KR101547645B1 - 전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법 - Google Patents

전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예는 전력변압기용 온도 관리 장치에 관한 것으로, 구체적으로 온도 헌팅 현상을 방지할 수 있는 전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법이 개시된다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 장치는 전력변압기의 포켓에 삽입되어 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정하는 측온체, 로컬 컨트롤 패널(Local Control Panel) 내부에 구비된 복수개의 전류 변류기 2차 중 적어도 어느 하나의 전류 변류기 2차를 통해 권선의 전류값을 측정하는 전류 측정계, 상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측하고, 상기 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측하며, 상기 유온과 상기 권선온도를 이용하여 상기 전력변압기의 변압기 온도를 계측하는 제어부, 및 상기 계측한 변압기 온도를 디지털화하여 표시하는 표시부를 포함한다.

Description

전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법{TEMPERATURE MANAGING APPARATUS, TEMPERATURE MANAGING SYSTEM AND TEMPERATURE MANAGING METHOD OF POWER TRANSFORMER}
본 발명의 실시 예는 전력변압기용 온도 관리 장치에 관한 것으로, 구체적으로 온도 헌팅 현상을 방지할 수 있는 전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법에 관한 것이다.
전력변압기는 전력을 생산하여 송전하는 발전소 및 발전소에서 송전된 전력을 수전하여 건물로 공급하는 변전소 등의 주변압기로서 사용된다.
즉, 대부분의 전력변압기는 절연유가 채워져 있는 형태로 설치되고, 경제적인 송전 및 배전을 위해 교류전압을 적절히 승압 혹은 강압함으로써 산업설비나 공장 혹은 가정 등의 건물에 필요한 전압을 공급한다. 전력변압기는 절연 성능저하를 좌우하는 내부 권선 온도에 따라 수명이 결정된다.
전력변압기의 운전에 있어서 가장 중요한 것은 내부 권선 온도를 보상해주기 위한 절연유 온도를 정교하게 측정 및 관리하고, 측정된 권선 온도에 따라 각종 냉각 기기나 이상 유무에 대한 경보 혹은 운전 차단을 수행하는 각종 제어장치를 연동시켜 전력변압기의 건전 운전과 사고 방지 혹은 사고 발생 시 그 진전을 방지하는 것이라고 할 수 있다.
이렇게 변압기의 온도를 측정하는 전력변압기용 온도계는 권선의 최고 온도 및 탱크 상부 측 내부 절연유의 최고 온도를 지시하는 중요한 장치이다.
그러나 종래의 전력변압기용 온도계는 전력변압기에 연결된 전류 변류기 2차를 이용하여 권선 온도를 측정하여 전력변압기의 제작비가 증가하였다.
또한, 종래의 전력변압기용 온도계는 지시 바늘을 회전시켜 기계식으로 온도를 표시하도록 구성된다. 이에 따라, 종래의 경우에는 전력변압기용 온도계를 오래 사용할 경우 지시 바늘을 동작시키는 드럼 저항 등의 부품들이 마모되어 순간 온도가 비정상적인 온도로 올라가는 헌팅(hunting) 현상이 발생하였다.
이로 인해 종래의 전력변압기용 온도계는 냉각 장치의 운전 및 정지를 정확히 제어할 수 없어 변압기의 냉각 효과를 떨어뜨릴 수 있고, 지속적인 냉각 장치의 운전으로 전력 소모가 심하며, 냉각 장치를 열화시킬 수 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
등록특허공보 제10-1133884호(2012.03.29.) 등록특허공보 제10-0572260호(2006.04.12.)
본 발명의 실시 예는 온도 헌팅 현상을 방지할 수 있는 전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 측온체를 이용하여 전력변압기의 온도를 측정하며, 전력변압기의 자동 전압 보정기용 전류 변류기를 이용하여 권선 온도를 측정할 수 있는 전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법을 제공한다.
그리고 본 발명의 실시 예는 전력변압기의 온도를 디지털화하여 표시할 수 있는 전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에서는 전력변압기의 포켓에 삽입되어 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정하는 측온체; 로컬 컨트롤 패널(Local Control Panel) 내부에 구비된 복수개의 전류 변류기 2차 중 적어도 어느 하나의 전류 변류기 2차를 통해 권선의 전류값을 측정하는 전류 측정계; 상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측하고, 상기 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측하며, 상기 유온과 상기 권선온도를 이용하여 상기 전력변압기의 변압기 온도를 계측하는 제어부; 및 상기 계측한 변압기 온도를 디지털화하여 표시하는 표시부;를 포함하는 전력변압기용 온도 관리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 전류 측정계는 상기 복수개의 전류 변류기 2차 중 자동 전압 조절기의 전류 변류기 2차를 통해 권선의 전류값을 측정할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 유온에 따른 보정계수를 확인하고, 상기 권선의 전류값 및 상기 보정계수를 이용하여 상기 권선온도를 계측할 수 있다.
