KR101386109B1 - 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 동기발전기 회전자 내에 직접 취부되어 회전자의 U, V, W 상별 전압의 크기, 주파수, 정류된 DC 출력 전압 및 전류의 크기를 측정하여 출력하는 센서모듈, 상기 센서 모듈에서 출력되는 각종 데이터 값을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 A/D 변환수단, 상기 A/D 변환수단에서 출력되는 데이터를 분석하여 저장하고, 분석데이터의 요청시 또는 설정 주기에 따라 저장되어 있는 분석데이터를 전송하는 데이터 처리수단 및 상기 데이터 처리수단으로부터 설정 주기에 따라 전송되는 분석데이터를 기반으로 회전자의 상태를 점검하여 상태 점검결과에 따른 단계별 메시지를 전송하는 원격관리수단을 포함한 장치 및 그 방법을 제공함으로써, 회전자 권선의 층간 단락 시험을 수행할 시 많은 인원이 필요 없고, 사전 측정 장비 준비, 측청 회로 결선, 측정 결과 분석 등에도 시간 소요가 적으며, 회전자의 상태를 직접적으로 감시함으로써 감시 결과의 신뢰성이 극대화된다는 효과 등이 얻어진다.

Description

동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법{Method for Detecting On-Line Short-Turn Rotor Windings of Synchro Generator}

본 발명은 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 동기발전기 회전자에 취부되는 센서모듈을 통해 권선의 이상 유무를 원격에서 실시간 감시를 수행하여 동기발전기의 안정적 운용에 기여할 수 있는 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법에 관한 것이다.

일반적으로 분당 3600회 회전하고, 기계적 운동에너지로 변환시키는 매개체가 되는 발전기의 회전자는 정교한 회전 자계 생성을 위하여 여러 개의 슬롯(slot)과 적층 권선을 사용하는데, 기동 및 정지시 발생하는 회전자의 충격은 각 슬롯에 적층된 권선의 변형 및 층간 단락의 주요 원인이 된다.

상기와 같은 증간 단락이 발생하는 경우 대형 사고로 이어져 물리적 손실뿐만 아니라 생산공장의 전원 공급에 차질로 인하여 생산량의 달성 및 품질확보에 막대한 영향을 끼칠 수 있다.

이에 따라 상기 층간 단락 현상을 사전에 감지하기 위한 진단기법으로 크게 정지 중(off-line) 진단기법과 운전 중(on-line) 진단기법이 있다. 현재 가장 많이 사용되고 있는 방법은 정지 중 진단기법이다. 정지 중 진단기법은 발전기를 정지시키고 회전자를 인출한 상태에서 각 회전자 권선에 저전압을 인가하여 각 권선의 분담 전압을 측정한다. 측정한 분담 전압으로 권선간, 극간의 값을 상호 비교하여 층간 단락 발생 여부를 진단하였다.

따라서, 이와 같은 방법을 이용하여 회전자 권선의 층간 단락 시험을 수행할 시 많은 인원이 필요하고, 사전 측정 장비 준비, 측청 회로 결선, 측정 결과 분석 등에도 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 운전 중 진단기법은 회전자의 상태를 직접적으로 감시할 수 없으므로 고정자에의 상태를 감시하여 회전자의 상태를 추정하는 방식으로, 주로 자속을 공급하는 여자기계자 및 고정자의 전압, 전류, 저항상태 등을 비교하여 회전자의 상태를 진단하였다.

따라서, 추정에 의한 상태진단이기 때문에 판단 오류로 고장으로 판단하는 경우나 그 반대의 경우가 발생할 수 있어 감시 결과의 신뢰성이 낮다는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 동기발전기 회전자 내에 직접 취부되는 센서모듈을 통해 권선의 이상 유무를 원격에서 실시간 감시를 수행하여 이상 감지시 즉시 조치를 취하도록 하여 설비피해를 줄이는 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시장치는, 동기발전기 회전자 내에 직접 취부되어 회전자의 U, V, W 상별 전압의 크기, 주파수, 정류된 DC 출력 전압 및 전류의 크기를 측정하여 출력하는 센서모듈, 상기 센서 모듈에서 출력되는 각종 데이터 값을 디지털 값으로 변환하여 출력하는 A/D 변환수단, 상기 A/D 변환수단에서 출력되는 데이터를 분석하여 저장하고, 분석데이터의 요청시 또는 설정 주기에 따라 저장되어 있는 분석데이터를 전송하는 데이터 처리수단 및 상기 데이터 처리수단으로부터 설정 주기에 따라 전송되는 분석데이터를 기반으로 회전자의 상태를 점검하여 상태 점검결과에 따른 단계별 메시지를 전송하는 원격관리수단을 포함한다.

