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KR100369613B1 - 변전기기 예방진단시스템 - Google Patents

변전기기 예방진단시스템 Download PDF

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KR100369613B1
KR100369613B1 KR10-2000-0005492A KR20000005492A KR100369613B1 KR 100369613 B1 KR100369613 B1 KR 100369613B1 KR 20000005492 A KR20000005492 A KR 20000005492A KR 100369613 B1 KR100369613 B1 KR 100369613B1
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우정육
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 변전기기의 예방진단시스템에 관한 것으로, 변전기기에 이상의 초기신호를 측정할 수 있는 센서를 부착하고, 센서의 출력 데이터를 메모리에 저장하고, 변전기기의 운전상태에서 이상징후가 발견되면 누적된 데이터로 각 측정항목의 진단 알고리즘과 측정항목간의 진단 알고리즘을 추론하는 예방진단 전문가시스템을 구동시켜 이상의 종류와 이상의 정도를 추론하고, 이상에 대한 처리 절차를 운전자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 변전기기 예방진단시스템에 관한 것이다.
본 발명은 각 변전기기에 설치한 이상검출 센서에서 출력되는 신호를 데이터 취득 시스템에서 수집하고, 수집한 데이터는 광 LAN에 의해 통신 제어 장치에 전달되고, 통신 제어 장치는 다수의 데이터 취득 시스템에서 전송된 데이터를 컴퓨터 시스템으로 전송한다. 데이터 취득 시스템은 이상검출 센서에서 출력되는 신호를 수집하기 위하여, 메인 CPU 모듈, 메모리 모듈, 시리얼 입력 모듈, 디지털 입력 모듈, 아날로그 입력 모듈, 전원공급장치, 광 전송장치 및 데이터 취득장치의 소프트웨어로 구성되어 있으며, 통신 제어 장치는 이더넷 포트를 통하여 고속 광 LAN 통신을 하는 메인 CPU 보드, 감시제어시스템과 직렬 데이터 처리를 위한 시리얼 입력 보드, 데이터 저장장치인 메모리 보드, VME 백 플랜 및 전원을 공급하는 전원공급장치 보드로 구성되어 있다.
본 발명은 대용량, 초고압화된 변압기, GIS 등의 신뢰도를 확보하여 불시의사고로 발생되는 경제적 손실과 심리적 불안을 방지하는 것을 목적으로 한다.

Description

변전기기 예방진단시스템 {The Preventive Diagnostic System for the Electric Power Substation Equipments}
본 발명은 변전기기의 예방진단시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear) 등의 변전기기에 이상의 초기신호를 측정할 수 있는 센서를 부착하고, 센서의 출력 데이터를 변전기기의 운전 중에 상시로 측정하고 변전기기의 이상징후가 발견되면, 진단 알고리즘을 추론하는 예방진단 전문가시스템을 구동시켜 열화진전 상태를 자동적으로 예측하여 대용량, 초고압화된 변전기기의 사고를 방지하기 위한 변전기기 예방진단시스템에 관한 것이다.
종래에 전력을 수용가에게 공급하기 위하여 발전소에서 전압을 345kV 혹은 765kV로 승압하여 수용가 근처의 변전소에 전송하고, 변전소에서 수용가에게 필요로 하는 전압으로 강압하여 공급하기 위하여 변압기, GIS, 차단기, 피뢰기 등의 변전기기가 설치되어 있다. 전력수요의 증가에 따라 변압기나 GIS 등의 변전기기는 대용량화되고 있으나, 변전소 부지 선정의 어려움과 송전선로의 환경친화성 문제로 인하여 변전기기는 초고압화가 이루어지고 있다. 이와 같이 대용량, 초고압화된 변전기기에서 사고가 발생하면 그 파급범위가 광범위하여 경제적 손실과 심리적 불안이 막대하게 되어 변전기기의 운전에는 높은 신뢰성이 요구된다.
종래에는 이러한 변전기기의 유지 관리를 위하여 변압기나 GIS의 운전에 필요한 간단한 아날로그 계기를 설치하고 변전소 운전자가 아날로그 신호를 순시를 통하여 작업일지에 변전기기의 운전에 필요한 간단한 측정항목만을 기재함으로 사고를 예측할 수 있는 정보를 제공하지 못하였다. 따라서 궁극적으로 변전기기의 상태를 진단하여 사고를 예측하는 기술이 적용되지 않고 있는 실정으로, 변전기기의 열화에 의한 불시적인 사고의 가능성이 항상 내재하여 왔다.
