KR101694349B1

KR101694349B1 - 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템

Info

Publication number: KR101694349B1
Application number: KR1020150163377A
Authority: KR
Inventors: 서덕기; 김종화
Original assignee: 한전케이디엔주식회사
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-01-13

Abstract

본 발명의 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템은, 변전소의 각각의 전력설비를 감시하기 위해 설치되며, 일정한 고정된 경로를 갖는 레일(rail)을 제공하는 레일 시스템; 및 상기 레일(rail)을 이동하면서, 내장된 융 복합 센서 및 작업 순시경로 프로그램에 따라 상기 전력설비의 상태를 감시하는 레일 카메라 시스템을 포함하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템{SUBSTATION FACILITY MONITORING AND DIAGNOSIS PATROL SYSTEM}

본 발명은 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변전소의 각각의 전력설비를 감시하기 위해 설치되며, 일정한 고정된 경로를 갖는 레일(rail)을 이동하면서, 내장된 융 복합 센서 및 작업 순시경로 프로그램에 따라 상기 전력설비의 상태를 감시하는 레일 카메라 장치를 구비함으로, 종래의 고정식 감지 방법에 비해 센서들의 설치 개수의 감소 및 감시의 음영, 사각지대를 감소시킬 수 있는, 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템에 관한 것이다.

과거에는 전력설비를 옥외에 철구를 사용하여 넓은 면적을 차지하는 공간에 설치하는 옥외 철구형 변전설비 설치방법이 일반적이었으나, 최근 도심화가 진행되어 땅값이 상승하고 전력설비에 대한 안전상 위해 요소가 많은 점 등으로 인해 전력설비를 콤팩트하고 안전하게 설치하기 위한 노력이 강구되고 있다.

그 예로, 금속 재질인 원통형의 통 내부에 통전부위를 설치하고 통전부위와 통 사이의 방전을 막기 위해 그 내부공간에 내절연성이 우수한 육불화황(SF6) 가스를 고압으로 충전하는 방식의 가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgear, GIS)를 설치하여 운영하고 있다.

그러나, 가스절연개폐장치의 절연가스로 사용되는 SF6 가스는 대기에 방출될 경우 오존층을 파괴하기도 하고, 이산화탄소지수가 23,900으로 매우 커 지구온난화의 주범으로 인식되고 있다. SF6 가스는 대기로 1g 누설시키면 23,900g의 이산화탄소를 누설시키는 것과 같아 범국제적 차원에서 관리하고 있는 매우 유해한 가스이다.

한편 변전소 내의 전력설비는 열분포 및 가스(SF6) 감시가 매우 중요한데, 변압기의 경우 각종 접속부, 본체등에 전력 부하량에 따라 발열하게 되고 관련 근거에 의거하여 운용자에 의해 관리되어 지고 있으며, 가스절연개폐장치(GIS)의 경우 도체 간 절연을 확보하기위해 일정한 압력(3~7bar)상태에서 육불황산(SF6)으로 밀폐 절연처리 되어 있다.

이러한 운전환경의 변화를 확인하기 위해 운전원이 계측기를 가지고, 주기적으로 측정 및 측정결과를 기록하고 관리하는 방식이 사용되었다.

변압기의 경우 고가의 열화상 카메라를 고정 설치하여 집중감시하거나 운전원이 휴대용 열화상카메라를 이용하여 과열부위를 주기적으로 측정하게 된다.

가스절연개폐장치(GIS)의 경우 압력센서를 설치하여 압력의 누기를 원격으로 감시하고 있다.

하지만, 종래 기술은 변압기의 경우 집중 고정감시를 하기 위해 다수의 열화상 카메라가 필요하여 설치 및 비용이 증가하는 문제점이 있었고, 가스절연개폐장치(GIS)의 경우 아주 미세한 가스누기를 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

이로 인해 종래기술은 특히 고정감시를 함으로 감시의 음영 및 사각지대가 발행하게 되었고, 또한 휴대 및 고정감시를 통해 육안판정을 함으로 휴먼 에러가 발생할 소지가 있었다.

