KR102555046B1

KR102555046B1 - 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템

Info

Publication number: KR102555046B1
Application number: KR1020230045838A
Authority: KR
Inventors: 고병노
Original assignee: 옵티멀에너지서비스 주식회사
Priority date: 2023-04-07
Filing date: 2023-04-07
Publication date: 2023-07-17

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여, 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템은 회전자 주변의 지락 전류를 센싱하고, 지락이 발생된 경우, 회전자에 구비된 코일 각각에 대해, 가변주파수의 전류가 인가되도록 하여, 리액턴스 값을 산출하고, 이를 기초로 지락이 발생된 코일을 특정하는 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 관한 것으로서, 발전기가 설치된 지면에서 지락 전류를 센싱한 정보인 센싱 정보를 생성하는 센서부; 상기 센싱 정보를 기초로, 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 회전자의 지락 발생을 진단하는 제어부; 회전자에 구비된 폴 코일 각각에 대해 가변 주파수의 전류를 인가하는 전류인가부; 및 회전자의 지락 발생 시, 이에 대한 정보를 관리자 단말로 송신하는 통신부;를 포함하며, 상기 제어부는, 회전자의 지락이 발생된 것으로 진단할 경우, 상기 전류인가부가 발전기의 회전자에 구비된 폴 코일 각각에 대해, 가변 주파수의 전류를 인가하도록 제어하며, 가변 주파수의 전압이 인가된 폴 코일 각각에 대한 리액턴스 값을 산출하는 연산부;를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 연산부에 의해 산출된 리액턴스 값이 기 설정된 수치 초과인 경우, 복수의 폴 코일 중, 지락이 발생된 폴 코일을 특정하는, 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템 일 수 있다.

Description

양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템{A system that measures the reactance of the rotor constituting the pumping generator to check for ground errors}

본 발명은 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여, 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전자 주변의 지락 전류를 센싱하고, 지락이 발생된 경우, 회전자에 구비된 코일 각각에 대해, 가변주파수의 전류가 인가되도록 하여, 리액턴스 값을 산출하고, 이를 기초로 지락이 발생된 코일을 특정하는 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 발전기는 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 기기로서, 크게 고정자(stator)와 회전자(rotor)로 구분된다.

고정자는 발전기에서 고정된 부분으로서 권선을 지지하는 철심과 철심을 부착하는 프레임으로 이루어지고, 회전자는 고정자에 대해 회전하는 부분으로서 주축, 철심, 전선 등으로 구성된다.

발전기에서 회전자는 고정자 내에서 회전축을 중심으로 회전함으로써 고정자에 유도전원을 인가하도록 한다.

여기서, 회전자의 절연저항이 기 설정된 수치 이상인 경우에는 문제가 되지 않으나, 지속적인 구동에 의한 열화 또는 이물질이 유입되는 경우, 절연저항이 낮아져, 전류가 바닥 또는 대지로 흐르게 되는 지락 현상이 발생된다.

발전기는 지락이 발생되는 경우, 회전자와 고정자를 분리하여, 점검이 실시되기 때문에, 점검 시간이 많이 소요되며, 점검 시간 동안 발전기를 가동할 수 없기 때문에 이에 따른 손실 비용이 발생되게 된다.

한편, 이와 같은 문제를 해결하기 위해, 대한민국 공개 특허 제10-2011-0101336 A호(2011.09.16)에서는 태양광발전 시스템의 직류 전선로 지락 검출회로장치 및 지락 검출 방법이 개시되어 있다.