본 발명은 변전기기의 열화상태를 운전 중에 상시로 측정하고 변전기기의 이상징후가 발견되면, 진단 알고리즘을 추론하는 예방진단 전문가시스템을 구동시켜 열화진전 상태를 자동적으로 예측하여, 대용량, 초고압화된 변전기기의 사고를 방지하기 위한 변전기기 예방진단시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 변전기기 예방진단시스템을 도시한 전체 블록도이다.
도 2는 본 발명의 데이터 취득장치의 하드웨어를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 메인 CPU 모듈을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 메모리 모듈을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 시리얼 입력 모듈을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 디지털 입력 모듈을 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 아날로그 입력 모듈을 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 데이터 취득장치의 소프트웨어를 도시한 구성도이다.
도 9는 본 발명의 통신 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 10은 본 발명의 예방진단 전문가시스템을 도시한 블록도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
1000: 변전기기 예방진단시스템 1010: 변전기기
1020: 센서 1030: 컴퓨터 시스템
1040: 모니터 1050: 허브
1060: 프린터 서버 1070: 프린터
1080: 관계형 데이터 베이스 관리시스템
2000: 데이터 취득시스템
2100: 메인 CPU 모듈 2200: 메모리 모듈
2300: 시리얼 입력모듈 2400: 디지털 입력모듈
2500: 아날로그 입력모듈 2600: 데이터 취득장치의 소프트웨어
2602: 마이크로 커널 2606: 시리얼 구동 모듈프로그램
2604: 데이터 취득시스템 제어 모듈프로그램
2616:시스템 모니터링 모듈프로그램
2608: 디지털 구동 모듈프로그램 2610: 아날로그 구동 모듈프로그램
2612: 네트워크 통신 모듈프로그램 2614: 쉐어 메모리
2818: 사용자 인터페이스 2700: 광 전송장치
2800: 전원공급장치 3000: 통신 제어 장치
3002: 메인 CPU 보드 3004: 이더넷 포트
3006: 시리얼 입력 보드 3008: 메모리 보드
3010: 전원 공급 보드 3012: VME 백 플랜
4000: 예방진단 전문가시스템 4004: 지식 베이스
4006: 인터페이스 엔진 4008: 지식습득 보조시스템
4010: 설명 보조시스템 4012: 사용자 인터페이스 시스템
변전기기(1010)에 부착된 이상검출 센서(1020)에서 측정된 데이터는 시리얼( Serial), 디지털(Digital) 또는 아날로그(Analog) 신호로 데이터 취득 시스템(Data Acquisition System)(2000)에 전송되고, 데이터 취득 시스템(2000)은 이상검출 센서(1020)에서 출력되는 신호를 수집하기 위하여, 메인 CPU 모듈(Main CPU Module)( 2100), 메모리 모듈(Memory Module)(2200), 시리얼 입력 모듈(Serial Inpu t Modul e)(2300), 디지털 입력 모듈(Digital Input Module)(2400), 아날로그 입력 모듈(An alog Input Module)(2500), 데이터 취득장치의 소프트웨어(2600), 광 전송장치(Optical Transceiver)(2700) 및 전원공급장치(Power Supply)(2800)로 구성되어 있다.
본 발명은 변압기, GIS, 차단기, 피뢰기 등의 변전기기(1010)를 하나의 시스템으로 진단하므로, 통신 제어 장치(Communication Control Unit)(3000)에는 각 변전기기(1010)에서 취득하는 다수의 데이터 취득 시스템(2000)이 연결되어 있으며, 데이터 취득 시스템(2000)에서 수집된 데이터는 광(Optical) LAN에 의해 통신 제어 장치(3000)에 전달되어 지며, 통신 제어 장치(3000)는 다수의 데이터 취득 시스템( 2000)에서 전송된 데이터를 컴퓨터 시스템(1030)으로 전송한다. 통신 제어 장치(30 00)는 데이터 취득 시스템(2000)과 이더넷 포트(Ethernet Port)(3004)를 통하여 고속 광 LAN 통신을 하는 메인 CPU 보드(Main CPU Board)(3002), 감시제어시스템과 직렬 데이터 처리를 위한 시리얼 입력 보드(Serial Input Board)(3006), 데이터 저장장치인 메모리 보드(Memory Board)(3008), VME 백 플랜(VME Back Plane)(3012) 및 전원을 공급하는 전원 공급 보드(Power Supply Board)(3010)로 구성되어 있다. 통신 제어 장치(3000)로부터 컴퓨터 시스템(1030)으로 전송된 자료는 메모리에 저장되며, 저장된 데이터는 맨-머신 인터페이스(Man-Machine Interface)를 통하여 운전자와 인터페이스 되며, 맨-머신 인터페이스에는 모니터(1040), 프린터(1070) 등으로 구성되어 있다. 이하 본 발명의 구성을 도면에 근거하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 변전기기(1010)의 운전 중에 열화진전 상태를 자동적으로 예측하여 사고를 방지하기 위한 변전기기 예방진단시스템(1000)을 도시한 전체 블록도를 도시한 것으로, 변전기기(1010)의 열화진전 상태를 자동적으로 예측하기 위하여, 각변전기기(1010)의 이상징후를 측정할 수 있는 센서(1020)를 부착하고, 변전기기(10 10)의 운전 중에 상시로 데이터를 데이터 취득 시스템(2000)을 통하여 수집하여, 통신 제어 장치(3000)를 통하여 컴퓨터 시스템(1030)에 저장한다. 컴퓨터 시스템(1 030)은 센서(1020)에서 취득되는 데이터를 저장할 뿐만 아니라, 측정된 데이터로 열화와의 상관관계를 계산하는 예방진단 전문가시스템이 내장되어 있으며, 측정 데이터가 입력되면 현재의 측정 데이터가 이상 기준치를 초과하는지의 여부를 계산한다. 측정 데이터가 이상 기준치를 초과하게 되면, 알람(Alarm) 신호를 모니터(1040 )와 프린터(1070)로 출력하고, 컴퓨터 시스템(1030)은 측정 항목간의 진단 알고리즘을 검사하여, 이상의 종류와 이상의 정도를 추론하고, 이상에 대한 처리 절차를 운전자에게 제공한다.