대한민국 공개특허 제10-2007-0050900호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 변전소의 각각의 전력설비를 감시하기 위해 설치되며, 일정한 고정된 경로를 갖는 레일(rail)을 이동하면서, 내장된 융 복합 센서 및 작업 순시경로 프로그램에 따라 상기 전력설비의 상태를 감시하는 레일 카메라 장치를 구비함으로, 종래의 고정식 감지 방법에 비해 센서들의 설치 개수의 감소 및 감시의 음영, 사각지대를 감소시킬 수 있는, 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템은, 변전소의 각각의 전력설비를 감시하기 위해 설치되며, 일정한 고정된 경로를 갖는 레일(rail)을 제공하는 레일 시스템; 및 상기 레일(rail)을 이동하면서, 내장된 융 복합 센서 및 작업 순시경로 프로그램에 따라 상기 전력설비의 상태를 감시하는 레일 카메라 시스템을 포함하는 기술을 제공한다.

본 발명은 종래의 고정식 감지 방법에 비해 센서들의 설치 개수의 감소 및 감시의 음영, 사각지대를 감소시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템 및 주변의 데이터 처리 장치에 대해 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템의 주요 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 레일 카메라 시스템의 구성을 상세히 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 변전소 감시 시스템 및 주변의 데이터 처리 장치에 대해 개략적으로 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 본 발명은 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템(100), 데이터수집장치(200) 및 분석서버(300)를 포함한다.

변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템(100)은 융 복합 센서를 내장하고, 이동순시가 가능한 레일 카메라 시스템(110)을 이용하여 변전소 전체를 주기적으로 순시하여 발열부위를 감시하고, 가스누기를 확인할 수 있는 기능 등을 제공하는데, 이에 대한 상세한 설명은 도2 및 도3에서 후술한다.

데이터수집장치(200)는 변전소별로 각각 1대 씩 설치된, 제1 데이터수집장치(200-1)~제n 데이터수집장치(200-n)를 포함하며, 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템(100)으로부터 무선통신을 통해 전송된 데이터를 저장하고, 전송된 데이터로부터 1차 분석한 정보를 상위 분석서버(300)로 무선통신을 통해 전송한다.

여기서 1차 분석된 정보란, 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템(100)으로부터 전송된 정보(이를테면, 열화상, SF6 가스누기, 온습도, 가스 종류 등)에 대한 트랜드(trend) 및 경보설정 기준 값과 비교를 통해 획득된 정보 등을 포함한다.

한편 무선통신은 이를테면, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등을 사용할 수 있다.

분석서버(300)는 복수개의 제1 데이터수집장치(200-1)~제n 데이터수집장치(200-n)로부터 수집된 정보를 분류 및 분석 처리한다.

이 경우 분석 처리 시 빅 데이터(big data)를 처리하여, 과거이력, 판정근거 및 현재 상태를 조합하여 이상여부를 판정하며, 잔존수명 평가를 위한 정보를 제공할 수 있으며, 분석 처리된 정보는 이를테면, 모바일, 웹(WEB), 인터넷, SNS(Social Network Service) 등을 이용하여 변전소 설비의 각각의 운전 관리원에게 제공된다.

도 2는 본 발명에 따른 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템의 주요 구성을 상세히 나타낸 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템(100)은 레일 카메라 시스템(110) 및 레일 시스템(120)을 포함한다.

레일 카메라 시스템(110)은 내장된 융 복합 센서(11~15) 및 순시경로 프로그램에 따라 일정한 속도로 지정된 레일(rail)을 이동하면서, 변전소의 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear) 등 각종 전력설비의 상태를 감시하여, 전력설비 감시의 사각 지대를 혁신적으로 줄일 수 있도록 해주는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도3에서 후술한다.

레일 시스템(120)은 변전소의 각 전력설비를 감시하기 위해 설치되어, 일정한 고정된 경로를 제공하는 레일(rail) 및 상기 레일(rail)에 전력을 공급하기 위한 전원장치를 포함한다.