그러나, 여전히 상술한 문제점을 보다 신속하게 해결하기 위해, 지락이 발생된 회전자에 대해, 지락 발생 지점을 특정하는 방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 회전자에 지락이 발생될 경우, 회전자를 구성하는 복수의 코일 각각에 대해 지락 발생 여부를 진단하여 지락이 발생된 코일을 특정함으로써, 회전자와 고정자 간의 분리 없이, 관리자가 보다 효과적으로 보수 및 정비가 가능하도록 하는 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템을 제공하고자 함이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여, 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템은 회전자 주변의 지락 전류를 센싱하고, 지락이 발생된 경우, 회전자에 구비된 코일 각각에 대해, 가변주파수의 전류가 인가되도록 하여, 리액턴스 값을 산출하고, 이를 기초로 지락이 발생된 코일을 특정하는 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 관한 것으로서, 발전기가 설치된 지면에서 지락 전류를 센싱한 정보인 센싱 정보를 생성하는 센서부; 상기 센싱 정보를 기초로, 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 회전자의 지락 발생을 진단하는 제어부; 회전자에 구비된 폴 코일 각각에 대해 가변 주파수의 전류를 인가하는 전류인가부; 및 회전자의 지락 발생 시, 이에 대한 정보를 관리자 단말로 송신하는 통신부;를 포함하며, 상기 제어부는, 회전자의 지락이 발생된 것으로 진단할 경우, 상기 전류인가부가 발전기의 회전자에 구비된 폴 코일 각각에 대해, 가변 주파수의 전류를 인가하도록 제어하며, 가변 주파수의 전압이 인가된 폴 코일 각각에 대한 리액턴스 값을 산출하는 연산부;를 더 포함하며, 상기 제어부는, 상기 연산부에 의해 산출된 리액턴스 값이 기 설정된 수치 이상인 경우, 복수의 폴 코일 중, 지락이 발생된 폴 코일을 특정하는, 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템 일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 의하면, 양수발전기를 구성하는 회전자에 지락이 발생된 경우, 회전자를 구성하는 코일 각각에 대해, 지락 발생 여부를 확인하고, 지락이 발생된 코일을 특정함으로써, 관리자는 회전자와 고정자의 분리 없이, 특정 코일에 대해 정비를 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한, 회전자에 지락이 발생된 경우, 이를 알리는 아이콘이 디스플레이부에 출력되도록 하여, 관리자는 지락 발생 여부에 대해 시각적으로 보다 용이하게 확인할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템을 적용하는 양수 발전을 간략하게 설명하기 위한 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 대해, 양수발전기의 회전자 및 회전자를 구성하는 코일을 설명하기 위한 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템을 구성하는 구성 요소를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 실제 양수발전기에서 지락이 발생된 경우, 지락 전류를 측정한 데이터를 나타낸 데이터 표.
도 5는 양수발전기 주변의 지면에 대한 지락 전류를 측정하기 위해, 필드 그라운드 테스트를 실시하여 측정된 데이터를 나타낸 데이터 표.
도 6은 회전자를 구성하는 복수의 코일 중, 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템을 통해 특정된 코일에서 지락이 발생됨을 시험적으로 확인하는 것을 나타낸 사진.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템의 구성 요소인 디스플레이부에서 발전기의 지락이 발생된 경우, 출력되는 아이콘을 설명하기 위한 개략도 및 부분 확대도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템의 구성 요소인 디스플레이부에서 출력되는 아이콘을 설명하기 위한 개략도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템의 구성 요소인 디스플레이부에서 출력되는 아이콘을 설명하기 위한 개략도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 상기 제어부는, 상기 센싱 정보를 기초로, 측정된 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 상기 센서부의 전원을 ON 에서 OFF로 제어한 후, OFF에서 ON으로 제어하여 재부팅 되도록 한 후, 상기 센서부로부터 센싱 정보를 재 획득하며, 재 획득한 센싱 정보가 기 설정된 범위 이내인 경우, 회전자의 지락이 발생된 것으로 진단하는, 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템 일 수 있다.

또한, 회전자의 지락 발생 여부에 대한 정보를 소정의 위치에서 아이콘으로 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하며, 상기 아이콘은, 회전자의 지락이 발생되지 않은 상태인 제1 상태와 대응되는 제1 아이콘, 회전자의 지락이 발생된 상태인 제2 상태와 대응되는 제2 아이콘 및 상기 센서부의 재부팅 상태인 제3 상태와 대응되는 제3 아이콘을 더 구비하는, 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템 일 수 있다.

또한, 상기 아이콘은, 특정 자연 현상을 상징하는 상징체 형상으로 형성되되, 상징체의 테두리를 형성하는 테두리 아이콘 및 아이콘의 내부를 형성하는 내부 아이콘을 더 구비하는, 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템 일 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 제1 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 출력될 경우, 상기 제1 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제1 테두리 아이콘은 출력되되, 상기 제1 아이콘의 내부를 형성하는 제1 내부 아이콘은 출력되지 않도록 제어하며, 상기 제2 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 출력될 경우, 상기 제2 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제2 테두리 아이콘 및 상기 제2 아이콘의 내부를 형성하는 제2 내부 아이콘의 색상이 보색 관계인 색상으로 출력되도록 제어하며, 상기 제3 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 출력될 경우, 상기 센서부로부터 상기 센싱 정보를 획득하지 못한 시점부터, 상기 센서부가 재부팅되어 상기 센싱 정보를 재 획득하는 시점 동안, 상기 제3 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제3 테두리 아이콘 및 상기 제3 아이콘의 내부를 형성하는 제3 내부 아이콘이 보색 관계인 색상으로 출력되되, 상기 제3 테두리 아이콘 및 상기 제3 내부 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 시계 방향으로 회전되도록 제어하는, 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템 일 수 있다.