또한, 상기 전류 측정계, 상기 제어부 및 상기 표시부 중 적어도 하나는 상기 로컬 컨트롤 패널의 내부에 구비될 수 있다.
그리고 본 발명의 다른 실시 예에서는 내부에 절연유가 채워진 전력변압기; 및 상기 전력변압기의 변압기 온도를 측정하여 표시하는 온도 관리 장치;를 포함하되, 상기 온도 관리 장치는 상기 전력변압기에 연결된 전류 변류기 2차를 통해 계측한 전류값과 상기 절연유의 유온을 기반으로 변압기 온도를 계측하고, 계측한 변압기 온도를 디지털화하여 표시하며, 상기 유온 및 누적 평균값에 따라 보조 장치를 제어하는 전력변압기용 온도 관리 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 보조 장치는 상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높을 경우에 경보음을 출력하는 경보 장치; 및 상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높을 경우에 상기 전력변압기를 냉각시키는 냉각 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 관리 장치는 상기 유온에 대한 누적 평균값을 산출하고, 상기 누적 평균값과 마지막으로 측정한 유온을 비교하여 비교값을 연산하며, 상기 비교값이 설정값 보다 크면 상기 보조 장치를 비작동시킬 수 있다.
또한, 상기 온도 관리 장치는 상기 비교값이 설정값 보다 크면 상기 변압기 온도를 포함하는 비정상 온도 발생 신호를 생성하고, 상기 전력변압기를 총괄적으로 관리하는 원격 장치로 상기 비정상 온도 발생 신호를 전송할 수 있다.
또한, 상기 전력변압기의 권선과 연결되는 복수개의 전류 변류기 2차가 구비되는 로컬 컨트롤 패널(Local Control Panel)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도 관리 장치는 상기 변압기의 상부에 위치한 포켓에 삽입되어 상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정하는 저항 측정계; 상기 복수개의 전류 변류기 2차 중 자동 전압 조정기의 전류 변류기 2차를 통해 상기 권선의 전류값을 측정하는 전류 측정계; 상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측하고, 상기 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측하며, 상기 유온과 상기 권선온도를 이용하여 변압기 온도를 계측하는 제어부; 및 상기 변압기 온도를 디지털화하여 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높고, 상기 비교값이 설정값 보다 작으면 상기 보조 장치를 작동시킬 수 있다.
그리고 본 발명의 또 다른 실시 예에서는 전력변압기용 온도 관리 장치가 온도를 관리하는 방법에 있어서, 전력변압기의 내부에 채워진 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정하는 단계; 로컬 컨트롤 패널 내부에 구비된 자동 전압 조절기의 전류 변류기 2차를 통해 권선의 전류값을 측정하는 단계; 상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측하는 단계; 상기 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측하는 단계; 상기 유온과 권선온도를 이용하여 상기 전력변압기의 변압기 온도를 계측하는 단계; 및 상기 변압기 온도를 디지털화하여 표시하는 단계;를 포함하는 전력변압기용 온도 관리 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 측온체를 이용하여 전력변압기의 온도를 측정하므로 온도 헌팅 현상을 방지할 수 있으며, 전력변압기의 자동 전압 보정기를 이용하여 권선 온도를 측정할 수 있으므로 전력변압기의 제작비를 절감할 수 있다.
또한, 전력변압기의 온도를 디지털화하여 표시할 수 있으므로 기계적 부품을 사용하지 않기 때문에 기계적 부품의 노화로 인한 냉각 장치의 오작동을 방지할 수 있으며, 전력변압기의 온도에 따라 냉각 장치의 운전 및 정지를 정확히 제어할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템을 적용한 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템의 로컬 컨트롤 패널을 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 방법을나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명에 따른 전력변압기용 온도 관리 장치, 온도 관리 시스템 및 온도 관리 방법의 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서, 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되어서는 아니 될 것이다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
또한, 이하 실시 예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형, 또는 통합, 또는 분리하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템을 적용한 예시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 전력변압기용 온도 관리 시스템(이하, "온도 관리 시스템"으로 통칭함)은 전력변압기(100)의 변압기 온도를 계측하여 변압기 온도를 관리한다. 이를 위해, 온도 관리 시스템은 전력변압기(100), 로컬 컨트롤 패널(Local Control Panel, 130), 전력변압기용 온도 관리 장치(이하, "온도 관리 장치"로 통칭함, 200) 및 보조 장치(300)를 포함한다.
