KR101581018B1 - 변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법 - Google Patents

변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법 Download PDF

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KR101581018B1 KR1020140114339A KR20140114339A KR101581018B1 KR 101581018 B1 KR101581018 B1 KR 101581018B1 KR 1020140114339 A KR1020140114339 A KR 1020140114339A KR 20140114339 A KR20140114339 A KR 20140114339A KR 101581018 B1 KR101581018 B1 KR 101581018B1
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Abstract

본 발명은 변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치는 변압기 가압시 상기 콘덴서 부싱에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 상태 진단값을 검출하는 검출부; 및 상태 진단값과 기설정된 기준값의 비교를 통해 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 산출하는 등급 산출부를 포함하고, 기준값은 진단 대상 변압기마다 상이하게 설정되고, 총전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 총전류 기준값, 저항성 전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 저항성 전류 기준값 및 부분 방전량에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 부분 방전량 기준값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING CONDENSER BUSHING OF TRANSFORMER}
본 발명은 변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 변압기 예를 들어, 765, 345, 154kV 변압기의 고장 중 전기적, 기계적 보호 계전기 오동작, 인적 실수 등을 제외한 중대고장 중 부싱에 의한 고장이 40% 점유하고 있다. 또한, 이러한 부싱의 고장으로 인해 야기되는 변전소의 화재, 그리고 이로 인한 변전소 정전과 같은 상황도 점차 증가하는 추세이다.
즉, 변압기 부싱 주도체와 외함(접지)간의 절연확보 및 충격전류 완화를 위한 콘덴서(절연지)에서 절연지 층간 일부 개소의 이물질, 슬러지, 제작불량, 수분침투 등으로 인해 전계 집중 현상이 확산되면, 최종 절연파괴가 발생하게 된다. 이에 따라, 콘덴서 부싱의 상태 진단을 통한 대처 방안이 시급하다.
현재, 이러한 콘덴서 부싱의 상태 진단 기법은 크게 4가지 즉, 절연열화, 절연유 가스 분석, SFRA(Sweep Frequency Response Analysis) 및 부싱 시험 탭 방식이 있다. 이들 기법들 중, 절연열화, 절연유 가스 분석 및 SFRA 방식은 휴전시에만 가능하고, 또한 이에 대한 진단 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 부싱 시험 탭 기법의 경우, 활선 상태에서도 이에 대한 진단이 가능한 점이 있으나, 정확한 기준값 없이 진단이 이루어지고, 또한 접치측의 전도 노이즈, 그리고 외부의 방사 노이즈로 인해 측정값의 신뢰성이 부족한 문제점이 존재한다.
이에 관련하여, 발명의 명칭이 "Introduced in monitoring system of dielectric state of high voltage equipments with capacitive insulation, such as condensive bushings, current transformers, potential transformers and similar"인 미국등록특허 제8547112호가 존재한다.
본 발명은 변압기의 부싱 절연 상태를 올바르게 진단할 수 있는 변압기의 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치는 변압기 가압시 상기 콘덴서 부싱에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 상태 진단값을 검출하는 검출부; 및 상태 진단값과 기설정된 기준값의 비교를 통해 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 산출하는 등급 산출부를 포함하고, 기준값은 진단 대상 변압기마다 상이하게 설정되고, 총전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 총전류 기준값, 저항성 전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 저항성 전류 기준값 및 부분 방전량에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 부분 방전량 기준값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 검출부는 변압기 가압시 콘덴서 부싱에서 발생되는 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 전류 검출 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 전류 검출 모듈은 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭을 통해 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹의 충전 전류를 취득하고, 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹의 시험 탭에서 취득된 충전 전류를 근거로 저항성 전류값을 검출할 수 있다.
또한, 전류 검출 모듈은 시험 탭에서 취득된 충전 전류에 대해, 노이즈를 제거하고, 기설정된 초기 기준값을 제거하며, 주파수 대역 필터를 이용하여 기설정된 주파수 대역들에서 발생되는 전류값들을 합산함으로써 상기 저항성 전류값을 검출할 수 있다.
또한, 기설정된 주파수 대역들은 170 내지 190MHz, 250 내지 280MHz 그리고 340 내지 380MHz의 주파수 대역을 포함할 수 있다.
