KR20170019091A

KR20170019091A - 현장용 지상개폐기 진단기록장치

Info

Publication number: KR20170019091A
Application number: KR1020150113010A
Authority: KR
Inventors: 이태희; 이재원
Original assignee: 이태희
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2017-02-21
Also published as: KR101731861B1

Abstract

본 발명은 현장용 지상개폐기 진단기록장치에 관한 것이다. 본 발명의 현장용 지상개폐기 진단기록장치는 지상개폐기의 부분방전을 측정하는 HFCT 센서. 지상개폐기의 누설전류를 측정하는 누설전류 측정센서. 지상개폐기의 온도를 측정하는 온도 센서. 각 측정센서에서 측정된 측정값을 각 측정요소에 따라 구분하고, 구분된 측정값들을 기설정 수집주기단위로 저장하는 저장부. 기설정 수집주기 단위로 저장된 측정치 중 측정요소별 최고치를 각각 추출하는 최고치 추출부. 추출된 측정요소별 최고치와 측정요소에 대응되는 기준치를 각각 비교하여 측정요소의 최고치가 기준치보다 크면, 관련 측정요소의 최고치와 관련 측정요소에 대응되는 기준치를 비교하여 관리자의 단말기로 알람을 제공하는 제어부를 포함한다.

Description

현장용 지상개폐기 진단기록장치{APPARATUS FOR DIAGNOSING AND RECORDING STATUS OF SWITCH ON THE GROUND}

현장 설치형 지상개폐기의 상태를 진단기록 및 경보하는 현장용 지상개폐기 진단기록장치에 관한 것이다.

일반적으로 지상개폐기는 전기회로에 있어서 전력을 안전하고 효율적으로 전송하고 제어하는 장치이고, 전기회로의 개폐 및 선로 절체를 할 수 있도록 배전반과 지중 사이에 설치되는 전기기기이다.

이러한 지상개폐기는 특고압에 해당하는 절연설계가 고려되나, 제작결함, 절연열화 및 설치과정 하자 등으로 절연성능 저하가 발생되어 국부적 부분방전 발생으로 절연파괴 등의 사고가 발생할 수 있다. 이에 따라, 사고 발생을 방지하고자 부분방전 진단장치를 이용하여 부분방전여부를 확인하고 있다.

하지만, 이러한 부분방전 진단장치의 경우, 측정 현장의 온도, 습도, 부하 등의 외부환경에 의해 노이즈가 발생되어 측정치가 변동되므로, 정확한 측정이 어렵다. 또한, 주기적으로 측정할 필요가 있으나, 심야 시간 등 취약시간대는 측정의 어려움이 있다는 문제점이 있다. 또한, 변전소 구내가 아닌 도로, 녹지 등 외부에 지상개폐기가 산재된 경우, 측정자(관리자)는 빈번한 이동 등으로 인한 측정의 불편함이 발생된다.

1. 한국등록특허 제1269617호(2013.06.05.공고)

본 발명은 지상개폐기에 착탈 가능하게 설치되어 측정요소별 측정치로부터 이상 상태를 판단하고, 이상 상태 감지를 경보하는 현장용 지상개폐기 진단기록장치를 제공하고자 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치는 지상개폐기의 부분방전을 측정하는 HFCT 센서, 상기 지상개폐기의 누설전류를 측정하는 누설전류 측정센서, 상기 지상개폐기의 온도를 측정하는 온도 센서, 각 측정센서에서 측정된 측정값을 각 측정요소에 따라 구분하고, 구분된 측정값들을 기설정 수집주기단위로 저장하는 저장부, 상기 기설정 수집주기 단위로 저장된 측정치 중 측정요소별 최고치를 각각 추출하는 최고치 추출부 및 상기 추출된 측정요소별 최고치와 측정요소에 대응되는 기준치를 각각 비교하여 측정요소의 최고치가 기준치보다 크면, 관련 측정요소의 최고치와 관련 측정요소에 대응되는 기준치를 비교하여 관리자의 단말기로 알람을 제공하는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 관련 측정요소의 최고치가 관련 측정요소의 기준치보다 작으면 주의 상태에 대한 알람을 제공하고, 상기 관련 측정요소의 최고치가 관련 측정요소의 기준치보다 크면 위험 상태에 대한 알람을 제공한다.