전력변압기(100)는 전력을 생산하여 송전하는 발전소 및 발전소에서 송전된 전력을 수전하여 건물로 공급하는 변전소 등의 주변압기로서 사용된다. 전력변압기(100) 내부에는 절연유가 채워진다. 전력변압기(100)의 상부에는 온도 관리 장치(200)의 측온체(210)가 삽입되는 포켓(120)이 형성된다.
로컬 컨트롤 패널(130)은 전력변압기(100)를 작업자가 제어하기 위해 구비된다. 로컬 컨트롤 패널(130)에는 전류 변류기 2차(150) 및 온도 관리 장치(200)가 구비될 수 있다. 또한, 로컬 컨트롤 패널(130)에는 도 1에 도시되지 않았지만 전력변압기(100)의 전원을 온(on) 또는 오프(off)하는 전원 스위치, 배전기, 히터, 히터 조정기 등을 더 포함할 수도 있다.
전류 변류기 2차(150)는 로컬 컨트롤 패널(130) 내부에 구비되며, 전력변압기(100)의 전류 변류기(도시하지 않음)와 연결선(140)을 통해 연결된다. 즉, 전류 변류기는 전력 변압기(100)의 내부에 구비될 수 있으며, 연결선(140)을 통해 로컬 컨트롤 패널 내부(130)에 구비된 전류 변류기 2차(150)와 연결될 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 측온체(210)를 포함하며, 측온체(210)를 통해 절연유의 유온를 계측하고, 절연유의 유온을 이용하여 전력변압기(100)의 변압기 온도를 계측한다.
이러한 로컬 컨트롤 패널(130)에 형성된 전류 변류기 2차(150) 및 온도 관리 장치(200)에 대한 구체적인 설명은 도 3을 참고하여 설명하기로 한다.
보조 장치(300)는 온도 관리 장치(200)가 전력변압기(100)의 변압기 온도를 제어하기 위해 보조적으로 필요한 장치를 나타낸다. 예를 들어, 보조 장치(300)는 냉각 장치(310) 및 경보 장치(320) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
냉각 장치(310)는 온도 관리 장치(200)의 제어에 따라 변압기 온도가 상승되면 전력변압기(100)를 냉각시키기 위해 작동된다. 즉, 냉각 장치(310)는 전력변압기(100)의 일측에 구비되어 전력변압기(100)의 내부에 채워진 절연유를 냉각시킨다. 예를 들어, 냉각 장치(310)에는 냉각 팬, 송유 펌프, 수냉각 펌프, 냉각살수장치 중, 적어도 하나를 포함할 수 있다.
경보 장치(320)는 온도 관리 장치(200)의 제어에 따라 변압기 온도가 상승되면 전력변압기(100)의 온도가 상승되었다는 것을 작업자에게 알려주기 위해 경보음을 출력한다. 경보 장치(320)는 로컬 컨트롤 패널(130) 내부에 구비될 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않으며 경보음을 출력할 수 있으면 경보 장치(320)가 구비되는 위치는 무관하다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템의 로컬 컨트롤 패널을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 온도 관리 시스템의 로컬 컨트롤 패널(130)에는 전류 변류기 2차(150), 전력변압기용 온도 관리 장치(200)가 구비된다.
전류 변류기 2차(150)는 복수의 전류 변류기 2차(152, 154, 156, 158, 160, 162: 이하, "150"으로 통칭함)를 포함한다. 이때, 복수의 전류 변류기 2차(150)는 전력변압기(100)의 부싱과 연결되는 전류 변류기 2차, 자동 전압 조절기를 수행하기 위한 전류 변류기 2차 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 내지 제3 전류 변류기 2차(152, 154, 156)는 전력변압기(100)의 3상 각각과 연결되며, 제4 전류 변류기 2차(158)는 자동 전압 조절기용 전류 변류기 2차일 수 있다. 여기서는 제4 전류 변류기 2차(158)를 자동 전압 조절기용 전류 변류기 2차인 것을 예를 들어 설명하기로 하기로 하나 이에 한정되지 않는다.
여기서 로컬 컨트롤 패널(130)에 6개의 전류 변류기 2차가 구비된 것을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 자동 전압 조절기용 전류 변류기 2차가 포함되어 있으면 전류 변류기 2차의 개수는 무관하다.
온도 관리 장치(200)는 측온체(210), 전류 측정계(220), 신호 관리부(230), 제어부(240), 표시부(250), 통신부(260) 및 저장부(270)를 포함한다.
측온체(210)는 전력변압기(100)에 형성된 포켓(120)에 삽입되어 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정한다. 즉, 측온체(210)는 절연유의 온도에 따라 가변되며, 가변된 온도에 대한 저항값을 측정한다.
