KR20140033944A

KR20140033944A - 풍력용 변압기 감시 진단 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20140033944A
Application number: KR1020120100530A
Authority: KR
Inventors: 소철호; 김영기; 변재희; 위동윤
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-03-19

Abstract

본 발명은 풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기를 감시 및 진단하기 위한 풍력용 변압기 감시 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템은, 풍력용 변압기의 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동을 검출함과 아울러 풍력 발전기에 대한 풍속 및 너셀 내 회전체의 회전수를 검출하여 아날로그 타입으로 출력하는 검출부와; 상기 검출부로부터 아날로그 타입으로 입력되는 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수를 디지털 타입으로 변환하여 출력하는 신호변환부와; 상기 신호변환부로부터 입력받은 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수를 상기 풍력용 변압기의 감시 데이터로서 전송하는 입력부와; 취득되는 데이터를 자체에 구비된 알고리즘 모듈에 의해 처리하되, 상기 입력부를 통해 취득되는 데이터를 누적함과 아울러 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하고, 이상 발생시에 이상 발생 원인을 분석하고, 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서로부터 출력되는 데이터를 전송하고, 상기 마이크로 프로세서에 입력되는 알고리즘 수정을 위한 수정 명령을 처리하는 데이터 처리부를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의하면, 풍력용 변압기의 전 구간 운전영역에서의 상태를 효율적으로 감시 및 진단하고, 풍력용 변압기에 이상 상태 발생시 해당 이상 상태를 분석하여 보고하여서 풍력용 변압기의 이상 발생에 즉각적으로 대처케 한다.

Description

풍력용 변압기 감시 진단 시스템 및 방법{System and Method for Monitoring-Diagnose Wind Power Transformer}

본 발명은 풍력용 변압기를 감시 및 진단하는 시스템에 관한 것으로, 특히 풍력용 변압기의 전 구간 운전영역에서의 상태를 감시 및 진단하도록 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기에 의해 생성되는 전력은 풍속 및 발전기 회전수에 따라 큰 폭으로 변동된다. 이에 기인하여, 풍력 발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기는 취급하는 전력의 관점에서 볼 때 운전영역이 매우 넓다.

이와 같이 운전영역이 넓은 풍력용 변압기를 효율적으로 운용하기 위해서는 해당 풍력용 변압기의 가동 상태를 감시 및 분석할 필요성이 있다.

미국 특허공개공보 US 2012/0092114 A1에 의하면, 배전급 변압기의 상태를 감시하는 전력 변압기 상태 감시기가 제안되어 있는데, 전봇대에 설치되는 운전영역이 제한적인 변압기의 진동, 온도, 전압 , 전류를 측정하고 해당 측정 데이터를 무선 통신으로 원거리에 전송하도록 이루어져 있다.

그러나, 이와 같은 종래의 전력 변압기 상태 감시기는 일반 전력 수용가에서 사용되는 운전범위가 제한적인 변압기에 대해서는 운전 상태의 감시가 가능하지만, 운전영역이 매우 넓은 풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 대해서는 운전 상태를 감시할 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상술한 종래의 전력 변압기 상태 감시기는 측정 데이터를 수집하여 원거리에 전송하는 감시 기능만을 제공하고 있을 뿐이고, 변압기에 이상 상태 발생시 해당 이상 상태를 진단하여 보고하는 기능을 제공하지 못하여서 변압기의 이상 발생에 즉각적으로 대처하지 못하게 되는 문제점이 있다.

미국 특허공개공보 US 2012/0092114 A1(2012. 04. 19. 공개) 참조.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 풍력용 변압기의 전 구간 운전영역에서의 상태를 효율적으로 감시 및 진단하도록 함에 목적이 있다.

