KR102264773B1 - Fault Diagnosis System for Diagnosis and Control of Temperature, Partial Discharge and Noise of Transformers Using Sensors - Google Patents

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KR102264773B1
KR102264773B1 KR1020200164345A KR20200164345A KR102264773B1 KR 102264773 B1 KR102264773 B1 KR 102264773B1 KR 1020200164345 A KR1020200164345 A KR 1020200164345A KR 20200164345 A KR20200164345 A KR 20200164345A KR 102264773 B1 KR102264773 B1 KR 102264773B1
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Abstract

The present invention relates to a fault diagnosis system for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge, and noise of a transformer using sensors and, more specifically, to a fault diagnosis system for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge, and noise of a transformer using sensors, which comprises: a transformer; a monitoring device including a non-powered surface wave sensor installed on a surface of a transformer winding part to detect surface temperature and partial discharge in real-time and a noise sensor detecting noise generated from the transformer; a diagnostic device receiving a monitoring signal from the monitoring device to diagnose whether the transformer is faulty; a PC sharing the diagnosis result by the diagnostic device and controlling operation of the transformer; and a terminal sharing the diagnosis result by the diagnostic device and controlling the operation of the transformer. According to the present invention, since a condition of a transformer is accurately diagnosed by measuring abnormal noise of the transformer caused by a temperature rise, occurrence of partial discharge, inflow of harmonics, overload, interlayer short circuits, poor contact, relaxation of fixed parts, and the like so that damage to the transformer can be minimized and system accidents can be prevented. Accordingly, the temperature and partial discharge of a transformer are measured with one sensor and the noise is associated in a complex way, thereby increasing reliability of a fault diagnosis of the transformer and reducing human errors, Moreover, a preventive diagnosis can be performed by using data measured during operation of a transformer, thereby stably operating a transformer facility, reducing maintenance costs, and increasing durability of equipment.

Description

센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전 및 소음의 진단 및 제어를 위한 고장진단시스템{Fault Diagnosis System for Diagnosis and Control of Temperature, Partial Discharge and Noise of Transformers Using Sensors}Fault Diagnosis System for Diagnosis and Control of Temperature, Partial Discharge and Noise of Transformers Using Sensors

본 발명은 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전 및 소음의 진단 및 제어를 위한 고장진단시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fault diagnosis system for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge and noise of a transformer using a sensor.

본 발명은 특히, 변압기의 온도변화, 부분방전, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완 등이 원인이 되어 발생되는 소음을 진단하여 이상 발생을 경보 및 표시하고, 필요에 따라 전원 제어가 가능하도록 한 것이다.In particular, the present invention diagnoses noise generated due to temperature change of a transformer, partial discharge, harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, poor contact, loosening of a fixed part, etc. to alert and display abnormal occurrence, and, if necessary, This is to enable power control.

일반적으로 변압기는 전자유도작용을 이용하여 에너지를 전달하는 전기기기이며, 1차코일에 교류전압이 인가되면 2차코일에 유도기전력을 발생시켜 전압을 변환하는 기기이다.In general, a transformer is an electric device that transfers energy by using electromagnetic induction, and when an AC voltage is applied to the primary coil, an induced electromotive force is generated in the secondary coil to convert the voltage.

변압기는 코일부가 절연물로 몰딩 또는 감겨있어 절연문제 발생시 파악이 어려우며, 특히 노후화나 최대 전력 부하가 발생한 경우, 즉 과부하 상태가 지속적으로 발생하게 되면 전력용 변압기의 절연이 파괴되어 소손, 폭발, 화재 등의 사고가 발생하게 된다.The coil part of the transformer is molded or wound with an insulating material, so it is difficult to identify when an insulation problem occurs. In particular, when an aging or maximum power load occurs, that is, if an overload condition occurs continuously, the insulation of the power transformer is destroyed, causing burnout, explosion, fire, etc. accidents will occur.

이러한 사고를 예방하기 위해 전력용 변압기의 이상 상황을 예측하는 것이 매우 중요하다. 기존에는 전력용 변압기의 열화 정도를 판단하여 수명을 예측하는 방법과 전압, 전류의 정보, 그리고 부하전력량(kWh) 등의 데이터를 산출하여 부하를 감시하는 방법 등이 이용되고 있다.In order to prevent such accidents, it is very important to predict the abnormal condition of the power transformer. Conventionally, a method of predicting the lifespan by determining the degree of deterioration of a power transformer, and a method of monitoring the load by calculating data such as voltage and current information, and the amount of load power (kWh) have been used.

일례로, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0020657호(전력용 변압기 수명 예측 시스템 및 방법)는 전력용 변압기의 열화 정도를 판단하기 위해 계기용 변류기(Current Transformer)로 측정하며, 획득한 데이터를 이용하여 가속열화지수를 산정하고, 열화 정도에 따른 상태를 분석하는 방법에 관한 것이다. As an example, Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0020657 (Power Transformer Life Prediction System and Method) is measured with a current transformer to determine the degree of deterioration of the power transformer, and the obtained data is It relates to a method of calculating the accelerated deterioration index using the method and analyzing the state according to the degree of deterioration.

이는 변압기의 외부 온도에 기인하여 전력용 변압기의 수명을 예측하는 기술을 제공함을 그 목적으로 한다.The purpose of this is to provide a technology for predicting the lifespan of a power transformer due to the external temperature of the transformer.

또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0062038호(변압기 스마트 부하감시 시스템 및 방법)는 다수의 수용가에 대하여 각각의 변압기로부터 갱신 가능한 다수의 부하별 인입주 번호, 고객번호, 검침일 등의 고객 현황 데이터와 복수의 전류와 전압 데이터를 활용하여 검침 전력량과 부하 전력량을 통해 손실률을 산출하는 원격 감시 방법에 관한 것이다. 이는 변압기의 손실율에 기인하여 저압 부하의 상태를 감시하는 기술을 제공함을 그 목적으로 한다.In addition, the Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0062038 (transformer smart load monitoring system and method) for a plurality of customers from each transformer for a plurality of load-specific incoming number, customer number, meter reading date, etc. customer status It relates to a remote monitoring method that utilizes data and a plurality of current and voltage data to calculate a loss rate through meter-reading wattage and load wattage. The purpose of this is to provide a technique for monitoring the state of the low voltage load due to the loss ratio of the transformer.

또한, 대한민국 특허등록 제10-10-1710172호(변압기 권선 고장 진단 장치 및 방법)은 기 정해진 소정 주파수의 인가 신호를 변압기 권선에 전달하는 인가 신호 생성부와, 상기 변압기 권선에서 취득된 반사 신호를 수신하는 반사 신호 수신부와, 상기 인가 신호와 반사 신호에 대해 기 정해진 신호 분석 기법을 이용하여 변압기 권선의 고장 진단을 실행하는 신호 분석부를 포함하고, 상기 변압기 권선의 고장 진단 장치는, 상기 변압기 권선에 전압이 인가되지 아니한 정전 상태에서 인가 신호 및 반사 신호에 대한 임피던스 변화와 두 전극 사이의 공기 절연 파괴에 의하여 불꽃 방전 현상이 발생하는 전기적 상태인 아크를 포함하는 초기 고장과, 변압기 권선에 전압이 인가되는 무정전 상태에서의 인가 신호와 반사 신호의 임피던스 및 위상을 토대로 변압기 권선의 단락, 개방, 및 접속 불량을 포함하는 전기적 고장을 판단하고, 상기 신호 분석부에서 상기 변압기 권선의 전기적 고장이 발생한 경우 외부 접점 입력을 기능을 차단하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 신호 분석부의 제어 신호를 제공받아 외부 접점 입력을 차단하는 분기 차단부를 더 포함하며, 옥내의 소정 위치에 마련되어 상기 변압기 권선의 전기적 고장에 대한 변압기 권선의 건전성이 표시하는 표시부를 더 포함하는 것이다.In addition, Republic of Korea Patent Registration No. 10-10-1710172 (transformer winding failure diagnosis apparatus and method) is an application signal generator that transmits an application signal of a predetermined frequency to the transformer winding, and the reflected signal obtained from the transformer winding A reflection signal receiving unit for receiving, and a signal analysis unit for performing fault diagnosis of the transformer winding using a predetermined signal analysis technique for the applied signal and the reflected signal, wherein the transformer winding fault diagnosis device is provided to the transformer winding. Initial failure including arc, which is an electrical state in which spark discharge occurs due to impedance change for applied signal and reflected signal and breakdown of air insulation between two electrodes in a power failure state where no voltage is applied, and voltage applied to transformer winding It determines electrical failures including short circuit, open, and poor connection of the transformer winding based on the impedance and phase of the applied signal and the reflected signal in the uninterrupted state, and when an electrical failure of the transformer winding occurs in the signal analysis unit, external It generates a control signal for blocking a contact input function, and further includes a branch breaker for receiving a control signal from the signal analyzer to block an external contact input, and is provided at a predetermined location indoors for electrical failure of the transformer winding. It will further include a display unit for displaying the health of the transformer winding.

이는 정전 상태에서 변압기 권선에 제공되는 인가 신호와 취득되는 반사 신호에 대해 기 정해진 신호 분석 기법을 토대로 변압기 권선의 초기 고장의 고장 유형 및 고장 위치을 검출하고 무정전 상태에서 인가 신호 및 반사 신호에 대한 임피던스 및 위상을 토대로 전기적 고장에 대한 고장 유형을 검출함에 따라 변압기 권선 고장 측정의 용이성 및 신뢰성을 근본적으로 향상시키는 것을 목적으로 한다.It detects the failure type and failure location of the initial failure of the transformer winding based on a predetermined signal analysis technique for the applied signal provided to the transformer winding in the power failure state and the reflected signal obtained, and the impedance and the reflected signal for the applied signal and the reflected signal in the uninterrupted state. It aims to fundamentally improve the ease and reliability of transformer winding failure measurement by detecting failure types for electrical failures based on phase.