또한, 기설정된 초기 기준값은 용량성 전류값이고, 초기 기준값은 기설정된 주기마다 절연 열화 측정기를 통해 측정된 커패시턴스 값에 의해 발생된 전류값일 수 있다.
또한, 전류 검출 모듈은 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭에서 방출되는 누설 전류를 취득하고, 상기 누설 전류에서 전도 전류와 방사 전류를 제거함으로써 상기 총전류값을 검출할 수 있다.
또한, 검출부는 변압기 가압시 상기 콘덴서 부싱에서 발생되는 부분 방전량을 검출하는 부분 방전량 검출 모듈을 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 부분 방전량 검출 모듈은 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹에 포함된 시험 탭에서 방출되는 방전량을 근거로 부분 방전량을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치는 상태 진단값, 기준값 및 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치는 휴대형으로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치는 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급이 양호 등급이 아닌 경우, SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템으로 경고 신호를 전송하는 제어부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법은 검출부에 의해, 변압기 가압시 콘덴서 부싱에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 상태 진단값을 검출하는 단계; 및 등급 산출부에 의해, 상태 진단값과 기설정된 기준값의 비교를 통해 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 산출하는 단계를 포함하고, 기준값은 진단 대상 변압기마다 상이하게 설정되고, 총전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 총전류 기준값, 저항성 전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 저항성 전류 기준값 및 부분 방전량에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 부분 방전량 기준값 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상태 진단값을 검출하는 단계는 전류 검출 모듈에 의해, 변압기 가압시 콘덴서 부싱에서 발생되는 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계는, 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭을 통해 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹의 충전 전류를 취득하고, 시험 탭에서 취득된 충전 전류를 근거로 저항성 전류값을 검출할 수 있다.
또한, 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계는, 시험 탭에서 취득된 충전 전류에 대해, 노이즈를 제거하고, 기설정된 초기 기준값을 제거하며, 주파수 대역 필터를 이용하여 기설정된 주파수 대역들에서 발생되는 전류값들을 합산함으로써 저항성 전류값을 검출할 수 있다.
또한, 기설정된 주파수 대역들은 170 내지 190MHz, 250 내지 280MHz 그리고 340 내지 380MHz의 주파수 대역을 포함할 수 있다.
또한, 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계는 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭에서 콘덴서 C1 그룹에 의해 방출되는 누설 전류를 취득하고, 누설 전류에서 전도 전류와 방사 전류를 제거함으로써 총전류값을 검출할 수 있다.
또한, 상태 진단값을 검출하는 단계는 부분 방전량 검출 모듈에 의해, 변압기 가압시 콘덴서 부싱에서 발생되는 부분 방전량을 검출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 부분 방전량을 검출하는 단계는 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹에 포함된 시험 탭에서 방출되는 방전량을 근거로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법은 디스플레이부를 통해 상태 진단값, 기준값 및 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 디스플레이 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 콘덴서 부싱 진단 방법은 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급이 양호 등급이 아닌 경우, 제어부에 의해, SCADA 시스템으로 경고 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법에 따르면 상기 콘덴서 부싱에 대한 상태 진단을 정확히 할 수 있으므로, 이에 따라 이의 고장 예방을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법에 따르면 휴대형으로 제작되어 사업소당 하나의 제품으로 이용할 수 있어 경제적인 효과가 있다.
또한, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법에 따르면 콘덴서 부싱의 진단 상태를 등급별로 구분하고, 이를 터치 스크린 방식의 디스플레이를 통해 나타내어, 현장 측정자의 편의성을 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치 및 방법에 따르면, 변압기의 활선 상태에서 진단이 이루어지므로, 진단을 위해 변전소의 작동을 중지시키지 않아도 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치를 통해 사용되는 기준값에 대한 도표이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법에 대한 흐름도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)에 대한 블록도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)에 대한 개념도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)는 가압시 콘덴서 부싱(10)에서 검출된 전류와 부분 방전량을 근거로 콘덴서 부싱(10)의 진단을 수행하고, 진단 결과 콘덴서 부싱(10)이 관찰 등급 이상으로 판정되는 경우 이를 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템(20)으로 알리는 것을 특징으로 한다. 이를 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)는 검출부(110), 등급 산출부(120), 제어부(130), 데이터 분석부(140), 디스플레이부(150), 스펙트럼 분석부(160) 및 입력부(170)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)에 포함된 각 구성에 대한 설명이 이루어진다.