그리고, 본 발명은 풍력용 변압기에 이상 상태 발생시 해당 이상 상태를 진단하여 보고하여서 풍력용 변압기의 이상 발생에 즉각적으로 대처케 함에 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기를 감시 및 진단하기 위한 풍력용 변압기 감시 진단 시스템으로서, 상기 풍력용 변압기의 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동을 검출함과 아울러 풍력 발전기에 대한 풍속 및 너셀 내 회전체의 회전수를 검출하여 아날로그 타입으로 출력하는 검출부와; 상기 검출부로부터 아날로그 타입으로 입력되는 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수를 디지털 타입으로 변환하여 출력하는 신호변환부와; 상기 신호변환부로부터 입력받은 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수를 상기 풍력용 변압기의 감시 데이터로서 전송하는 입력부와; 취득되는 데이터를 자체에 구비된 알고리즘 모듈에 의해 처리하되, 상기 입력부를 통해 취득되는 데이터를 누적함과 아울러 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하고, 이상 발생시에 이상 발생 원인을 분석하고, 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 마이크로 프로세서와; 상기 마이크로 프로세서로부터 출력되는 데이터를 전송하고, 상기 마이크로 프로세서에 입력되는 알고리즘 수정을 위한 수정 명령을 처리하는 데이터 처리부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템을 제공한다.

본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템에 의하면, 상기 데이터 처리부를 통해 전송되는 데이터를 저장하는 저장부와; 상기 데이터 처리부를 통해 전송되는 데이터를 출력하는 출력부와; 상기 출력부로부터 출력되는 데이터에 의거하여 풍력용 변압기의 감시 및 진단 결과를 표시하는 현장표시부와; 상기 출력부로부터 출력되는 데이터를 유선 또는 무선 통신을 통해 전송하고, 유선 또는 무선을 통해 전송되는 수정 명령을 수신하여 상기 데이터 처리부에 출력하는 통신처리부를 더 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템에 의하면, 유선 또는 무선 통신하여 통신처리부로부터 수신되는 데이터를 저장하여서 풍력용 변압기의 운용을 관리하며, 상기 마이크로 프로세서에 대한 알고리즘 수정을 위한 수정 명령을 상기 통신처리부에 전송하는 서버와; 상기 서버로부터 입력되는 데이터에 의거하여 풍력용 변압기의 감시 및 진단 결과를 표시하는 원격 표시부를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템에 의하면, 상기 알고리즘 모듈은, 상기 입력부를 통해 취득되는 데이터를 누적함과 아울러 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하는 추이 분석 처리를 수행하기 위한 추이분석모듈과; 이상 발생시에 이상 발생 원인을 분석하는 원인 분석 처리를 수행하기 위한 원인분석모듈과; 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 판단 처리를 수행하기 위한 판단모듈을 포함한다.

본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템에 의하면, 상기 검출부는, 상기 풍력용 변압기의 1차측 전압을 검출하여 아날로그 타입의 1차측 전압 검출 신호를 출력하는 계기용 변압기와; 상기 풍력용 변압기의 1차측 전류를 검출하여 아날로그 타입의 1차측 전류 검출 신호를 출력하는 계기용 변류기와; 상기 풍력용 변압기의 온도를 검출하여 해당 아날로그 타입의 온도 검출 신호를 출력하는 온도센서와; 상기 풍력용 변압기에서 발생하는 음향을 검출하여 해당 아날로그 타입의 음향 검출 신호를 출력하는 음향센서와; 상기 풍력용 변압기에서 발생하는 진동을 검출하여 해당 아날로그 타입의 진동 검출 신호를 출력하는 진동센서와; 상기 풍력 발전기에 대한 풍속을 검출하여 해당 아날로그 타입의 풍속 검출 신호를 출력하는 풍속계와; 상기 풍력발전기 너셀 내 회전체의 회전수를 검출하여 해당 아날로그 타입의 회전수 검출 신호를 출력하는 타코메터를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템에 의하면, 상기 신호변환부는, 상기 검출부로부터 입력되는 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수에 대응하여 각각 개별 설치되어 입력받은 신호를 디지털 타입으로 변환하는 처리를 수행하는 복수의 변환부를 포함한다.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기를 감시 및 진단하기 위한 풍력용 변압기 감시 진단 방법으로서, 마이크로 프로세서가 상기 풍력용 변압기로부터 검출된 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동 데이터를 취득하여 누적함과 아울러 검출된 풍력 발전기에 대한 풍속 및 너셀 내 회전체의 회전수 데이터를 취득하여 누적하고, 데이터 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하는 추이 분석 처리 단계와; 마이크로 프로세서가 상기 추이 분석 처리 결과, 이상 발생한 경우에, 이상 발생 원인을 분석하는 원인 분석 처리 단계와; 마이크로 프로세서가 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 판단 처리 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 방법을 제공한다.