또한, 대한민국 특허등록 제10-0476982호는 본원 출원인에 의한 등록특허로써, 변압기의 고장진단 시스템에 있어서,변압기 내의 절연유 내부의 온도를 측정하고, 측정된 온도 데이터에 대응하는 신호를 출력하는 열전쌍 온도센서; 전압 및 전류를 측정하여 절연유의 절연저항의 변화를 측정하고, 측정된 절연저항의 변화에 대응하는 신호를 출력하는 커패시터 센서; 상기 커패시터 센서로부터 측정된 전압 및 전류 데이터에 대응하는 신호를 수신하여 변압기의 유전정접을 측정하기 위해 A/D변환하기에 적합한 크기로 증폭시키는 증폭회로부; 상기 센서부로부터 측정된 전압, 전류 및 온도에 대응하는 신호를 A/D변환하는 A/D변환부; 외부단말기 및/또는 원격지의 중앙관제서버와의 유/무선 데이터 통신을 수행하기 위한 유/무선 통신포트를 제공하는 통신인터페이스; 상기 A/D변환부에서 디지털 데이터로 변환된 측정 데이터를 분석하여 변압기의 열화상태를 판단하고, 이를 상기 통신인터페이스를 통하여 원격지의 중앙관제서버로 전송하며, 외부단말기가 접속되면 이를 감지하고 접속된 외부단말기의 인증을 수행하여, 상기 외부단말기가 인증된 순회 진단용 PC이면 변압기 진단관련 정보를 상기 순회 진단용PC로 전송하고, 상기 변압기 진단관련 정보에 대응하는 진단결과를 상기 통신인터페이스를 통하여 기 지정된 휴대용 단말기로 문자 전송하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 전송된 변압기 진단관련 정보를 유/무선 통신망을 경유하여 수신하고, 이를 데이터베이스화하여 과거 데이터들과 현재 데이터를 이용한 열화 경향 분석을 수행하며, 상기 변압기 진단관련 정보에 대응하는 고장처리를 수행할 수 있도록 관할 고장처리반의 휴대용 단말기로 해당 진단결과를 전송하는 중앙관제서버;를 포함하여 구성된 것이다.In addition, Republic of Korea Patent Registration No. 10-0476982 is a registered patent by the applicant of the present application, and in a fault diagnosis system of a transformer, a thermocouple temperature for measuring the temperature inside the insulating oil in the transformer and outputting a signal corresponding to the measured temperature data sensor; a capacitor sensor for measuring a change in insulation resistance of insulating oil by measuring voltage and current, and outputting a signal corresponding to a change in the measured insulation resistance; an amplifier circuit unit for receiving a signal corresponding to the voltage and current data measured from the capacitor sensor and amplifying it to a size suitable for A/D conversion in order to measure the dielectric loss tangent of the transformer; an A/D conversion unit for A/D conversion of signals corresponding to voltage, current and temperature measured from the sensor unit; a communication interface providing a wired/wireless communication port for performing wired/wireless data communication with an external terminal and/or a remote central control server; The A/D converter analyzes the measured data converted into digital data to determine the deterioration state of the transformer, and transmits it to the remote central control server through the communication interface. When the external terminal is authenticated, if the external terminal is an authenticated patrol diagnostic PC, the transformer diagnosis related information is transmitted to the itinerant diagnostic PC, and a diagnostic result corresponding to the transformer diagnosis related information is transmitted through the communication interface. a control unit that transmits a text message to the terminal; and receiving the transformer diagnosis-related information transmitted from the control unit via a wired/wireless communication network, converting it into a database, performing deterioration trend analysis using past data and current data, and processing failures corresponding to the transformer diagnosis-related information It is configured to include; a central control server that transmits the diagnosis result to the portable terminal of the competent fault handling team to perform the

그러나 상기와 같은 종래 기술들은 모두 눈에 보이는 가시적인 요소에 의해 변압기 고장 여부를 진단하는 것일뿐, 예를 들어 변압기 고장의 다른 요소에 의한 고장 진단에 대해서는 개시된 바 없다. However, all of the above prior arts diagnose whether a transformer is faulty by a visible and visible factor, for example, there is no disclosure for fault diagnosis by other factors of a transformer fault.

본 발명의 목적은, 변압기의 온도상승, 부분방전 발생, 이상소음을 측정하여 변압기의 상태를 정확하게 진단함으로서 변압기 손상 최소화 및 계통사고를 방지할 수 있는 고장진단시스템을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a fault diagnosis system capable of minimizing transformer damage and preventing system accidents by accurately diagnosing the state of the transformer by measuring the temperature rise, partial discharge, and abnormal noise of the transformer.

본발명의 다른 목적은, 변압기의 온도변화, 부분방전, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완 등이 원인이 되어 발생되는 소음을 분석하여 전원 제어가 가능한 고장진단시스템을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a fault diagnosis system capable of controlling the power supply by analyzing the noise generated due to temperature change of the transformer, partial discharge, harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, poor contact, relaxation of the fixing part, etc. is doing

본 발명의 또 다른 목적은, 변압기의 운전중 측정된 데이터를 활용하여 예방 진단이 가능하므로 보수비용 절감 및 기기의 내구성을 향상시킬 수 있는 고장진단시스템을 제공하는데 있다Another object of the present invention is to provide a fault diagnosis system capable of reducing maintenance costs and improving durability of equipment because preventive diagnosis is possible using data measured during operation of a transformer.

한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the object of the present invention is not limited to the object mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전 및 소음의 진단 및 제어를 위한 고장진단시스템은, A fault diagnosis system for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge and noise of a transformer using the sensor of the present invention for achieving the above object,

변압기;Transformers;

상기 변압기 권선부의 표면에 설치되어 표면온도 및 부분방전을 실시간으로 감지하는 무전원 표면파 센서;a non-powered surface wave sensor installed on the surface of the transformer winding unit to sense surface temperature and partial discharge in real time;

상기 변압기로부터 발생되는 소음을 감지하는 소음센서;로 구성된 모니터링장치;a monitoring device comprising; a noise sensor for detecting noise generated from the transformer;

상기 모니터링장치로부터 모니터링신호를 수신하여 변압기 고장여부를 진단하는 진단장치;a diagnostic device for receiving a monitoring signal from the monitoring device and diagnosing whether the transformer is faulty;

상기 진단장치에 의해 진단된 결과를 공유하고, 변압기의 구동을 제어하는 PC; 및a PC for sharing the diagnosis result by the diagnosis device and controlling the driving of the transformer; and

상기 진단장치에 의해 진단된 결과를 공유하고, 변압기의 구동을 제어하는 단말기로 이루어진 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it consists of a terminal that shares the diagnosis result by the diagnosis device and controls the driving of the transformer.

본 발명에서, 진단장치는In the present invention, the diagnostic device is

변압기의 온도, 부분방전, 소음을 진단하고 제어하는 전체적인 동작을 제어하고, 진단결과를 원격지 PC 및 단말기와 공유하도록 제어하는 제어부; a control unit controlling the overall operation of diagnosing and controlling the temperature, partial discharge, and noise of the transformer, and controlling the diagnosis result to be shared with a remote PC and terminal;

상기 변압기에서 발생되는 주파수특성 및 소음을 분석하여 고조파 유입 또는 상간단락, 접촉불량이 원인이 되는 온도 및 부분방전, 소음을 진단하는 진단부;a diagnostic unit that analyzes the frequency characteristics and noise generated from the transformer to diagnose the temperature, partial discharge, and noise that cause harmonic inflow, phase-to-phase short circuit, and poor contact;

진단부에 의해 진단결과에 따라 설정된 경보음 또는 경고멘트를 외부로 방출하는 경보부; 및an alarm unit for emitting an alarm sound or warning message set according to the diagnosis result by the diagnosis unit to the outside; and

진단부에 의해 진단결과에 따라 설정된 메시지를 화면에 표시하는 표시부로 이루어진 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it consists of a display unit that displays a message set according to the diagnosis result by the diagnosis unit on the screen.

본 발명에서, 진단부는 In the present invention, the diagnostic unit

변압기의 과부하로 인한 온도변화값을 부하전류값과 비교하여 허용 오차범위내에 있으면 정상으로 판단하고, 오차범위를 벗어나면 이상발생으로 진단하는 온도진단모듈;a temperature diagnosis module that compares the temperature change value due to overload of the transformer with the load current value and determines that it is normal if it is within the allowable error range, and diagnoses abnormal occurrence if it is outside the error range;

변압기의 부분방전값이 일정주파수 이상으로써 파형 왜형율이 분석되면 이상발생으로 진단하는 부분방전 진단모듈; 및a partial discharge diagnosis module for diagnosing abnormal occurrence when the waveform distortion factor is analyzed as the partial discharge value of the transformer is above a certain frequency; and

변압기의 소음값이 허용 오차범위내에 있으면 정상으로 진단하고, 오차범위를 벗어나면 고장 가능 또는 고장으로 진단하는 소음진단모듈로 구성된 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it is composed of a noise diagnosis module that diagnoses normal if the noise value of the transformer is within the allowable error range, and diagnoses as a possible failure or failure if it is out of the error range.

본 발명에서, 경보부와 표시부는 In the present invention, the alarm unit and the display unit

평상시 온도에서 부하변동에 따른 온도상승값 보다 1.5배 이상일 때 온도상승 경고를, 설정된 주파수 범위에서 15% 이상 변화가 있을때 부분방전 경고를, 운전중 부하변동에 따른 소음상승값 보다 1.5배 이상 상승할 때 소음 경고를 각각 경보음으로 발생하거나 메시지를 표시하도록 설정된 것을 특징으로 한다.At normal temperature, a temperature rise warning is given when the temperature rise value is 1.5 times or more than the temperature rise value due to load fluctuation, a partial discharge warning is issued when there is a change of 15% or more in the set frequency range, and the noise increase value due to load fluctuation during operation is increased by 1.5 times or more. It is characterized in that it is set to generate an alarm sound or display a message when each noise warning is generated.

본 발명에서, 무전원 표면파 센서는 400mHz 대역의 주파수에서 온도변화에 따라 왜곡된 신호를 감지하도록 설정된 것을 특징으로 한다.In the present invention, the non-powered surface wave sensor is characterized in that it is set to detect a signal distorted according to a temperature change at a frequency of 400 mHz band.