검출부(110)는 변압기 가압시 콘덴서 부싱(10)에서 발생되는 상태 진단값을 검출하는 기능을 한다. 여기서 상태 진단값은 가압시 콘덴서 부싱(10)에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 값이다. 여기서, 콘덴서 부싱(10)은 2개의 그룹 즉, 콘덴서 C1 그룹과 콘덴서 C2 그룹으로 구분될 수 있다. 여기서, 콘덴서 C1 그룹과 콘덴서 C2 그룹은 주도체와 접지간의 절연확보 및 충격전류 완화를 위하여 콘덴서 부싱(10)에 기 제작된 그룹을 나타낸다.
종래에는 콘덴서 부싱(10)의 진단 시 콘덴서 C1 그룹의 누설전류 측정값을 근거로 고장 위험을 판단하였으나, 이는 상술한 것처럼 신뢰도가 높지 못하여 콘덴서 부싱(10)에 대한 정확한 진단을 수행할 수 없다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(110)는 콘덴서 C1 그룹을 통해 총전류값을, 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹을 통해 저항성 전류값을, 그리고 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹을 통해 부분 방전량을 취득할 수 있다. 즉, 변압기 콘덴서 부싱(10)의 하부에는 절연확보 및 충격전류 완화를 위해 내부의 동봉(통전되는 도체)과 애자 사이에 절연지와 알루미늄판 콘덴서가 2개의 그룹(C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹)으로 설치되어 있다. 여기서, 콘덴서 C1 그룹은 80 내지 90%, 그리고 두 번째 콘덴서 C2 그룹은 10 내지 20%를 차지하게 된다. 또한, 콘덴서 C1 그룹의 말단에는 시험 탭이 설치되어 있고, 상술한 것처럼 이러한 시험 탭을 이용하여 총전류값이 검출될 수 있다. 여기서 시험 탭은 평소에는 커버를 통해 접지가 되고, 본 발명의 진단을 위해 전류등을 측정할 때 이러한 커버를 분리함으로써 시험이 가능하다.
또한, 콘덴서 부싱(10)에 전압이 인가될 때 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹에 발생되는 충전 전류가 생기게 되고, 여기서 아크 방전이 발생하면 저항성 전류와 부분 방전이 발생하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(110)는 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹을 통해 저항성 전류값과 부분 방전량을 검출할 수 있다.
위의 서술에서 용어 총전류는 변압기 가압시, 부싱 내부에서 발생되는 총 전류값을 나타내고, 용어 저항성 전류는 변압기 가압시, 부싱 내부에서 발생되는 고장 발생 위험성 전류값을 나타낸다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 검출부(110)는 전류 검출 모듈(111) 및 부분 방전량 검출 모듈(112)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 전류 검출 모듈(111)은 가압 상태에서 콘덴서 부싱(10)에 흐르는 전류를 근거로 총전류값과 저항성 전류값을 도출하는 기능을 한다. 또한, 부분 방전량 검출 모듈(112)은 가압 상태에서 콘덴서 부싱(10)의 부분 방전량을 검출하는 기능을 한다. 상술한 기능을 위해 전류 검출 모듈(111)은 CT(Current Transformer)를 포함하여 구성될 수 있고, 부분 방전량 검출 모듈(112)은 RF-CT를 포함하여 구성될 수 있다.
총전류 값은 전류 검출 모듈(111)을 통해 검출될 수 있다. 총전류값에 대한 검출 과정은 다음과 같다. 전류 검출 모듈(111)은 먼저, 콘덴서 부싱(10)에 포함된 시험 탭에서 방출되는 누설 전류를 취득한다. 여기서, 시험 탭은 콘덴서 C1 그룹의 말단에 존재한다. 그 후, 전류 검출 모듈(111)은 누설 전류에서 전도 전류(접지측에서 유입되는 노이즈)와 방사 전류를 노이즈 필터 및 대역 통과 필터를 이용하여 필터링을 수행하고, 이를 근거로 총전류값을 검출할 수 있다.
