아래 수학식 4에 의해 M < 0이면 터보 팬 구동부를 작동하는 제어 신호를 출력하고, M > 0이면 터보 팬 구동부를 중지하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112006032617155-pat00005
더욱이, 상기 알고리즘(또는 본 발명에 의한 변압기 터보 운전 방법)은 수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우,
아래 수학식 5에 의해 온도 기울기의 평균값을 계산하는 단계와,
[수학식 5]
Figure 112006032617155-pat00006
(여기서, Savg는 저장된 1시간의 평균 기울기.)
아래 수학식 6에 의해 터보 팬의 동작 시간을 계산하는 단계와,
[수학식 6]
Figure 112006032617155-pat00007
아래 수학식 7에 의해 M < 0이면 터보 팬 구동부를 작동하는 제어 신호를 출력하고, M > 0이면 터보 팬 구동부를 중지하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112006032617155-pat00008
상기와 같이 하여 본 발명에 의한 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법은 변압기 온도, 판넬 온도 등을 감시하고, 그것의 데이터를 저장하여 소정 알고리즘에 의해 미래의 변압기 온도를 예측함으로써 변압기가 허용 온도 이상으로 상승하지 못하도록 터보 팬을 동작시켜 변압기의 온도를 낮추는 터보 운전 알고리즘을 구현하게 된다.
상기 변압기의 권선온도와 그 주위온도(판넬온도)는 변압기의 용량에 영향을 미치게 된다. ANSI/IEEEC 57.91에 의하면 자냉식 변압기의 경우 1℃온도를 냉각할 때 마다 용량이 1%(주위 온도가 30℃이하), 1.5%(주위 온도가 30℃이상) 증가하는 효과가 있으므로 변압기를 냉각시키는 것은 사고 및 변압기 수명 단축 예방과 함께 용량 증대로 인한 과부하 운전을 가능하게 함으로써, 변압기 증설 비용 절감이라는 경제적 이점을 함께 가져올 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치(100)는 변압기 온 도 센서(110)와, 판넬 온도 센서(110)와, 제어부(130)와, 터보 기능부(140)와, 터보 팬 구동부(150)와, 배기 팬 구동부(160)와, 저장부(170)를 포함한다.
상기 변압기 온도 센서(110)는 변압기의 온도를 센싱하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(130)에 출력한다.
상기 판넬 온도 센서(110)는 상기 변압기가 장착된 판넬의 온도를 센싱하고, 이를 전기적 신호로 변환하여 제어부(130)에 출력한다.
상기 제어부(130)는 상기 변압기 온도 센서(110)로부터 얻은 데이터에 기초하여 터보 팬을 작동하는 제어 신호를 출력한다. 또한, 상기 제어부(130)는 상기 판넬 온도 센서(110)로부터 얻은 데이터에 기초하여 배기 팬을 작동하는 제어 신호를 출력한다. 더욱이, 상기 제어부(130)는 상기 변압기 온도 또는 판넬 온도를 소정 데이터로 하여 저장하는 제어 신호를 출력한다.
상기 터보 기능부(140)는 상기 제어부(130)의 제어 신호에 의해 터보 기능 작동되며, 이러한 터보 기능부(140)는 하기하겠지만 소정 알고리즘을 내장하여 상기 변압기의 온도를 예측함으로써, 상기 터보 팬을 작동하는 역할을 한다.
상기 터보 팬 구동부(150)는 상기 제어부(130) 또는 상기 터보 기능부(140)의 제어 신호에 의해 터보 팬을 작동함으로써, 변압기의 온도가 하강되도록 한다. 즉, 본 발명은 터보 팬이 상기 제어부(130)에 의해 직접 구동되거나, 또는 상기 터보 기능부(140)의 소정 알고리즘에 의해 구동되기도 한다.
상기 배기 팬 구동부(160)는 상기 제어부(130)의 제어 신호에 의해 배기 팬을 작동함으로써, 변압기의 온도가 하강되도록 한다.
상기 저장부(170)는 상기 제어부(130)의 제어 신호에 의해 변압기 온도 또는 판넬 온도를 저장한다.
여기서, 일례로 변압기의 터보 운전 알고리즘이 표 1에 기재되어 있다.
구분 터보기능요소 1단계 2단계 3단계 -