이 경우 레일(rail)은 레일 카메라 장치가 경로를 이탈하지 않고, 외부의 원격 제어 신호에 따라 자동으로 운전될 수 있도록 해주는 철도 레일 등을 사용할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 레일 카메라 시스템의 구성을 상세히 나타낸 것이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 레일 카메라 시스템(110)은 설비상태 감지부(10), 통신부(20), 전원부(30), 레일순시 프로그램부(40), 레일이동 조작부(50), 데이터 저장부(60) 및 제어부(70)를 포함한다.

설비상태 감지부(10)는 도 2에 도시된 바대로, 열화상 카메라(11), 가스누기 감지기(12), 가스센서(13), 온도/습도 센서(14) 및 적외선 어레이 센서(15)를 포함하는데, 이들 융 복합 센서들(11~15)은 레일 카메라 장치 내부에 내장되어 레일을 따라 이동하면서 각각의 감지 기능을 수행할 수 있어서, 종래의 고정식 감지 방법에 비해 센서들의 설치 개수의 감소 및 감시의 음영, 사각지대를 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다.

열화상 카메라(11)는 변전소 내의 각각의 변압기의 열 분포를 측정하여 발열상태를 감시하는데, 이 경우 자유롭게 화각(angle of view) 및 줌(zoom) / 팬(pan), 틸트(tilt) 기능을 갖는 카메라를 사용함이 바람직하다.

가스누기 감지기(12)는 변전소 내의 가스절연개폐장치(GIS)의 압력의 누기를 측정하여 가스(SF6)의 누기 정도를 감시한다.

이 경우 가스절연개폐장치(GIS)는 도체 간 절연을 확보하기 위해 일정한 압력(3~7bar) 상태에서 육불황산(SF6)으로 밀폐 절연처리 되어 있는데, 압력의 누기를 측정하기 위해 소정의 압력센서가 설치된다.

가스센서(13)는 변전소 내의 각각의 전력설비에서 발생된 유해 가스의 농도를 감지하는데, 이를테면 가스의 흡착이나 반응에 의한 고체 물성의 변화를 이용하는 방식(반도체 센서, 세라믹 습온 센서, 압전체 센서 등), 연소열을 이용하는 방식(접촉 연소식 센서), 전기화학 반응을 이용하는 방식(고체 전해질 센서, 전기화학 센서), 물리적인 특성값을 사용하는 방식(적외선 흡수식 등) 등을 사용할 수 있다.

온도/습도 센서(14)는 변전소 내의 각각의 전력설비가 설치된 지점의 온도 및 습도를 감지한다.

적외선 어레이 센서(15)는 다수의 적외선센서가 어레이 형태(이를테면 행렬16ㅧ16, 32ㅧ32 등)로 구성되어, 변전소 내의 각각의 전력설비가 설치된 지점의 열분포를 검출하여, 열화로 인한 온도 상승분을 감시한다.

통신부(20)는 외부의 데이터수집장치(200) 또는 분석서버(300)와 통신을 수행할 수 있는 인터페이스를 제공하는데, 이를테면 레일(rail)에 설치되어 있는 다수의 근거리 무선통신(이를테면, Zigbee, WiFi 등)을 통해 감지된 데이터를 데이터수집장치(200)로 전송할 수 있다.

전원부(30)는 일정한 전력을 공급하여 각종 전기기기가 동작이 가능토록 해주는데, 이 경우 레일 시스템(120)의 레일에 공급된 전력을 이용할 수 있으며, 바람직하게는 비상시에 계속해서 전력을 공급할 수 있는 비상 전원을 구비한다.

레일순시 프로그램부(40)는 레일 카메라 장치의 일정한 순시를 위해, 이를테면, 레일의 경로 순서, 경로 위치, 감시 시간, 감시 방법 등을 프로그램 시켜, 일정한 작동제어신호에 따라 자동으로 변전소 순시 작업이 진행될 수 있도록 해준다.

