KR20220043561A - 변압기 시험 장치 및 탭절환 시험 방법, 권선비 시험 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 변압기 시험 장치는, 시험 대상 변압기의 1차측과 연결되는 1차 입력 단자; 상기 변압기의 2차측과 연결되는 2차 입력 단자; 상기 변압기 내부의 OLTC 탭을 자동 절환하기 위한 내장 릴레이부; 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자에 대한 전기적 특성을 계측하기 위한 센싱 모듈; 상기 센싱 모듈부의 계측값으로부터 상기 변압기에 대한 극성 시험, 권수비, 위상각, 여자 전류, 단락 전류 중 적어도 하나 이상을 산출하는 계측 연산부; 상기 변압기에 시험을 위한 전력을 인가하는 시험 전력 인가부; 상기 계측 연산부가 산출함에 있어서, 상기 계측값에 대한 판정 기준이 되는 기준 정보를 저장하는 기준 저장부; 상기 계측 연산부의 산출 결과를 디스플레이하는 디스플레이부; 및 상기 내장 릴레이부, 상기 계측 연산부 및 상기 디스플레이부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

변압기 시험 장치 및 탭절환 시험 방법, 권선비 시험 방법{TRANSFORMER TEST DEVICE AND TAP CHAGE TEST METHOD, TURNS RATIO TEST METHOD}

본 발명은 변압기 탭 절환 순간에도 상시전압 감시가 가능한 자동식 변압기 시험 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 배전변압기는 특고압('전기 사업법 시행 규칙’에서, 7000볼트를 초과하는 전압)을 고압 또는 저압의 일반 공장, 가정 등에 사용 가능한 전압으로 변환하는 변압기로서 냉각 매체 별로 크게 유입변압기와 몰드변압기, 가스 변압기로 나눌 수 있다.

변압기에 고장이 발생하면 계통 사고에 의한 대규모 정전 등의 큰 사고로 이어져 큰 손실이 불가피하므로 변압기의 상태 진단은 사고를 미연에 방지하는 측면에서 매우 중요하다.

변압기의 탭 절환은 활선상태에서 변압기 내부의 권선으로 조정한다. 장기 사용 변압기의 경우 On Load Tap Changer(이하 'OLTC') Diverter 스위치부 너트 풀림 등 불량 여부에 대한 체크가 필요하다. 이는 변압기 화재 등의 대형고장 발생 우려가 있어 이를 미연에 방지할 필요가 있다.

그런데, 탭 절환 순간에 끊김없이 2차 전압 정상여부 감시 불가한 바, 탭 절환순간 고장이 의심될 경우 별도의 장비(오실로스코프 등)를 이용하여, 점검을 실시하였다.

이와 같은 기존의 변압기 시험 장비는 OLTC시험시 수동 탭 절환작업으로 2인 이상 시험원 필요하고, 기존의 변압기 시험 장비 자체가 부피가 크고 무게가 무거워 이동이 불편하였다.

또한, 기존 변압기 시험 장비를 이용한 측정시 결선변경 빈번, 설정값 변경 빈번으로 사용이 어려움이 존재하며, 기계식 16Key 사용으로 사용자 정보 입력의 불편함과 내구성이 떨어지며, Display의 가독성이 떨어지며, 옥외 사용시 야외 시인성이 떨어지는 등 사용자 편의성이 열악하였다.

대한민국 등록공보 10-1823683호

본 발명은 변압기 탭 절환 순간에 대해서도 자동으로 상시전압 감시가 가능한 변압기 시험 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 변압기 시험 장치는, 시험 대상 변압기의 1차측과 연결되는 1차 입력 단자; 상기 변압기의 2차측과 연결되는 2차 입력 단자; 상기 변압기 내부의 OLTC 탭을 자동 절환하기 위한 내장 릴레이부; 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자에 대한 전기적 특성을 계측하기 위한 센싱 모듈; 상기 센싱 모듈부의 계측값으로부터 상기 변압기에 대한 극성 시험, 권수비, 위상각, 여자 전류, 단락 전류 중 적어도 하나 이상을 산출하는 계측 연산부; 상기 변압기에 시험을 위한 전력을 인가하는 시험 전력 인가부; 상기 계측 연산부가 산출함에 있어서, 상기 계측값에 대한 판정 기준이 되는 기준 정보를 저장하는 기준 저장부; 상기 계측 연산부의 산출 결과를 디스플레이하는 디스플레이부; 및 상기 내장 릴레이부, 상기 계측 연산부 및 상기 디스플레이부의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 센싱 모듈은, 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자의 전압을 계측하기 위한 1차측 PT와 2차측 PT; 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자의 전류를 계측하기 위한 1차측 CT와 2차측 CT; 및 PT들과 CT들 통해 전달되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는, 사용자로부터 OLTC 탭절환 시험을 지시받으면 상기 내장 릴레이를 제어하여 탭절환을 수행하고, 탭절환시 연속적으로 2차 전압을 계속 감시하여 이상시 측정되는 데이터를 저장할 수 있다.

여기서, 상기 제어부 또는 상기 계측 연산부는, 상기 기준 정보와 상기 센싱 모듈부의 계측값을 비교 분석하고, 상기 제어부는, 상기 디스플레이부로 상기 기준 정보와 상기 계측값의 패턴을 비교할 수 있는 이미지를 출력할 수 있다.