변압기온도 설정치 Ttf [감시] 터보 기능(예측) 터보운전 (터보팬 동작) 배기팬
-변압기 온도 -부하율 -판넬 온도
예측 이상 미만 작동 중지 작동 중지 작동 중지
○ ○ ○ 예측값에 따라 결정 -
○ ○ ○
현재 변압기 온도가 Tac 이상 ○ ○
변압기 온도가 Tac 미만 ○ ○
부하율 70%이상 ○ ○
부하율 70%미만 ○ ○
판넬 온도가 40° 이상 ○ ○
판넬 온도가 40° 미만 ○ ○
한편, 상기 제어부(130)는 변압기 온도 센서(110)로부터 얻은 온도가 소정 온도(Ttf) 이상이면 터보 기능부(140)가 작동되도록 하는 제어 신호를 출력하고, 이어서 상기 온도(Ttf)보다 높은 소정 온도(Tac) 이상이면 터보 팬 구동부(150)가 작동되도록 제어 신호를 출력한다. 더불어, 상기 제어부(130)는 판넬 온도가 일정한 지정온도(40℃) 이상이면 배기 팬 구동부(160)를 작동하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
여기서, 변압기에 유입된 절연물의 종류에 따른 최고허용온도, 변압기 온도, 터보기능 온도(Ttf)의 일례가 표 2에 정리되어 있다. 표 2에 기재된 바와 같이 변압기의 온도가 터보 기능 동작 온도(Ttf) 이상일 경우 터보 기능이 작동된다. 여기서, 상기 터보 기능 동작 온도(Ttf)는 변압기 온도의 대략 1/2 온도(Ttf=Tac/2)일 수 있다.
절연물 온도[℃] A종 E종 B종 F종 H종 비 고
Ttf 40 47 58 69 81 Ttf = Tac /2
Ttac 81 94 117 139 162 A, E종 : Ttac=Ttop*0.9 B, F, H종 : Ttac=Tl*0.9
Ttop 90 105 - - - Ttop=Tl-15
Tl 105 120 130 155 180 IEC 76
Ttf : 터보기능 동작 온도 [℃]
Ttac : 평균온도 등을 고려한 최고허용계산 온도 [℃]
Ttop : 최고허용온도에서 유추한 변압기온도 [℃]
Tl : 절연물 최고 허용온도 [℃]
tton : 터보 팬 동작시각 [sec]
여기서, 변압기 온도(Ttop)와 최고 허용 온도(Tl) 사이의 관계를 좀더 구체적으로 설명한다. 변압기에 유입된 절연유의 최고 허용 온도는 현실적으로 센싱이 불가능하므로 변압기 온도를 측정하여 유추한다. 변압기 온도는 상술한 바와 같이 변압기 온도 센서(110)로 센싱할 수 있으며, 일례로 PT100 온도계로 측정 가능하다.
상기 변압기 온도(Ttop)는 아래의 수학식과 같다.
Ttop = T1 - Ttad - Tah
일례로 A종의 경우 Ttop =105-10-5=90℃이 된다.
Ttad : 변압기온도와 권선 평균온도와의 편차
유입변압기일 경우 10℃ (절연물 A, E종)
Tah : 정격부하에서의 권선평균온도와 최고온점 온도와의 편차
유입변압기일 경우 5℃ (절연물 A, E종)
상술한 바와 같이 본 발명은 터보 기능부(140)가 상기 변압기 온도 센서(110)로부터 얻은 온도가 소정 온도(Ttf) 이상이면 작동되는 동시에, 소정 알고리즘으로 변압기의 미래 온도를 예측하여, 상기 터보 팬이 작동되도록 하는 제어 신호를 출력한다.
여기서, 상기 알고리즘은 수집된 온도 데이터가 1시간 이전일 경우와, 수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우 서로 다른 방법으로 변압기의 미래 온도를 예측한다.
도 3은 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치에서 1시간 데이터 수집 이전의 알고리즘 설명을 위한 그래프이다.
도 3에 도시된 그래프에서 터보 운전 시각을 예측하기 위한 직선의 식은 아래의 수학식과 같이 표현된다.
T = at + b
여기서 1개의 데이터로는 기울기를 구할 수 없으므로, Ttf1만을 저장한 이후 Ttf를 기준으로 보다 높은 온도를 저장하고 기울기를 구한다. 단, 기울기가 0일 때는 현재 상태를 유지해야 하므로 데이터와 기울기를 저장하지 않으며, 저장되는 기울기는 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
Figure 112006032617155-pat00009
위의 수학식에 의해 계산되어지는 각 스텝에서의 an을 사용하여 기울기의 평균을 구한다.