본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 방법에 의하면, 상기 추이 분석 처리 단계는, 마이크로 프로세서가 상기 풍력용 변압기로부터 검출된 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동 데이터를 취득하고 검출된 풍력 발전기에 대한 풍속 및 너셀 내 회전체의 회전수 데이터, 그리고 상기 전압 및 전류에 의하여 산출한 출력 전력 데이터를 취득하는 단계와; 마이크로 프로세서가 상기 취득한 데이터를 누적하여서 상호 비교하되, 풍속, 회전수 및 출력 전력 데이터를 기준으로 구간별로 변화하는 온도, 음향 및 진동 데이터와 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교하는 단계와; 마이크로 프로세서가 상기 비교결과 이상이 발생된 것으로 판단되면 상기 원인 분석 처리 단계로 진행하는 단계를 포함한다.

그리고, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 방법에 의하면, 상기 원인 분석 처리 단계는, 마이크로 프로세서가 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동 데이터에 대한 데이터 별 변동 폭을 비교 분석하는 단계와; 마이크로 프로세서가 상기 데이터 별 이상 발생 시간을 비교 분석하는 단계와; 마이크로 프로세서가 온도, 음향 및 진동 데이터와, 전류 및 전류 데이터를, 비교 분석하는 단계와; 마이크로 프로세서가 상기 비교 분석 결과를 상기 판단 처리 단계에 전달하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 방법에 의하면, 상기 판단 처리 단계는, 마이크로 프로세서가 상기 원인 분석 처리에 의한 비교 분석 결과에 의거하여 이상 발생원을 판별하는 단계와; 마이크로 프로세서가 이상 발생원이 전압 및 전류인 것으로 판단하는 단계와; 마이크로 프로세서가 시간을 기준으로 변화하는 전압과 미리 설정된 판별 기준을 비교하여 이상 여부를 판별하여서 전압 변동과 관련된 불평형율을 판별하여 보고 데이터로서 출력하는 단계와; 마이크로 프로세서가 시간을 기준으로 변화하는 전류와 미리 설정된 판별 기준을 비교하여 이상 여부를 판별하여서 사고 전류 크기 및 방향을 판별하여 보고 데이터로서 출력하는 단계와; 마이크로 프로세서가 변압기의 부하율(정격 대비 이용율)을 기준으로 구간별로 변화하는 변압기 효율과 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교하여 정상 여부를 판별하여서 변압기의 효율 및 부하율을 판별하여 보고 데이터로서 출력하는 단계를 포함한다.

아울러, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 방법에 의하면, 상기 판단 처리 단계는, 마이크로 프로세서가 이상 발생원이 전압 및 전류가 아닌 것으로 판단하는 단계와; 마이크로 프로세서가 풍속, 회전수 및 출력 전력 데이터를 기준으로 구간별로 변화하는 온도, 음향 및 진동 데이터와 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교한 결과 데이터를 보고 데이터로서 출력하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 풍력용 변압기의 전 구간 운전영역에서의 상태를 효율적으로 감시 및 진단하고, 풍력용 변압기에 이상 상태 발생시 해당 이상 상태를 분석하여 보고하여서 풍력용 변압기의 이상 발생에 즉각적으로 대처케 한다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템에 구비되는 알고리즘 모듈을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에서 알고리즘 모듈에 의한 풍력용 변압기 감시 및 진단 처리 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에서 추이 분석 모듈에 의한 추이 분석 처리 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명에서 원인 분석 모듈에 의한 원인 분석 처리 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에서 판단 모듈에 의한 판단 처리 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명에서의 추이 분석 처리를 설명하기 위한 그래프이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에서의 판단 처리를 설명하기 위한 그래프이다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 및 진단 시스템은 풍력발전기 또는 풍력발전기 단지 내에 위치한 변압기의 상태를 감시하고 진단하되, 풍력발전기의 특성인 전기적 출력의 변동이 발생하여도 전 구간에서의 정확한 감시 및 진단이 가능하도록 풍력 특성 데이터를 취득하고 비교하도록 구현된다.