도 2는 본 발명의 변전기기(1010)에 취부된 센서(1020)로부터 전송되는 데이터를 수집하기 위한 데이터 취득장치의 하드웨어(2000)를 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 본 발명은 변전소에서 사용되는 변압기, GIS, 차단기, 피뢰기 등의 예방진단을 위한 것이므로 변압기에는 절연유 가스분석장치, 부분방전 방전전류 측정장치, 부분방전 초음파 측정장치, 절연유 온도계, 부하시 탭 절환장치 감시장치, 냉각 팬 동작전류계, 냉각 펌프 동작전류계를 센서(1020)로 설치할 수 있으며, GIS에는 SF6가스밀도계를 센서(1020)로 설치할 수 있다. 또한 차단기에는 동작전류계를 센서(1020)로 설치할 수 있으며, 피뢰기에는 누설전류 측정장치를 센서(1020)로 설치할 수 있다.
변압기 절연유 가스분석장치는 변압기 하부 탱크에 절연유 추출용 샘플링 헤드를 설치하여 절연유를 일정시간 간격으로 가스분석장치로 받아들이고, 절연유에 함유된 가스성분을 측정하여, 각 가스별 측정치를 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다.
변압기 부분방전 방전전류 측정장치는 변압기 부싱 탭에 결합장치를 설치하여 변압기 내부 부분방전에 의한 신호를 측정한다. 이때 부싱 탭 결합장치에는 변압기 외부 코로나에 의한 신호가 동시에 측정되므로, 변압기 외부에 코로나 측정용 센서를 별도로 설치하고, 부싱 탭 결합장치에서 측정한 신호에서 외부 코로나 노이즈를 제거한다. 이와 같이 측정된 변압기 내부의 부분방전 신호는 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다.
변압기 부분방전 초음파 측정장치는 변압기 외함에 초음파 센서를 취부하고, 변압기 내부 부분방전에 의해 발생되는 1초당의 초음파 신호의 수를 측정하여 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다. 변압기 절연유 온도계는 변압기 상부에 취부된 백금 측온저항체에서 측정된 신호를 4∼20mA의 아날로그 신호로 변환하여 데이터 취득 시스템(2000)에 전송하며, 절연유 온도가 상승하여 발생하는 경고 접점신호와 차단 접점신호를 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다. 변압기 부하시 탭 절환장치 감시장치는 부하시 탭 절환장치의 접점동작시의 부하전류, 변압기 본체 온도, 부하시 탭 절환장치 탱크의 온도, 부하시 탭 절환장치의 전동기 동작전류, 부하시 탭 절환장치의 동작회수를 측정하여 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다. 변압기 냉각 팬 동작전류계는 팬의 동작전류와 접점의 동작시간을 측정하여 4∼20mA의 아날로그 신호로 변환하여 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다. 변압기 냉각 펌프 동작전류계는 펌프의 동작전류와 접점의 동작시간을 측정하여 4∼20mA의 아날로그 신호로 변환하여 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다.
GIS 가스밀도계는 SF6가스의 압력과 주위온도를 측정하여 20℃의 기준밀도로 환산하고, 4∼20mA의 아날로그 신호로 변환하여 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다.
차단기 동작전류계는 차단기의 동작전류와 접점의 동작시간을 측정하여 4∼2 0mA의 아날로그 신호로 변환하여 데이터 취득 시스템(2000)에 전송한다.