본 발명의 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전 및 소음의 진단 및 제어를 위한 고장진단시스템에 따르면, 변압기의 온도상승, 부분방전 발생, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완 등이 원인이 되어 발생되는 이상소음을 측정하여 변압기의 상태를 정확하게 진단함으로서 변압기 손상 최소화 및 계통사고를 방지할 수 있도록 한 것으로써, 변압기 온도와 부분방전을 하나의 센서로 측정하고, 소음을 복합적으로 연계함으로써 변압기의 고장 진단에 대한 신뢰성을 높이고 인적오류를 줄일수 있다. According to the fault diagnosis system for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge and noise of the transformer using the sensor of the present invention, the temperature rise of the transformer, the occurrence of partial discharge, harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, poor contact, relaxation of the fixed part By measuring the abnormal noise generated due to factors such as etc. and accurately diagnosing the state of the transformer, it is possible to minimize transformer damage and prevent system accidents. It measures the transformer temperature and partial discharge with one sensor, and measures the noise in a complex manner. It is possible to increase the reliability of the fault diagnosis of the transformer and reduce human error.

또한, 변압기의 운전중 측정된 데이터를 활용하여 예방 진단이 가능하므로 변압기 설비의 안정적인 운영은 물론, 보수비용 절감 및 기기의 내구성을 향상시킬 수 있다.In addition, since preventive diagnosis is possible by using the data measured during the operation of the transformer, it is possible to reduce the maintenance cost and improve the durability of the equipment as well as the stable operation of the transformer facility.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 고장진단시스템의 네트워크 구성도.
도 2는 도 1의 변압기 진단장치의 제어 구성도.
도 3은 도 2의 진단부의 구성도.
도 4는 도 3의 소음진단모듈의 제어 구성도.
도 5는 소음진단 동작 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전, 소음을 진단하고 제어하는 고장진단 동작 진단흐름도.1 is a network configuration diagram of a transformer fault diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a control configuration diagram of the transformer diagnostic apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram of a diagnostic unit of FIG. 2 ;
4 is a control configuration diagram of the noise diagnosis module of FIG. 3;
5 is a flow chart of noise diagnosis operation.
6 is a flowchart illustrating a fault diagnosis operation for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge, and noise of a transformer using a sensor according to an embodiment of the present invention.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same components are given the same reference numerals as much as possible even though they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function interferes with the understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

[발명의 바람직한 형태][Preferred mode of the invention]

본 발명은 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전 및 소음의 진단 및 제어를 위한 고장진단시스템을 개시한다.The present invention discloses a fault diagnosis system for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge and noise of a transformer using a sensor.

본 발명은 변압기의 온도상승, 부분방전 발생, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완 등이 원인이 되어 발생되는 이상소음을 측정하여 변압기의 상태를 정확하게 진단함으로서 변압기 손상 최소화 및 계통사고를 방지할 수 있도록 온도센서, 부분방전 센서, 소음센서를 구성하되, 변압기 온도와 부분방전을 하나의 센서로 측정하고, 여기에 소음을 복합적으로 연계함으로써 변압기의 고장 진단에 대한 신뢰성을 높이고 인적오류를 줄일수 있도록 구성한다. The present invention minimizes transformer damage and minimizes transformer damage by accurately diagnosing the condition of the transformer by measuring abnormal noise caused by temperature rise, partial discharge, harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, poor contact, relaxation of the fixed part, etc. A temperature sensor, partial discharge sensor, and noise sensor are configured to prevent system accidents, but the transformer temperature and partial discharge are measured with one sensor, and noise is combined to increase the reliability of the fault diagnosis of the transformer. It is structured to reduce human error.

본 발명은 변압기의 운전중 측정된 데이터를 활용하여 예방 진단이 가능하도록 구성한다. 이를 위해 본 발명은 센서로 구성된 모니터링장치, 모니터링장치로부터 수신되는 감지신호를 처리하는 진단장치, 진단장치와 네트워킹되어 변압기의 실시간 상황을 공유하는 PC, 단말기를 구성하여, 현장에서는 물론, 원격지에서도 변압기 실시간 상황 인식이 가능하고, 필요에 따라 전원차단 등 변압기 구동 제어가 가능하도록 구성한다. The present invention is configured to enable preventive diagnosis using data measured during operation of a transformer. To this end, the present invention configures a monitoring device composed of a sensor, a diagnostic device for processing a detection signal received from the monitoring device, and a PC and terminal that are networked with the diagnostic device and share the real-time status of the transformer, so that the transformer can be used in the field as well as at a remote location. Real-time situation recognition is possible, and it is configured to enable transformer drive control, such as power off, if necessary.

본 발명은 진단장치에서 진단된 결과를 바탕으로 변압기 구동을 제어할 수도 있고, 원격지 PC 또는 단말기에 의한 원격제어에 의해 변압기 구동 제어가 가능하도록 구성할 수도 있다.According to the present invention, the driving of the transformer may be controlled based on the diagnosis result by the diagnosis apparatus, or the driving of the transformer may be controlled by remote control by a remote PC or terminal.

본 발명에서 무전원 표면파 센서를 구성하여 400mHz 대역의 주파수, 예를 들어 420mHz-440mHz 주파수에서 온도변화에 따라 왜곡된 신호를 감지하도록 하고, 평상시 온도에서 부하변동에 따른 온도상승값을 참고하여 부하변동에 따른 온도상승값의 1.5배 이상으로 온도가 상승하는지와, 설정된 주파수 범위에서 15% 이상 변화가 있는지와, 운전중 부하변동에 따른 소음상승값을 참고하여 부하변동에 따른 소음상승값의 1.5배 이상으로 소음이 상승하는지를 각각 진단하도록 구성한다.In the present invention, a non-powered surface wave sensor is configured to detect a signal distorted according to temperature change at a frequency of 400 mHz band, for example, 420 mHz-440 mHz frequency, and refer to the temperature rise value according to the load change at normal temperature. 1.5 times or more of the noise increase due to load fluctuations, referring to whether the temperature rises by 1.5 times or more of the temperature increase value according to the following, whether there is a change of 15% or more in the set frequency range, and the noise increase value according to the load fluctuation during operation It is configured to diagnose whether the noise rises with the

[발명의 바람직한 실시예][Preferred embodiment of the invention]

이하, 본 발명의 실시예를 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 변압기 고장진단시스템의 네트워크 구성도이다. 도 2는 도 1의 변압기 진단장치의 제어 구성도이다. 도 3은 도 2의 진단부의 구성도이다. 도 4는 도 3의 소음진단모듈의 제어 구성도이다. 도 5는 소음진단 동작 흐름도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전, 소음을 진단하고 제어하는 고장진단 동작 진단흐름도이다.1 is a network configuration diagram of a transformer fault diagnosis system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a control configuration diagram of the transformer diagnostic apparatus of FIG. 1 . FIG. 3 is a block diagram of the diagnostic unit of FIG. 2 . FIG. 4 is a control configuration diagram of the noise diagnosis module of FIG. 3 . 5 is a flowchart of a noise diagnosis operation. 6 is a flowchart illustrating a fault diagnosis operation for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge, and noise of a transformer using a sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 변압기 고장진단시스템은, 모니터링장치(100)와 진단장치(200)가 통신망(N1)을 통해 네트워킹되고, 진단장치(200)와 원격지 PC(300) 및/또는 단말기(400)가 통신망(N2)을 통해 네트워킹되어, 진단장치(200)에서 처리된 변압기 실시간 상황정보가 PC(300) 및 단말기(40)와 공유된다. 상기 변압기 실시간 상황정보는 과부하로 인한 온도변화 및 부분방전, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완 등으로 인한 소음변화 등이다. As shown in FIG. 1 , in the transformer fault diagnosis system according to an embodiment of the present invention, the monitoring device 100 and the diagnosis device 200 are networked through a communication network N1, and the diagnosis device 200 and the The remote PC 300 and/or the terminal 400 are networked through the communication network N2 , and the transformer real-time situation information processed by the diagnostic device 200 is shared with the PC 300 and the terminal 40 . The transformer real-time situation information includes temperature change and partial discharge due to overload, harmonic inflow and overload, inter-floor short circuit, poor contact, and noise change due to relaxation of the fixed part.

또한, 상기 PC(300)와 단말기(400)는 통신망(N3)을 통해 네트워킹되어 PC(300)에서 처리된 제어신호가 단말기(400)와 공유된다.In addition, the PC 300 and the terminal 400 are networked through the communication network N3 so that the control signal processed by the PC 300 is shared with the terminal 400 .

상기 모니터링장치(100)는 표면파센서, 소음센서 등으로 구성될 수 있다. 이들 센서로부터 감지된 신호는 모두 진단장치(200)에서 처리되어 디지털데이터로 변환된 후 변압기의 실시간 상황을 파악하는데 활용될 수 있다. The monitoring device 100 may include a surface wave sensor, a noise sensor, and the like. Signals sensed from these sensors are all processed by the diagnostic device 200 and converted into digital data, and then can be utilized to determine the real-time situation of the transformer.

본 발명은 진단장치(200)와 통신망(N2)을 통해 네트워킹되거나 PC(3)와 통신망(N3)을 통해 네트워킹된 단말기(400), 예를 들어 관리자 스마트폰을 통해 모니터링장치(100)의 모니터링신호를 처리하여 변압기의 실시간 상황을 파악할 수도 있다. The present invention provides monitoring of the monitoring device 100 through a terminal 400 networked through the diagnostic device 200 and the communication network N2 or networked through the PC 3 and the communication network N3, for example, an administrator smart phone. By processing the signal, it is also possible to determine the real-time status of the transformer.

즉 진단장치(200), PC(300) 및 단말기(400)가 모두 모니터링장치(100)로부터 전송되는 모니터링신호를 공유하여 변압기에 대한 실시간 상황을 파악하여 적절하게 조치할 수 있도록 하는 것이다.That is, the diagnostic device 200 , the PC 300 , and the terminal 400 all share the monitoring signal transmitted from the monitoring device 100 , so that the real-time situation of the transformer can be grasped and appropriate measures can be taken.

한편, 상기 진단장치(200)는 변압기가 설치된 현장 또는 그로부터 일정거리 이격된 주변지역에 설치될 수 있고, 원격 PC(300)는 원격지에 구성된 종합상황실 서버일 수 있으며, 단말기(400)는 PC(300)에 소속된, 예를 들어 현장에 파견되거나 기타 용무로 관제센터에서 이탈한 관리자의 스마트폰일 수 있다. On the other hand, the diagnostic device 200 may be installed at the site where the transformer is installed or in a surrounding area separated from it by a certain distance, the remote PC 300 may be a general control room server configured at a remote location, and the terminal 400 may be a PC ( 300), for example, it may be a smartphone of an administrator who is dispatched to the field or leaves the control center for other business.