본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이 이루어진다. 본 발명의 설명에서, 풍력용 변압기는 상술한 바와 같이 풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 것임을 밝혀둔다.

검출부(10)는 풍력용 변압기의 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동을 검출함과 아울러 풍력 발전기에 대한 풍속(바람속도), 너셀 내 회전체의 회전수를 검출하여 신호변환부(15)에 아날로그 타입으로 인가한다. 그리고, 신호변환부(15)는 검출부(10)로부터 아날로그 타입으로 입력되는 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다.

검출부(10)는 계기용 변압기(20), 계기용 변류기(21), 온도센서(22), 음향센서(23), 진동센서(24), 풍속계(25) 및 타코메터(26)를 포함하며, 신호변환부(15)는 복수의 변환부(30~36)를 포함한다.

계기용 변압기(20)는 풍력용 변압기의 2차측 전압을 측정하고, 풍력용 변압기의 변환비로 1차측 전압을 환산하여 검출하고, 해당 환산된 아날로그 타입의 1차측 전압 검출 신호를 변환부(30)에 출력한다. 그리고, 변환부(30)는 계기용 변압기(20)로부터 입력되는 아날로그 타입의 1차측 전압 검출 신호를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다. 그리고, 계기용 변류기(21)는 풍력용 변압기의 2차측 전류를 측정하고, 풍력용 변압기의 변환비로 1차측 전류를 환산하여 검출하고, 해당 환산된 아날로그 타입의 1차측 전류 검출 신호를 변환부(31)에 출력한다. 변환부(31)는 계기용 변류기(21)로부터 입력되는 아날로그 타입의 1차측 전류 검출 신호를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다.

온도센서(22)는 풍력용 변압기의 온도를 검출하여 해당 아날로그 타입의 온도 검출 신호를 변환부(32)에 출력하는데, 접촉 또는 비접촉 온도계를 적용하거나 영상(적외선) 온도계를 적용하여 구현할 수 있다. 변환부(32)는 온도센서(22)로부터 입력되는 아날로그 타입의 온도 검출 신호를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다.

음향센서(23)는 풍력용 변압기에서 발생하는 음향을 검출하여 해당 아날로그 타입의 음향 검출 신호를 변환부(33)에 출력한다. 그리고, 변환부(33)는 음향센서(23)로부터 입력되는 아날로그 타입의 음향 검출 신호를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다.

진동센서(24)는 풍력용 변압기에서 발생하는 진동을 검출하여 해당 아날로그 타입의 진동 검출 신호를 변환부(34)에 출력한다. 변환부(34)는 진동센서(24)로부터 입력되는 아날로그 타입의 진동 검출 신호를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다.

풍속계(25)는 풍력 발전기에 대한 풍속(바람속도)을 검출하여 해당 아날로그 타입의 풍속 검출 신호를 변환부(35)에 출력한다. 변환부(35)는 풍속계(25)로부터 입력되는 아날로그 타입의 풍속 검출 신호를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다.

타코메터(26)는 풍력발전기 너셀 내 회전체의 회전수를 검출하여 해당 아날로그 타입의 회전수 검출 신호를 변환부(36)에 출력한다. 변환부(36)는 타코메터(26)로부터 입력되는 아날로그 타입의 회전수 검출 신호를 디지털 타입으로 변환하여 입력부(40)에 인가한다.

입력부(40)는 신호변환부(15)로부터 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수 검출신호를 입력받아서 해당 신호를 마이크로 프로세서(50)에 풍력용 변압기의 감시 데이터로서 전송한다. 마이크로 프로세서(50)는 입력부(40)를 통해 입력되는 데이터를 처리하고 분석하는데, 자체에 구비하고 있는 알고리즘 모듈에 의거하여 데이터를 처리하고 분석한다.

데이터 처리부(60)는 마이크로 프로세서(50)로부터 출력되는 데이터를 저장부(65)와 출력부(70)에 전송하고, 통신처리부(75)로부터 마이크로 프로세서(50)에 입력되는 알고리즘 수정을 위한 수정 명령을 처리한다. 그리고, 저장부(65)는 마이크로 프로세서(50)로부터 데이터 처리부(60)를 통해 전송되는 데이터를 저장한다.