각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템을 적용하는 양수 발전을 간략하게 설명하기 위한 개략도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 대해, 양수발전기의 회전자 및 회전자를 구성하는 코일을 설명하기 위한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템을 구성하는 구성 요소를 설명하기 위한 블록도이다.

도 4는 실제 양수발전기에서 지락이 발생된 경우, 지락 전류를 측정한 데이터를 나타낸 데이터 표이다.

도 5는 양수발전기 주변의 지면에 대한 지락 전류를 측정하기 위해, 필드 그라운드 테스트를 실시하여 측정된 데이터를 나타낸 데이터 표이다.

도 6은 회전자를 구성하는 복수의 코일 중, 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템을 통해 특정된 코일에서 지락이 발생됨을 시험적으로 확인하는 것을 나타낸 사진이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템의 구성 요소인 디스플레이부에서 발전기의 지락이 발생된 경우, 출력되는 아이콘을 설명하기 위한 개략도 및 부분 확대도이다.

도 8의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템의 구성 요소인 디스플레이부에서 출력되는 아이콘을 설명하기 위한 개략도이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 가변 임피던스를 측정하여 지락 발생 여부를 진단하는 시스템의 구성 요소인 디스플레이부에서 출력되는 아이콘을 설명하기 위한 개략도이다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 보다 명확하게 표현하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상과 관련성이 떨어지거나 당업자로부터 용이하게 도출될 수 있는 부분은 간략화 하거나 생략하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.

본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 대해 자세히 설명하겠다.

일반적으로 원자력 발전 및 화력 발전은 전력 수요에 관계없이 일정량에 대한 전력을 생산하는 시설이며, 양수 발전 및 LNG 발전은 전력 수요에 따라 가변적으로 전력을 생산하는 시설이다.

양수 발전은 도 1에서 볼 수 있듯이, 전력을 사용하는 비용이 상대적으로 낮은 심야 시간 대에 양수기를 통해 물을 상부저수지로 이동되도록 하고, 전력 수요가 많은 낮 시간 대에, 상부저수지의 물을 하부저수지로 방류하여 물의 위치 에너지를 이용하여 양수발전기를 가동함으로써, 전력을 생산하게 된다.

양수 발전은 일반적으로 발전기를 구성하는 회전자 및 고정자가 외부로 노출되도록 설치되기 때문에, 회전자 및 고정자로 이물질이 유입되어 지락 발생의 원인이 되고 있다.

더욱이, 회전자는 고정자 상에서 회전하기 때문에, 회전에 의한 폴 코일의 파손 및 훼손에 의해 고정자에 비해 지락 발생 빈도가 높은 실정이다.

도 2는 양수발전기를 구성하는 회전자(R) 및 회전자(R)에 복수 개 구비되는 폴 코일(C1~C12)을 도시한 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 양수발전기를 구성하는 회전자(R)의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템(10, 이하 시스템이라 함)은 양수발전기 중, 지락 발생 빈도가 상대적으로 높은 회전자(R), 보다 구체적으로 회전자(R)가 구비하는 복수 개의 폴 코일(C1~C12)각각에 대해, 가변 주파수의 전류가 인가되도록 하고, 폴 코일 각각에 대한 리액턴스를 산출하게 된다.

이에 따라, 상기 시스템(10)은 회전자에 지락이 발생된 경우, 지락이 발생된 코일을 특정하고, 이를 스마트폰, PC와 같은 관리자 단말로 송신하도록 하여, 관리자는 회전자와 고정자의 분리 없이, 지락이 발생된 코일에 대한 정비를 수행할 수 있도록 한다.