피뢰기 누설전류 측정장치는 피뢰기 접지선에 고주파 CT를 설치하고, 피뢰기 ZnO 소자의 열화에 의해 발생하는 제3고조파 신호를 측정하여 데이터 취득 시스템( 2000)에 전송한다.
변전기기(1010)에 부착된 센서(1020)에서 출력되는 신호는 시리얼, 디지털 및 아날로그 신호로 크게 구분되므로, 본 발명에서의 데이터 취득 시스템(2000)은 시리얼 입력 모듈(2300), 디지털 입력 모듈(2400) 및 아날로그 입력 모듈(2500)을 구비하고 있다. 따라서 센서(1020)에서 출력되는 신호는 각 신호의 특성에 적합한 모듈을 통하여 메모리 모듈(2200)에 저장된다. 메모리 모듈(2200)에 저장된 데이터는 광 전송장치(2700)를 통하여 통신 제어 장치(3000)에 전송된다. 이러한 일련의 동작들은 데이터 취득장치의 소프트웨어(2600)로 메인 CPU 모듈(2100)의 CPU(2112)에 의해 처리된다.
각 모듈은 모듈 전원부에 의해 전원이 공급되어 지며, 각 모듈 전원부는 전원공급장치(2800)에서 전원이 공급되도록 구성되어 있다. 전원공급장치(2800)는 AC 220V, DC 125V의 입력 전압으로, 모듈 전원부에 필요한 DC 48V의 전압을 공급해 준다. 전원공급장치(2800)는 교류 및 직류 입력에 대한 EMI 필터(Filter)를 내장한다. 전원공급장치(2800)의 전면에는 AC 입력 On, Off 스위치와 DC 입력 On, Off 스위치를 설치하며, DC In, DC Run, AC In, AC Run 표시용 LED 램프가 구비되어 있다. 전원공급장치(2800)의 후면에는 AC/DC 선택 스위치, AC 110V/220V 선택 스위치, DC 48V 출력 단자가 구비되어 있다. 데이터 취득 시스템(2000)의 모듈 전원 공급기는 48V DC 전원을 공급받아 각 모듈에 필요한 +5V, ±12V의 DC 전원을 공급해 준다. 이 전원 공급기는 과전압 보호회로가 구비되어 있다. 과전압 보호회로 동작후에는 과전압의 원인을 제거하고, 입력 전원 스위치를 켜야 다시 동작한다. 모듈 전원 공급기의 전면에는 입력 전원의 On, Off 스위치를 설치하며, 출력전압이 이상이 생겼을 경우를 확인할 수 있는 LED를 설치하도록 구성되어 있다.
컴퓨터 시스템(1030)은 통신 제어 장치(3000)로부터 보내온 센서(1020) 데이터를 분석하고, 이상 발생시 가청/가시적으로 운전자에게 통보하며, 변전기기(1010 )에 관련된 이력 및 측정 데이터를 관리하는 장치로, 센서(1020)에서 출력되는 데이터가 통신 제어 장치(3000)를 통하여 데이터 베이스에 저장되며, 이러한 데이터는 표시 범위를 적용하여 환산되고, 경보설정 범위를 벗어나면 경보 메세지(Messag e)를 만든다. 표시 범위로 환산된 값과 경보 메세지는 컴퓨터 시스템(1030)의 모니터(1040)에 표시되고, 데이터 베이스에 시간과 함께 저장된다. 컴퓨터 시스템(1030)은 네트워크(Network) 관리가 용이하도록, 허브(Hub)(1050)를 사용하여 각 장치들을 연결하며, 컴퓨터 시스템(1030)의 운영환경은 웹 브라우저(Web Browser)를 사용하며, OS는 일반 PC들과의 호환을 위하여 윈도우(Window) 계열의 OS를 탑재하며, Multi Tasking, Multi Processing 기능을 사용하여 실시간 처리능력을 구비한다.
통신 프로토콜은 통신 호환성과 표준화를 위하여 국제 표준 프로토콜인 TCP/ IP를 사용하며, 유연성을 고려하여 이더넷뿐만 아니라 RS-232C용의 시리얼 통신도 가능하다.
컴퓨터 시스템(1030)은 변전기기(1010)의 설비이력, 고장이력, 점검 및 보수이력 데이터를 저장하며, 체계적인 데이터 관리를 위해 관계형 데이터 베이스 관리 시스템(1080)을 탑재한다. 프린터(1070)는 모니터(1040)에 나타나는 각종 화면들을 출력하거나 설비이상 경보내용을 기록하는 데이터 출력장치로, 보고서 등의 자료의 출력, 화면상의 각종 화면들의 출력, 발생된 경보사항들을 출력하며, 프린터(1070)는 프린터 서버(1060)에 의해 관리된다.