따라서 진단장치(200), PC(300)와 단말기(400)가 통신망을 통해 네트워킹되어 모니터링장치(100)로부터 모니터링되는 실시간 상황을 공유함으로써 그 신호를 토대로 관리자는 언제 어디서나 변압기의 실시간 상황에 대한 대응을 할 수 있고, 그에 대한 조치를 수행할 수 있다.Therefore, the diagnosis device 200, the PC 300, and the terminal 400 are networked through a communication network and share the real-time situation monitored from the monitoring device 100. Based on the signal, the manager can respond to the real-time situation of the transformer anytime, anywhere and can take action on it.

즉 이러한 구성은 관리자가 언제 어느 장소에 있더라도 변압기에 관련된 실시간 상황을 즉각 인지할 수 있으므로 신속한 대응이 가능할 뿐만 아니라, 만일 상기 PC(300)의 점검시에도 관리자는 공백없이 모니터링장치(100) 또는 진단장치(200)로부터 전송되는 변압기의 실시간 상황에 대한 신호를 처리할 수 있다.That is, in this configuration, the manager can immediately recognize the real-time situation related to the transformer at any time and any place, so that a quick response is possible, and even when the PC 300 is checked, the manager can check the monitoring device 100 or diagnosis without a space. A signal for the real-time situation of the transformer transmitted from the device 200 may be processed.

상기 PC(300)와 단말기(400)가 통신하는 경우에는 예를 들어, 인증번호 등을 통해 접속된 단말기(400)만 PC(300)의 신호를 전송받아 모니터링장치(100)를 원격 제어할 수 있도록 구성할 수 있다.When the PC 300 and the terminal 400 communicate, for example, only the terminal 400 connected through an authentication number or the like receives a signal from the PC 300 to remotely control the monitoring device 100 . can be configured to

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 모니터링장치(100)는 변압기(110)의 과부하로 인하여 발생하는 권선 온도를 측정하고 부분방전 발생을 감지하도록 변압기 권선부에 설치되는 무전원 표면파 센서(120)와, 변압기(110)의 소음을 감지하도록 변압기와 일정거리 이격 설치되는 소음센서(130)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2, the monitoring device 100 of the present invention measures the winding temperature generated due to overload of the transformer 110 and a non-powered surface wave sensor 120 installed in the transformer winding to detect the occurrence of partial discharge. and a noise sensor 130 installed to be spaced apart from the transformer by a certain distance to detect the noise of the transformer 110 .

상기 센서(120)는 상기 무전원 표면파 센서는 400mHz 대역의 주파수, 예를 들어 420mHz-440mHz 주파수에서 온도변화에 따라 왜곡된 신호를 감지하도록 설정되며, 변압기에서 발생하는 부분방전 신호대역, 예를 들어 UHF대역인 0.5 ~ 15GHz를 검출하기 위해 다수로 분할된 다중 대역의 신호를 각각 검출하는 수신부를 구비하는 것이 바람직하다.The sensor 120 is set to detect a signal distorted according to a temperature change at a frequency of 400 mHz band, for example, 420 mHz-440 mHz frequency, in the unpowered surface wave sensor, partial discharge signal band generated in the transformer, for example, UHF In order to detect a band of 0.5 to 15 GHz, it is preferable to include a receiving unit that detects signals of multi-bands divided into a plurality, respectively.

상기 소음센서(130)는 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완 등이 원인이 되어 발생되는 이상소음을 감지한다.The noise sensor 130 detects abnormal noise caused by harmonic inflow and overload, inter-floor short circuit, poor contact, loosening of the fixing part, and the like.

본 발명의 진단장치(200)는 도 2에 도시한 바와 같이 제어부(210)와, 진단부(220)와, 경보부(300)와, 표시부(400)와, 메모리(256)(도 4에 도시)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 2 , the diagnostic apparatus 200 of the present invention includes a control unit 210 , a diagnosis unit 220 , an alarm unit 300 , a display unit 400 , and a memory 256 (shown in FIG. 4 ). ) can be composed of

상기 제어부(210)는 변압기(110)의 온도, 부분방전, 소음을 진단하고 제어하는 전체적인 동작을 제어한다.The control unit 210 controls the overall operation of diagnosing and controlling the temperature, partial discharge, and noise of the transformer 110 .

또한, 제어부(210)는 진단결과를 진단장치(200), 원격지 PC(300) 및 단말기(400)가 공유하도록 제어한다.In addition, the control unit 210 controls the diagnosis result to be shared by the diagnosis apparatus 200 , the remote PC 300 , and the terminal 400 .

또한, 제어부(210)는 진단결과를 외부에 경보하고 표시하도록 제어한다. In addition, the control unit 210 controls to alert and display the diagnosis result to the outside.

상기 진단부(220)는 변압기(110)에서 발생되는 주파수특성을 분석하여 고조파 유입 또는 상간단락, 접촉불량 등의 고장원인을 진단하는 것으로써, 도 3에 도시한 바와 같이 온도진단모듈(230)과, 부분방전 진단모듈(240)과, 소음진단모듈(250)을 포함할 수 있다. The diagnosis unit 220 analyzes the frequency characteristics generated by the transformer 110 to diagnose the cause of failures such as harmonic inflow, phase short circuit, poor contact, etc., as shown in FIG. 3 , the temperature diagnosis module 230 It may include a partial discharge diagnosis module 240 and a noise diagnosis module 250 .

상기 온도진단모듈(230)은 변압기(110)의 과부하로 인해 센서(120)에 의해 감지된 온도변화값을 부하전류값과 비교하고, 그 비교결과 허용 오차범위내에 있으면 정상으로 판단하고, 허용 오차범위를 벗어나면 이상발생으로 진단한다.The temperature diagnosis module 230 compares the temperature change value detected by the sensor 120 due to the overload of the transformer 110 with the load current value, and if the comparison result is within the allowable error range, it is determined as normal, and the allowable error If it is out of range, it is diagnosed as abnormal.

온도진단모듈(230)은 예를 들어, 평상시 온도에서 부하변동에 따른 온도상승값을 기준으로 부하변동에 따른 온도상승값의 1.5배 이상으로 온도가 상승하는지를 진단하게 된다.The temperature diagnosis module 230 diagnoses whether the temperature rises by 1.5 times or more of the temperature rise value according to the load change based on the temperature rise value according to the load change in the normal temperature, for example.

상기 부분방전 진단모듈(240)은 센서(120)에 의해 감지된 변압기(110)의 부분방전값이 일정주파수 이상으로써 파형 왜형율이 분석되면 이상발생으로 진단한다. The partial discharge diagnosis module 240 diagnoses abnormal occurrence when the partial discharge value of the transformer 110 sensed by the sensor 120 is above a certain frequency and the waveform distortion rate is analyzed.

부분방전 진단모듈(240)은 예를 들어, 설정된 주파수 범위에서 15% 이상 변화가 있는지를 진단하게 된다.The partial discharge diagnosis module 240 diagnoses, for example, whether there is a change of 15% or more in a set frequency range.

상기 소음진단모듈(250)은 센서(130)에 의해 감지된 변압기(110)의 소음값이 허용 오차범위내에 있으면 정상으로 판단하고, 오차범위를 벗어나면, 즉 비정상적인 주파수 설정값이면 고장 가능 또는 고장 등으로 진단한다. The noise diagnosis module 250 determines that the noise value of the transformer 110 sensed by the sensor 130 is within the allowable error range as normal, and when it is out of the error range, that is, if it is an abnormal frequency setting value, it is possible to fail or fail. Diagnose, etc.

소음진단모듈(250)은 예를 들어, 운전중 부하변동에 따른 소음상승값을 기준으로 부하변동에 따른 소음상승값의 1.5배 이상으로 소음이 상승하는지를 진단한다.The noise diagnosis module 250 diagnoses, for example, whether the noise increases by 1.5 times or more of the noise increase value according to the load fluctuation based on the noise increase value according to the load fluctuation during operation.

본 발명의 진단부(220)에 구성된 소음진단모듈(250)은 변압기 과부하에 따른 소리에 관련된 주파수 특성을 분석함으로써, 정상, 고장가능 및 고장으로 구분되는 상태를 진단할 수 있는 것으로써, 변압기 상태를 객관적으로 진단하는 동작에 대해 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The noise diagnosis module 250 configured in the diagnosis unit 220 of the present invention is capable of diagnosing a state divided into normal, faulty and faulty by analyzing the frequency characteristics related to the sound according to the overload of the transformer. An operation of objectively diagnosing is described below with reference to FIG. 4 .

도 4에 도시한 바와 같이, 소음진단모듈(250)은 소음센서(130)로부터 출력된 아날로그 소음데이터를 분석하여 변압기 상태를 진단하여 진단 결과를 출력하는 것으로써, ADC(251)와, 푸리에변환부(252)와, 평균주파수성분산출부(253)와, 주파수대역폭검출부(254)와, 진단결과출력부(255)로 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4 , the noise diagnosis module 250 analyzes the analog noise data output from the noise sensor 130 to diagnose the state of the transformer and outputs the diagnosis result, and the ADC 251 and the Fourier transform It may be composed of a unit 252 , an average frequency component calculating unit 253 , a frequency bandwidth detecting unit 254 , and a diagnosis result output unit 255 .

도 2에 도시된 소음센서(130)는 변압기 소음을 수집한 아날로그 소음데이터를 소음진단모듈(250)에 전송하여 분석하도록 할 수 있다. The noise sensor 130 shown in FIG. 2 may transmit the analog noise data collected by the transformer noise to the noise diagnosis module 250 for analysis.

여기서, 아날로그 소음데이터는 변압기 상태를 진단하기 위한 기준이 되는 값이므로, 소음센서(130)로부터 변압기 소리를 소정회수 이상 녹음 및 재생하여 확인함으로써 잡음이 최소화된 값으로 선정될 수 있다. Here, since the analog noise data is a standard value for diagnosing the state of the transformer, it is possible to select a value with minimal noise by recording and reproducing the sound of the transformer from the noise sensor 130 a predetermined number of times or more.