종래에는 회전자에 지락이 발생된 경우, 회전자와 고정자를 분리 한 후, 회전자 전체에 대해 에어 클리닝을 실시하고, 코일 각각에 대한 점검을 수행하기 때문에, 발전기의 정비 시간이 지체되었으나, 본 발명에 따른 시스템(10)은 지락이 발생된 코일을 특정하고, 특정된 코일만 분리하여 정비가 이루어지도록 하여, 정비 시간이 단축되도록 함과 동시에, 정비 비용 또한 절감되도록 한다.

본 발명에 따른 상기 시스템(10)은 양수발전기가 설치된 지면에서 지락 전류를 센싱한 정보인 센싱 정보를 생성하는 센서부(200)를 포함 할 수 있다.

다시 말하면, 상기 시스템(10)의 구성 요소 중 하나인 상기 센서부(200)는 일례로 전류 측정기일 수 있으며, 양수발전기가 설치된 지면에 흐르는 전류인 지락 전류를 측정한 정보인 센싱 정보를 생성할 수 있다.

도 4는 실제 양수발전기 즉, 회전자에서 지락이 발생된 경우, 지략 전류를 측정한 데이터 표이며, 도 5는 양수발전기 주변의 지면에 대한 지락 전류를 측정하기 위해, 필드 그라운드 테스트를 실시하여 측정된 데이터를 나타낸 데이터 표이다.

상기 시스템(10)을 구성하는 제어부(100)는 상기 센싱 정보를 기초로 현재 지면에 흐르는 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 양수발전기의 회전자에 지락이 발생된 것으로 진단한다.

이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 제어부(100)는 실제 회전자에서 지락이 발생된 경우에 측정된 지락 전류를 기초로, 현재 상기 센서부(200)에 의해 측정된 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 회전자에 지락이 발생되는 것으로 진단한다.

즉, 상기 시스템(10)은 회전자에 지락이 발생되었을 때 측정된 지락 전류를 기준 데이터로 하여, 현재 측정된 지락 전류가 기준 데이터 이내인지 여부를 확인하여, 회전자의 지락 발생 여부를 진단하게 된다.

상기 제어부(100)는 회전자의 지락이 발생된 것으로 진단한 경우, 상기 시스템(10)을 구성하는 통신부(400)가 관리자 단말로 회전자의 지락이 발생됨을 알리는 알림을 송신하도록 제어한다.

상기 제어부(100)는 회전자에 지락이 발생된 것으로 진단하는 경우, 상기 전류인가부가 회전자에 구비된 폴 코일 각각에 대해 가변 주파수의 전류를 인가하도록 제어한다.

이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 시스템(10)을 구성하는 전류인가부(600)는 상기 제어부(100)에 의해 회전자(R)에 구비된 복수 개의 폴 코일(C)각각에 대해, 가변 주파수의 전류를 인가하도록 제어된다.

즉, 상기 시스템(10)은 양수발전기의 지락이 발생된 경우, 고정자에 비해 지락의 발생 빈도가 상대적으로 높은 회전자(R)를 우선하여 진단하게 된다.

한편, 상기 전류인가부(600)는 공지된 인버터 일 수 있으며, 피측정 접지 전극인 폴 코일(C)에 전류를 인가할 수 있으며, 소정의 주파수를 가진 구형파를 가변적으로 인가할 수 있다.

이 후, 상기 시스템(10)을 구성하는 연산부(300)는 가변 주파수의 전류가 인가된 폴 코일 각각에 대한 리액턴스 값, 즉 유도리액턴스 값을 하기 식을 통해 산출한다.

[수학식]

X_L= j × ω × L = j × 2πf × L (Ω)

X_L: 유도리액턴스 (Ω)

ω: 각주파수 (rad/sec)

f: 주파수(Hz)

L: 인덕턴스(H)

상기 제어부(100)는 상기 연산부(300)에 의해 산출된 리액턴스 값이 기 설정된 수치 초과인 경우, 복수의 폴 코일 중, 지락이 발생된 폴 코일을 특정하게 된다.

즉, 상기 시스템(10)은 복수의 폴 코일 각각에 대해, 가변주파수의 전류가 인가되도록 하여 리액턴스를 산출하여, 미리 저장된 리액턴스 값과 비교하여 지락이 발생된 코일을 특정하게 된다.

다만, 상기 전류인가부(600)는 제어부(100)에 의해 가변 주파수의 전류를 복수의 폴 코일 각각에 인가한다고 설명하였으나, 가변 주파수의 전압을 복수의 폴 코일 각각에 인가할 수 있음은 물론이다.