1시간 이후의 변압기 온도를 예측하기 위해서는 과거 1시간의 데이터(Ttf1~Ttf7, 총 7개)가 필요하며, 이 데이터가 수집되기 전에는 수집된 데이터만큼의 미래를 예측한다. 즉, 1 시간을 기준으로, 데이터가 수집되기 전과 수집된 이후의 두 개의 처리과정으로 나뉘어 지게 된다.
1시간 이후를 예측하기 위해서는 현시점을 기준으로 과거 1시간의 온도 데이터(7개의 데이터)가 필요하므로, 7개 이하의 데이터로 1시간 이후의 변압기 온도를 예측하는 것은 신뢰성이 없다고 할 수 있다. 따라서, 수집된 데이터에 해당하는 시간까지만 변압기온도를 예측하여야 한다.
여기서, 도 5를 함께 참조하여 본 발명에 의한 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 1시간 이내 조건에서 온도를 예측하기 위해서 먼저 위에서 구한 an을 사용하여 아래의 수학식 1과 같이 기울기의 평균을 구한다.
[수학식 1]
Figure 112006032617155-pat00010
(여기서 n은 터보 기능 작동 이후 데이터의 저장 횟수를 의미한다. 구해진 Savg는 저장된 시간의 평균 기울기이다.)
이와 함께 예측시간의 터보 팬 동작온도를 아래의 수학식 2를 이용하여 얻을 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112006032617155-pat00011
(여기서, T'ac는 1시간 이내의 각 샘플링 시간에 해당하는 절연물의 최고허용온도이다. )
또한, n은 상기 수학식 1에서의 n과 동일하다. 결국 n = 0일 때 T'ac = Tn이 되며, n=6일 때, T'ac = Tac 이다.
이렇게 계산된 T'ac와 Savg를 이용하여 아래의 수학식 3에 대입하면 1시간 내의 터보 팬 동작온도 T'ac에 도달하는 시간을 구할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112006032617155-pat00012
(여기서 구해진 Ton과 예상 시점에서의 터보 팬 동작시간.)n·△t의 차이는 곧 현재 시점의 여유분(Margin)을 의미하므로, 이를 정량화하면 아래의 수학식 4로 표현된다.
[수학식 4]
Figure 112006032617155-pat00013
여기서, 터보 기능부는 M < 0이면 터보 팬 구동부를 작동하는 제어 신호를 출력하고, M > 0이면 터보 팬 구동부를 중지하는 제어 신호를 출력한다.
단, Ton이 음의 값인 경우 M값은 터보 팬의 작동/중지의 동작에는 문제가 없으나 여유분의 의미는 상실하게 된다. 따라서, Ton 값이 음인 경우 M 값은 부호만 판별해야 한다.
계속해서, 상기 수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우, 알고리즘을 설명한다.
여기서, 7개의 데이터 수집 이후는 예측 시간이 1시간이므로 상기 각 스텝을 의미하는 n값이 6으로 고정되며, 수학식 2의 터보운전 예상 온도 역시 Tac로 고정된다.
아래의 수학식 5 및 수학식 6은 예측을 위해 사용되는 기울기와 터보 팬 동작 시간을 나타낸다.
[수학식 5]
Figure 112006032617155-pat00014
[수학식 6]
Figure 112006032617155-pat00015
상기와 마찬가지로 Ton과 예상 시점에서의 터보 팬 동작 시간(3600초)의 차이는 곧 현재 시점의 여유분을 의미하므로, 이를 아래의 수학식 7로 정리할 수 있다.
[수학식 7]
Figure 112006032617155-pat00016
위의 수학식 7을 사용하여 현재 점에서의 1시간 후 Tac에 도달하는 시간까지의 여유분을 계산할 수 있으며, M < 0인 경우 터보 기능부는 터보 팬을 작동하는 제어신호를 출력하고, M > 0인 경우 터보 기능부는 터보 팬을 중지하는 제어 신호를 출력한다.
이는 위에서 설명한 바와 같이 Ton이 음의 값인 경우 M 값은 정상적인 터보 팬의 작동/중지 기능을 수행하며 여유분의 의미는 상실하므로 Ton 값이 음인 경우 M값은 부호만 판별하여야 한다. 결국 T > Ttf인 조건을 만족하고 나서 1스텝(10분) 후 터보 기능이 시작되며, 그 이후 과거의 데이터에서 온도 변화를 계산, 터보 팬 동작 여부를 판단하게 된다.