상기 아날로그/디지털 컨버터(251)는 아날로그 소음데이터를 다수의 디지털 소음데이터로 변환하여 출력한다. The analog/digital converter 251 converts analog noise data into a plurality of digital noise data and outputs it.

아날로그/디지털 컨버터(251)는 아날로그 소음데이터를 일정 시간 간격으로 나누어 변환하며, 이에 따라 하나의 아날로그 소음데이터로부터 다수의 디지털 소음데이터가 생성된다.The analog/digital converter 251 converts the analog noise data by dividing it at regular time intervals, and accordingly, a plurality of digital noise data is generated from one analog noise data.

예를 들어, 아날로그 소음데이터는 3초 내지 5초 간격으로 변환될 수 있으며, 일반적으로 아날로그 소음데이터가 20초의 변압기 소음에 관한 것이라 가정하면, 출력되는 디지털 소음데이터는 적어도 4 개 이상이 될 수 있다. For example, analog noise data may be converted at intervals of 3 to 5 seconds, and if it is generally assumed that analog noise data is about a transformer noise of 20 seconds, the output digital noise data may be at least 4 or more .

본 발명의 이해를 돕기 위하여 아날로그/디지털 컨버터(251)에서 나누어지는 일정 시간 간격은 4초이며, 출력되는 디지털 소음데이터는 모두 5개로 가정한다. In order to help the understanding of the present invention, it is assumed that the predetermined time interval divided by the analog/digital converter 251 is 4 seconds, and all digital noise data output is 5.

한편, 아날로그/디지털 컨버터(251)로부터 출력된 다수의 디지털 소음데이터는 제어부(210)의 제어하에 메모리(256)에 순차적으로 저장된다.Meanwhile, a plurality of digital noise data output from the analog/digital converter 251 is sequentially stored in the memory 256 under the control of the controller 210 .

상기 푸리에 변환부(252)는 시간 도메인(Domain)으로 표시되는 다수의 디지털 소음데이터를 각각 푸리에 변환하여 주파수 도메인으로 표시되는 다수의 주파수 성분 데이터로 출력한다. 푸리에 변환부(252)는 메모리(256)로부터 다수의 디지털 소음데이터를 순차적으로 입력받아 푸리에 변환한다. The Fourier transform unit 252 Fourier transforms a plurality of digital noise data displayed in a time domain, respectively, and outputs a plurality of frequency component data displayed in a frequency domain. The Fourier transform unit 252 sequentially receives a plurality of digital noise data from the memory 256 and performs a Fourier transform.

또한, 푸리에 변환부(252)로부터 변환되어 출력된 다수의 주파수 성분 데이터는 메모리(256)에 저장된다. 이때, 다수의 디지털 소음데이터는 아날로그/디지털 컨버터(251)에서 선정된 시간 간격을 기준으로 변환 될 수 있다. In addition, a plurality of frequency component data transformed from the Fourier transform unit 252 and output is stored in the memory 256 . In this case, a plurality of digital noise data may be converted based on a time interval selected by the analog/digital converter 251 .

예를 들어, 푸리에 변환부(252)는 4초 간격으로 나누어진 각각의 디지털 소음데이터를 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 방식으로 변환할 수 있으며, 이에 따라 총 다섯 개의 주파수 성분 데이터가 출력된다. 상기 주파수 성분 데이터는 일정한 주파수 대역폭과 크기(진폭, dB)를 갖는 스펙트럼 형태로 이루어질 수 있다.For example, the Fourier transform unit 252 may convert each digital noise data divided by 4 second intervals in a Fast Fourier Transform (FFT) method, and thus a total of five frequency component data are output. do. The frequency component data may be in the form of a spectrum having a constant frequency bandwidth and magnitude (amplitude, dB).

상기 평균 주파수 성분 산출부(253)는 다수의 주파수 성분 데이터를 평균화하여 하나의 평균 주파수 성분데이터로 출력한다. 즉, 메모리(256)에 저장된 다수의 주파수 성분 데이터를 입력받아 이를 하나의 스펙트럼으로 평균화한다.The average frequency component calculating unit 253 averages a plurality of frequency component data and outputs one average frequency component data. That is, a plurality of frequency component data stored in the memory 256 is received and averaged into one spectrum.

상기 주파수 대역폭 검출부(254)는 평균 주파수 성분 산출부(253)로부터 입력된 평균 주파수 성분 데이터로부터 주파수 대역폭을 검출한다. 즉, 평균 주파수 성분 데이터 중 최대 주파수와 최소 주파수의 대역폭을 검출하여 출력한다.The frequency bandwidth detection unit 254 detects a frequency bandwidth from the average frequency component data input from the average frequency component calculation unit 253 . That is, the bandwidth of the maximum frequency and the minimum frequency among the average frequency component data is detected and output.

상기 진단 결과 출력부(255)는 미리 저장된 진단 주파수 대역폭과 주파수 대역폭 검출부(284)로부터 입력되는 주파수 대역폭을 비교하여 정상, 고장가능 및 고장으로 구분되는 변압기 상태를 진단한다. 즉, 진단 결과 출력부(255)는 주파수 대역폭이 정상, 고장예측 및 고장 각각의 진단 주파수 대역폭 중 어디에 속하는지를 판별하고, 진단 결과를 표시부(400)에 출력한다. The diagnosis result output unit 255 compares the pre-stored diagnosis frequency bandwidth with the frequency bandwidth input from the frequency bandwidth detection unit 284 to diagnose the transformer state classified into normal, faulty, and faulty. That is, the diagnosis result output unit 255 determines which frequency bandwidth belongs to each of the diagnosis frequency bandwidths of normal, failure prediction, and failure, and outputs the diagnosis result to the display unit 400 .

한편, 진단 결과 출력부(255)에서 사용되는 진단 주파수 대역폭은 메모리(256)로부터 저장 및 갱신될 수 있다.Meanwhile, the diagnostic frequency bandwidth used in the diagnostic result output unit 255 may be stored and updated from the memory 256 .

상기 메모리(256)는 상술한 바와 같이, 아날로그/디지털 컨버터(251)로부터 출력되는 다수의 디지털 소음데이터, 푸리에 변환부(252)로부터 출력되는 다수의 주파수 성분 데이터 및 사용자에 의해 저장되는 진단 주파수 대역폭을 저장하며, 제어부(210)로부터의 입출력 제어 신호에 의해 제어되어 데이터들을 출력한다.As described above, the memory 256 includes a plurality of digital noise data output from the analog/digital converter 251, a plurality of frequency component data output from the Fourier transform unit 252, and a diagnostic frequency bandwidth stored by the user. is controlled by an input/output control signal from the controller 210 to output data.

상기 제어부(210)는 고장진단시스템에서 변압기 소음에 따른 진단이 이루어지는 동안에 아날로그/디지털 컨버터(251) 내지 메모리(256)의 모든 입출력을 제어한다.The control unit 210 controls all inputs and outputs of the analog/digital converter 251 to the memory 256 while the diagnosis is made according to the transformer noise in the fault diagnosis system.

경보부(300)는 진단 결과 출력부(255)로부터 입력된 분석 결과가 고장가능인 경우와 고장인 경우 각각 설정된 경보음 또는 경고멘트를 외부로 방출할 수 있다, The alarm unit 300 may emit a set alarm sound or warning message to the outside when the analysis result input from the diagnosis result output unit 255 is faulty and if the fault is possible, respectively.

경보부(300)는 예를 들어, 평상시 온도에서 부하변동에 따른 온도상승값을 참고하여 이보다 1.5배 이상으로 온도가 상승할 때 경보를 발생하고, 설정된 주파수 범위에서 15% 이상 변화가 있을때 부분방전 가능을 경보하도록 설정될 수 있다.For example, the alarm unit 300 generates an alarm when the temperature rises by 1.5 times or more by referring to the temperature rise value according to the load change from the normal temperature, and partial discharge is possible when there is a change of 15% or more in the set frequency range can be set to alarm.

또한, 운전중의 부하변동에 따른 소음상승값을 참고하여 이보다 1.5배 이상 으로 소음이 상승할 때 경보하도록 설정될 수 있다.In addition, it can be set to alarm when the noise rises by 1.5 times or more by referring to the noise increase value according to the load change during operation.

표시부(400)는 진단 결과 출력부(255)로부터 입력된 분석 결과를 화면에 표시한다. The display unit 400 displays the analysis result input from the diagnosis result output unit 255 on the screen.

표시부(400)는 예를 들어, 평상시 온도에서 부하변동에 따른 온도상승값을 참고하여 이보다 1.5배 이상으로 온도가 상승할 때 메시지를 표시하고, 설정된 주파수 범위에서 15% 이상 변화가 있을때 부분방전 가능을 메시지로 표시하도록 설정될 수 있다.For example, the display unit 400 displays a message when the temperature rises by 1.5 times or more by referring to the temperature rise value according to the load change from the normal temperature, and partial discharge is possible when there is a change of 15% or more in the set frequency range can be set to display as a message.

또한, 운전중의 부하변동에 따른 소음상승값을 참고하여 이보다 1.5배 이상 으로 소음이 상승할 때 메시지를 표시하도록 설정될 수 있다.In addition, it can be set to display a message when the noise rises by 1.5 times or more by referring to the noise increase value according to the load change during operation.

표시부(400)는 진단 결과와 함께, 평균 주파수 성분 데이터의 스펙트럼을 화면에 표시할 수도 있다. The display unit 400 may display the spectrum of the average frequency component data along with the diagnosis result on the screen.

따라서 고장진단시스템의 사용자는 화면에 표시된 스펙트럼과 진단 결과를 함께 확인함으로써 고장진단시스템이 정상적으로 작동하는지의 여부도 확인할 수 있다. Therefore, the user of the fault diagnosis system can also check whether the fault diagnosis system is operating normally by checking the spectrum displayed on the screen and the diagnosis result.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변압기 소음에 따른 고장 진단방법은 분석 주파수 대역폭 선정 단계(S10), 소음데이터 저장 단계(S20), 푸리에 변환 단계(S30), 주파수 성분 저장 단계(S40), 평균 주파수 성분 데이터 산출 단계(S50), 주파수 대역폭 검출 단계(S60), 진단 결과 출력 단계(S70) 및, 진단 결과 표시 단계(S80)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in Figure 5, the fault diagnosis method according to the transformer noise of the present invention is analyzed frequency bandwidth selection step (S10), noise data storage step (S20), Fourier transform step (S30), frequency component storage step (S40) , an average frequency component data calculation step ( S50 ), a frequency bandwidth detection step ( S60 ), a diagnosis result output step ( S70 ), and a diagnosis result display step ( S80 ) may be included.