한편, 종래의 절연 시험은 회전자와 고정자 간의 분리 이후, 고전압이 인가되도록 하여, 회전자 및 고정자의 절연이 수행되는지 여부를 확인하였으며, 상대적인 고전압이 인가되기 때문에 감전 사고 등이 빈번하게 발생되었다.

그러나, 본 발명에 따른 상기 시스템(10)은 측정된 지락 전류를 기초로, 회전자에서 지락이 발생되는지 여부를 우선하여 진단한다.

또한, 상기 시스템(10)은 회전자에 지락이 발생된 경우, 가변주파수의 전류를 폴 코일 각각에 인가되도록 하고, 리액턴스 값을 산출함으로써, 종래의 절연 시험에 비해 상대적으로 저전압이 인가되어도 무방하며, 보다 정밀하게 지락이 발생된 코일을 특정할 수 있게 된다.

이와 같이, 상기 시스템(10)은 회전자에 지락이 발생된 경우, 지락이 발생된 코일을 특정하여 관리자 단말로 알림을 송신하게 된다.

따라서, 관리자는 회전자와 고정자의 분리 작업 없이, 특정 코일만 분해하여 정비를 수행할 수 있게 된다.

즉, 상기 시스템(10)은 회전자에 지락이 발생된 경우, 복수의 폴 코일 중, 지락이 발생된 폴 코일을 특정함으로써, 폴 코일의 정비 시간이 감소되도록 함과 동시에 정비 시간에 따른 손실 비용이 저감되도록 한다.

한편, 상기 제어부(100)는 상기 센서부(200)로부터 획득한 상기 센싱 정보를 기초로, 측정된 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 상기 센서부의 전원을 ON 에서 OFF로 제어한 후, OFF에서 ON으로 제어하여 재부팅 되도록 한 후, 상기 센서부로부터 센싱 정보를 재 획득할 수 있다.

이는, 상기 시스템(10)이 상기 센서부(200)의 오작동에 의해 측정된 지락 전류의 오류가 있는지 여부를 다시 한번 확인하도록 하기 위함이다.

여기서, 양수 발전은 발전기의 지락이 발생된 경우, 발전기의 가동을 멈춘 후, 관리자에 의해 정비가 수행되게 된다.

즉, 양수 발전은 정비가 수행되는 동안, 발전기의 가동이 중지되기 때문에, 정비 시간 동안 전력을 생산할 수 없으므로 발전기의 정비로 인한 경제적 손실이 발생되게 된다.

따라서, 상기 시스템(10)은 상기 센서부(200)의 오작동으로 인한 발전기의 가동이 중지되는 것을 방지하기 위해, 상기 센싱 정보를 기초로, 측정된 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 상기 센서부의 전원을 ON 에서 OFF로 제어한 후, OFF에서 ON으로 제어하여 재부팅 되도록 한 후, 상기 센서부로부터 센싱 정보를 재 획득한다.

이는, 상기 시스템(10)이 상기 센서부(200)의 오작동에 의한 센싱 정보의 오류 여부를 보다 면밀히 확인하도록 하기 위함이다.

이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 제어부(200)는 상기 센서부(200)로부터 획득한 상기 센싱 정보를 기초로, 측정된 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 상기 센서부(200)를 재 부팅되도록 한 후, 상기 센서부(200)가 상기 지략 전류를 재 측정하도록 하고, 재 측정된 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 회전자로부터 지락이 발생된 것으로 진단하게 된다.

한편, 상기 시스템(10)은 회전자의 지락 발생 여부에 대한 정보를 소정의 위치에서 아이콘(510)으로 출력하는 디스플레이부(500)를 더 포함할 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부(100)는 상기 센서부(200)로부터 획득한 센싱 정보를 기초로, 회전자의 지락이 발생되지 않은 상태인 제1 상태, 회전자의 지락이 발생된 상태인 제2 상태 및, 상기 센서부(200)의 재부팅 상태인 제3 상태에 대한 정보를 상기 디스플레이부(500) 상에서, 상기 아이콘(510)으로 출력되도록 제어하여, 관리자는 상기 아이콘(510)을 통해 현재 회전자의 상기 제1 상태 내지 상기 제3 상태를 육안으로 보다 용이하게 확인하도록 한다.