도 5에서 Process 1은 수집된 온도 데이터가 1시간 이전일 경우의 처리 절차이고, Process 2는 수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우의 처리 절차이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법은 변압기 온도, 판넬 온도 등을 감시하고, 그것의 데이터를 저장하여 소정 알고리즘에 의해 미래의 변압기 온도를 예측함으로써 변압기가 허용 온도 이상으로 상승하지 못하도록 터보 팬을 동작시켜 변압기의 온도를 낮추는 터보 운전 알고리즘을 구현하게 된다.
이 터보 운전 알고리즘에 의해 절연물의 열화 현상의 가속과 급격한 온도증가에 의한 사고를 방지할 수 있으며 동시에 안전한 단시간 과부하 운전을 가능하게 하여 변압기 용량 증가의 효과를 동시에 가져올 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 변압기의 절연유 온도를 센싱하는 변압기 온도 센서와,
    상기 변압기가 장착된 판넬의 온도를 센싱하는 판넬 온도 센서와,
    상기 변압기 온도 센서로부터 얻은 데이터에 기초하여 터보 팬을 작동하는 제어 신호를 출력하고, 상기 판넬 온도 센서로부터 얻은 데이터에 기초하여 배기 팬을 작동하는 제어 신호를 출력하며, 또한 상기 데이터를 저장하는 제어 신호를 출력하는 제어부와,
    상기 제어부의 제어 신호에 의해 터보 기능이 작동되는 터보 기능부와,
    상기 제어부 또는 상기 터보 기능부의 제어 신호에 의해 터보 팬을 작동하는 터보 팬 구동부와,
    상기 제어부의 제어 신호에 의해 배기 팬을 작동하는 배기 팬 구동부와,
    상기 제어부의 제어 신호에 의해 변압기 온도 또는 판넬 온도를 저장하는 저장부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 변압기 온도 센서로부터 얻은 온도가 소정 온도(Ttf) 이상이면 터보 기능부가 작동되도록 하는 제어 신호를 출력하고, 이어서 상기 온도(Ttf)보다 높은 소정 온도(Tac) 이상이면 터보 팬 구동부가 작동되도록 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는 판넬 온도가 일정한 지정온도(40℃) 이상이면 배기 팬 구동부를 작동하는 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 터보 기능부는 상기 변압기 온도 센서로부터 얻은 온도가 소정 온도(Ttf) 이상이면 작동되는 동시에, 변압기의 미래 온도를 예측하여, 상기 터보 팬이 작동되도록 하는 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 터보 기능부는 수집된 온도 데이터가 1시간 이전일 경우와, 수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우로 구분하여 변압기의 미래 온도를 예측함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 터보 기능부는 수집된 온도 데이터가 1시간 이전일 경우,
    아래 수학식 1에 의해 온도 기울기의 평균값을 계산하는 단계와,
    [수학식 1]
    Figure 112007037702134-pat00017
    (여기서, n은 터보 기능 작동 이후 데이터의 저장 횟수, Savg는 저장된 시간의 평균 기울기.)
    아래 수학식 2에 의해 터보 팬의 동작 온도를 계산하는 단계와,
    [수학식 2]
    Figure 112007037702134-pat00018
    (여기서, T'ac는 1시간 이내의 각 샘플링 시간.)
    아래 수학식 3에 의해 1시간 이내의 터보 팬 동작 온도 T'ac에 도달하는 시간을 계산하는 단계와,
    [수학식 3]
    Figure 112007037702134-pat00019
    아래 수학식 4에 의해 M < 0이면 터보 팬 구동부를 작동하는 제어 신호를 출력하고, M > 0이면 터보 팬 구동부를 중지하는 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 장치.