그리고 측온체(210)는 측정한 절연유의 온도에 대한 저항값을 신호 관리부(230) 및 제어부(240) 중 적어도 하나에 제공한다.
이때, 측온체(210)는 백금측온체 또는 측온저항 측온체일 수 있다. 측온체(210)는 변형이 잘 되지 않고, 정밀 측정이 가능하다. 측온체(210)의 측정 범위는 -260℃부터 1,600℃까지 측정할 수 있다.
전류 측정계(220)는 복수의 전류 변류기 2차(150) 중 적어도 하나의 전류 변류기 2차에 연결되어 권선의 전류값을 측정한다. 즉, 전류 측정계(220)는 복수의 전류 변류기 2차(150) 중 자동 전압 조절기용 제4 전류 변류기 2차(158)를 통해 전력변압기(100) 내부 권선의 전류값을 측정한다.
신호 관리부(230)는 유온의 누적 평균값을 산출한다. 즉, 신호 관리부(230)는 미리 설정된 시간 동안 또는 미리 설정된 횟수만큼의 유온을 누적하여 누적 평균값을 산출한다. 신호 관리부(230)는 누적 평균값과 절연유의 온도에 대한 저항값에 따른 유온을 비교하여 비교값을 연산한다. 신호 관리부(230)는 측온체(210)의 고장으로 인해 헌팅 현상이 일어났는지를 판단하기 위해 비교값이 설정값 보다 큰지를 판단하고, 비교값이 설정값 보다 크면 오류 발생 신호를 생성하여 제어부(240)에 제공한다.
한편, 신호 관리부(230)는 제어부(240)에서 처리할 수 있도록 정보를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한다. 즉, 신호 관리부(230)는 측온체(210)로부터 제공받은 절연유의 온도에 대한 저항값 및 전류 측정계(220)에서 측정한 권선의 전류값을 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환하여 제어부(240)로 제공할 수 있다.
제어부(240)는 온도 관리 장치(200)의 구성 요소인 신호 관리부(230), 표시부(250), 통신부(260) 및 저장부(270)를 제어하여 전력변압기(100)의 온도를 관리할 수 있도록 제어한다. 예를 들어, 제어부(240)는 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측한다. 여기서, 저항값은 온도에 따라 가변되는 값이며, 제어부(240)는 측온체(210)로부터 제공받은 저항값을 기반으로 절연유의 온도를 계측할 수 있다. 한편, 제어부(240)는 매칭 테이블에서 측온체(210)로부터 제공받은 저항값에 매칭된 온도를 추출하여 절연유의 온도에 대한 저항값을 기반으로 절연유의 유온을 계측할 수도 있다. 이때, 매칭 테이블은 온도에 저항값이 매칭되어 저장될 수 있다.
또한, 제어부(240)는 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측한다. 이때, 제어부(240)는 유온에 따른 보정계수를 확인하고, 보정계수 및 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측할 수 있다. 이렇게, 권선온도를 계측할 때 유온에 따른 보정계수를 이용하는 이유는 유온에 따라 권선의 온도도 변경되므로 정확하게 권선온도를 계측하기 위함이다.
제어부(240)는 신호 관리부(230)로부터 오류 발생 신호를 수신하고, 오류 발생 신호를 기반으로 비교값이 설정값 보다 큰지를 확인한다. 제어부(240)는 비교값이 설정값 보다 크면 헌팅 현상이 발생하였다는 것으로 판단하고, 냉각 장치(310) 및 보조 장치(300)를 동작시키지 않도록 제어한다.
제어부(240)는 유온과 권선온도를 기반으로 변압기 온도를 계측하며, 변압기 온도에 따라 냉각 장치(310) 및 경보 장치(320) 중 적어도 하나를 동작시키거나 비동작시킬 수 있다. 즉, 제어부(240)는 변압기 온도가 기준 온도 보다 높을 경우에 냉각 장치(310) 및 경보 장치(320) 중 적어도 하나를 동작시킬 수 있다. 이때, 냉각 장치(310)를 작동시키기 위한 기준 온도와 경보 장치(320)를 작동시키기 위한 기준 온도가 상이할 수도 있다.
그리고 제어부(240)는 통신부(260)를 통해 원격 장치로부터 명령 신호를 수신하면, 명령 신호에 따라 전력변압기(100) 및 온도 관리 시스템의 동작을 제어할 수 있다.
표시부(250)는 변압기 온도를 디지털화하여 표시한다. 이렇게 본 발명의 실시 예에 따른 온도 관리 장치(200)는 변압기 온도를 디지털화하여 표시하므로 아날로그로 표시할 때 사용되는 기계적 부품을 사용하지 않기 때문에 기계적 부품의 노화로 인한 보조 장치(300)의 오작동을 방지할 수 있다.