또한, 상기 측정요소 및 관련 측정요소는 상기 부분방전 측정치, 누설전류 측정치 및 온도 측정치 중 하나가 되며, 상기 부분방전 측정치를 판단한 후 상기 누설전류 측정치를 판단하고, 상기 누설전류 측정치를 판단한 후 부분방전 측정치를 판단하고, 상기 부분방전 측정치를 판단한 후 온도 측정치를 판단한다.

또한, 상기 현장용 지상개폐기 진단기록장치는 상기 지상개폐기의 접지부에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 접지부는 지중에 직결된 접지포인트가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 현장용 지상개폐기 진단기록장치는 지상개폐기의 이상 상태 정도에 따라 관리자의 단말기로 알람을 제공할 수 있다.

또한, 지상개폐기의 내부에 착탈가능하게 설치되어 측정요소별(부분방전, 누설전류, 온도) 측정치 측정함으로써 외부환경에 의한 측정치 변동에 영향을 받지 않고 정확한 측정을 할 수 있으며, 측정 시간 및 지상 개폐기의 설치 장소에 구애받지 않는다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치를 나타내는 기능블럭도이다.
도 2는 도 1의 현장용 지상개폐기 진단기록장치의 접지포인트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치의 이상상태 감지 및 알람제공을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 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.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어, 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 종래 주지된 사항에 대한 설명은 생략하거나 간단히 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치를 나타내는 기능 블럭도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치(100)는 이상 상태 확인을 위한 지상 개폐기(미도시) 내부에 착탈가능한 형태로 설치되며, 지상 개폐기의 이상 상태 감지시 관리자의 단말기로 알람을 제공하여 이상 상태를 알릴 수 있다.

즉, 본 발명의 현장용 지상개폐기 진단기록장치(100)는 측정 대상 지상 개폐기에 일정기간 설치하여 상태를 측정하고 측정이 완료되면 다른 측정 대상 지상 개폐기로 이동시켜 재설치하여 이상 상태를 감지할 수 있다. 이때, 단말기는 현장용 지상개폐기 진단기록장치(100)와 무선통신이 가능한 스마트폰, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant), PC(Personal Computer) 등이 될 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치(100)는 측정부(110), 저장부(120), 최고치 추출부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.

측정부(110)는 HFCT 센서(111), 누설전류 측정센서(112) 및 온도센서(113)를 포함한다. 측정부(110)의 각 센서(111 내지 113)들은 지상 개폐기의 접지부, 전원용 PT 접지부, 각 회로별/상별 접지부 중 어느 한 곳에 설치될 수 있다.

HFCT 센서(111)는 지상개폐기의 부분방전을 측정하는 센서로, 부분 방전시 발생하는 전하량을 측정한다. HFCT 센서(110)는 1~30MHz 범위의 주파수 대역에서 검출기능이 우수하여 부분 방전 판단에 이용할 수 있다. 이때, HFCT 센서(110)는 클램프(Clamp)형 구조로 설계되어 현장에서 설치가 용이하다.

누설전류 측정센서(112)는 지상개폐기의 누설전류를 측정하는 것으로, 지상 개폐기의 절연상태를 확인할 수 있다. 이때, 누설전류 측정센서(120)는 CT(Current Transformer)가 되며, 클램프(Clamp)형 구조로 설계될 수 있다. 온도 센서(113)는 지상개폐기 접속부(미도시)의 온도를 측정한다.