상기 아이콘(510)은 특정 자연 현상, 일례로 번개 형상의 상징체 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 관리자는 아이콘(510)을 통해 회전자의 지락 발생 여부를 육안으로 보다 용이하게 확인할 수 있게 된다.

이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 아이콘(510)은 도 7에서 볼 수 있듯이, 특정 자연 현상을 상징하는 상징체 형성으로 형성되며, 상징체의 테두리를 상징하는 테투리 아이콘(514) 및 아이콘의 내부를 채워 아이콘을 완성하는 내부 아이콘(515)을 더 구비할 수 있다.

또한, 상기 아이콘(510)은 회전자의 지락이 발생되지 않은 상태인 제1 상태와 대응되는 아이콘인 제1 아이콘(511) 및 회전자의 지락이 발생된 상태인 제2 상태와 대응되는 제2 아이콘(512)을 더 구비할 수 있다.

이에 따라, 상기 제어부(100)는 회전자의 상태가 상기 제1 상태인 경우, 상기 제1 아이콘(511)이 상기 디스플레이부(500) 상에 출력되도록 제어하며, 회전자의 상태가 상기 제2 상태인 경우, 상기 제2 아이콘(512)이 상기 디스플레이부(500) 상에 출력되도록 제어한다.

상기 제어부(100)는 상기 제1 아이콘(511) 및 상기 제2 아이콘(512)이 육안으로 보다 명확하게 구별되도록 하기 위해, 도 8의 (a)와 같이 상기 제1 아이콘(511)이 상기 디스플레이부(500) 상에서 출력될 경우, 상기 제1 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제1 테두리 아이콘(511-1)은 출력되되, 상기 제1 아이콘의 내부를 형성하는 제1 내부 아이콘(511-2)은 출력되지 않도록 제어한다.

또한, 상기 제어부(100)는 상기 제2 아이콘(512)이 상기 디스플레이부(500) 상에서 출력될 경우, 상기 제2 아이콘(512)의 테두리를 형성하는 아이콘인 제2 테두리 아이콘(512-1) 및 상기 제2 아이콘(512)의 내부를 형성하는 제2 내부 아이콘(512-2)의 색상이 보색 관계인 색상으로 출력되도록 제어한다.

이에 따라 관리자는 상기 제1 아이콘(511) 및 상기 제2 아이콘(512)을 통해 현재 회전자의 지락 발생 여부를 확인할 수 있으며, 상기 제2 아이콘(512)을 구성하는 상기 제2 테두리 아이콘(512-1) 및 상기 제2 내부 아이콘(512-2)이 보색으로 출력될 수 있기 때문에, 상기 제2 아이콘(512)에 대해 육안으로 보다 명확하게 인지할 수 있게 된다.

나아가, 상기 아이콘(500)은 상기 센서부(200)의 재부팅 상태인 제3 상태와 대응되는 제3 아이콘(513)을 더 구비할 수 있다.

이를 보다 자세히 설명하자면, 상기 제3 아이콘(513) 또한 상기 제3 아이콘(513)의 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제3 테두리 아이콘(513-1) 및 상기 제3 아이콘(513)의 내부를 형성하는 제3 내부 아이콘(513-2)을 구비할 수 있다.

여기서, 상기 제어부(100)는 도 9에서 볼 수 있듯이, 상기 센서부(200)로부터 상기 센싱 정보를 획득하지 못한 시점부터, 상기 센서부(200)가 재 부팅되어 상기 센서부(200)로부터 상기 센싱 정보를 재 획득하는 시점, 즉 상기 센서부(200)가 재 부팅되는 시점까지, 제3 테두리 아이콘(513-1) 및 상기 제3 내부 아이콘(513-2)이 보색 관계인 색상으로 출력되되, 상기 제3 테두리 아이콘 및 상기 제3 내부 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 시계 방향으로 회전되도록 제어한다.

이에 따라, 관리자는 상기 제3 아이콘(513)을 통해, 현재 센서부(200)의 재 부팅이 실시됨을 육안으로 보다 명확하게 인지할 수 있게 된다.

즉, 상기 시스템(10)은 회전자의 지락 발생 여부에 따른 회전자의 상태에 대응하는 아이콘(510)을 구비하고, 이를 상기 디스플레이부(600)에 출력되도록 함으로써, 관리자가 상기 회전자의 현재 상태를 보다 명확하게 인지하도록 한다.