먼저, 분석 주파수 대역폭 선정 단계(S10)는 정상, 고장가능 및 고장으로 각각 구분되는 진단 주파수 대역폭을 선정하여 저장하는 단계이다. First, the analysis frequency bandwidth selection step ( S10 ) is a step of selecting and storing the diagnosis frequency bandwidth divided into normal, faulty, and faulty, respectively.

본 발명에 따르면, 분석 주파수 대역폭은 실험 데이터에 기초하여 선정된 것으로 정상, 고장가능 및 고장에 따라 각각 서로 다른 분포를 이룬다. 이러한 분석 주파수 대역폭 수치가 메모리(256)에 저장되어 객관적인 분석을 위한 비교 대상으로 선정된다.According to the present invention, the analysis frequency bandwidth is selected based on experimental data and has a different distribution according to normality, failure possibility, and failure. This analysis frequency bandwidth value is stored in the memory 256 and selected as a comparison target for objective analysis.

상기 소음데이터 저장 단계(S20)는 변압기 소음을 포함하는 아날로그 소음데이터를 다수의 디지털 소음데이터로 변환하여 출력하는 단계이다. 변환된 다수의 디지털 소음데이터는 메모리(256)로 출력되어 순차적으로 저장된다. The noise data storage step (S20) is a step of converting analog noise data including transformer noise into a plurality of digital noise data and outputting it. A plurality of converted digital noise data is output to the memory 256 and sequentially stored.

소음데이터 저장 단계(S20)는 아날로그/디지털 컨버터(251)로부터 이루어지며, 제어부(210)로부터 입력되는 제어신호에 기초하여 데이터가 처리된다.The noise data storage step ( S20 ) is performed by the analog/digital converter 251 , and data is processed based on the control signal input from the control unit 210 .

상기 푸리에 변환 단계(S30)는 시간 도메인으로 표시되는 다수의 디지털 소음데이터를 각각 푸리에 변환하여 주파수 도메인으로 표시되는 다수의 주파수 성분 데이터로 출력하는 단계이다. The Fourier transform step (S30) is a step of Fourier transforming each of a plurality of digital noise data represented in the time domain and outputting the plurality of frequency component data represented in the frequency domain.

다수의 디지털 소음데이터는 아날로그/디지털 컨버터(281)에서 선정된 시간 간격을 기준으로 변환되며, 통상적인 고속 푸리에 변환 방식을 이용하여 변환될 수 있다. A plurality of digital noise data is converted based on a time interval selected by the analog/digital converter 281, and may be converted using a typical fast Fourier transform method.

푸리에 변환 단계(S30)는 푸리에 변환부(252)에서 제어부(210)의 입출력 제어 신호에 기초하여 처리되며, 변환된 다수의 주파수 성분 데이터는 메모리(256)에 저장된다.In the Fourier transform step S30 , the Fourier transform unit 252 is processed based on the input/output control signal of the controller 210 , and the converted plurality of frequency component data is stored in the memory 256 .

상기 주파수 성분 저장 단계(S40)는 제어부(210)의 입출력 제어 신호에 의해 다수의 주파수 성분 데이터를 메모리(256)에 순차적으로 저장하는 단계이다. 이때, 저장된 다수의 주파수 성분 데이터는 제어부(210)의 입출력 제어 신호에 따라 평균 주파수 성분 산출부(253)에 출력될 수 있다.The frequency component storage step S40 is a step of sequentially storing a plurality of frequency component data in the memory 256 according to the input/output control signal of the controller 210 . In this case, the stored plurality of frequency component data may be output to the average frequency component calculating unit 253 according to the input/output control signal of the control unit 210 .

상기 평균 주파수 성분 데이터 산출 단계(S50)는 다수의 주파수 성분 데이터를 평균화하여 하나의 평균주파수 성분 데이터로 출력하는 단계이다. The calculating of the average frequency component data ( S50 ) is a step of averaging a plurality of frequency component data and outputting the average frequency component data as one average frequency component data.

메모리(256)는 제어부(210)의 입출력 제어 신호에 따라 다수의 주파수 성분 데이터를 모두 평균 주파수 성분 산출부(253)로 출력하며, 평균 주파수 성분 산출부(253)는 모든 주파수 성분 데이터를 평균화하여 하나의 평균 주파수 성분 데이터 를 산출한다. The memory 256 outputs all of the plurality of frequency component data to the average frequency component calculating unit 253 according to the input/output control signal of the control unit 210, and the average frequency component calculating unit 253 averages all the frequency component data, One average frequency component data is calculated.

상기 산출된 평균 주파수 성분 데이터는 주파수 성분의 대역폭과 크기를 포함한 하나의 스펙트럼 형태로 이루어질 수 있다.The calculated average frequency component data may be in the form of one spectrum including the bandwidth and size of the frequency component.

상기 주파수 대역폭 검출 단계(S60)는 평균 주파수 성분 데이터의 주파수 대역폭을 검출하는 단계이다. The frequency bandwidth detection step S60 is a step of detecting the frequency bandwidth of the average frequency component data.

주파수 대역폭 검출 단계(S60)는 제어부(210)의 입출력 제어 신호에 따라 동작하는 주파수 대역폭 검출부(254)로부터 처리되며, 주파수 대역폭 검출부(254)는 평균 주파수 성분 데이터 중 최대 주파수와 최소 주파수 간의 대역폭을 검출하여 출력하게 된다.The frequency bandwidth detection step (S60) is processed from the frequency bandwidth detection unit 254 operating according to the input/output control signal of the control unit 210, and the frequency bandwidth detection unit 254 determines the bandwidth between the maximum frequency and the minimum frequency among the average frequency component data. detected and output.

상기 분석(진단) 결과 출력 단계(S70)는 미리 저장된 분석 주파수 대역폭과 주파수 대역폭 검출 단계(S60)에서 검출된 주파수 대역폭을 비교하여 정상, 고장가능 및 고장으로 구분되는 변압기 상태를 진단하는 단계이다. The step of outputting the analysis (diagnosis) result (S70) is a step of diagnosing the state of the transformer divided into normal, faulty and faulty by comparing the previously stored analysis frequency bandwidth with the frequency bandwidth detected in the frequency bandwidth detection step (S60).

분석 결과 출력 단계(S70)는 주파수 대역폭이 정상, 고장가능 및 고장 각각의 분석 주파수 대역폭 중 어디에 속하는 지를 판별하고, 분석 결과를 표시부(400)및 경보부(300)에 출력하며, 이러한 과정은 진단 결과 출력부(255)를 통해 처리된다.The analysis result output step (S70) determines where the frequency bandwidth belongs among the analysis frequency bandwidths of normal, faulty, and faulty, respectively, and outputs the analysis result to the display unit 400 and the alarm unit 300, and this process is the diagnosis result It is processed through the output unit 255 .

상기 분석 결과 표시 단계(S80)는 분석 결과 출력 단계(S70)에서 결정된 분석 결과를 화면에 표시하는 단계이다. 분석 결과 표시 및 경보단계(S80)는 진단부(220)에 연결된 표시부(400) 및 경보부(300)로부터 이루어지며, 표시부(400)는 분석 결과와 함께 평균 주파수 성분 데이터의 스펙트럼을 화면에 표시할 수 있다. 또한, 경보부(300)는 분석 결과에 따라 정해진 경보음 또는 경고멘트를 외부로 방출할 수 있다. The analysis result display step (S80) is a step of displaying the analysis result determined in the analysis result output step (S70) on the screen. The analysis result display and warning step (S80) is made from the display unit 400 and the alarm unit 300 connected to the diagnosis unit 220, and the display unit 400 displays the spectrum of the average frequency component data together with the analysis result on the screen. can Also, the alarm unit 300 may emit a predetermined alarm sound or warning message to the outside according to the analysis result.

따라서, 분석 결과 표시 단계(S80)를 통해 고장진단시스템의 사용자는 화면에 표시된 스펙트럼과 경보부를 통해 방출되는 경고멘트 등을 통해 분석 결과를 확인하여 고장진단시스템이 정상적으로 작동하는지의 여부와 함께, 변압기 상태를 객관적으로 확인할 수 있게 된다.Therefore, through the analysis result display step (S80), the user of the fault diagnosis system checks the analysis result through the spectrum displayed on the screen and the warning message emitted through the alarm unit, along with whether the fault diagnosis system is operating normally, the transformer status can be objectively checked.

도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전, 소음을 진단하고 제어하는 고장진단 동작은, 변압기 온도, 부분방전, 소음 감지단계(S10)와, 감지신호 조합 분석 단계(S20)와, 조합분석에 따라 이상여부 진단 단계(S30)와, 진단결과에 따라 경보 및 표시 단계(S40)와, 이상 여부에 따라 전원 제어 단계(S50)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 6 , the fault diagnosis operation for diagnosing and controlling the temperature, partial discharge, and noise of the transformer using the sensor according to the embodiment of the present invention includes the transformer temperature, partial discharge, and noise sensing step (S10) and detection A signal combination analysis step (S20), an abnormality diagnosis step (S30) according to the combination analysis, an alarm and display step (S40) according to the diagnosis result, and a power control step (S50) according to the abnormality. .

변압기 온도, 부분방전, 소음 감지단계(S10)는 상술한 표면파 센서(120)와 소음센서(130)에 의해 변압기 과부하로 인한 온도상승 및 부분방전 발생과, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완 등이 원인이 되어 발생되는 이상소음을 감지하는 단계이다.Transformer temperature, partial discharge, and noise detection step (S10) is a temperature rise and partial discharge due to transformer overload by the above-described surface wave sensor 120 and noise sensor 130, harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, poor contact , the step of detecting abnormal noise caused by relaxation of the fixing part, etc.

상기 감지는 상술한 바와 같이 특정한 수치를 기준값으로 정상범위인지 또는 이상범위인지를 판단할 수 있는 데이터를 제공하게 된다.As described above, the detection provides data for determining whether a specific value is a normal range or an abnormal range based on a reference value.