도 2를 참고하면, 지상 개폐기의 탱크(10)는 내부에 다수의 접지스위치(20)를 구비한다. 또한, 다수의 접지스위치(20)는 각각의 접지라인(50)을 구비하고, 각각의 접지라인은 접지부스바(30)에 연결된다. 접지부스바(30)는 지중에 직결되는 접지케이블(40)과 연결된다. 이때, 각 센서들(111 내지 113)의 측정 포인트는 지중에 직결되는 접지케이블(40)의 출력을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 언급된 다른 위치의 접지부(전원용 PT 접지부, 각 회로별/상별 접지부, 접지 연결라인(30))들 보다 임피던스가 가장 작은 값을 가지므로, 가장 정확한 측정결과(측정치)를 얻을 수 있다.

저장부(120)는 각 측정센서(111 내지 113)에서 측정된 측정값 및 측정시간을 기록한다. 이때, 저장부(120)는 각 측정요소(부분방전, 누설전류, 온도)에 따라 구분하여 저장하며, 기설정 수집주기단위로 저장한다.

예를 들어, 저장부는 HFCT 센서(111)의 측정치는 제1그룹, 누설전류 측정센서(112)는 제2그룹, 온도센서(113)는 제3그룹으로 분류하고, 각 측정센서(111 내지 113)의 기설정된 측정주기가 0.5초이고, 기설정 수집주기가 1초이면, 저장부(120)는 HFCT센서(111)에서 1초 동안 수집된 0.5초 측정치, 0.1초 측정치를 제1데이터로 저장하고, 1.5초 측정치, 2초 측정치를 제2데이터로 제1그룹에 저장하며, 누설전류 측정센서(112) 및 온도센서(113)에서 측정되는 측정치도 동일한 기준으로 분류하여 저장한다.

최고치 추출부(130)는 기설정 수집주기 단위로 저장된 측정치 중 측정요소별 최고치를 각각 추출한다. 즉, 각 그룹에서 제1데이터 중 측정치가 최고인 측정치를 최고치로 추출한다. 이후, 제2데이터가 측정되어 저장되면 제2데이터 중 최고치를 추출한다. 여기서, HFCT 센서(111)에서 기설정 수집주기단위로 저장된 측정치 중 최고인 최고치를 PD 최고치, 누설전류 측정센서(112)에서 기설정 수집주기단위로 저장된 측정치 중 최고인 최고치를 누설전류 최고치, 온도센서(113)에서 기설정 수집주기단위로 저장된 측정치 중 최고인 최고치를 온도 최고치라 한다.

제어부(140)는 기설정 수집주기 단위로, 최고치 추출부(130)에서 추출된 측정요소별 최고치와 측정요소에 대응되는 기준치를 각각 비교하여 지상개폐기의 상태를 진단하고, 이상 상태 감지시 관리자의 단말기로 경보한다. 한편, 제어부(140)는 최고치 이외에, 기설정 수집주기 단위 동안 기록된 측정치들의 평균치 등을 기준치와 비교하여 지상개폐기의 이상상태를 진단할 수도 있다.

제어부(140)는 측정요소별로 추출된 최고치(PD 최고치, 누설전류 최고치, 온도 최고치)를 이용하여 지상개폐기의 이상 상태를 진단한다.

제어부(140)는 해당 측정요소의 최고치가 기준치보다 크면, 관련 측정요소의 최고치와 관련 측정요소에 대응되는 기준치를 비교하여 위험 또는 주의 단계로 판단하고, 판단결과를 관리자의 스마트폰(단말기)으로 제공한다. 이때, 기준치는 각 측정요소별로 설정된다.

이때, 제어부(140)는 지상개폐기의 접속부(미도시) 접속 결함 또는 초기 절연파괴 현상이 진전된 경우 누설전류가 증대되는 현상을 고려하여, 부분방전(PD)을 판단한 후 관련 측정요소로 누설전류를 판단한다. 또한, 제어부(140)는 누설전류를 판단한 후, 관련 측정요소로 부분방전(PD)을 판단한다.

또한, 제어부(140)는 온도의 상승시 부분방전의 발생 가능성을 고려하여, 온도를 판단한 후 관련 측정요소로 부분방전(PD)를 판단한다.