여기서, 사용자가 직접 시험에 대한 지시를 입력하는 사용자 조작부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 디스플레이부는, 상기 시험 대상 변압기와 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자에 대한 결선 방법을 출력할 수 있다.

여기서, 근거리의 다른 장비와 근거리 무선 통신으로서 블루투스 통신을 수행하는 블루투스 통신부; 외부 서버와 이더넷 통신을 수행하기 위한 Ethernet 통신부; USB 형태로 시험 결과 데이터를 외부로 출력하기 위한 외부 USB 연결부; 및 시험 결과를 프린트하기 위한 인쇄장치부 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제어부는, 상기 변압기의 탭절환 시험에 있어서, 상기 변압기 연결후 시험전에 자동으로 시험의 안전을 확인하고, 대상 변압기의 탭을 절환시키며 시험을 수행하며, 탭 절환후 이동된 탭에 따른 전압으로 변동되기까지의 이상 파형을 감시할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 탭절환 시험 방법은, 시험 대상 변압기 연결후 시험전에 자동으로 시험의 안전을 확인하고, 대상 변압기의 탭을 절환시키며 시험을 수행하며, 탭 절환후 이동된 탭에 따른 전압으로 변동되기까지의 이상 파형을 감시하는 변압기 시험 장치에서 수행되는 변압기의 탭절환 시험 방법으로서,

시험 대상 변압기의 OLTC 탭을 이동시키는 단계; 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하지 않고 소정의 절환시간이 경과하지 않으면, OLTC 절환된 2차 전압을 감시하는 단계; 2차 전압 감시 중 이상이 발생되면 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계; 이상이 없으면 파형 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하거나 소정의 절환시간이 경과하면 종료하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서,탭절환 시험 결선도를 디스플레이하여 확인시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 2차 전압을 감시하는 단계에서는, 상기 2차 전압이 소정값 이상으로 커지거나, 전압값의 변동율(미분값)이 소정 기준 이상 커지거나, 전압에 전력 주파수 대비 높은 주파수가 포함된 경우 이상으로 판단할 수 있다.

여기서, 상기 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계에서는, 상기 이상값으로서 변압기의 2차 전압에 존재하는 이상 펄스의 발생 시점 및 크기, 또는, 상기 2차 전압에 존재하는 고주파 성분 정보를 저장할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 변압기의 권선비 시험 방법은, 권선비 시험 지시를 접수하는 단계;

시험 대상 변압기의 OLTC 탭을 이동시키는 단계; 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하지 않고 소정의 절환시간이 경과하지 않으면, OLTC 절환된 2차 전압을 감시하는 단계; 2차 전압 감시 중 이상이 발생되면 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계; 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하거나 소정의 절환시간이 경과하면, 권선비 측정을 수행하는 단계; 해당 탭 위치에 대하여 측정된 결과를 저장하는 단계; 및 마지막 탭이 아니면 다음 탭으로 이동하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 안전 스위치의 위치를 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 권선비 시험 결선도를 디스플레이하여 확인시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 권선비 측정을 수행하는 단계에서는, 1차측 전압과 2차측 전압의 비율로서 권선비를 산출하고, 검증을 위해 1차측 전류와 2차측 전류의 비율로도 권선비를 산출하여, 2 산출값이 동일한지 확인할 수 있다.

상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치를 실시하면, 본 발명은 변압기 탭 절환 순간에 대해서도 자동으로 안전하게 상시전압 감시가 가능한 이점이 있다.

본 발명의 변압기 시험 장치는, 탭절환 시 2차전압 감시 기능으로 OLTC 내부 불량 여부 사전 검출 및 정전 고장을 예방하는 이점이 있다.

본 발명의 변압기 시험 장치는, 변압기 시험시 탭 절환 자동으로 사용자 편의성 향상하고, 운영 그래픽화로 점검 효율성을 향상시키는 이점이 있다.

본 발명의 변압기 시험 장치는, 비숙련 사용자를 위한 장비 결선법을 Display 제시하여 인적 실수 예방하고, 최초결선 후 시험 중 변경사항 없음으로 장비 오결선에 대한 안전사고를 예방하는 이점이 있다.

본 발명의 변압기 시험 장치는, 각 변전소 변압기 운전 연한에 따른 정격 및 특성, OLTC의 내구성을 빅데이터화 하여 변압기의 안정도 및 내구연한을 예측할 수 있는 시스템 구축을 지원하는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 사상에 따른 OLTC 탭 절환 시험을 수행할 수 있는 변압기 시험 장치의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치의 단자 연결 구조를 도시한 평면도.
도 3은 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치의 사용자 인터페이스 구성을 도시한 개념도.
도 4는 도 1의 변압기 시험 장치에서 수행되는 탭절환 시험 과정을 이동된 탭에 따른 전압으로 변동되기까지의 이상 파형을 감시하는 피드백 과정을 도시한 흐름도.
도 5는 도 1의 변압기 시험 장치에서 수행되는 OLTC 감시 과정이 포함되는 권선비 시험 과정을 도시한 흐름도.
도 6은 도 4에 도시한 탭 절환 시험 과정을 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도.
도 7은 도 6에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도.
도 8은 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치를 이용한 여자전류 시험 과정을 도시한 흐름도.
도 9는 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치를 이용한 단락전류 시험 과정을 도시한 흐름도.
도 10은 도 5에 도시한 권선비 시험 과정을 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도.
도 11은 도 10에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도.
도 12는 도 8에 도시한 여자전류 시험 과정을 1차 권선 여자전류 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도.
도 13은 도 12에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도.
도 14는 도 8에 도시한 여자전류 시험 과정을 2차 권선 단락 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도.
도 15는 도 14에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도.
도 16은 도 9에 도시한 권선 단락전류 시험 과정을 2차 권선 단락 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도.
도 17은 도 16에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도.
도 18은 변압기 OLTC 전압 감시 화면.
도 19는 OLTC 전압 감시 분석 화면.
도 20은 변압기 정보 관리 화면.
도 21은 변압기 권선비 시험 화면.
도 22는 변압기 시험 벡터도 출력화면.
도 23은 시험시 변압기 결선 방법을 알려주는 화면.