또한, 출력부(70)는 마이크로 프로세서(50)로부터 데이터 처리부(60)를 통해 전송되는 데이터를 현장 표시부(80)에 출력함과 아울러 통신처리부(75)에 출력한다. 현장표시부(80)는 출력부(70)로부터 인가되는 데이터에 의거하여 풍력용 변압기의 감시 및 진단 결과를 표시한다. 그리고, 통신처리부(75)는 출력부(70)로부터 인가되는 데이터를 유선 또는 무선 통신에 의해 서버(90)에 전송하고, 서버(90)로부터 전송되는 수정 명령을 수신하여 데이터 처리부(60)에 출력한다.

또한, 서버(90)는 통신처리부(75)와 유선 또는 무선 통신하여 수신되는 데이터를 저장하여서 풍력용 변압기의 운용을 관리하며, 마이크로 프로세서(50)에 대한 알고리즘 수정을 위한 수정 명령을 통신처리부(75)에 전송한다. 원격 표시부(95)는 서버(90)로부터 입력되는 데이터에 의거하여 풍력용 변압기의 감시 및 진단 결과를 표시한다.

한편, 마이크로 프로세서(50)는 자체에 알고리즘 모듈을 구비하되, 도 2에 도시된 바와 같이, 해당 알고리즘 모듈로서 추이분석모듈(200), 원인분석모듈(300) 및 판단모듈(400)을 구비한다. 마이크로 프로세서(50)는 추이분석모듈(200)에 의거하여, 입력부(40)를 통해 취득되는 데이터를 누적함과 아울러 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하는 추이 분석 처리를 수행한다. 그리고, 마이크로 프로세서(50)는 원인분석모듈(300)에 의거하여, 이상 발생시에 이상 발생 원인을 분석하는 원인 분석 처리를 수행한다. 또한, 마이크로 프로세서(50)는 판단모듈(400)에 의거하여, 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 판단 처리를 수행한다.

마이크로 프로세서(50)는 추이분석모듈(200), 원인분석모듈(300) 및 판단모듈(400)을 연동하여 데이터를 처리하되 도 3에 도시된 바와 같이 처리한다.

마이크로 프로세서(50)는 추이분석모듈(200)에 의거하여, 입력부(40)를 통해 취득되는 데이터를 누적함과 아울러 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하는 추이 분석 처리를 수행한다(S200). 그리고, 마이크로 프로세서(50)는 해당 추이 분석 처리 결과, 이상 발생한 경우에, 원인분석모듈(300)에 의거하여, 이상 발생 원인을 분석하는 원인 분석 처리를 수행한다(S300). 또한, 마이크로 프로세서(50)는 판단모듈(400)에 의거하여, 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 판단 처리를 수행한다(S400).

마이크로 프로세서(50)는 추이분석모듈(200)에 의하여 추이 분석 처리(S200)를 수행하는 경우에 도 4에 도시된 바와 같이 처리한다.

먼저, 마이크로 프로세서(50)는 입력부(40)를 통해 입력되는 데이터를 취득하되, 변압기로부터 검출된 전압 및 전류 데이터를 취득하고(S210), 변압기로부터 검출된 온도, 음향 및 진동 데이터를 취득하고(S220), 풍력발전기로부터 검출된 풍속 데이터 및 너셀 내 회전체의 회전수 데이터를 취득함과 아울러 출력 전력 데이터(변압기의 전류 및 전압에 의거하여 산출 가능함)를 취득한다(S230).

그 후, 마이크로 프로세서(50)는 해당 취득한 데이터를 누적하여서 상호 비교하되, 도 7에 도시된 바와 같이, 풍속, 회전수 및 출력 전력 데이터를 기준으로 구간별로 변화하는 온도, 음향 및 진동 데이터와 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교한다(S240).

그리고, 마이크로 프로세서(50)는 해당 비교 결과, 이상 발생 여부를 판단하고(S250), 이상이 발생하지 않았으면 상술한 S210, S220 및 S230을 반복 수행하여 데이터를 취득하는 처리를 수행하고, 이상이 발생하였으면 원인분석모듈(300)에 의한 원인 분석 처리를 수행한다.