데이터 취득 시스템(2000)의 각 모듈은 다음의 도면을 기초로 하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 메인 CPU 모듈(2100)을 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 메인 CPU 모듈(2100)은 변압기, GIS, 차단기 또는 피뢰기에 설치되어 있는 센서(1020)에서 출력되는 시리얼, 디지털 및 아날로그 신호를 시리얼 입력 모듈(2300 ), 디지털 입력 모듈(2400), 아날로그 입력 모듈(2500)과 연결되는 P1(2102) 커넥터(connector)를 통하여 CPU(2112)의 명령에 의하여 메모리 모듈(2200)에 저장한다.
이때 P1(2102) 접속단자는 VME 버스(Bus)를 사용하며 VME 버스 인터페이스(2 104)에 의해 동작이 제어된다. 메모리 모듈(2200)에 저장된 데이터는 CPU(2112)의 명령에 의하여 선택된 데이터를 P2(2106) 접속단자를 통하여 통신 제어 장치(3000)에 전송한다. P2(2106) 접속단자는 이더넷을 사용하며, 이더넷 제어기(2108)에 의해 동작이 제어된다. 이 P2(2106) 접속단자에는 데이터 취득장치의 소프트웨어(260 0)의 유지보수를 위한 시리얼 접속단자를 동시에 보유하고 있으며, 시리얼 입출력 제어기(Serial I/O Controller)(2110)에 의해 동작이 제어된다. 센서(1020)에서의 데이터를 취득하여 메모리 모듈(2200)에 저장하기 위한 데이터 취득장치의 소프트웨어(2600)는 EPROM(2114)에 저장되며, CPU(2112)는 데이터 취득장치의 소프트웨어 (2600)의 명령을 정해진 순서대로 수행한다. CPU(2112)는 데이터 캐시 및 명령어 캐시를 내장하고 있으며, 메모리 관리기 및 부동 소숫점 연산기도 내장하고 있으며, 리얼-타임 오퍼레이팅 시스템(Real-time Operating System)을 채용하고 있다. CPU(2112)가 명령을 실행하기 위해서는 임시로 변수를 저장하는 메모리가 필요하므로, 본 발명의 메인 CPU 모듈(2100)은 전원이 꺼질 경우 데이터가 손실되는 메모리인 DRAM(2116) 및 SRAM(2118)을 구비하고 있다. 이때 DRAM(2116)은 고속의 처리속도를 필요로 하지 않는 경우에 사용하며, SRAM(2118)은 고속의 처리속도를 필요로 하는 경우에 사용하는 메모리로 배터리(Battery)로 백업(Back up)이 된다. 또한 프레쉬 메모리(Flash memory)(2120)는 전원이 꺼질 경우에도 데이터가 손실되지 않는 메모리로, 시간, 날짜 및 시스템 정보를 보유한다.
본 발명의 메인 CPU 모듈(2100)은 향후 다른 시스템과의 통신이 필요할 경우, 이더넷이나 시리어 포트의 확장을 위하여 인더스트리 팩 콘넥터(Industry Pack Connector)(2122)를 구비하고 있다. 또한 배터리 백 램 클록(Battery Backed RAM Clock)(2124)은 시간(Time), 발진기(Oscillator)의 동기를 맞추기 위한 것이며, 엠시칩(MC chip)(2126)은 주변회로를 집적화한 칩이다.
도 4는 센서(1020)들로부터 취득된 다량의 데이터를 저장하기 위한, 데이터 취득 시스템(2000)의 메모리 모듈(2200)을 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 메모리 모듈(2200)은 VME 버스와 연결하는 P1(2202) 접속단자와 P2(2204) 접속단자를 통하여 메인 CPU 모듈(2100)과 통신을 한다. 센서(1020)에서의 데이터는 데이터 버퍼(Data Buffer)(2206)를 통하여 어드레스 디코더(Address Decoder)(2210)에 의해 지정된 영역의 메모리어레이(Memory Array)(2208)에 저장된다. 메모리 모듈(220 0)은 전원이 꺼질 경우에도 데이터의 손실을 피하기 위하여 배터리(2212)에 의해 백업되며, 배터리(2212) 부족시에는 전면 판넬의 배터리 부족 엘이디(BAT Low LED) (2214)가 점등되어, 배터리(2212)의 교환시기를 운전자에게 표시한다. 배터리(2212 )는 전원이 정상적으로 들어올 경우에는 동작하지 않으며, 전원이 꺼질 경우에만 전원 제어기(2216)에 의해 동작된다.