본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.

또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

본 발명에서 제안하는 변압기 시험 장치는, 변압기의 권선비, 고압측 여자 전류, 저압측 여자전류, 단락 전류를 계측하고 계측된 각각의 데이터를 이용해 변압기의 %임피던스, 임피던스 전압, 철손, %저항강하, %리액턴스 강하, 전압변동율 등의 데이터 추출 기능을 수행할 뿐만 아니라, 시험 대상 변압기의 탭을 이동하는 동안 OLTC탭 구동 과정에 고압측 단자에 입력되는 시험전압과 권선비에 의해 발생하는 저압측 단자의 전압, 전류 신호를 계측하고 미리 설정된 이상 유무 판정 기준에 의해 OLTC 이상유무를 검출하고, 이상 발생시 OLTC 구동에 따른 저압측 단자의 전압, 전류 RMS 데이터를 저장하여 사후 분석하게 함으로서 변압기의 소손 유무를 검출할 수 있는 기능을 수행하고자 한다.

도 1은 본 발명의 사상에 따른 OLTC 탭 절환 시험을 수행할 수 있는 변압기 시험 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.

도 2는 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치의 단자 연결 구조를 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치의 사용자 인터페이스 구성을 도시한 개념도이다.

도시한 변압기 시험 장치는, 시험 대상 변압기의 1차측과 연결되는 1차 입력 단자(103); 상기 변압기의 2차측과 연결되는 2차 입력 단자(102); 상기 변압기 내부의 OLTC 탭을 자동 절환하기 위한 내장 릴레이부(180); 상기 1차 입력 단자(103) 및 상기 2차 입력 단자(102)에 대한 전기적 특성을 계측하기 위한 센싱 모듈; 상기 센싱 모듈부의 계측값으로부터 상기 변압기에 대한 극성 시험, 권수비, 위상각, 여자 전류, 단락 전류 중 적어도 하나 이상을 산출하는 계측 연산부(142); 상기 변압기에 시험을 위한 전력을 인가하는 시험 전력 인가부; 상기 계측 연산부가 산출함에 있어서, 상기 계측값에 대한 판정 기준이 되는 기준을 저장하는 기준 저장부; 사용자에게 상기 계측 연산부의 산출 결과를 디스플레이하는 디스플레이부(171); 및 상기 내장 릴레이부(180), 상기 계측 연산부(142) 및 상기 디스플레이부(171)의 동작을 제어하는 제어부(140)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 센싱 모듈은, 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자의 전압을 계측하기 위한 1차측 PT와 2차측 PT(127); 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자의 전류를 계측하기 위한 1차측 CT와 2차측 CT(128); 및 상기 PT들과 CT들 통해 전달되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부(126)을 포함할 수 있다.

도면에서는, 상기 PT들(127) 및 상기 CT들(128)을 각각 하나의 블록으로 간략화하여 표현하였지만, 1차/2차측 각 RST 라인에 CT 및 PT가 개별적으로 설치됨은 물론이다.

도면에서는, 그 기능적 유사성을 나타내기 위해 상기 ADC부(126)를 상기 PT들(127) 및 상기 CT들(128)에 접하여 표현하였지만, 실제로는, 상기 제어부(140)를 구성하는 프로세서의 내부 SW 블록으로 구현됨이 일반적이다.

상기 내장 릴레이부(180)는 상기 1차 입력 단자(103) 및 2차 입력 단자(102) 뿐만 아니라 도시한 OLTC 제어신호 출력단자(101)에 대한 스위칭을 수행한다. 상기 제어부(140)는 상기 내장 릴레이부(180) 및 OLTC 제어신호 출력단자(101)를 제어하여, 시험용 변압기의 OTLC 탭절환을 수행할 수 있다.

상기 2차 입력 단자(102)는 변압기의 고압측 입력단자로서, 상기 1차 입력 단자(103)는 변압기의 저압측 입력단자로서, 시험용 변압기에 연결된다.

시험시 시험 전력은 별도의 시험 전력 발생 장치에 의해 생성되어, 시험 대상 변압기의 1차측에 인가될 수 있는데, 시험에 앞서 미리 생성된 시험 전력의 상태를 확인하기 위해, 도시한 시험 전압 입력단자(104)를 더 구비할 수 있다.

한편, 변압기 시험 장치 자체의 구동 전력을 공급받기 위해, 상용 220V 전력을 입력받을 수 있는 전원전압 입력단자(109) 및 DC 변환회로(190)를 더 포함할 수 있다.