감지신호 조합 분석 단계(S20)는 표면파 센서(120)에 의해 감지된 온도 변화 및 부분방전 발생, 그리고 소음센서(130)에 의한 소음 변화를 별개로 처리하여 이상여부를 진단하는 것에서 더 나아가, 이들 감지신호들을 조합처리하는 단계이다. In the detection signal combination analysis step (S20), the temperature change and partial discharge detected by the surface wave sensor 120, and the noise change by the noise sensor 130 are separately processed to diagnose abnormalities, and these It is a step of combining and processing the sensing signals.

조합분석에 따라 이상여부 진단 단계(S30)는 예를 들어, 상기 3 가지 감지요소 중 2 개의 감지요소가 정상범위를 초과하는 것으로 나타나는 경우 이를 외부에 경보 및 표시하고, 추가적으로 변압기 전원 제어를 할 수 있도록 진단하는 단계이다. In the abnormality diagnosis step (S30) according to the combination analysis, for example, when two of the three sensing elements appear to exceed the normal range, it is alarmed and displayed to the outside, and additional transformer power control can be performed. It is a diagnostic step.

진단결과에 따라 경보 및 표시 단계(S40)는 상기 단계(S30)에서 수행된 진단 결과에 따라 상술한 바와 같은 형태로 경보부(300)를 통한 경보음 발생 및 경보멘트 발생, 표시부(400)를 통한 경보메시지 발생 등이 이루어지는 단계이다.According to the diagnosis result, the alarm and display step (S40) is performed in the same manner as described above according to the diagnosis result performed in the step (S30), an alarm sound is generated and an alarm message is generated through the alarm unit 300, and the display unit 400 This is the stage in which an alarm message is generated.

이상 여부에 따라 전원 제어 단계(S50)는 상기 진단결과에 따라 경보 및 표시 단계(S40)에서 더 나아가, 변압기 구동을 위해 공급되는 전원 차단 등의 제어 또는 변압기 부하에 대한 전원 차단 등의 제어가 이루어지는 단계이다.Depending on whether there is an abnormality, the power control step (S50) proceeds from the alarm and display step (S40) according to the diagnosis result, and controls such as cutting off the power supplied for driving the transformer or controlling the power cut off for the transformer load. is a step

상기 이상 여부에 따라 전원 제어 단계(S50)는 진단결과에 따라 경보 및 표시 단계(S40)에서 이루어지는 경보 및 표시 동작과 동시에 수행될 수도 있고, 설정하기에 따라서는 경보 및 표시 단계보다 더 온도변화, 부분방전 및 소음변화가 크다고 진단될 경우에 수행되도록 할 수도 있다.Depending on the abnormality, the power control step (S50) may be performed simultaneously with the alarm and display operation made in the alarm and display step (S40) according to the diagnosis result, and depending on the setting, the temperature change more than the alarm and display step; It can also be performed when it is diagnosed that partial discharge and noise change are large.

이상, 본 발명에 따른 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전 및 소음의 진단 및 제어를 위한 고장진단시스템을 구현하기 위한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. Above, an embodiment for implementing a fault diagnosis system for diagnosing and controlling temperature, partial discharge and noise of a transformer using a sensor according to the present invention has been described in detail with reference to the drawings.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 물론이다.As described above, in the detailed description of the present invention, a preferred embodiment of the present invention has been described, but this is an exemplary description of the preferred embodiment of the present invention and does not limit the present invention. In addition, various modifications and imitations are possible without departing from the scope of the technical idea of the present invention by anyone having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs.

따라서 본 발명의 권리범위는 상술한 실시 예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시 예로 구현될 수 있다. 그리고 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.Accordingly, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but may be implemented in various forms of embodiments within the scope of the appended claims. And without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, it is considered to be within the scope of the claims of the present invention to the various extents that can be modified by any person skilled in the art to which the invention belongs.

100 : 모니터링장치 200 : 진단장치
210 : 제어부 220 : 진단부
230 : 온도진단모듈 240 : 부분방전 진단모듈
250 : 소음진단모듈 300 : 경보부
400 : 표시부100: monitoring device 200: diagnostic device
210: control unit 220: diagnosis unit
230: temperature diagnosis module 240: partial discharge diagnosis module
250: noise diagnosis module 300: alarm unit
400: display

Claims (5)