마이크로 프로세서(50)는 원인분석모듈(300)에 의하여 원인 분석 처리(S300)를 수행하는 경우에 도 5에 도시된 바와 같이 처리한다.

마이크로 프로세서(50)는 이상 발생 원인을 분석하는 처리를 병행 처리하되, 데이터 별(전압, 전류, 온도, 음향, 진동 데이터) 변동 폭을 비교 분석하고(S310), 데이터 별 이상 발생 시간을 비교 분석하고(S320), 온도, 음향 및 진동 데이터와, 전류 및 전류 데이터를, 비교 분석한다(S330). 그리고, 마이크로 프로세서(50)는 해당 비교 분석 결과를 판단모듈(400)로 전달하여 판단모듈(400)에 의거하여 판단 처리(S400)를 수행한다.

마이크로 프로세서(50)는 판단모듈(400)에 의하여 판단 처리(S400)를 수행하는 경우에 도 6에 도시된 바와 같이 처리한다.

마이크로 프로세서(50)는 원인분석모듈(300)에 의한 비교 분석 결과에 의거하여 이상 발생원을 판별하고(S410), 이상 발생원이 전압 및 전류인지의 여부를 판단한다(S420).

마이크로 프로세서(50)는 S420에서 이상 발생원이 전압 및 전류가 아닌 것으로 판단되면, 풍속, 회전수 및 출력 전력 데이터를 기준으로 구간별로 변환하는 온도, 음향 및 진동 데이터와 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교한 결과 데이터를 데이터 처리부(60)에 출력함으로써, 해당 결과 데이터를 저장부(65)에 저장함과 아울러 현장 표시부(80)에 출력하고 통신처리부(75)를 통해 원거리의 서버(90)에 전송하여 보고한다(S460).

그리고, 마이크로 프로세서(50)는 S420에서 이상 발생원이 전압 및 전류인 것으로 판단되면, 전압 변동과 관련된 불평형율을 판별하고(S430), 사고 전류 크기 및 방향을 판별하고(S440), 변압기의 효율 및 부하율을 판별한다(S450). 마이크로 프로세서(50)는 S430에서 전압 변동과 관련된 불평형율을 판별하거나 S440에서 사고 전류 크기 및 방향을 판별하는 경우에 도 9에 도시된 바와 같이 시간을 기준으로 변화하는 전압 또는 전류와 미리 설정된 판별 기준을 비교하여 이상 여부를 판별하며, S450에서 변압기의 효율 및 부하율을 판별하는 경우에 도 8에 도시된 바와 같이 변압기의 부하율(정격 대비 이용율)을 기준으로 구간별로 변화하는 변압기 효율과 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교하여 정상 여부를 판별한다.

그 후에, 마이크로 프로세서(50)는 S430에서 판별된 전압 변동과 관련된 불평형률 판별 데이터와, S440에서 판별된 사고 전류 크기 및 방향 판별 데이터와, S450에서 판별된 변압기의 효율 및 부하율 판별 데이터를 데이터 처리부(60)에 출력함으로써, 해당 판별 데이터를 저장부(65)에 저장함과 아울러 현장 표시부(80)에 출력하고 통신처리부(75)를 통해 원거리의 서버(90)에 전송하여 보고한다(S460).

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템(100)은 풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기의 전 구간 운전영역에서의 상태를 효율적으로 감시 및 진단하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 풍력용 변압기 감시 진단 시스템(100)은 해당 풍력용 변압기에 이상 상태 발생시 해당 이상 상태를 분석하여 보고하여서 풍력용 변압기의 이상 발생에 즉각적으로 대처케 한다.

본 발명은 풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기를 감시 및 진단하는 경우에 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 풍력용 변압기의 전 구간 운전영역에서의 상태를 효율적으로 감시 및 진단하고, 풍력용 변압기에 이상 상태 발생시 해당 이상 상태를 분석하여 보고하여서 풍력용 변압기의 이상 발생에 즉각적으로 대처케 한다.