도시한 사용자 인터페이스부(170)는, 사용자가 직접 시험에 대한 지시를 입력하는 사용자 조작부(178); 시험 메뉴나 결과를 이미지로 출력하기 위한 디스플레이부(171); 근거리의 다른 장비와 근거리 무선 통신으로서 블루투스 통신을 수행하는 블루투스 통신부(172); 외부 서버와 이더넷 통신을 수행하기 위한 Ethernet 통신부(173); USB 형태로 시험 결과 데이터를 외부로 출력하기 위한 외부 USB 연결부(174); 시험 결과를 프린트하기 위한 인쇄장치부(175)를 포함할 수 있다.

상기 블루투스 통신부(172), Ethernet 통신부(173), 외부 USB 연결부(174)는, 외부 서버나 장치로 상기 계측 연산부가 산출한 데이터를 전송하는 통신부의 역할을 수행하며, 상기 디스플레이부(171) 및 상기 인쇄장치부(175)는 사용자에 대하여 시험 결과를 출력하는 출력부의 역할을 수행한다.

상기 사용자 조작부(178)는, 버튼, 키패드, 터치스크린 등 다양한 입력수단을 포함할 수 있으며, 터치스크린으로 구현되는 경우 상기 디스플레이부(171)와 일체형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 사상에 따라, 상기 제어부(140)는, 사용자로부터 OLTC 탭절환 시험을 지시받으면 상기 내장 릴레이부(180)를 제어하여 탭절환을 수행하고, 탭절환시 연속적으로 2차 전압을 계속 감시하여 이상시 측정되는 데이터를 제어부 내부 저장수단이나, 별도의 저장장치에 저장한다.(구현에 따라, 상기 기준 저장부에 저장될 수 있다) 이후, 상기 계측 연산부(142) 또는 상기 제어부(140)는, 저장된 상기 데이터와 상기 기준을 비교하여 탭절환 시험에 대한 분석을 수행할 수 있다.

또한, 상기 제어부(140)는, 상기 디스플레이부(171)로, 상술한 OLTC 탭절환 시험에 대하여, 저장된 상기 데이터에 따른 패턴과 상기 기준 또는 변압기의 1차 측정 데이터와 비교할 수 있는 이미지를 출력할 수 있다.

또한, 상기 제어부(140)는, 변압기의 OLTC 2차 전압 감시를 수행하여, 사용년수 경과에 따른 진동 및 열화 등에 의한 아크 발생으로 탭 선택기의 손상 가능성을 예측하고, 손상된 탭 전환시에 발생하는 전압 강하등의 전기적 교란을 측정한다. 즉, 상기 제어부(140)는, 2차측 전기적 신호의 샘플링을 통한 측정 정보를 감시 및 저장하고, 장치 입력값에 따라 결과값을 분석 후 고장 여부 판단하며, OLTC의 열화 상태 및 건전성 파악 후 DB화를 지원할 수 있다.

구현에 따라, 상기 디스플레이부(171)는, 상기 시험 대상 변압기와 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자, OLTC 제어 단자에 대한 결선 방법에 대한 이미지를 출력할 수 있다.

상기 디플레이부(171)가 출력하는 화면 이미지들에 대해서는 후술하겠다.

한편, 도 1에서 S1은 사용자(시험 수행자)가 직접 조작할 수 있는 OLTC UP신호 스위치이고, S2는 OLTC DN신호 스위치일 수 있다.

또한, S3은 고압측 안전 스위치이고, S4는 고압측 신호 스위치이며, S5는 저압측 안전 스위치이며, S6는 저압측 신호 스위치이다.

도 2 및 도 3은 시험 대상 변압기와 접속하는 부분 및 사용자 인터페이스 부분을 중심으로 표현한 것으로, 도 2에서, H1는고압측 시험단자 A상, H2는 고압측 시험단자 B상, H3는 고압측 시험단자 C상이며, L1은 저압측 시험단자 A상, L2는 저압측 시험단자 B상, L3는 저압측 시험단자 C상이고, Oa는 OLTC제어용 a접점단자, Oc는 OLTC제어용 Commond 단자, Ob는 OLTC제어용 b접점단자이며, T1은 시험용 전압 입력단자 A상, T2는 시험용 전압 입력단자 B상, T3는 시험용 전압 입력단자 C상이다.

한편, 도 3에서, Oin은 OLTC 단자 연결 커넥터, Hin은 고압측 시험 단자 연결 커넥터, Lin은 저압측 시험 단자 연결 커넥터이고, Tin은 시험 전압 연결 커넥터이며, AC1은 장치 전력(원) 입력단자이고, S1은 고압측 연결 스위치, S2는 저압측 연결 스위치, S3은 전원 스위치, S4는 비상 스위치이며, T1은 온습도센서이고, C1은 외부기기 연결용 USB단자, C2는 외부기기 연결용 Ethernet단자이며, PRT는 열전사 프린터, LCD는 사용자 조작 LCD판넬이다.

본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치의 구동을 위해서는 시험 대상인 변압기의 고압측 단자 H1, H2, H3와 저압측 단자 L1, L2, L3, OLTC제어단자 Oa, Ob, Oc를 본 장치 좌측에 구비된 고압측 시험단자 연결 커넥터 Hin, 저압측 시험단자 연결 커넥터 Lin, OLTC 연결단자 커넥터 Oin에 각각 연결하고, 본 장치의 시험을 위한 외부 전원 3상 AC 380V를 시험전압 입력 커넥터 Tin에 연결하여 사용하게 된다.