변압기의 온도상승, 부분방전 발생, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완이 원인이 되어 발생되는 이상소음을 측정하여 변압기의 상태를 정확하게 진단함으로서 변압기 손상 최소화 및 계통사고를 방지할 수 있도록 한 것으로써, 변압기 온도와 부분방전을 하나의 센서로 측정하고, 소음을 복합적으로 연계함으로써 변압기의 고장 진단에 대한 신뢰성을 높이고 인적오류를 줄일수 있고, 변압기의 운전중 측정된 데이터를 활용하여 예방 진단이 가능하므로 변압기 설비의 안정적인 운영은 물론, 보수비용 절감 및 기기의 내구성을 향상시킬 수 있도록,
변압기;
상기 변압기 권선부의 표면에 설치되어 표면온도 및 부분방전을 실시간으로 감지하도록, 420mHz-440mHz 주파수에서 온도변화에 따라 왜곡된 신호를 감지하도록 설정되며, 변압기에서 발생하는 부분방전 신호대역인 UHF대역 0.5 ~ 15GHz를 검출하기 위해 다수로 분할된 다중 대역의 신호를 각각 검출하는 수신부가 구성된 무전원 표면파 센서; 및
상기 변압기로부터 발생되는 소음을 감지하는 것으로써, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완으로 인해 발생되는 이상소음을 감지하는 소음센서;로 구성된 모니터링장치;
상기 모니터링장치로부터 모니터링신호를 수신하여 변압기 고장여부를 진단하는 것으로써, 상기 변압기에서 발생되는 주파수특성 및 소음을 분석하여 고조파 유입 또는 상간단락, 접촉불량이 원인이 되는 온도 및 부분방전, 소음을 진단하도록,
상기 변압기의 온도, 부분방전, 소음을 진단하는 전체적인 동작을 제어하고, 진단결과를 원격지 PC 및 단말기와 공유하여 제어하도록, 표면파 센서와 소음센서에 의해 변압기 과부하로 인한 온도상승 및 부분방전 발생과, 고조파유입 및 과부하, 층간단락, 접촉불량, 고정부의 이완이 원인이 되어 발생되는 이상소음을 감지하는 변압기 온도, 부분방전, 소음 감지단계와,
표면파 센서에 의해 감지된 온도 변화 및 부분방전 발생, 그리고 소음센서에 의한 소음 변화를 별개로 처리하여 이상여부를 진단함과 아울러, 이들 감지신호들을 조합처리하는 감지신호 조합 분석 단계와,
상기 3 가지 감지요소 중 2 개의 감지요소가 정상범위를 초과하는 것으로 나타나는 경우 이를 외부에 경보 및 표시하고, 추가적으로 변압기 전원 제어를 할 수 있도록 진단하는 이상여부 진단 단계와,
진단 결과에 따라 경보부를 통한 경보음 발생 및 경보멘트 발생, 표시부를 통한 경보메시지 발생이 이루어지는 경보 및 표시 단계와,
상기 진단결과에 따라 상기 경보 및 표시 단계와 아울러 변압기 구동을 위해 공급되는 전원 차단 제어 또는 변압기 부하에 대한 전원 차단 제어가 이루어지는 전원 제어 단계로 이루어진 동작을 수행하며,
상기 소음센서에 의한 소음 변화를 별개로 처리하여 이상여부를 진단하는 것은,
상기 소음센서로부터 출력된 아날로그 소음데이터를 분석하여 변압기 상태를 진단하여 진단 결과를 출력하는 것으로써, ADC와, 푸리에변환부와, 평균주파수성분산출부와, 주파수대역폭검출부와, 진단결과출력부로 구성된 소음진단모듈에서 수행되며, 상기 아날로그 소음데이터는 변압기 상태를 진단하기 위한 기준이 되는 값이므로, 소음센서로부터 변압기 소리를 소정회수 이상 녹음 및 재생하여 확인함으로써 잡음이 최소화된 값으로 선정되고,
정상, 고장가능 및 고장으로 각각 구분되는 분석 주파수 대역폭을 선정하여 저장하는 단계로써, 분석 주파수 대역폭은 실험 데이터에 기초하여 선정된 것으로 정상, 고장가능 및 고장에 따라 각각 서로 다른 분포를 이루고, 분석 주파수 대역폭 수치가 메모리에 저장되어 객관적인 분석을 위한 비교 대상으로 선정되는 분석 주파수 대역폭 선정 단계와,
변압기 소음을 포함하는 아날로그 소음데이터를 다수의 디지털 소음데이터로 변환하여 출력하는 단계로써, 변환된 다수의 디지털 소음데이터는 메모리로 출력되어 순차적으로 저장되는 소음데이터 저장 단계와,
시간 도메인으로 표시되는 다수의 디지털 소음데이터를 각각 푸리에 변환하여 주파수 도메인으로 표시되는 다수의 주파수 성분 데이터로 출력하는 단계로써, 다수의 디지털 소음데이터는 아날로그/디지털 컨버터에서 선정된 시간 간격을 기준으로 변환되며, 변환된 다수의 주파수 성분 데이터는 메모리에 저장되는 푸리에 변환 단계와,
다수의 주파수 성분 데이터를 메모리에 순차적으로 저장하는 단계로써, 저장된 다수의 주파수 성분 데이터가 평균 주파수 성분 산출부에 출력될 수 있고, 다수의 주파수 성분 데이터를 평균화하여 하나의 평균주파수 성분 데이터로 출력하는 주파수 성분 저장 단계와,
다수의 주파수 성분 데이터를 평균화하여 하나의 평균주파수 성분 데이터로 출력하는 단계로써, 메모리는 다수의 주파수 성분 데이터를 모두 평균 주파수 성분 산출부로 출력하며, 평균 주파수 성분 산출부는 모든 주파수 성분 데이터를 평균화하여 하나의 평균 주파수 성분 데이터를 산출하고, 상기 산출된 평균 주파수 성분 데이터는 주파수 성분의 대역폭과 크기를 포함한 하나의 스펙트럼 형태로 이루어지는 평균 주파수 성분 데이터 산출 단계와,
평균 주파수 성분 데이터의 주파수 대역폭을 검출하는 단계로써, 주파수 대역폭 검출부로부터 처리되며, 주파수 대역폭 검출부는 평균 주파수 성분 데이터 중 최대 주파수와 최소 주파수 간의 대역폭을 검출하여 출력하는 주파수 대역폭 검출 단계와,
미리 저장된 분석 주파수 대역폭과 주파수 대역폭 검출 단계에서 검출된 주파수 대역폭을 비교하여 정상, 고장가능 및 고장으로 구분되는 변압기 상태를 진단하는 단계로써, 주파수 대역폭이 정상, 고장가능 및 고장 각각의 분석 주파수 대역폭 중 어디에 속하는지를 판별하고, 분석 결과를 표시부 및 경보부에 출력하는 분석(진단) 결과 출력 단계와,
상기 분석 결과 출력 단계에서 결정된 분석 결과를 화면에 표시하는 단계로써, 표시부는 분석 결과와 함께 평균 주파수 성분 데이터의 스펙트럼을 화면에 표시하고, 경보부는 분석 결과에 따라 정해진 경보음 또는 경고멘트를 외부로 방출하며, 고장진단시스템의 사용자는 화면에 표시된 스펙트럼과 경보부를 통해 방출되는 경고멘트를 통해 분석 결과를 확인하여 고장진단시스템이 정상적으로 작동하는지의 여부와 함께, 변압기 상태를 객관적으로 확인할 수 있게 하는 분석결과 표시단계;로 이루어진 동작을 수행하는 제어부;
상기 변압기에서 발생되는 주파수특성 및 소음을 분석하여 고조파 유입 또는 상간단락, 접촉불량이 원인이 되는 온도 및 부분방전, 소음을 진단하도록,
상기 변압기의 과부하로 인해 센서에 의해 감지된 온도변화값을 부하전류값과 비교하고, 그 비교결과 허용 오차범위내에 있으면 정상으로 판단하고, 허용 오차범위를 벗어나면 이상발생으로 진단하며, 평상시 온도에서 부하변동에 따른 온도상승값을 기준으로 부하변동에 따른 온도상승값의 1.5배 이상으로 온도가 상승하는지를 진단하는 온도진단모듈과,
센서에 의해 감지된 변압기의 부분방전값이 일정주파수 이상으로써 파형 왜형율이 분석되면 이상발생으로 진단하고, 설정된 주파수 범위에서 15% 이상 변화가 있는지를 진단하는 부분방전 진단모듈과,
센서에 의해 감지된 변압기의 소음값이 허용 오차범위내에 있으면 정상으로 판단하고, 비정상적인 주파수 설정값이면 고장 가능 또는 고장 등으로 진단하며, 운전중 부하변동에 따른 소음상승값을 기준으로 부하변동에 따른 소음상승값의 1.5배 이상으로 소음이 상승하는지를 진단하는 소음진단모듈로 구성된 진단부;
상기 진단부에 의한 진단결과에 따라 설정된 경보음 또는 경고멘트를 외부로 방출하는 경보부; 및
상기 진단부에 의한 진단결과에 따라 설정된 메시지를 화면에 표시하는 표시부;로 구성된 진단장치;
상기 진단장치에 의해 진단된 결과를 공유하고, 변압기의 구동을 제어하는 PC; 및
상기 진단장치에 의해 진단된 결과를 공유하고, 변압기의 구동을 제어하는 단말기;로 이루어진 것을 특징으로 하는 센서를 이용한 변압기의 온도, 부분방전 및 소음의 진단 및 제어를 위한 고장진단시스템.Minimize transformer damage and prevent system accidents by accurately diagnosing transformer status by measuring abnormal noise caused by temperature rise, partial discharge, harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, poor contact, and loosening of fixed parts By measuring the transformer temperature and partial discharge with one sensor and linking the noise in a complex way, it is possible to increase the reliability of the fault diagnosis of the transformer and reduce human errors, and to save the data measured during the operation of the transformer. Because preventive diagnosis is possible by utilizing
Transformers;
It is installed on the surface of the winding part of the transformer and is set to detect a signal distorted according to temperature change at a frequency of 420mHz-440mHz so as to detect the surface temperature and partial discharge in real time, and UHF band 0.5 ~ a non-powered surface wave sensor configured with a receiver configured to respectively detect signals of multiple bands divided into a plurality to detect 15 GHz; and
A monitoring device comprising; a noise sensor that detects noise generated from the transformer, and detects abnormal noise caused by harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, poor contact, and loosening of the fixing part;
By receiving the monitoring signal from the monitoring device and diagnosing whether the transformer is faulty, the frequency characteristics and noise generated from the transformer are analyzed to diagnose the temperature, partial discharge, and noise that cause harmonic inflow, phase-to-phase short circuit, and poor contact. so,
To control the overall operation of diagnosing the temperature, partial discharge, and noise of the transformer, and to share and control the diagnosis result with a remote PC and terminal, the temperature rise and partial discharge caused by the transformer overload by the surface wave sensor and the noise sensor; Transformer temperature, partial discharge, and noise detection step to detect abnormal noise caused by harmonic inflow and overload, interlayer short circuit, contact failure, and relaxation of the fixed part;
A detection signal combination analysis step of diagnosing abnormalities by separately processing the temperature change and partial discharge detected by the surface wave sensor, and the noise change by the noise sensor, and combining these detection signals;
An abnormality diagnosis step of diagnosing if two of the three sensing elements are found to exceed the normal range, alarming and displaying it to the outside, and additionally diagnosing to control the transformer power;
An alarm and display step in which an alarm sound is generated and an alarm message is generated through the alarm unit, and an alarm message is generated through the display unit according to the diagnosis result;
Performs an operation consisting of a power control step in which power cut-off control supplied for driving a transformer or power cut-off control for a transformer load is performed in addition to the warning and display step according to the diagnosis result,
Diagnosing the abnormality by separately processing the noise change by the noise sensor is,
By analyzing the analog noise data output from the noise sensor, diagnosing the state of the transformer and outputting a diagnostic result, it is composed of an ADC, a Fourier transform unit, an average frequency component calculation unit, a frequency bandwidth detection unit, and a diagnosis result output unit. It is performed in the noise diagnosis module, and since the analog noise data is a standard value for diagnosing the state of the transformer, it is selected as a value with minimal noise by recording and reproducing the sound of the transformer from the noise sensor a predetermined number of times or more,
This is a step of selecting and storing analysis frequency bandwidths that are divided into normal, faulty, and faulty, respectively. The analysis frequency bandwidth is selected based on experimental data and forms different distributions according to normal, faulty, and faulty analysis frequencies. An analysis frequency bandwidth selection step in which the bandwidth value is stored in memory and selected as a comparison target for objective analysis;
A step of converting and outputting analog noise data including transformer noise into a plurality of digital noise data, wherein the converted plurality of digital noise data is output to a memory and sequentially stored in a noise data storage step;
A step of Fourier transforming a plurality of digital noise data displayed in the time domain and outputting a plurality of frequency component data displayed in the frequency domain, wherein a plurality of digital noise data is converted based on a time interval selected by the analog/digital converter and a Fourier transform step of storing a plurality of transformed frequency component data in a memory;
As a step of sequentially storing a plurality of frequency component data in a memory, the stored plurality of frequency component data may be output to an average frequency component calculating unit, and outputting a single average frequency component data by averaging a plurality of frequency component data a frequency component storage step;
In the step of averaging a plurality of frequency component data and outputting it as one average frequency component data, the memory outputs all of the plurality of frequency component data to an average frequency component calculating unit, and the average frequency component calculating unit averaging all frequency component data into one calculating the average frequency component data of , wherein the calculated average frequency component data is in the form of one spectrum including the bandwidth and size of the frequency component;
A step of detecting a frequency bandwidth of the average frequency component data, which is processed by a frequency bandwidth detection unit, the frequency bandwidth detection unit detecting a bandwidth between the maximum frequency and the minimum frequency among the average frequency component data and outputting a frequency bandwidth detection step;
It is a step of diagnosing the transformer status divided into normal, faulty and faulty by comparing the pre-stored analysis frequency bandwidth with the frequency bandwidth detected in the frequency bandwidth detection step. An analysis (diagnosis) result output step of determining where it belongs and outputting the analysis result to the display unit and the alarm unit;
As a step of displaying the analysis result determined in the analysis result output step on a screen, the display unit displays the spectrum of the average frequency component data together with the analysis result on the screen, and the alarm unit outputs an alarm sound or warning message determined according to the analysis result to the outside. The user of the fault diagnosis system checks the analysis result through the spectrum displayed on the screen and the warning message emitted through the alarm unit, and analyzes whether the fault diagnosis system is operating normally and objectively confirms the state of the transformer. A control unit for performing an operation consisting of; a result display step;
To analyze the frequency characteristics and noise generated by the transformer to diagnose the temperature, partial discharge, and noise that cause harmonic inflow, phase-to-phase short circuit, and poor contact,
The temperature change value detected by the sensor due to the overload of the transformer is compared with the load current value, and if the comparison result is within the allowable error range, it is judged to be normal, and if it is out of the allowable error range, it is diagnosed as an abnormal occurrence. A temperature diagnosis module for diagnosing whether the temperature rises by 1.5 times or more of the temperature rise value due to load change based on the temperature rise value due to load change;
A partial discharge diagnostic module that diagnoses abnormal occurrence when the partial discharge value of the transformer detected by the sensor is above a certain frequency and the waveform distortion rate is analyzed, and whether there is a change of 15% or more in the set frequency range;
If the noise value of the transformer detected by the sensor is within the allowable error range, it is judged as normal, and if the frequency is abnormal, it is diagnosed as possible or faulty. a diagnosis unit composed of a noise diagnosis module for diagnosing whether the noise rises by more than 1.5 times the noise increase value;
an alarm unit for emitting an alarm sound or warning message set according to a diagnosis result by the diagnosis unit to the outside; and
a diagnosis device comprising a display unit for displaying a message set according to a diagnosis result by the diagnosis unit on a screen;
a PC for sharing the diagnosis result by the diagnosis device and controlling the driving of the transformer; and
A fault diagnosis system for diagnosing and controlling temperature, partial discharge, and noise of a transformer using a sensor, characterized in that it shares the diagnosis result by the diagnosis device and controls the operation of the transformer. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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