10; 검출부 15; 신호변환부
20; 계기용 변압기 21; 계기용 분류기
22; 온도센서 23; 음향센서
24; 진동센서 25; 풍속계
26; 타코메터 30~36: 변환부
40; 입력부 50; 마이크로 프로세서
60; 데이터 처리부 65; 저장부
70; 출력부 75; 통신처리부
80; 현장표시부 90; 서버
95; 원격표시부 100; 풍력용 변압기 감시 진단 시스템
200; 추이분석모듈 300; 원인분석모듈
400; 판단모듈

Claims

풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기를 감시 및 진단하기 위한 풍력용 변압기 감시 진단 시스템으로서,
상기 풍력용 변압기의 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동을 검출함과 아울러 풍력 발전기에 대한 풍속 및 너셀 내 회전체의 회전수를 검출하여 아날로그 타입으로 출력하는 검출부와;
상기 검출부로부터 아날로그 타입으로 입력되는 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수를 디지털 타입으로 변환하여 출력하는 신호변환부와;
상기 신호변환부로부터 입력받은 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수를 상기 풍력용 변압기의 감시 데이터로서 전송하는 입력부와;
취득되는 데이터를 자체에 구비된 알고리즘 모듈에 의해 처리하되, 상기 입력부를 통해 취득되는 데이터를 누적함과 아울러 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하고, 이상 발생시에 이상 발생 원인을 분석하고, 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 마이크로 프로세서와;
상기 마이크로 프로세서로부터 출력되는 데이터를 전송하고, 상기 마이크로 프로세서에 입력되는 알고리즘 수정을 위한 수정 명령을 처리하는 데이터 처리부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템.
제1항에 있어서,
상기 데이터 처리부를 통해 전송되는 데이터를 저장하는 저장부와;
상기 데이터 처리부를 통해 전송되는 데이터를 출력하는 출력부와;
상기 출력부로부터 출력되는 데이터에 의거하여 풍력용 변압기의 감시 및 진단 결과를 표시하는 현장표시부와;
상기 출력부로부터 출력되는 데이터를 유선 또는 무선 통신을 통해 전송하고, 유선 또는 무선을 통해 전송되는 수정 명령을 수신하여 상기 데이터 처리부에 출력하는 통신처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
유선 또는 무선 통신하여 통신처리부로부터 수신되는 데이터를 저장하여서 풍력용 변압기의 운용을 관리하며, 상기 마이크로 프로세서에 대한 알고리즘 수정을 위한 수정 명령을 상기 통신처리부에 전송하는 서버와;
상기 서버로부터 입력되는 데이터에 의거하여 풍력용 변압기의 감시 및 진단 결과를 표시하는 원격 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템.
제1항에 있어서,
상기 알고리즘 모듈은,
상기 입력부를 통해 취득되는 데이터를 누적함과 아울러 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하는 추이 분석 처리를 수행하기 위한 추이분석모듈과;
이상 발생시에 이상 발생 원인을 분석하는 원인 분석 처리를 수행하기 위한 원인분석모듈과;
이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 판단 처리를 수행하기 위한 판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템.
제1항에 있어서,
상기 검출부는,
상기 풍력용 변압기의 1차측 전압을 검출하여 아날로그 타입의 1차측 전압 검출 신호를 출력하는 계기용 변압기와;
상기 풍력용 변압기의 1차측 전류를 검출하여 아날로그 타입의 1차측 전류 검출 신호를 출력하는 계기용 변류기와;
상기 풍력용 변압기의 온도를 검출하여 해당 아날로그 타입의 온도 검출 신호를 출력하는 온도센서와;
상기 풍력용 변압기에서 발생하는 음향을 검출하여 해당 아날로그 타입의 음향 검출 신호를 출력하는 음향센서와;
상기 풍력용 변압기에서 발생하는 진동을 검출하여 해당 아날로그 타입의 진동 검출 신호를 출력하는 진동센서와;
상기 풍력 발전기에 대한 풍속을 검출하여 해당 아날로그 타입의 풍속 검출 신호를 출력하는 풍속계와;