즉, 도시한 변압기 시험 장치는 상기와 같이 시험용 케이블을 모두 연결한 상태에서 장치용 전원 입력 단자 AC1에 상용 AC220V를 연결하고, 전원 스위치 S3를 ON 시켜 장치 구동 전원을 투입하여야 한다.

도시한 변압기 시험 장치의 구동은 LCD에 사용자 조작용 프로그램이 구동되어 표시되는 상태에서 시험 항목을 선택하고, 각 시험 과정의 안내 메시지에 따라 사용자가 조작하여 시험하게 된다.

도시한 변압기 시험 장치의 시험 결과는 PRT를 통해 인쇄할 수 있으며, 외부기기 연결용 USB단자를 통해 시험 결과 데이터를 저장하여 사용할 수 있으며, 외부기기 연결용 Ethernet 단자를 통해 인터넷에 연결된 원격 단말 장치에 데이터를 전송할 수도 있다.

본 발명의 사상에 따른 상술한 구성의 변압기 시험 장치, 구체적으로 제어부는, 변압기의 탭절환 시험에 있어서, 변압기 연결후 시험전에 자동으로 시험의 안전을 확인하고, 작업자가 아닌 시험 장치에서 대상 변압기의 탭을 절환시키며 시험을 수행하며, 탭 절환후 이동된 탭에 따른 전압으로 변동되기까지의 이상 파형을 감시한다.

도 4는 도 1의 변압기 시험 장치에서 수행되는 탭절환 시험(즉, OLTC 감시) 과정을 이동된 탭에 따른 전압으로 변동되기까지의 이상 파형을 감시하는 피드백 과정을 도시한 흐름도이다. 도시한 탭절환 시험(즉, OLTC 감시) 과정은 도 1의 제어부(140)에 의해 수행될 수 있다.

도시한 탭절환 시험 과정은, 시험 대상 변압기의 OLTC 탭을 이동시키는 단계(S211, S212); 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하지 않고 소정의 절환시간이 경과하지 않으면(S220), OLTC 절환된 2차 전압을 감시하는 단계(S230); 2차 전압 감시 중 이상이 발생되면(S240) 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계(S249); 이상이 없으면 파형 데이터를 저장하는 단계(S250); 및 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하거나 소정의 절환시간이 경과하면 종료하는 단계를 포함할 수 있다.

도시한 탭절환 시험 과정에서는, 피드백 루프에 따라, 탭 이동후 목표 저압에 도달하거나 절환시간이 경과할때까지, 주기적으로 OLTC 전압을 감시한 데이터를 저장한다.

예컨대, 상기 데이터는 파형 데이터의 형태로서 저장하거나, 미세한 시간 간격으로 측정된 전압값들(전류값들을 함께 저장할 수도 있음)의 스트림으로 저장할 수 있다.

변압기의 OLTC 탭 절환 과정에서 문제가 있는 경우 전압값으로서 발생되는 이상 조짐은 주로 펄스의 형태로 나타난다. 상기 이상값은 이러한 펄스 발생에 대한 것일 수 있으며, 보다 구체적으로는, 도 1의 제어부(140) 또는 계측 연산부(142)는, 변압기의 2차 전압값이 소정값 이상으로 커지거나, 전압값의 변동율(미분값)이 소정 기준 이상 커지거나, 전압에 전력 주파수 대비 높은 주파수가 포함된 경우 이상으로 판단할 수 있다.

이에 따라, 상기 이상값으로서, 변압기의 2차 전압에 존재하는 이상 펄스의 발생 시점 및 크기, 또는, 변압기의 2차 전압에 존재하는 고주파 성분 정보(크기 및 주파수)를 저장할 수 있다. 후자의 경우, 전력 주파수의 고조파 성분과 구분하여 저장할 수도 있다.

비록 도시하지는 않았지만, 상기 S211 단계이전에, 탭절환 시험 결선도를 디스플레이하여 확인시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 5는 도 1의 변압기 시험 장치에서 수행되는 OLTC 감시 과정이 포함되는 권선비 시험 과정을 도시한 흐름도이다.

도시한 권선비 시험 방법은, 사용자의 권선비 시험 지시를 접수하는 단계(S100); 안전 스위치의 위치를 확인하는 단계(S201); 시험 대상 변압기의 OLTC 탭을 이동시키는 단계(S210); 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하지 않고 소정의 절환시간이 경과하지 않으면(S220), OLTC 절환된 2차 전압을 감시하는 단계(S230); 2차 전압 감시 중 이상이 발생되면(S240) 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계(S249); 상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하거나 소정의 절환시간이 경과하면, 권선비 측정을 수행하는 단계(S260); 해당 탭 위치에 대하여 측정된 결과를 저장하는 단계(S270); 및 마지막 탭이 아니면 다음 탭으로 이동하는 단계(S290)를 포함할 수 있다.

상기 S100 단계는 시험 장치와 작업자(사용자) 간의 사용자 인터페이스(170)를 이용한 트랜잭션들로 이루어질 수 있다.