저항성 전류값은 전류 검출 모듈(111)을 통해 검출될 수 있다. 저항성 전류값에 대한 검출 과정은 다음과 같다.
먼저, 전류 검출 모듈(111)은 변압기 부싱 시험 탭을 통해 콘덴서 부싱(10)에서 발생하는 충전 전류를 취득한다. 상술한 것처럼 저항성 전류와 부분 방전의 경우, 콘덴서 부싱(10)에 전압이 인가될 때, 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹에 충전 전류가 생긴다. 여기서, 정상 상태의 경우 충전 전류는 용량성 전류(Ic 전류)만을 포함한다. 하지만, 콘덴서(절연지) 층간 이물질(접착제, 절연지의 탄화로 인한 슬러지) 유입, 절연유의 수분 침투, 콘덴서 제작 불량, 절연지 노후 등으로 인해 아크 방전이 발생하는 경우 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹에는 저항성 전류와 부분 방전이 발생하게 된다. 이 경우, 충전 전류에는 상술한 용량성 전류(Ic 전류)뿐만 아니라 저항성 전류를 포함하게 된다. 다만 이때, 유도성 전류(IL)는 형성되지 않는데, 유도성 전류(IL)는 절연 파괴에 의한 고장시에만 발생한다.
이에 따라, 본 발명의 전류 검출 모듈(111)은 전압 인가시 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹에 의해 발생하는 충전 전류를 이용하여 저항성 전류값을 검출한다. 이를 위하여, 전류 검출 모듈(111)은 필터링 과정을 통하여 충전 전류에서 초기 기준값 즉, 용량성 전류값(Ic)을 제거한다.
그 후, 초기 기준값(Ic)이 제거된 충전 전류에 대해 주파수 대역 필터를 이용하여 기설정된 대역들에서 발생되는 주파수만을 검출하고, 검출 결과에서 합산된 값을 근거로 저항성 전류로 검출할 수 있다. 여기서 기설정된 대역들은 변압기의 콘덴서 부싱(10)에 악영향을 미칠 수 있는 대역들로서 예를 들어, 170 내지 190MHz, 250 내지 280MHz 그리고 340 내지 380MHz 대역을 포함할 수 있다. 여기서, 초기 기준값(Ic)은 전국 사업소에 설치되어 있는 변압기 부싱에 대해, 제작사에서 처음 제작할 당시 시험한 콘덴서 값을 나타낸다. 또한, 초기 기준값(Ic)은 기설정된 주기마다 절연 열화 측정기를 통해 측정된 콘덴서(커패시턴스 값, 단위 pF)에 의해 발생된 전류값을 나타낼 수 있다.
부분 방전량은 부분 방전량 검출 모듈(112)을 통해 검출될 수 있다. 부분 방전량에 대한 검출 과정은 다음과 같다. 부분 방전량 검출 모듈(112)은 RF-CT를 이용하여 부분 방전 취득 항목, 변압기 부싱 시험 탭에서 방출되는 방전량(전자파)을 검출한다. 또한, 부분 방전량 검출 모듈(112)은 스펙트럼 분석을 통해 기설정된 주파수 대역을 초과하여 발생되는 전자파를 근거로 부분 방전량을 산출한다. 여기서 외부 전자파의 경우 160MHz 미만의 대역에서 발생하므로, 부분 방전량을 검출하는 주파수 대역은 예를 들어, 160MHz 이상의 대역에서 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 부분 방전량 검출 모듈(112)에 의해 이루어지는 기능이 분리되어 즉, 부분 방전량 검출 모듈(112)에서는 부분 방전량 산출에 필요한 요소를 검출하고, 이를 도 2에 도시된 스펙트럼 분석부(160)를 통해 부분 방전량을 검출하는 방식도 가능하다.
이렇게 검출부(110)를 통해 검출된 신호는 도 2에 도시된 것처럼 노이즈 필터 및 대역 통과 필터를 통해 필터링되고, 즉, 고조파, 전도전류, 방사 전류가 제거되고, 필터링된 신호가 전달된다. 또한, 도 2에서 필터 아래에 도시된 부분은 보호 회로(180)이다.