상기 풍력발전기 너셀 내 회전체의 회전수를 검출하여 해당 아날로그 타입의 회전수 검출 신호를 출력하는 타코메터를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템.
제1항에 있어서,
상기 신호변환부는,
상기 검출부로부터 입력되는 전압, 전류, 온도, 음향, 진동, 풍속 및 회전수에 대응하여 각각 개별 설치되어 입력받은 신호를 디지털 타입으로 변환하는 처리를 수행하는 복수의 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 시스템.
풍력발전기 또는 풍력 발전 단지에 적용되는 변압기에 해당하는 풍력용 변압기를 감시 및 진단하기 위한 풍력용 변압기 감시 진단 방법으로서,
마이크로 프로세서가 상기 풍력용 변압기로부터 검출된 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동 데이터를 취득하여 누적함과 아울러 검출된 풍력 발전기에 대한 풍속 및 너셀 내 회전체의 회전수 데이터를 취득하여 누적하고, 데이터 상호 비교를 수행하여 이상 발생 여부를 파악하는 추이 분석 처리 단계와;
마이크로 프로세서가 상기 추이 분석 처리 결과, 이상 발생한 경우에, 이상 발생 원인을 분석하는 원인 분석 처리 단계와;
마이크로 프로세서가 이상 발생원을 판별함과 아울러 해당 이상 발생원의 파급도를 판별하여 결과 보고 데이터를 출력하는 판단 처리 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 방법.
제7항에 있어서,
상기 추이 분석 처리 단계는,
마이크로 프로세서가 상기 풍력용 변압기로부터 검출된 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동 데이터를 취득하고 검출된 풍력 발전기에 대한 풍속 및 너셀 내 회전체의 회전수 데이터, 그리고 상기 전압 및 전류에 의하여 산출한 출력 전력 데이터를 취득하는 단계와;
마이크로 프로세서가 상기 취득한 데이터를 누적하여서 상호 비교하되, 풍속, 회전수 및 출력 전력 데이터를 기준으로 구간별로 변화하는 온도, 음향 및 진동 데이터와 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교하는 단계와;
마이크로 프로세서가 상기 비교결과 이상이 발생된 것으로 판단되면 상기 원인 분석 처리 단계로 진행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 방법.
제7항에 있어서,
상기 원인 분석 처리 단계는,
마이크로 프로세서가 전압, 전류, 온도, 음향 및 진동 데이터에 대한 데이터 별 변동 폭을 비교 분석하는 단계와;
마이크로 프로세서가 상기 데이터 별 이상 발생 시간을 비교 분석하는 단계와;
마이크로 프로세서가 온도, 음향 및 진동 데이터와, 전류 및 전류 데이터를, 비교 분석하는 단계와;
마이크로 프로세서가 상기 비교 분석 결과를 상기 판단 처리 단계에 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 방법.
제7항에 있어서,
상기 판단 처리 단계는,
마이크로 프로세서가 상기 원인 분석 처리에 의한 비교 분석 결과에 의거하여 이상 발생원을 판별하는 단계와;
마이크로 프로세서가 이상 발생원이 전압 및 전류인 것으로 판단하는 단계와;
마이크로 프로세서가 시간을 기준으로 변화하는 전압과 미리 설정된 판별 기준을 비교하여 이상 여부를 판별하여서 전압 변동과 관련된 불평형율을 판별하여 보고 데이터로서 출력하는 단계와;
마이크로 프로세서가 시간을 기준으로 변화하는 전류와 미리 설정된 판별 기준을 비교하여 이상 여부를 판별하여서 사고 전류 크기 및 방향을 판별하여 보고 데이터로서 출력하는 단계와;
마이크로 프로세서가 변압기의 부하율(정격 대비 이용율)을 기준으로 구간별로 변화하는 변압기 효율과 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교하여 정상 여부를 판별하여서 변압기의 효율 및 부하율을 판별하여 보고 데이터로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 방법.
제10항에 있어서,
상기 판단 처리 단계는,
마이크로 프로세서가 이상 발생원이 전압 및 전류가 아닌 것으로 판단하는 단계와;
마이크로 프로세서가 풍속, 회전수 및 출력 전력 데이터를 기준으로 구간별로 변화하는 온도, 음향 및 진동 데이터와 미리 설정된 구간별 판별 기준을 비교한 결과 데이터를 보고 데이터로서 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력용 변압기 감시 진단 방법.