도시한 바와 같이 사용자가 시험 수행을 지시하는 버튼을 클릭함을 확인하고(S112), 다수 시험 항목들 중 사용자가 개별 시험 선택(S114) 후, 권선비 시험을 선택함을 확인하면(S116), 작업자로 하여금 권선비 시험을 위한 결선(연결)을 정확히 수행할 수 있도록 권선비 시험 결선도를 디스플레이하여 확인시키며(S122), 작업자의 변압기 선택을 확인하고(S124), 시험을 개시할 현재 탭을 선택할 수 있다(S126).

구현에 따라, 도 4의 경우와 유사하게 2차 전압 감시 중 이상이 없으면 파형 데이터를 저장하는 단계를 더 포함할 수 있으나, 실질적으로 권선비 측정 수행 단계(S260)에서 다시 이상 여부를 확인하게 되므로, 생략해도 무방하다.

도시한 권선비 측정 단계(S260)에서는, 1차측 전압과 2차측 전압의 비율로서 권선비를 산출할 수 있으며, 이때, 산출값의 검증을 위해 1차측 전류와 2차측 전류의 비율로도 권선비를 산출하여, 2 산출값이 동일한지 확인할 수 있다.

본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치는, 도 4에 도시한 바와 같은 탭 절환 시험 및 그 결과를 저장한 후, 저장된 결과를 분석하고 사용자에게 제공(출력)하는 작업을 수행할 수 있다.

도 6은 도 4에 도시한 탭 절환 시험 과정을 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도이고, 도 7은 도 6에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 6에서는 도 4 대비, 댑 절환 단계(S210)를 보다 구체적인 스위치들의 제어 과정들로 예시하였다. 또한, 도 6에 도시한 S201 단계는 안전 스위치 위치를 확인할 뿐만 아니라, 작업자(사용자)의 위치도 확인한다. 예컨대, 작업자(사용자)에게 위치 문의를 디스플레이하고, 작업자의 응답 조작을 입력받을 수 있다.

도 6의 S216 단계는, OLTC 탭 스위치를 이용하여 탭을 높이거나 낮추는 1회의 과정만을 세부적으로 표현한 것이며, 루프 구조는 도시를 생략한 것이다.

도 7에 도시한 변압기 시험 정보 분석 방법은, 탭절환 분석 요청을 확인하는 단계(S710); 저장된 시험 자료를 확인하는 단계(S720); 상기 시험 자료에서 변압기 1차 권선 및 2차 권선의 전압 및 전류(특히 실효치)를 계산하는 단계(S730); 및 계산된 값을 포함하는 시험 결과를 출력하는 단계(S750, S790)를 포함할 수 있다.

도 6은 측정(감시) 과정이므로, 내부 저장부에 시험자료로서 순시치들만이 저장되지만, 도 7은 분석 과정이므로, 내부 저장부에 시험자료로서 순시치들과 실효치들이 함께 저장됨을 알 수 있다.

상기 도 4 내지 도 7에 따른 권선비 시험 과정을 구체적으로 예시하겠다. 권선비 시험 뿐만 아니라, 여자전류시험 및 단락전류 시험 등에도 마찬가지로 적용될 수 있음을 밝혀둔다.

도 1의 사용자 인터페이스(170)에서 선택된 시험의 종류에 따라 제어부(140)에 명령을 전달하고, 상기 제어부(140)는 시험의 종류에 따라 내장 릴레이부(180)에 신호를 전달하여 각 스위치를 동작하도록 한다. 스위치 동작에 따라 입력되는 고압측(2차), 저압측(1차) 전압과 전류 신호를 PT부(127) 및 CT부(128)를 통해 전달되는 아날로그 신호를 ADC부(126)를 통해 디지털 신호값을 이용해 고압측과 저압측의 전압과 전류를 계측하고 이를 연산하여 권선비등의 변압기 특성 데이터를 산출할 수 있다.

예를 들어 권선비 시험의 경우 사용자 인터페이스부(170)에서의 시험 시작 명령에 따라 제어부(140)에서는 고압측 안전 스위치(S1)와 저압측 안전 스위치(S5)를 ON하고, 각 안전 스위치의 동작 여부를 판단 한 뒤, 고압측 신호 스위치(S4)와 저압측 신호 스위치(S6)를 ON하여 시험 전압 입력단자(104)로부터 인가되는 시험 전압을 시험 대상이 변압기 고압측 단자에 인가 되도록 하고, 변압기 동작에 따라 저압측 입력단자(103)으로부터 입력된 저압측 전압/전류 신호가 PT부(127) 및 CT부(128)로 인가되어 저전력 신호로 변환된 측정 아날로그 신호를 ADC부(126)를 통해 제어부(140)에 전달되고 이를 연산하여 고압측 전압/전류 신호와 저압측 전압/전류 신호를 이용해 권선비를 산출하여 사용자 인터페이스부(170)에 표시하게 된다.