통신부(260)는 원격 장치(도시하지 않음)와 접속하여 원격 장치로 정보를 전송하거나, 원격 장치로부터 정보를 수신한다. 즉, 통신부(260)는 제어부(240)의 제어에 따라 온도 발생 신호 또는 비정상 온도 발생 신호를 원격 장치로 전송한다. 이때, 통신부(260)는 온도 발생 신호 또는 비정상 온도 발생 신호를 아날로그 신호의 형태로 원격 장치로 전송하거나, 디지털 신호의 형태로 원격 장치로 전송할 수도 있다.
여기서, 원격 장치는 복수의 전력변압기(100)를 원격지에서 제어하고 관리하는 장치이다. 예를 들어, 원격 장치는 RTU(Remote Terminal Unit), IED(Intelligent Electronic Device) 등일 수 있다.
원격 장치는 온도 관리 장치(200)의 통신부(260)로부터 온도 발생 신호 또는 비정상 온도 발생 신호를 수신한다. 원격 장치는 온도 발생 신호, 비정상 온도 발생 신호 중 적어도 하나를 표시하며, 작업자로부터 명령 신호를 입력받을 수 있다. 이때, 명령 신호는 작업자가 온도 발생 신호 또는 비정상 온도 발생 신호를 확인한 후 전력변압기(100)를 제어하기 위한 신호일 수 있다.
저장부(270)는 온도 관리 장치(200)의 구성 요소에서 필요한 정보 및 온도 관리 장치(200)에서 생성한 정보를 저장한다. 예를 들어, 저장부(270)는 제어부(240)에서 계측한 절연유의 유온, 권선온도 및 변압기 온도를 저장할 수 있다.
저장부(270)는 제어부(240)에서 원격 장치로 전송하기 위한 온도 발생 신호 및 비정상 온도 발생 신호 중 적어도 하나를 저장할 수 있다. 저장부(270)는 원격 장치로부터 수신한 정보를 저장할 수도 있다.
또한, 저장부(270)는 온도 관리 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하기 위한 다양한 프로그램들을 저장할 수 있다.
한편, 저장부(270)는 제어부(240), 표시부(250) 및 통신부(260)의 요청에 따라 필요한 정보를 제공할 수 있다. 저장부(270)는 통합 메모리로 이루어지거나, 복수의 메모리들로 세분되어 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 저장부(270)는 롬(Read Only Memory: ROM), 램(Random Access Memory: RAM) 및 플래시 메모리(Flash memory) 등으로 이루어질 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기(100)용 온도 관리 방법을나타낸 순서도이다. 앞서, 도 3을 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 관리 장치(200)의 구성 요소들은 통합되거나 또는 세분화될 수 있는 바, 해당 명칭에 구애받지 아니하고, 상술한 기능을 수행하는 구성 요소는 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 관리 장치(200)의 구성이 될 수 있음을 명확히 한다. 따라서 이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력변압기(100)의 온도를 관리하는 방법을 설명함에 있어서, 각 단계의 주체는 해당 구성 요소가 아닌 온도 관리 장치(200)를 주체로 하여 설명하기로 한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 온도 관리 장치(200)는 측온체(210)를 통해 전력변압기(100)의 내부에 채워진 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정한다(S410). 즉, 측온체(210)는 절연유의 온도에 따라 저항값이 가변되고, 가변된 저항값을 측정한다. 그리고 온도 관리 장치(200)는 제1 측정 시간 마다 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정할 수 있다. 제1 측정 시간은 미리 설정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램)을 이용하여 설정될 수도 있고, 작업자가 임의로 설정할 수도 있다.
온도 관리 장치(200)는 로컬 컨트롤 패널(130)에 구비된 복수의 전류 변류기 2차 중 적어도 하나의 전류 변류기 2차를 이용하여 전류 측정계(220)를 통해 권선의 전류값을 측정한다(S420). 즉, 전류 측정계(220)는 로컬 컨트롤 패널(130)에 구비된 자동 전압 조절기용 전류 변류기 2차를 이용하여 전력변압기(100)에 연결된 권선의 온도를 측정할 수 있다. 이때, 전류 측정계(220)는 제2 측정 시간 마다 권선의 전류를 측정할 수 있다. 여기서, 제2 측정 시간은 미리 설정된 알고리즘(예를 들어, 프로그램)을 이용하여 설정될 수도 있고, 작업자가 임의로 설정할 수도 있다. 또한, 제2 측정 시간은 단계 S410에서의 제1 측정 시간과 동일할 수도 있고, 상황에 따라 상이할 수도 있다.