등급 산출부(120)는 검출부(110)를 통해 검출된 상태 진단값과 기준값의 비교를 통해 콘덴서 부싱(10)에 대한 상태 등급을 산출하는 기능을 한다. 상술한 것처럼, 상태 진단값은 콘덴서 부싱에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 값을 나타낸다. 마찬가지로, 기준값은 총전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 총전류 기준값, 저항성 전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 저항성 전류 기준값 및 부분 방전량에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 부분 방전량 기준값 중 적어도 하나를 포함한다. 즉, 기준값은 하나의 속성(예를 들어, 총전류값, 저항성 전류값 또는 부분 방전량) 당 복수개의 기준값들을 포함할 수 있다. 이를 통해, 콘덴서 부싱(10)의 등급이 다수개로 구분될 수 있다.
또한, 기준값은 변압기마다 상이하게 설정될 수 있다. 현재, 국외 변압기 부싱만을 위한 진단장비 적용시 제작사별, 제작년도별 절연상태 판정 기준값(양호, 관찰, 요주의, 불량 등급)이 없는 상태에서 설치 당시의 값이 양호 판단 기준으로 이용되는데. 이로 인한 부싱의 절연상태가 요주의, 불량 등급인 경우 또는 급격히 절연상태가 나빠지는 경우는 콘덴서 부싱(10)에 대한 상태를 정확하게 판단하지 못하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)는 변압기마다 기준값을 상이하게 설정하고, 이렇게 상이하게 설정된 기준값을 근거로 콘덴서 부싱(10)에 대한 진단을 수행한다. 이러한 기준값에 대한 예시는 도 3에 도시된다.
예를 들어, A 변전소, B 변전소 및 C 변전소에서 변압기의 콘덴서 부싱에서 측정된 총전류가 14.70mA 및 저항성 전류가 2mA라고 가정하자. 이 경우, 총 전류값만 살펴볼 때, A 변전소의 변압기는 관찰 등급으로 결정되나, B 변전소의 변압기는 불량 등급, 그리고 C 변전소의 변압기는 양호 등급으로 결정된다. 또한, 본 예시에서 A 변전소, B 변전소 및 C 변전소의 판단 기준 즉, 저항성 전류 기준값들은 동일한 것으로 도시되었으나, 이는 예시일 뿐이고, 총전류에 대한 기준값들처럼 서로 상이하게 설정될 수 있다.
또한, 본 예시에서 콘덴서 부싱에 대한 상태 등급은 양호 등급, 관찰 등급, 요주의 등급 및 불량 등급 즉, 4개의 등급으로 구분된 것으로 서술되나 이 또한, 상이한 개수 및 상이한 이름으로 설정 가능하다.
다시 도 1 및 도 2에서, 디스플레이부(150)는 검출부(110)를 통해 검출된 상태 진단값 즉, 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나와, 등급 산출부(120)를 통해 산출된 콘덴서 부싱(10)의 상태 등급을 디스플레이 하는 기능을 한다. 여기서, 디스플레이부(150)는 터치 스크린 패널로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)를 이용하는 조작자의 편의를 고려하여, 상술한 정보들을 디스플레이부(150)를 통해 직관적으로 확인할 수 있고, 터치 스크린 방식을 통해 필요한 정보의 확인을 추가적으로 더 할 수 있다.
제어부(130)는 등급 산출부(120)에서 산출된 콘덴서 부싱(10)의 등급을 근거로 SCADA 시스템(20)에 경고 신호를 송신하는 기능을 한다. 즉, 제어부(130)는 콘덴서 부싱(10)의 등급이 관찰 등급 이상으로 판정된 경우, 이에 대한 경고 신호를 SCADA 시스템(20)으로 송신하는 기능을 한다. 이를 위해, 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)는 통신부를 더 포함하여 구성될 수 있고, 이를 통해 유선 또는 무선 통신 방식으로 경고 신호를 송신할 수 있다.