도 5는 변전기기(1010)에 취부된 센서(1020) 중에서 시리얼로 출력되는 센서 (1020)로부터 데이터를 수집하기 위한 시리얼 입력 모듈(2300)을 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 시리얼 입력 모듈(2300)의 CPU(2302)는 고속으로 데이터를 전송할 수 있는 디렉트 메모리 억세스(Direct Memory Access)를 2채널 내장하며, 센서(1020)로부터 데이터를 수집하기 위한 명령들을 실행한다. 센서(1020)에서의데이터는 P2(2304) 접속단자를 통하여 시리얼 입력 모듈(2300)로 입력되며, 시리얼 통신 포트는 RS-485나 RS-422를 선택하여 사용 가능한 RS-485/422 드라이버(Driver )(2308) 2개가 구비되어 있다. 또한 시리얼 입력 모듈(2300)의 유지보수(Maintenan ce)(2310)용으로 RS-232C 드라이버(Driver)(2312)를 1개, 예비용으로 3개의 RS-232C 드라이버를 보유한다. 통신 프로토콜은 HDLC(High-level Data Link Control) 컨트롤러(Controller)(2316)를 사용하여 RS-485/422 드라이버(Driver)(2308)를 제어한다. RS-485/422 드라이버와 RS-232C 드라이버는 SIO 컨트롤러(Controller)(231 8)에 의하여 제어된다. 시리얼 입력 모듈(2300)은 시스템 프로그램을 EEPROM(2320)에 저장하며, 파라미터와 데이터는 SRAM(2322)에 저장된다. SRAM(2322)은 전원상실시 데이터를 보존할 수 있도록 배터리(2324)로 백업된다. 시리얼 입력 모듈(2300)은 주변회로를 집적화한 EPLD1(2326)과 EPLD2(2328)를 이용하여 시스템 제어신호와 VME 버스 제어신호를 생성한다. 시리얼 입력 모듈(2300)은 시스템의 안정적인 동작을 보장하기 위하여 WDT 리셋(Watch Dog Timer Reset)(2330)을 통하여 외부에 전용 WDT를 구비하며, 이 WDT를 감시하여 시스템 복구 신호를 발생하게 된다. 복구는 수동 스위치와 시스템 전원 및 워치독(Watch Dog) 신호에 의해 이루어진다. 시리얼 입력 모듈(2300)의 자기진단은 LED 4개로 이루어진 표시기(Indicator)(2332)에 의해 전원, 복구, VME 억세스, 런(Run)등을 운전자에게 알려 준다.
도 6은 변전기기(1010)에 취부된 센서(1020) 중에서 디지털로 출력되는 센서 (1020)로부터 데이터를 수집하기 위한 디지털 입력 모듈(2400)을 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 디지털 입력 모듈(2400)은 센서(1020)로부터 전송되는 접점신호 등의 디지털 신호를 CPU(2402)의 명령에 의해 P2(2406) 접속단자를 통하여 입력받아서 접점의 on, off 상태와 발생시간을 P1(2404) 접속단자를 통하여 메인 CPU 모듈(2100)에 전달한다. 센서(1020)에서의 데이터는 포토커플러(Photo Coupler)(24 08)를 통하여 외부의 서지(Surge)에 대하여 보호되어 있다.
디지털 입력 모듈(2400)의 메모리는 프로그램 코드(Code)를 저장하는 EPROM( 2410)과 메인 CPU 모듈(2100)과 VME 버스를 통한 데이터 통신을 위한 공유 메모리인 DPRAM(2412), 파라미터와 데이터를 저장하는 SRAM(2414)으로 구성된다. SRAM(24 14)은 전원상실시 데이터를 보존할 수 있도록 배터리(2416)로 백업된다. EPLD(2418 )는 주변회로를 집적화한 칩(Chip)이다. 디지털 입력 모듈(2400)은 유지보수를 위하여 1개의 RS-232 포트를 내장하며, 동작상태를 확인할 수 있는 LED를 4개(Power, Reset, VME Access, Run), 입력 채널의 사용상태를 보여주는 32개의 LED로 구성된다. 또한 수동 복구를 위한 스위치(Push button Switch)를 1개 장착한다.
도 7은 변전기기(1010)에 취부된 센서(1020) 중에서 아날로그로 출력되는 센서(1020)로부터 데이터를 수집하기 위한 아날로그 입력 모듈(2500)을 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 아날로그 입력 모듈(2500)은 CPU(2502)의 명령에 의해 아날로그 신호를 디지털로 변환하여 메인 CPU 모듈(2100)에 전달한다. 센서(1020)에서의 데이터는 P2(2504) 접속단자를 통하여 입력되며, 아날로그 입력 모듈(2500)은 멀티플렉서(Multiplexer)(2506)를 사용하여 32개 입력 채널의 데이터를 순차적으로 입력받는다. 멀티플렉서(2506)에 의해 입력된 데이터는 A/D 컨버터(2508)에 의해 디지털 신호로 변환된다. A/D 컨버터에는 안정적인 전원공급을 위해서 DC-DC컨버터를 사용한다. A/D 컨버터(2508)는 CPU의 명령을 받아서 컨버젼을 시작하고, 출력된 데이터는 시리얼로 P1(2505) 접속단자를 통하여 CPU 모듈(2100)로 전달된다.