구체적으로, 제어부(140)는 PD 최고치가 PD 기준치보다 크면 부분방전이 발생한 것으로 판단하고, 누설전류 최고치가 누설전류 기준치보다 높으면 절연 파괴가 발생한 것으로 판단한다. 즉, 제어부(140)는 PD최고치가 PD 기준치보다 크면서 누설전류 최고치가 누설전류 기준치보다 높으면 부분방전 발생 및 절연파괴가 발생한 것으로 판단하여 위험 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

한편, 제어부(140)는 PD 최고치가 PD 기준치보다 크면서 누설전류 최고치가 누설전류 기준치보다 낮으면 부분방전만 발생한 것으로 판단하여 주의 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

또한, 제어부(140)는 온도 최고치가 온도 기준치보다 크면서 PD 최고치가 PD 기준치보다 크면, 부분방전 발생으로 인해 온도가 상승 및 지상개폐기 접속부 접속불량으로 인한 온도 상승으로 판단하여 위험 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다. 한편, 제어부(140)는 온도 최고치가 온도 기준치보다 크면서, PD 최고치가 PD 기준치보다 낮으면, 지상개폐기의 접속부 접속 불량으로 인한 온도상승으로 판단하여 주의 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

이에 따라, 지상 개폐기 내부에 현장용 지상개폐기 진단기록장치(100)를 설치하여 이상 상태를 감지함으로써, 측정시 현장 즉 온도, 습도, 부하 등의 주변환경에 의해 측정치가 변동되는 것을 방지함으로써 정확한 측정치를 측정할 수 있다. 또한, 현장용 지상개폐기 진단기록장치(100)는 이상 상태 감지시 위험 또는 주의 단계를 관리자의 단말기로 경보함으로써, 이상 상태의 정도를 알릴 수 있다. 또한, 관리자는 지상 개폐기 내에 현장용 지상개폐기 진단기록장치(100)를 기설정 측정기간 동안 설치만 하면 되므로, 측정이 용이하다.

도 3 및 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 현장용 지상개폐기 진단기록장치의 이상상태 감지 및 알람제공을 설명하기 위한 흐름도이다.

현장용 지상개폐기 진단기록장치는 측정대상 지상개폐기의 내부에 착탈가능한 형태로 설치되어, 각 요소별 측정센서를 이용하여 기설정 측정주기로 지상개폐기의 부분방전, 누설전류 및 온도를 측정한다(S210).

다음으로, 각 측정센서에서 측정된 측정값을 각 측정요소(부분방전, 누설전류, 온도)에 따라 구분하고, 구분된 측정값을 기설정 수집주기단위로 저장한다(S220).

다음으로, 기설정 수집주기 단위로 저장된 측정치 중 최고치를 측정요소별로 추출한다(S230). 다음으로, 추출된 측정요소별 최고치와 측정요소에 대응되는 기준치를 비교하고(S240), 최고치가 기준치 이상이면 관련 측정요소의 최고치와 관련 측정요소에 대응되는 기준치를 비교하여 단계적으로 알람을 제공한다(S250).

여기서, S210 단계 내지 S250 단계는 기설정 수집주기단위로 실행되며, 측정 요소별로 각각 수행될 수 있다. 최고치와 기준치를 비교하여 알람을 제공하는 S240 및 S250의 구체적인 단계는 도 4를 통해 설명할 수 있다.