입력부(170)는 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)의 조작을 위해 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치(100)는 휴대형으로 제작될 수 있다. 이를 통해, 사업소당 하나의 제품으로 상술한 진단 기능을 수행할 수 있어 경제적인 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법에 대한 흐름도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법은 가압시 콘덴서 부싱에서 검출된 전류와 부분 방전량을 근거로 콘덴서 부싱의 진단을 수행하고, 진단 결과 콘덴서 부싱이 관찰 등급 이상으로 판정되는 경우 이를 SCADA 시스템으로 알리는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법에 대해 설명한다. 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조로 언급된 부분과 중복되는 사항은 생략되어 설명된다.
먼저, 검출부에 의해, 변압기 가압시 콘덴서 부싱에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 상태 진단값을 검출하는 단계(S110)가 수행된다. 상술한 것처럼, S110 단계에서 이루어지는 검출 과정은 변압기의 활선 상태 즉, 변압기의 가압 상태에서 이루어질 수 있다. 이에 따라, 변전소의 작동을 중단시키지 않고도, 이하에서 언급되는 콘덴서 부싱에 대한 진단 과정을 수행할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2를 참조로 언급한 것처럼, 검출부는 크게 전류 검출 모듈과 부분 방전량 검출 모듈을 포함하여 구성될 수 있다.
그 후, 등급 산출부에 의해, 상태 진단값과 기설정된 기준값을 비교하고(S120), S120 단계에서의 비교 결과를 근거로, 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 산출하는 단계(S130)가 수행된다. 여기서, 기준값은 콘덴서 부싱의 등급 산출을 위해 설정되는 값을 나타내고, 이는 진단 대상 변압기 마다 상이하게 설정될 수 있다. 또한, 기준값은 총전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 총전류 기준값, 저항성 전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 저항성 전류 기준값 및 부분 방전량에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 부분 방전량 기준값 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 대한 예시는 도 3을 참조로 상세히 언급되었으므로, 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
그리고, S130 단계에서 산출되는 등급은 크게, 양호 등급, 관찰 등급, 요주의 등급 및 불량 등급으로 구분될 수 있고, 이는 조작자의 설정에 따라 각 등급의 개수 및 이름이 상이하게 변경될 수 있다.
그 후, 디스플레이부를 통해, S110 단계 및 S130 단계에서 검출 및 산출된 상태 진단값, 기준값 및 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 디스플레이하는 단계(S140)가 수행된다. S140 단계는 본 발명의 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치를 조작하는 조작자를 위해 이루어지는 것으로서, 상기 디스플레이부는 터치스크린 방식일 수 있다.
그 후, S130 단계에서 산출된 콘덴서 부싱에 대한 등급이 관찰 등급 이상으로 판정되었는지 확인하는 단계(S150)가 수행된다. S150 단계에서의 확인 결과, 콘덴서 부싱이 관찰 등급 이상으로 판정되면, 제어는 S160 단계로 전달된다. 그렇지 않다면, 콘덴서 부싱은 양호 상태인 것이므로, 이에 대한 추가적인 작업 없이 제어는 종료 블록으로 전달된다.