아날로그 입력 모듈(2500)의 메모리는 프로그램 코드를 저장하는 EPROM(2510 )과 VME 버스를 통한 데이터 통신을 위한 DPRAM(2512), Gain, Off set 설정을 저장하는 EEPROM(2514)으로 구성된다. 아날로그 입력 모듈(2500)은 유지보수를 위하여 1개의 RS-232 포트를 내장하며, 동작상태를 확인할 수 있도록 LED를 4개(Powr, Reset, VME Access, Run)로 구성되어 있다. EPLD(2518)는 주변회로를 집적화한 칩이다.
도 8는 데이터 취득장치의 소프트웨어(2600)를 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 데이터 취득 시스템(2000)의 구동 프로그램은 각 기능이 독립적이면서도 효율적인 동작을 보장하기 위해 리얼-타임 오퍼레이팅 시스템을 기반으로 하며, 각 모듈의 프로그램은 마이크로 커널(Micro Kernel)(2602)에 의해 분리 수행되며, 펌웨어(firmware) 형태로 CPU 모듈에 탑재된다. 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)은 데이터 취득시스템(2000)의 총괄관리를 수행하는 모듈 프로그램으로, 통신 제어장치(3000)로부터의 요청을 네트워크를 통해 접수하면 해당 결과를 보고해 주며, 이에 필요한 각 모듈 프로그램을 제어한다. 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)은 초기화와 더불어 측정모듈, 감시 모듈 및 통신 모듈의 장착상태를 검출하고, 변전기기(1010)의 예방진단 항목 등의 기본 구성을 설정한다.
시리얼 구동 모듈 프로그램(2606)은 데이터 취득 시스템제어 모듈 프로그램(2604)과 동시에 수행되며, 시리얼로 입력되는 데이터를 쉐어 메모리(Shared Memory )(2614)의 해당 수신 데이터 영역에 저장한다. 직렬 데이터의 송신이 필요하면 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)은 쉐어 메모리(2614)의 송신 데이터 영역에 송신 데이터를 저장한 후, 시리얼 구동모듈 프로그램(2606)에게 전송을 명령하면 해당 데이터를 전송한다. 디지털 구동모듈 프로그램(2608)은 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)에 의해 수행여부가 결정되며, 데이터 취득 시스템(2000)의 구성요소 중 디지털 입력 모듈(2400)을 구동하여 각 접점신호들의 상태를 감시한다.
접점신호는 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)에서 지정한 주기마다 한번씩 검출하여 상태의 변화가 감지되면 이를 쉐어 메모리(2614)의 해당 수신 데이터 영역에 저장하고, 데이터 취득 시스템 제어모듈 프로그램(2604)에게 D/I 값의 변화가 있었음을 알려준다. 아날로그 구동모듈 프로그램(2610)은 데이터 취득 시스템 제어모듈 프로그램(2604)에 의해 수행여부가 결정되며, 데이터 취득 시스템 (2000)의 구성요소 중 아날로그 입력모듈(2500)을 구동하여 센서(1020)로부터의 아날로그 측정값을 읽어 들인다. 데이터 취득 시스템 제어모듈 프로그램(2604)은 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위하여 샘플링 채널(Sampling Channel) 수와 각 채널별 인푸트 게인(Input Gain) 및 샘플링율(Sampling Rate)을 결정해 준다. 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)이 샘플링 채널수를 결정하면 아날로그 구동 모듈 프로그램(2610)은 각 채널을 스캐닝 방식으로 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)에서 지정한 컨버젼율로 샘플링한다.
샘플링 데이터는 RMS로 환산하여 쉐어 메모리(2614)의 해당 수신 데이터 영역에 저장하고, 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)에 샘플링 작업이 끝났음을 알려준다.
네트워크 통신 모듈 프로그램(2612)은 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)과 동시에 수행되며, 통신 제어 장치(3000)로부터의 요구를 수신하여 그 내용을 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)으로 전달해 준다. 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)에서 통신 제어 장치(3000)의 요청에 대응하는 결과물을 쉐어 메모리(2614)로 올리면 이를 이더넷 포트(3004)를 통해 통신 제어 장치(3000)로 전송해 준다.