또한, 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법은 원격관리수단에서 회전자의 상태 분석 결과의 전송 주기 설정 등의 초기 설정 이후, 현재 지정된 모드가 상태 모니터링 모드인가를 판단하는 단계, 상기 판단결과 현재 모드가 상태 모니터링 모드인 경우 데이터처리수단에서 센서 모듈로부터 출력되는 각종 데이터 값을 분석하여 저장하는 단계, 상기 데이터 처리수단에서 설정된 전송 주기인가를 판단하여 전송 주기인 경우 저장한 분석데이터를 전송하는 단계 및 상기 원격관리수단에서 전송되는 분석데이터를 기반으로 회전자의 상태를 점검한 후 그 분석 결과에 따라 단계별 메시지를 원격 관리자에게 전송하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시장치 및 그 제어방법에 의하면, 회전자 권선의 층간 단락 시험을 수행할 시 많은 인원이 필요 없고, 사전 측정 장비 준비, 측청 회로 결선, 측정 결과 분석 등에도 시간 소요가 적으며, 회전자의 상태를 직접적으로 감시함으로써 감시 결과의 신뢰성이 극대화된다는 효과 등이 얻어진다.

도 1은 본 발명의 실시예를 적용하기 위한 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시장치의 구성을 간략하게 보인 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시과정을 보인 흐름도.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 적용하기 위한 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시장치의 구성을 간략하게 보인 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명을 적용하기 위한 회전자 권선 단락 감시장치는, 센서 모듈(100), A/D 변환부(200), 데이터 처리부(300), 무선 통신부(400), 원격관리부(500)를 포함하여 구성한다.

센서 모듈(100)은 동기발전기 회전자 내에 직접 취부되어 회전자의 U, V, W 상별 전압의 크기, 주파수, 정류된 DC 출력 전압 및 전류의 크기를 측정하여 출력한다.

A/D 변환부(200)는 상기 센서 모듈(100)에서 출력되는 각종 데이터 값을 디지털 값으로 변환하여 출력한다.

데이터 처리부(300)는 상기 A/D 변환부(200)에서 출력되는 데이터를 분석하여 저장하고, 분석데이터의 요청시 또는 설정 주기에 따라 저장되어 있는 분석데이터를 무선 통신부(400)를 통해 전송한다.

원격관리부(500)는 상기 데이터 처리부(300)로부터 설정 주기에 따라 전송되는 분석데이터를 기반으로 회전자의 상태를 점검하여 상태 점검결과에 따른 단계별 메시지를 원격 관리자(700)에게 전송하고, 표시부(600)를 통해 그 결과를 디스플레이한다.

또한, 상기 원격관리부(500)는 설정 주기 이외에 원격 관리자(700)의 진단 요구시 상기 데이터 처리부(300)에 분석데이터의 전송을 요청하고, 진단 요구 시점에 저장한 분석데이터를 전송받아 회전자의 상태 점검을 수행한다.

한편, 전원공급부(800)는 상기 센서 모듈(100), A/D 변환부(200), 데이터 처리부(300), 무선 통신부(400)에 구동 전원을 공급하는 것으로, 별도의 외부 전력이 아닌 동기발전기 내에서 발생하는 전력을 전원으로 사용한다.

이와 같이 구성한 본 발명에 따른 실시예의 동작 과정을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시과정을 보인 흐름도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 회전자의 상태 분석 결과의 전송 주기 설정 등의 초기 설정 이후(S100), 원격관리부(500)에서 현재 지정된 모드가 상태 모니터링 모드인가를 판단한다(S200).

상기 S200 단계의 판단결과 현재 모드가 상태 모니터링 모드인 경우 데이터처리부(300)에서 센서 모듈(100)로부터 출력되는 각종 데이터 값(회전자의 U, V, W 상별 전압의 크기, 주파수, 정류된 DC 출력 전압 및 전류의 크기)을 분석하여 저장부(미도시)에 저장한다(S300).