    [수학식 4]
    Figure 112007037702134-pat00020
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 터보 기능부는 수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우,
    아래 수학식 5에 의해 온도 기울기의 평균값을 계산하는 단계와,
    [수학식 5]
    Figure 112007037702134-pat00021
    (여기서, Savg는 저장된 1시간의 평균 기울기.)
    아래 수학식 6에 의해 터보 팬의 동작 시간을 계산하는 단계와,
    [수학식 6]
    Figure 112007037702134-pat00022
    아래 수학식 7에 의해 M < 0이면 터보 팬 구동부를 작동하는 제어 신호를 출력하고, M > 0이면 터보 팬 구동부를 중지하는 제어 신호를 출력함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 장치.
    [수학식 7]
    Figure 112007037702134-pat00023
  8. 변압기의 터보 운전 방법에 있어서,
    수집된 온도 데이터가 1시간 이전일 경우,
    아래 수학식 1에 의해 온도 기울기의 평균값을 계산하는 단계와,
    [수학식 1]
    Figure 112006032617155-pat00024
    (여기서, n은 터보 기능 작동 이후 데이터의 저장 횟수, Savg는 저장된 시간의 평균 기울기.)
    아래 수학식 2에 의해 터보 팬의 동작 온도를 계산하는 단계와,
    [수학식 2]
    Figure 112006032617155-pat00025
    (여기서, T'ac는 1시간 이내의 각 샘플링 시간.)
    아래 수학식 3에 의해 1시간 이내의 터보 팬 동작 온도 T'ac에 도달하는 시간을 계산하는 단계와,
    [수학식 3]
    Figure 112006032617155-pat00026
    아래 수학식 4에 의해 M < 0이면 터보 팬을 작동하고, M > 0이면 터보 팬을 중지함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 방법.
    [수학식 4]
    Figure 112006032617155-pat00027
  9. 변압기의 터보 운전 방법에 있어서,
    수집된 온도 데이터가 1시간 이상일 경우,
    아래 수학식 5에 의해 온도 기울기의 평균값을 계산하는 단계와,
    [수학식 5]
    Figure 112006032617155-pat00028
    (여기서, Savg는 저장된 1시간의 평균 기울기.)
    아래 수학식 6에 의해 터보 팬의 동작 시간을 계산하는 단계와,
    [수학식 6]
    Figure 112006032617155-pat00029
    아래 수학식 7에 의해 M < 0이면 터보 팬을 작동하고, M > 0이면 터보 팬을 중지함을 특징으로 하는 변압기 터보 운전 방법.
    [수학식 7]
    Figure 112006032617155-pat00030
KR1020060041838A 2006-05-10 2006-05-10 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법 KR100743879B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060041838A KR100743879B1 (ko) 2006-05-10 2006-05-10 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법
CN2006101452976A CN101071674B (zh) 2006-05-10 2006-11-29 变压器涡轮运转装置及其方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060041838A KR100743879B1 (ko) 2006-05-10 2006-05-10 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100743879B1 true KR100743879B1 (ko) 2007-07-30