온도 관리 장치(200)는 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측한다(S430). 즉, 온도 관리 장치(200)는 저항값과 온도에 따른 관계를 기반으로 절연유의 온도에 대한 저항값에 따른 절연유의 유온을 계측할 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측한다(S440). 구체적으로, 온도 관리 장치(200)는 유온에 따른 보정계수를 확인한다. 이때, 온도 관리 장치(200)는 유온과 권선온도의 관계를 모니터링하여 유온 별로 보정계수를 설정하여 설정 계수 테이블을 생성할 수 있다. 온도 관리 장치(200)는 설정 계수 테이블에서 단계 S340에서 계측한 유온에 해당하는 보정계수를 추출하여 확인한다. 온도 관리 장치(200)는 전류값에 따른 온도를 연산하고, 전류값에 따른 온도와 보정계수를 이용하여 권선온도를 계측할 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 유온 및 권선온도를 이용하여 변압기 온도를 계측한다(S450). 예를 들어, 온도 관리 장치(200)는 유온과 권선온도를 더하기 연산하여 변압기 온도를 계측할 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 유온에 대한 누적 평균값을 산출한다(S460). 다시 말하면, 온도 관리 장치(200)는 미리 설정된 시간 동안 또는 미리 설정된 횟수만큼의 유온을 누적하여 누적 평균값을 산출한다. 또한, 온도 관리 장치(200)는 단계 S430에서 계측한 유온은 누적 평균값에 포함시키지 않을 수도 있다.
여기서는 변압기 온도를 계측한 이후에 누적 평균값을 산출하는 것을 예를 들어 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, 비교값을 연산하기 이전이면 그 순서는 무관하다.
온도 관리 장치(200)는 누적 평균값과 마지막으로 측정하여 계측한 유온을 비교하여 비교값을 연산한다(S470). 즉, 온도 관리 장치(200)는 누적 평균값과 단계 S430에서 계측한 유온을 비교하여 비교값을 연산할 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 비교값이 설정값 보다 큰지를 판단한다(S510). 이때, 설정값은 헌팅 현상이 일어났는지를 판단하기 위해 설정된 값이다. 이렇게 비교값이 설정값 보다 큰지를 판단하는 이유는 절연유의 유온의 경우 서서히 올라가거나 일정한 유온으로 유지하기 때문에 저항 측정계의 고장 등의 이유로 유온이 순식간에 올라가서 불필요하게 보조 장치(300)가 작동하는 것을 방지하기 위함이다.
온도 관리 장치(200)는 비교값이 설정값 보다 크면 보조 장치(300)를 비작동시킨다(S520). 다시 말하면, 온도 관리 장치(200)는 비교값이 설정값 보다 크면 헌팅 현상이 발생하였다는 것으로 판단하고, 냉각 장치(310) 및 경보 장치(320) 중 적어도 하나를 포함하는 보조 장치(300)를 비작동시킨다.
온도 관리 장치(200)는 비교값이 설정값 보다 크면 비정상 온도 발생 신호를 생성한다(S530). 즉, 온도 관리 장치(200)는 비교값이 설정값 보다 크면 변압기 온도를 포함하는 비정상 온도 발생 신호를 생성한다. 이때, 비정상 온도 발생 신호는 전력변압기(100)를 식별할 수 있는 식별 정보를 더 포함할 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 원격 장치로 비정상 온도 발생 신호를 전송한다(S540). 이후, 원격 장치는 온도 관리 장치(200)로부터 비정상 온도 발생 신호를 수신하고, 비정상 온도 발생 신호를 표시한다. 이때, 원격 장치를 관리하는 관리자는 원격 장치에 표시된 비정상 온도 발생 신호를 통해 비정상 온도 발생 신호를 전송한 온도 관리 장치(200)의 측온체(210)가 고장났다는 것을 판단할 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 비교값이 설정값 보다 작으면 변압기 온도가 기준 온도보다 큰지를 판단한다(S550). 이때, 기준 온도는 변압기에 이상이 발생하였다는 것을 판단할 수 있는 온도이며, 전력변압기(100)의 종류에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
온도 관리 장치(200)는 변압기 온도가 기준 온도 보다 크면 보조 장치(300)를 작동시킨다(S560). 온도 관리 장치(200)는 변압기 온도가 기준 온도 보다 크면 전력변압기(100)를 냉동시키기 위해 냉각 장치(310)를 작동시키고, 전력변압기(100)에 이상이 발생하였다는 것을 알리기 위해 경보음을 출력하도록 경보 장치(320)를 작동시킬 수 있다. 이후, 온도 관리 장치(200)는 변압기 온도가 기준 온도 보다 작게 되면 보조 장치(300)의 작동을 중지시킨다.