S160 단계는 제어부에 의해, SCADA 시스템으로 경고 신호를 송신하는 단계(S160)이다. 즉, 본 발명의 변전소 콘덴서 부싱 진단 방법은 콘덴서 부싱의 이상으로 인해 야기될 수 있는 변전소의 화재 및 정전의 피해를 막는 것을 그 목적으로 하고 있으므로, S160 단계에서는 콘덴서 부싱에 이상 조짐이 보일 시, 이를 디스플레이부를 통해 조작자에게 알릴 뿐만 아니라, 이에 대한 경고 신호를 생성하고 이를 SCADA 시스템으로 송신하여, 콘덴서 부싱으로 인한 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치
110 : 검출부 120 : 등급 산출부
130 : 제어부 140 : 데이터 분석
150 : 디스플레이부 160 : 스펙트럼 분석부
170 : 입력부

Claims (20)

  1. 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치로서,
    변압기 가압시 콘덴서 부싱에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 상태 진단값을 검출하는 검출부; 및
    상기 상태 진단값과 기설정된 기준값의 비교를 통해 상기 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 산출하는 등급 산출부를 포함하고,
    상기 기준값은 진단 대상 변압기마다 상이하게 설정되고, 총전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 총전류 기준값, 저항성 전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 저항성 전류 기준값 및 부분 방전량에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 부분 방전량 기준값 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 검출부는,
    변압기 가압시 상기 콘덴서 부싱에서 발생되는 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 전류 검출 모듈을 포함하여 구성되고,
    상기 전류 검출 모듈은,
    상기 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭을 통해 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹의 충전 전류를 취득하고, 상기 시험 탭에서 취득된 충전 전류를 근거로 저항성 전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전류 검출 모듈은,
    상기 시험 탭에서 취득된 충전 전류에 대해, 노이즈를 제거하고, 기설정된 초기 기준값을 제거하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 검출 모듈은,
    상기 노이즈와 기설정된 초기 기준값이 제거된 충전 전류에서 주파수 대역 필터를 이용하여 기설정된 주파수 대역들에서 발생되는 전류값들을 합산함으로써 상기 저항성 전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기설정된 주파수 대역들은 170 내지 190MHz, 250 내지 280MHz 그리고 340 내지 380MHz의 주파수 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 기설정된 초기 기준값은 용량성 전류값이고, 상기 초기 기준값은 기설정된 주기마다 절연 열화 측정기를 통해 측정된 커패시턴스 값에 의해 발생된 전류값인 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전류 검출 모듈은,
    상기 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭에서 콘덴서 C1 그룹에 의해 방출되는 누설 전류를 취득하고, 상기 누설 전류에서 전도 전류와 방사 전류를 제거함으로써 상기 총전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 검출부는,
    변압기 가압시 상기 콘덴서 부싱에서 발생되는 부분 방전량을 검출하는 부분 방전량 검출 모듈을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 상태 진단값, 상기 기준값 및 상기 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치는 휴대형인 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급이 양호 등급이 아닌 경우, SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 시스템으로 경고 신호를 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 장치.
  13. 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법으로서,
    검출부에 의해, 변압기 가압시 콘덴서 부싱에서 발생되는 총전류값, 저항성 전류값 및 부분 방전량 중 적어도 하나를 포함하는 상태 진단값을 검출하는 단계; 및
    등급 산출부에 의해, 상기 상태 진단값과 기설정된 기준값의 비교를 통해 상기 변압기의 콘덴서 부싱에 대한 등급을 산출하는 단계를 포함하고,
    기준값은 진단 대상 변압기마다 상이하게 설정되고, 총전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 총전류 기준값, 저항성 전류값에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 저항성 전류 기준값 및 부분 방전량에 대해 서로 상이한 값을 갖는 2개 이상의 부분 방전량 기준값 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 상태 진단값을 검출하는 단계는,
    전류 검출 모듈에 의해, 변압기 가압시 상기 콘덴서 부싱에서 발생되는 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계를 포함하고,
    상기 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계는,
    상기 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭을 통해 콘덴서 C1 그룹 및 콘덴서 C2 그룹의 충전 전류를 취득하고, 상기 시험 탭에서 취득된 충전 전류를 근거로 저항성 전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계는,
    상기 시험 탭에서 취득된 충전 전류에 대해, 노이즈를 제거하고, 기설정된 초기 기준값을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계는,
    주파수 대역 필터를 이용하여 상기 노이즈와 상기 기준값이 제거된 충전 전류에서 기설정된 주파수 대역들에서 발생되는 전류값들을 합산함으로써 상기 저항성 전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 기설정된 주파수 대역들은 170 내지 190MHz, 250 내지 280MHz 그리고 340 내지 380MHz의 주파수 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 총 전류값과 저항성 전류값 중 적어도 하나를 검출하는 단계는,
    상기 콘덴서 부싱에 포함된 시험 탭에서 콘덴서 C1 그룹에 의해 방출되는 누설 전류를 취득하고, 상기 누설 전류에서 전도 전류와 방사 전류를 제거함으로써 상기 총전류값을 검출하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 상태 진단값을 검출하는 단계는,
    부분 방전량 검출 모듈에 의해, 변압기 가압시 상기 콘덴서 부싱에서 발생되는 부분 방전량을 검출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 변압기 콘덴서 부싱 진단 방법.
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