도 4를 참고하면, 기설정 수집주기단위 동안 기록된 측정치 중 가장 높은 값인 PD최고치가 기설정된 PD기준치보다 높으면(S241:Y) 부분방전이 발생한 것으로 판단하고, 관련 측정요소로 누설전류의 최고치와 기준치를 비교한다. 이때, 누설전류 최고치가 누설전류 기준치보다 높으면(S251:Y) 절연파괴가 발생한 것으로 판단하여 위험 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

한편, PD 최고치가 PD 기준치보다 크면서(S241:Y) 누설전류 최고치가 누설전류 기준치보다 낮으면(S251:N) 부분방전만 발생한 것으로 판단하여 주의 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

또한, 기설정 수집주기단위 동안 기록된 측정치 중 가장 높은 값인 누설전류 최고치가 기설정된 누설전류 기준치보다 높으면(S242) 절연파괴가 발생한 것으로 판단하고, 관련 측정요소로 PD의 최고치와 기준치를 비교한다. 이때, PD 최고치가 PD 기준치보다 높으면(S252:Y) 부분방전이 발생한 것으로 판단하여 위험 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다. 한편, PD 최고치가 PD 기준치보다 낮으면(S252:N) 부분방전만 발생한 것으로 판단하여 주의 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

또한, 온도 최고치가 온도 기준치보다 크면 지상개폐기 접속부의 접속불량으로 판단하고, PD 최고치가 PD 기준치보다 크면 부분방전이 발생한 것으로 판단한다. 즉, 온도 최고치가 온도 기준치보다 크면서(S243:Y) PD 최고치가 PD 기준치보다 크면(S253:Y) 접속부의 접속불량 및 부분방전 발생으로 판단하여, 위험 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

한편, 온도 최고치가 온도 기준치보다 크면서(S243:Y), PD 최고치가 PD 기준치보다 낮으면(S253:N), 개폐기의 접속 불량으로 인한 온도상승으로 판단하여 주의 단계의 알람을 관리자의 단말기로 제공한다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

110 : 측정부 111 : HFCT 센서
112 : 누설전류 측정센서 113 : 온도 센서
120 : 저장부 130 : 최고치 추출부
140 : 제어부

Claims

지상개폐기의 부분방전을 측정하는 HFCT(High Frequency Current Transducer) 센서;
상기 지상개폐기의 누설전류를 측정하는 누설전류 측정센서;
상기 지상개폐기의 온도를 측정하는 온도 센서;
각 측정센서에서 측정된 측정값을 각 측정요소에 따라 구분하고, 구분된 측정값들을 기설정 수집주기단위로 저장하는 저장부;
상기 기설정 수집주기 단위로 저장된 측정치 중 측정요소별 최고치를 각각 추출하는 최고치 추출부;
상기 추출된 측정요소별 최고치와 측정요소에 대응되는 기준치를 각각 비교하여 측정요소의 최고치가 기준치보다 크면, 관련 측정요소의 최고치와 관련 측정요소에 대응되는 기준치를 비교하여 관리자의 단말기로 알람을 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현장용 지상개폐기 진단기록장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 관련 측정요소의 최고치가 관련 측정요소의 기준치보다 작으면 주의 상태에 대한 알람을 제공하고, 상기 관련 측정요소의 최고치가 관련 측정요소의 기준치보다 크면 위험 상태에 대한 알람을 제공하는 것을 특징으로 하는 현장용 지상개폐기 진단기록장치.
제1항에 있어서,
상기 측정요소 및 관련 측정요소는 상기 부분방전 측정치, 누설전류 측정치 및 온도 측정치 중 하나가 되며,
상기 제어부는,
상기 HFCT 센서에서 측정된 부분방전 측정치의 이상 여부를 판단한 후 상기 누설전류 측정치의 이상 여부를 판단하고, 상기 누설전류 측정센서에서 측정된 누설전류 측정치의 이상 여부를 판단한 후 부분방전 측정치의 이상 여부를 판단하고, 상기 온도센서에서 측정된 온도 측정치의 이상여부를 판단한 후 부분방전 측정치의 이상여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 현장용 지상개폐기 진단기록장치.
제1항에 있어서,
상기 현장용 지상개폐기 진단기록장치는, 상기 지상개폐기의 접지부에 착탈 가능하게 설치되고, 상기 접지부는 지중에 직결된 접지포인트가 되는 것을 특징으로 하는 현장용 지상개폐기 진단기록장치.