Family

ID=38499833

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060041838A KR100743879B1 (ko) 2006-05-10 2006-05-10 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR100743879B1 (ko)
CN (1) CN101071674B (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200457915Y1 (ko) * 2007-10-23 2012-01-12 현대중공업 주식회사 변압기의 냉각시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001072065A (ja) * 1999-08-31 2001-03-21 Honshu International Packaging Co Ltd 紙製パレット
JP2004039653A (ja) * 2003-10-30 2004-02-05 Brother Ind Ltd キースイッチ装置
JP2004085669A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Hitachi Cable Ltd 導波路型光モジュール

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86203510U (zh) * 1986-05-15 1988-06-15 韩柏青 风冷变压器通风装置
CN2378813Y (zh) * 1999-05-17 2000-05-17 沈阳变压器有限责任公司 变压器冷却器控制装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001072065A (ja) * 1999-08-31 2001-03-21 Honshu International Packaging Co Ltd 紙製パレット
JP2004085669A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Hitachi Cable Ltd 導波路型光モジュール
JP2004039653A (ja) * 2003-10-30 2004-02-05 Brother Ind Ltd キースイッチ装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
공개특허 제2001-72065호
공개특허 제2004-39653호
공개특허 제2004-85669호

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR200457915Y1 (ko) * 2007-10-23 2012-01-12 현대중공업 주식회사 변압기의 냉각시스템

Also Published As

Publication number Publication date
CN101071674A (zh) 2007-11-14
CN101071674B (zh) 2011-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7719812B2 (en) Power converters with rate of change monitoring for fault prediction and/or detection
JP4762044B2 (ja) 負荷回路の保護装置
JP5520639B2 (ja) 電力変換装置および過負荷保護方法
EP2031948B1 (en) Determination of the lifetime of a component
US20080285184A1 (en) Power converters with operating efficiency monitoring for fault detection
JP2005302794A (ja) 変圧器監視システム
JP2007199052A (ja) 寿命予測監視装置、寿命予測監視方法及び寿命予測監視プログラム
JP4736006B2 (ja) モータ始動制御装置およびモータ始動における保護方法
US9439323B2 (en) Electronic device and method for controlling temperature of electronic device
JPH04297877A (ja) 電気機器収納装置の絶縁劣化防止及び絶縁劣化予測診断装置
US8054609B2 (en) System to control, protect and monitor the status of forced cooling motors for power transformers and similar
JP2006254574A (ja) インバータの保護装置
US20080284449A1 (en) Power converters with component stress monitoring for fault prediction
JP5428810B2 (ja) 余寿命推定方法及び余寿命推定システム
CN1201473C (zh) 用于电动机起动器的热补偿控制器***和热补偿方法
KR100743879B1 (ko) 변압기 터보 운전 장치 및 그 방법
KR102114709B1 (ko) 에너지 절감형 스마트 동파방지 시스템
JP2007060787A (ja) 電源トランス保護システム
CN113418273A (zh) 一种电加热继电器热故障检测方法和空调器
KR100995709B1 (ko) 유입식 변압기 부하관리장치
JP2013108681A (ja) 空調システム
JP3617799B2 (ja) 電力機器負荷監視装置
JP2004180454A (ja) モータ冷却制御システム
WO2008139285A2 (en) Power converters with component stress monitoring for fault prediction
JP2014027875A (ja) 負荷回路の保護装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130604

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140603

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150603

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160705

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180703

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190702

Year of fee payment: 13