OLTC 소손 감시를 위해서는 사용자 인터페이스부(170)에서 OLTC동작 신호 출력 명령을 제어부(140)에 전달하고, 제어부(140)는 OLTC UP동작의 경우 OLTC UP신호 스위치(S1)을 일정 시간 ON한뒤, OFF시켜 변압기의 OLTC가 UP동작을 하도록 하고, OLTC동작이 종료되는 시간동안 고압측 안전스위치(S3), 저압측 안전스위치(S5), 고압측 신호 스위치(S4), 저압측 신호 스위치(S6)이 ON 시켜 고압측 전압/전류와 저압측 전압/전류 신호가 입력되도록 하고, 제어부(140)에서는 저압측 전압/전류 신호를 계측하여 디스플레이부(171)에 표시한다. 사전에 작업자(사용자)가 사용자 인터페이스부(170)에서 입력한 OLTC 동작시 이상 판단 기준에 따라 계측되는 저압측 전압/전류 신호를 이용해 OLTC 이상 유무를 판정하여 디스플레이부(171)에 표시하게 된다.

사용자 인터페이스부(170)는 외부에서 무선 또는 유선으로 본 장치를 조작할 수 있도록 블루투스 통신부(172), 외부 Ethernet통신부(173), 외부 USB 연결부(174)를 포함하도록 도면에 표현하였다.

계측하여 수집된 데이터는 별도의 메모리나, 상기 제어부(140) 또는 사용자 인터페이스부(170)에 내장된 메모리에 저장하고, 사용자가 데이터를 열람하여 사용자 인터페이스부(170)에 연결된 인쇄장치부(175)로 출력하여 현장에서 측정 데이터를 인쇄 출력하여 사용할 수 있다.

도 8은 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치를 이용한 여자전류 시험 과정을 도시한 흐름도이고, 도 9는 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치를 이용한 단락전류 시험 과정을 도시한 흐름도이다.

도 10은 도 5에 도시한 권선비 시험 과정을 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도이고, 도 11은 도 10에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 12는 도 8에 도시한 여자전류 시험 과정을 1차 권선 여자전류 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도이고, 도 13은 도 12에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 14는 도 8에 도시한 여자전류 시험 과정을 2차 권선 단락 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도이고, 도 15는 도 14에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 16은 도 9에 도시한 권선 단락전류 시험 과정을 2차 권선 단락 시험 결과 저장 관점에서 도시한 흐름도이고, 도 17은 도 16에 따라 저장된 시험 결과를 사용자에게 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.

상기 흐름도들에 도시한 바와 같이 본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치를 이용하면, 탭 절환 시험 뿐만 아니라, 변압기에 요구되는 다른 다양한 시험을 수행할 수 있음을 알 수 있다.

도 18은 변압기 OLTC 전압 감시 화면이고, 도 19는 OLTC 전압 감시 분석 화면이며, 도 20은 변압기 정보 관리 화면이고, 도 21은 변압기 권선비 시험 화면이며, 도 22는 변압기 시험 벡터도 출력화면이고, 도 23은 시험시 변압기 결선 방법을 알려주는 화면이다.

본 발명의 사상에 따른 변압기 시험 장치는, 도 18 내지 도 23에 예시한 다양한 변압기 시험 과정에서의 정보를 제공하는 화면을 출력하여, 사용자(작업자)의 시험 작업의 편의성을 높이고, 시험 분석에 대한 이해를 도울 수 있다.

예컨대, 도 18에 도시한 OLTC 전압 감시 화면에서 변압기 전압 패턴을 나타내는데, 도시한 바와 같이 펄스(피크) 형태의 이상 데이터를 표현할 수 있다.

또한, 도 19의 분석 화면(도 7의 S750)에서는, OLTC 전압 패턴과 함께 판정 기준을 좌측에 함께 도시하였고, 입력 전압과 함께 출력 전압을 벡터도 형식으로 우측에 도시하였다.

특히, 도 23에서는 사용자(작업자)의 시험 선택에 따라, 선택된 시험을 수행하는데 선결되어야 하는 시험 대상 변압기와 변압기 시험 장치의 연결(결선) 방법을 화면에 표시하여(즉, 도 5의 S122), 사용자(작업자)의 정확한 결선(연결)을 지원할 수 있다.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101 : OLTC 제어신호 출력단자 102 : 2차 입력 단자
103 : 1차 입력 단자 104 : 시험 전압 입력단자
109 : 전원전압 입력단자 126 : ADC부
127 : PT부 128 : CT부
140 : 제어부 142 : 계측 연산부
170 : 사용자 인터페이스부 171 : 디스플레이부
172 : 블루투스 통신부 173 : Ethernet 통신부
174 : 외부 USB 연결부 175 : 인쇄장치부
178 : 사용자 조작부 180 : 내장 릴레이부
190 : DC 변환회로

Claims (16)