레일이동 조작부(50)는 레일 순시 작업 진행 중에 일정한 조작제어 신호에 따라, 레일 카메라의 출발, 정지, 이동속도 등 레일에서의 운행이 조작될 수 있도록 해준다.

데이터 저장부(60)는 설비상태 감지부(10)에서 감지한 데이터를 저장하는데, 이 경우 비상시에 사용될 수 있도록 별도로 백업(back up) 데이터를 저장하도록 함이 바람직하며, 저장 매체로 이를테면 플래시 메모리 등 비휘발성 메모리를 사용할 수 있다.

제어부(70)는 설비상태 감지부(10), 통신부(20), 전원부(30), 레일순시 프로그램부(40), 레일이동 조작부(50) 및 데이터 저장부(60)를 제어한다.

또한 제어부(70)는 이전에 측정한 데이터를 저장하고 있어서, 새로운 현장 측정시 이전 데이터와의 비교를 통해 변화폭이 기준 이상일 경우 알람을 외부로 송신한다.

이로써, 본 발명의 레일 카메라 시스템(110)은 24시간 지속적으로 운전이 가능하며, 또한 필요에 따라 운전원이 현장에 가서 레일 카메라를 설치하여 순시할 수 있는 방식을 함께 사용할 수 있음으로 인해, 변전소 내부의 각종 전력설비에 대한 집중감시 및 주기별 감시가 가능해 지는 장점을 갖는다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 : 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템
110 : 레일 카메라 시스템
10 : 설비상태 감지부
20 : 통신부
30 : 전원부
40 : 레일순시 프로그램부
50 : 레일이동 조작부
60 : 데이터 저장부
70 : 제어부
120 : 레일 시스템

Claims

변전소의 각각의 전력설비를 감시하기 위해 설치되며, 일정한 고정된 경로를 갖는 레일(rail)을 제공하는 레일 시스템; 및
상기 레일(rail)을 이동하면서, 내장된 융 복합 센서 및 작업 순시경로 프로그램에 따라 상기 전력설비의 상태를 감시하는 레일 카메라 시스템을 포함하며,
상기 레일 카메라 시스템은,
변압기의 열 분포를 측정하고, 가스절연개폐장치(GIS)의 압력의 누기를 측정하는 설비상태 감지부;
외부의 데이터수집장치 또는 분석서버와 통신을 수행할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 통신부;
레일 카메라가 상기 레일(rail)을 이동하면서 상기 전력설비의 상태를 감시할 수 있도록, 미리 프로그래밍 된 작업 순시경로를 제공하는 레일순시 프로그램부;
레일 순시 작업 진행 중에 일정한 조작제어 신호에 따라, 상기 레일 카메라의 출발, 정지 및 이동속도를 조작하여 레일에서의 운행을 제어하는 레일이동 조작부;
상기 설비상태 감지부, 상기 통신부, 상기 레일순시 프로그램부 및 상기 레일이동 조작부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 설비상태 감지부는,
화각(angle of view) 및 줌(zoom) / 팬(pan), 틸트(tilt) 기능을 갖고, 상기 변압기의 열 분포를 측정하는 열화상 카메라;
상기 가스절연개폐장치(GIS)의 압력의 누기를 측정하여, 육불황산(SF6)의 누기 정도를 감시하는 가스누기 감지기; 및
다수의 적외선센서가 어레이 형태로 구성되어, 변전소 내의 각각의 전력설비가 설치된 지점의 열분포를 검출하여, 열화로 인한 온도 상승분을 감시하기 위한 적외선 어레이 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템.
삭제
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제 1항에 있어서, 상기 레일순시 프로그램부는,
상기 레일의 경로 순서, 경로 위치, 감시 시간 또는 감시 방법을 포함하는 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 레일 시스템은,
상기 레일(rail)에 전력을 공급하는 전원장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변전소 전력설비 순시 감시진단 시스템.