나아가, 상기 아이콘(510)은 회전자의 현재 상태와 대응되어 상기 디스플레이부(600)에 출력될 수 있으나, 복수의 폴 코일 각각에 대한 식별코드를 부여하고, 복수의 폴 코일 중, 지락이 발생된 특정 코일과 대응되는 아이콘을 더 구비할 수 있다.

이에 따라, 상기 시스템(10)은 복수의 폴 코일 중, 지락이 발생된 폴 코일에 대한 아이콘(미 도시)이 상기 디스플레이부(600) 상의 소정의 위치에 출력되도록 하여, 관리자가 특정 폴 코일을 보다 용이하게 확인하고, 특정 폴 코일만 회전자로부터 분리할 수 있도록 한다.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.

10: 양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템
100: 제어부
200: 센서부
300: 연산부
400: 통신부
500: 디스플레이부
600: 전류인가부

Claims

양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템에 있어서,
발전기가 설치된 지면에서 지락 전류를 센싱한 정보인 센싱 정보를 생성하는 센서부;
상기 센싱 정보를 기초로, 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우, 회전자의 지락 발생을 진단하는 제어부;
회전자에 구비된 폴 코일 각각에 대해 가변 주파수의 전류를 인가하는 전류인가부; 및
회전자의 지락 발생 시, 이에 대한 정보를 관리자 단말로 송신하는 통신부; 를 포함하며,
상기 제어부는,
회전자의 지락이 발생된 것으로 진단할 경우,
상기 전류인가부가 회전자에 구비된 폴 코일 각각에 대해, 가변 주파수의 전류를 인가하도록 제어하며,
가변 주파수의 전류가 인가된 폴 코일 각각에 대한 리액턴스 값을 산출하는 연산부;를 더 포함하며,
상기 제어부는,
상기 연산부에 의해 산출된 리액턴스 값이 기 설정된 수치 초과인 경우,
복수의 폴 코일 중, 지락이 발생된 폴 코일을 특정하며,
상기 제어부는,
상기 센싱 정보를 기초로, 측정된 지락 전류가 기 설정된 범위 이내인 경우,
상기 센서부의 전원을 ON 에서 OFF로 제어한 후,
OFF에서 ON으로 제어하여 재부팅 되도록 한 후, 상기 센서부로부터 센싱 정보를 재 획득하며,
재 획득한 센싱 정보가 기 설정된 범위 이내인 경우,
회전자의 지락이 발생된 것으로 진단하는,
양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
회전자의 지락 발생 여부에 대한 정보를 소정의 위치에서 아이콘으로 출력하는 디스플레이부;를 더 포함하며,
상기 아이콘은,
회전자의 지락이 발생되지 않은 상태인 제1 상태와 대응되는 제1 아이콘,
회전자의 지락이 발생된 상태인 제2 상태와 대응되는 제2 아이콘 및
상기 센서부의 재부팅 상태인 제3 상태와 대응되는 제3 아이콘을 더 구비하는,
양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템.
제3항에 있어서,
상기 아이콘은,
특정 자연 현상을 상징하는 상징체 형상으로 형성되되, 상징체의 테두리를 형성하는 테두리 아이콘 및
아이콘의 내부를 형성하는 내부 아이콘을 더 구비하는,
양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 출력될 경우,
상기 제1 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제1 테두리 아이콘은 출력되되, 상기 제1 아이콘의 내부를 형성하는 제1 내부 아이콘은 출력되지 않도록 제어하며,
상기 제2 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 출력될 경우,
상기 제2 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제2 테두리 아이콘 및 상기 제2 아이콘의 내부를 형성하는 제2 내부 아이콘의 색상이 보색 관계인 색상으로 출력되도록 제어하며,
상기 제3 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 출력될 경우,
상기 센서부로부터 상기 센싱 정보를 획득하지 못한 시점부터, 상기 센서부가 재부팅되어 상기 센싱 정보를 재 획득하는 시점 동안,
상기 제3 아이콘의 테두리를 형성하는 아이콘인 제3 테두리 아이콘 및 상기 제3 아이콘의 내부를 형성하는 제3 내부 아이콘이 보색 관계인 색상으로 출력되되, 상기 제3 테두리 아이콘 및 상기 제3 내부 아이콘이 상기 디스플레이부 상에서 시계 방향으로 회전되도록 제어하는,
양수발전기를 구성하는 회전자의 리액턴스를 측정하여 회전자의 지락 발생 여부를 진단하는 시스템.