온도 관리 장치(200)는 원격 장치로 변압기 온도를 포함하는 온도 발생 신호를 전송한다(S570). 이때, 온도 발생 신호는 전력변압기(100)를 식별할 수 있는 식별 정보를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 전력변압기용 온도 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 전력변압기(100)용 온도 관리 시스템은 전력변압기(100), 냉각 장치(310), 경보 장치(320) 및 온도 관리 장치(600)를 포함한다.
온도 관리 장치(600)는 온도계(610), 전류 측정계(620), 실린더(630), 제어부(650), 신호 관리부(660), 표시부(670) 및 통신부(680)를 포함한다.
온도계(610)는 전력변압기(100)의 내부에 채워진 절연유의 온도를 측정하기 위해 삽입홈(170)에 삽입된다.
전류 측정계(620)는 전력변압기(100)에 연결된 권선온도용 전력 변류기 2차(110)를 통해 전력변압기(100) 내부의 권선에 흐르는 전류값을 검출한다.
실린더(630)는 내부에 채워진 물질(예를 들어, 공기)이 온도계(610)에서 측정한 온도값과 전류 측정계(620)에서 측정한 전류값에 의해 온도가 변화되어 팽창 또는 수축한다. 이에 실린더(630)의 피스톤은 직선행정운동을 하므로 행정변화에 따라 가변저항(640)이 가변된다.
제어부(650)는 온도 관리 장치(600)의 구성 요소인 온도계(610), 전류 측정계(620), 신호 관리부(660), 표시부(670) 및 통신부(680)를 제어한다.
또한, 제어부(650)는 유온과 권선의 전류값에 의해 가변된 가변저항값을 기반으로 변압기 온도를 계측한다.
제어부(650)는 변압기 온도에 따라 냉각 장치(310) 및 경보 장치(320) 중 적어도 하나를 제어한다. 즉, 제어부(650)는 변압기 온도가 기준 온도 보다 높으면 냉각 장치(310) 및 경보 장치(320) 중 적어도 하나를 동작시킬 수 있다.
제어부(650)는 오류 발생 신호를 신호 관리부(660)로부터 제공받고, 오류 발생 신호를 기반으로 온도계(610)에 고장이 발생하였다는 것을 판단한다. 그리고 제어부(650)는 변압기 온도가 기준 온도 보다 높아도 신호 관리부(660)로부터 오류 발생 신호를 수신하면 냉각 장치(310) 및 경보 장치(320)의 동작을 중지시킨다.
신호 관리부(660)는 온도계(610)의 고장으로 인해 변압기 온도에 오류가 발생하는 것을 방지하기 위해 유온에 대한 누적 평균값을 연산한다. 즉, 신호 관리부(660)는 미리 설정된 시간 동안 또는 미리 설정된 횟수만큼의 유온을 누적하여 누적 평균값을 산출한다.
신호 관리부(660)는 누적 평균값과 유온을 비교하여 비교값을 연산하고, 비교값이 설정값 보다 큰지를 판단한다. 신호 관리부(660)는 비교값이 설정값 보다 크면 오류 발생 신호를 생성하여 제어부(650)에 제공한다.
또한, 신호 관리부(660)는 변압기 온도를 디지털신호로 변환할 수 있다.
표시부(670)는 변압기 온도를 디지털화하여 표시한다. 종래에는 지시 바늘을 통해 변압기 온도를 표시하기 때문에 부품들이 마모되어 정확한 변압기 온도를 표시할 수 없었으나, 본 발명에서는 디지털로 변압기 온도를 표시하므로 부품들이 마모되는 현상을 방지할 수 있으며, 정확한 변압기 온도를 표시할 수 있다.
통신부(680)는 원격 장치와 접속하여 원격 장치로 정보를 전송하거나, 원격 장치로부터 정보를 수신한다. 즉, 통신부(680)는 아날로그 신호 또는 디지털 신호의 형태로 제어부(650)에서 계측한 변압기 온도에 대한 정보를 원격 장치로 전송할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 전력변압기
150: 전류 변류기 2차
200: 온도 관리 장치
210: 측온체
220: 전류 측정계
230: 신호 관리부
240: 제어부
250: 표시부
300: 보조 장치
310: 냉각 장치
320: 경보 장치

Claims (16)

  1. 전력변압기의 포켓에 삽입되어 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정하는 측온체;
    로컬 컨트롤 패널(Local Control Panel) 내부에 구비된 복수개의 전류 변류기 2차 중 적어도 어느 하나의 전류 변류기 2차를 통해 권선의 전류값을 측정하는 전류 측정계;
    상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측하고, 상기 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측하며, 상기 유온과 상기 권선온도를 이용하여 상기 전력변압기의 변압기 온도를 계측하는 제어부; 및
    상기 계측한 변압기 온도를 디지털화하여 표시하는 표시부;
    를 포함하고,
    상기 전류 측정계는 상기 복수개의 전류 변류기 2차 중 자동 전압 조절기의 전류 변류기 2차를 통해 권선의 전류값을 측정하며,
    상기 제어부는 상기 유온에 따른 보정계수를 확인하고, 상기 권선의 전류값 및 상기 보정계수를 이용하여 상기 권선온도를 계측하는 전력변압기용 온도 관리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 전류 측정계, 상기 제어부 및 상기 표시부 중 적어도 하나는 상기 로컬 컨트롤 패널의 내부에 구비되는 전력변압기용 온도 관리 장치.