1. 시험 대상 변압기의 1차측과 연결되는 1차 입력 단자;
   상기 변압기의 2차측과 연결되는 2차 입력 단자;
   상기 변압기 내부의 OLTC 탭을 자동 절환하기 위한 내장 릴레이부;
   상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자에 대한 전기적 특성을 계측하기 위한 센싱 모듈;
   상기 센싱 모듈부의 계측값으로부터 상기 변압기에 대한 극성 시험, 권수비, 위상각, 여자 전류, 단락 전류 중 적어도 하나 이상을 산출하는 계측 연산부;
   상기 변압기에 시험을 위한 전력을 인가하는 시험 전력 인가부;
   상기 계측 연산부가 산출함에 있어서, 상기 계측값에 대한 판정 기준이 되는 기준 정보를 저장하는 기준 저장부;
   상기 계측 연산부의 산출 결과를 디스플레이하는 디스플레이부; 및
   상기 내장 릴레이부, 상기 계측 연산부 및 상기 디스플레이부의 동작을 제어하는 제어부
   를 포함하는 변압기 시험 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 센싱 모듈은,
   상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자의 전압을 계측하기 위한 1차측 PT와 2차측 PT;
   상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자의 전류를 계측하기 위한 1차측 CT와 2차측 CT; 및
   PT들과 CT들 통해 전달되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC부
   를 포함하는 변압기 시험 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는,
   사용자로부터 OLTC 탭절환 시험을 지시받으면 상기 내장 릴레이를 제어하여 탭절환을 수행하고, 탭절환시 연속적으로 2차 전압을 계속 감시하여 이상시 측정되는 데이터를 저장하는 변압기 시험 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부 또는 상기 계측 연산부는,
   상기 기준 정보와 상기 센싱 모듈부의 계측값을 비교 분석하고,
   상기 제어부는,
   상기 디스플레이부로 상기 기준 정보와 상기 계측값의 패턴을 비교할 수 있는 이미지를 출력하는 변압기 시험 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   사용자가 직접 시험에 대한 지시를 입력하는 사용자 조작부
   를 더 포함하는 변압기 시험 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이부는,
   상기 시험 대상 변압기와 상기 1차 입력 단자 및 상기 2차 입력 단자에 대한 결선 방법을 출력하는 변압기 시험 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   근거리의 다른 장비와 근거리 무선 통신으로서 블루투스 통신을 수행하는 블루투스 통신부;
   외부 서버와 이더넷 통신을 수행하기 위한 Ethernet 통신부;
   USB 형태로 시험 결과 데이터를 외부로 출력하기 위한 외부 USB 연결부; 및
   시험 결과를 프린트하기 위한 인쇄장치부 중 적어도 하나 이상을 더 포함하는 변압기 시험 장치.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 변압기의 탭절환 시험에 있어서, 상기 변압기 연결후 시험전에 자동으로 시험의 안전을 확인하고, 대상 변압기의 탭을 절환시키며 시험을 수행하며, 탭 절환후 이동된 탭에 따른 전압으로 변동되기까지의 이상 파형을 감시하는 변압기 시험 장치.
   
9. 시험 대상 변압기 연결후 시험전에 자동으로 시험의 안전을 확인하고, 대상 변압기의 탭을 절환시키며 시험을 수행하며, 탭 절환후 이동된 탭에 따른 전압으로 변동되기까지의 이상 파형을 감시하는 변압기 시험 장치에서 수행되는 변압기의 탭절환 시험 방법으로서,
   시험 대상 변압기의 OLTC 탭을 이동시키는 단계;
   상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하지 않고 소정의 절환시간이 경과하지 않으면, OLTC 절환된 2차 전압을 감시하는 단계;
   2차 전압 감시 중 이상이 발생되면 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계;
   이상이 없으면 파형 데이터를 저장하는 단계; 및
   상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하거나 소정의 절환시간이 경과하면 종료하는 단계
   를 포함하는 탭절환 시험 방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    탭절환 시험 결선도를 디스플레이하여 확인시키는 단계
    를 더 포함하는 탭절환 시험 방법.
    
11. 제9항에 있어서,
    상기 2차 전압을 감시하는 단계에서는,
    상기 2차 전압이 소정값 이상으로 커지거나, 전압값의 변동율(미분값)이 소정 기준 이상 커지거나, 전압에 전력 주파수 대비 높은 주파수가 포함된 경우 이상으로 판단하는 탭절환 시험 방법.
    
12. 제9항에 있어서,
    상기 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계에서는,
    상기 이상값으로서 변압기의 2차 전압에 존재하는 이상 펄스의 발생 시점 및 크기, 또는, 상기 2차 전압에 존재하는 고주파 성분 정보를 저장하는 탭절환 시험 방법.
    
13. 권선비 시험 지시를 접수하는 단계;
    시험 대상 변압기의 OLTC 탭을 이동시키는 단계;
    상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하지 않고 소정의 절환시간이 경과하지 않으면, OLTC 절환된 2차 전압을 감시하는 단계;
    2차 전압 감시 중 이상이 발생되면 이상값으로서 파형 데이터를 저장하는 단계;
    상기 OLTC 탭 이동후 상기 변압기의 2차 전압이 탭 이동에 따른 목표 전압에 도달하거나 소정의 절환시간이 경과하면, 권선비 측정을 수행하는 단계;
    해당 탭 위치에 대하여 측정된 결과를 저장하는 단계; 및
    마지막 탭이 아니면 다음 탭으로 이동하는 단계
    를 포함하는 변압기의 권선비 시험 방법.
    
14. 제13항에 있어서,
    안전 스위치의 위치를 확인하는 단계
    를 더 포함하는 권선비 시험 방법.
    
15. 제13항에 있어서,
    권선비 시험 결선도를 디스플레이하여 확인시키는 단계
    를 더 포함하는 권선비 시험 방법.
    
16. 제13항에 있어서,
    상기 권선비 측정을 수행하는 단계에서는,
    1차측 전압과 2차측 전압의 비율로서 권선비를 산출하고, 검증을 위해 1차측 전류와 2차측 전류의 비율로도 권선비를 산출하여, 2 산출값이 동일한지 확인하는 권선비 시험 방법.
    
    
    
    
    

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