이후, 상기 데이터 처리부(300)에서 설정된 전송 주기(실시간, 12시간, 1일 등)인가를 판단하여 전송 주기인 경우 저장한 분석데이터를 전송한다(S400, S500).

이에 따라 상기 원격관리부(500)에서 전송되는 분석데이터를 기반으로 회전자의 상태를 점검한 후 그 분석 결과에 따라 단계별 메시지를 원격 관리자(700)에게 전송(S600, S700)함과 동시에 표시부(600)에 그 분석 내용을 디스플레이한다.

이때, 상기 상태 점검에 따른 단계별 메시지는 상기 회전자에 이상이 전혀 나타나지 않는 메시지(Good), 이상 현상이 미소하게 나타나는 단계(Recognition), 일상적인 확인이 필요한 점검이 요구되는 단계(check), 가동 중지계획을 실시하여 정밀검사가 요구되는 단계(inspection), 회전자의 교체를 요구하는 단계(replacement)를 포함한다.

또한, 상기 원격관리부(500)에서 현재 지정된 모드가 상태 모니터링 모드가 아닌 경우 진단 요구 모드인가를 판단한다(S800).

상기 S800 단계의 판단 결과 진단 모드 인 경우, 상기 데이터 처리부(300)로부터 진단 요구 시점에 저장한 분석 데이터를 전송받아(S900) 회전자의 상태를 점검한(S600) 후 그 분석 결과에 따라 단계별 메시지를 원격 관리자(700)에게 전송한다(S700).

한편, 본 발명은 센서모듈(100), A/D 변환부(200), 데이터 처리부(300), 무선 통신부(400), 전원공급부(800)를 하나의 모듈로 일체화하여 회전자 내에 부착할 수 있으며, 경우에 따라서는 센서모듈(100) 만을 회전자 내에 부착하고 A/D 변환부(200), 데이터 처리부(300), 무선 통신부(400), 전원공급부(800)를 따로 하나의 모듈로 외부에 둘 수도 있다.

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100 : 센서 모듈 200 : A/D 변환부
300 : 데이터 처리부 400 : 무선통신부
500 : 원격관리부 600 : 표시부
700 : 원격 관리자 800 : 전원공급부

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. (a) 회전자의 상태 분석 결과의 전송 주기 설정을 포함하는 초기 설정 이후, 원격관리수단이 현재 지정된 모드가 상태 모니터링 모드인지 여부를 판단하는 단계;
   (b) 상기 (a) 단계의 판단결과, 현재 지정된 모드가 상태 모니터링 모드인 경우, 데이터 처리수단이 센서 모듈로부터 출력되는 회전자의 각 상별 전압의 크기, 주파수, 정류된 DC 출력 전압 및 전류의 크기 중, 적어도 어느 하나 이상의 데이터 값을 분석하여 저장하는 단계;
   (c) 상기 데이터 처리수단이 설정된 전송 주기인가를 판단하여 전송 주기인 경우 저장한 분석데이터를 전송하는 단계;
   (d) 상기 원격관리수단이 전송되는 분석데이터를 기반으로 회전자의 상태를 점검한 후, 그 분석 결과에 따라 단계별 메시지를 원격 관리자에게 전송하는 단계;
   (e) 상기 (a) 단계의 판단결과, 현재 지정된 모드가 상태 모니터링 모드가 아닌 경우, 상기 원격관리수단이 현재 지정된 모드가 진단 요구 모드인지 여부를 판단하는 단계; 및
   (f) 상기 (e) 단계의 판단결과, 현재 지정된 모드가 진단 요구 모드인 경우, 상기 원격관리수단이 상기 데이터 처리수단으로부터 진단 요구 시점에 저장한 분석 데이터를 전송받아 회전자의 상태를 점검한 후 그 분석 결과에 따라 단계별 메시지를 원격 관리자에게 전송하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 상태 점검에 따른 단계별 메시지는
   상기 회전자에 이상이 전혀 나타나지 않는 메시지(Good), 이상 현상이 일부에서 나타나는 단계(Recognition), 일상적인 확인이 필요한 점검이 요구되는 단계(check), 가동 중지계획을 실시하여 정밀검사가 요구되는 단계(inspection), 회전자의 교체를 요구하는 단계(replacement)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기발전기의 회전자 권선 단락 감시방법.
6. 삭제

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