  5. 내부에 절연유가 채워진 전력변압기; 및
    상기 전력변압기의 변압기 온도를 측정하여 표시하는 온도 관리 장치;
    를 포함하되,
    상기 전력변압기의 권선과 연결되는 복수개의 전류 변류기 2차가 구비되는 로컬 컨트롤 패널(Local Control Panel)을 더 포함하고,
    상기 온도 관리 장치는
    상기 변압기의 상부에 위치한 포켓에 삽입되어 상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정하는 저항 측정계;
    상기 복수개의 전류 변류기 2차 중 자동 전압 조정기의 전류 변류기 2차를 통해 상기 권선의 전류값을 측정하는 전류 측정계;
    상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측하고, 상기 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측하며, 상기 유온과 상기 권선온도를 이용하여 변압기 온도를 계측하고, 상기 유온에 대한 누적 평균값을 산출하고, 상기 누적 평균값과 마지막으로 측정한 유온을 비교하여 비교값을 연산하며, 상기 비교값이 설정값 보다 크면 보조 장치를 비작동시키는 제어부; 및
    상기 변압기 온도를 디지털화하여 표시하는 표시부를 포함하는 전력변압기용 온도 관리 시스템.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 보조 장치는
    상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높을 경우에 경보음을 출력하는 경보 장치; 및
    상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높을 경우에 상기 전력변압기를 냉각시키는 냉각 장치 중 적어도 하나를 포함하는 전력변압기용 온도 관리 시스템.
  7. 삭제
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 온도 관리 장치는
    상기 비교값이 설정값 보다 크면 상기 변압기 온도를 포함하는 비정상 온도 발생 신호를 생성하고, 상기 전력변압기를 총괄적으로 관리하는 원격 장치로 상기 비정상 온도 발생 신호를 전송하는 전력변압기용 온도 관리 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높고, 상기 비교값이 설정값 보다 작으면 상기 보조 장치를 작동시키는 전력변압기용 온도 관리 시스템.
  12. 전력변압기용 온도 관리 장치가 온도를 관리하는 방법에 있어서,
    전력변압기의 내부에 채워진 절연유의 온도에 대한 저항값을 측정하는 단계;
    로컬 컨트롤 패널 내부에 구비된 자동 전압 조절기의 전류 변류기 2차를 통해 권선의 전류값을 측정하는 단계;
    상기 절연유의 온도에 대한 저항값을 이용하여 유온을 계측하는 단계;
    상기 권선의 전류값을 이용하여 권선온도를 계측하는 단계;
    상기 유온과 권선온도를 이용하여 상기 전력변압기의 변압기 온도를 계측하는 단계;
    상기 변압기 온도를 디지털화하여 표시하는 단계;
    상기 절연유의 유온에 대한 누적 평균값을 산출하는 단계;
    상기 누적 평균값과 마지막으로 측정한 유온을 비교하여 비교값을 연산하는 단계;
    상기 비교값이 설정값 보다 큰지를 판단하는 단계; 및
    상기 비교값이 설정값 보다 크면 경보 장치 및 냉각 장치를 비작동시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 권선온도를 계측하는 단계는
    상기 유온에 따른 보정계수를 확인하는 단계; 및
    상기 권선의 전류값 및 상기 보정계수를 이용하여 상기 권선온도를 계측하는 단계;
    를 포함하는 전력변압기용 온도 관리 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 비교값이 설정값 보다 큰지를 판단하는 단계 이후에,
    상기 비교값이 설정값 보다 크면 변압기 온도를 포함하는 비정상 온도 발생 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 전력변압기를 총괄적으로 관리하는 원격 장치로 상기 비정상 온도 발생 신호를 전송하는 단계;
    를 더 포함하는 전력변압기용 온도 관리 방법.
  16. 제12 항에 있어서,
    상기 변압기 온도를 계측하는 단계 이후에,
    상기 비교값이 설정값 보다 작으면 상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높은지를 판단하는 단계; 및
    상기 변압기 온도가 기준 온도 보다 높을 경우에 경보 장치 및 냉각 장치 중 적어도 하나를 작동시키는 단계를 더 포함하는 전력변압기용 온도 관리 방법.
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