시스템 모니터링 모듈 프로그램(System Monitoring Module Program)(2616)은 시리얼 구동 모듈 프로그램(2606)에서 사용자 인터페이스(User Interface)(2618)를 통한 시스템 검진요구(System Monitoring Request)를 접수하였을 때 수행된다. 이 모듈은 외부에서 사용자가 시스템의 정상적인 작동여부를 검사하기 위하여 제공되며, 현재 수행되는 모듈과 이에 의한 데이터 변화, A/I, D/I, Serial Port의 설정상태 등이 전송되어 진다.
도 9는 데이터 취득 시스템(2000)으로부터 광 LAN으로 데이터를 취득하여 컴퓨터 시스템(1030)으로 전송하기 위한 통신 제어 장치(3000)를 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 통신 제어 장치(3000)는 데이터 취득 시스템(2000)과 이더넷 포트(3004)를 통하여 고속 광 LAN 통신을 하는 메인 CPU 보드(3002), 감시제어시스템과 직렬 데이터 처리를 위한 시리얼 입력 보드(3006), 데이터 저장장치인 메모리보드(3008), VME 백 플랜(3012) 및 전원을 공급하는 전원 공급 보드(3010)로 구성되어 있다.
메인 CPU 보드(3002)는 데이터 캐시 및 명령어 캐시를 내장하고 있으며, 메모리 관리기 및 부동소숫점 연산기를 내장하고 있다. 메인 CPU 보드(3002)는 전면의 AUI나 BNC 접속단자를 이용하여 이더넷 포트(3004)를 지원한다. 메모리 보드(30 08)는 여러 데이터 취득 시스템(2000)로부터 취득된 데이터를 통신 제어 장치(3000 ) 내의 데이터 베이스로 저장하기 위한 것이며, 데이터 손실을 피하기 위하여 배터리(3018)로 백업된다.
시리얼 입력 보드(3006)는 마이크로프로세서를 채택하여 데이터 취득 시스템 (2000)과 시리얼 통신시 이를 고속으로 처리한다. 통신 제어 장치(3000)는 실행 프로그램을 내장하는 EPROM(3014)과 전원이 차단되었을 때에도 Time 및 보드내의 각종 변수, 주요 정보 등을 유지하기 위하여 배터리(3018)로 백업되는 NVRAM(3016)을 내장한다. 통신 제어 장치(3000)는 각 보드(Board)들의 통신을 위하여 VME 백 플랜 (3012)을 사용하며, VME 백 플랜(3012)에는 메인 CPU 보드(3002), 메모리 보드(300 8), 시리얼 입력 보드(3006), 전원 공급 보드(3010) 등이 장착된다. 통신 제어 장치(3000)의 전원 공급 보드(3010)는 주 전원부와 모듈 전원부로 구분되며, 주 전원부는 AC 220V, DC 125V를 입력 전압으로, 모듈 전원부에 필요한 DC 48V의 출력전압을 공급한다. 모듈 전원부는 48V DC 전원을 공급받아 장비에 필요한 +5V, ±12V의 DC 전원을 공급해 준다.
도 10은 센서(1020)에서 측정된 데이터를 이용하여 각 측정항목의 진단 알고리즘과 측정항목간의 진단 알고리즘을 구동시켜 이상의 징후와 정도를 운전자에게 제공하는 예방진단 전문가시스템(4000)을 도시한 하나의 실시예를 나타낸 것이다. 예방진단 전문가시스템(4000)은 지식 베이스(Knowledge Base)(4004)에 전문가의 지식을 넣어 추론기관을 거쳐 추론 결과를 관계형 데이터 베이스 관리 시스템(1080)에 저장, 가공하며, 사용자가 원하는 보고서나 그래픽 형식을 사용하여 원하는 결과물을 제공한다.
센서(1020)에서의 측정 데이터는 데이터 취득 시스템(2000)과 통신 제어 장치(3000) 및 컴퓨터 시스템(1030)을 통하여 데이터 베이스에 저장되며, 예방진단 전문가시스템(4000)은 이 데이터 중에서 추론에 필요한 데이터를 워킹메모리(Worki ng Memory)(4002)에 임시 저장한다. 워킹메모리(4002)에 저장된 데이터는 인터페이스 엔진(Interface Engine)(4006)에 의해 전문가의 지식과 논리가 저장된 지식 베이스(4004)를 이용하여 이상의 징후와 정도를 추론한다. 지식 베이스(4004)는 새로운 지식을 추가 또는 수정하기 위한 지식습득 보조시스템(4008)을 구비하고 있으며, 추론결과를 사용자에게 제시하기 위한 사용자 인터페이스 시스템(User Interf ace System)(4012)과 추론의 배경과 처치요령을 제시하기 위한 설명 보조시스템(40 10)으로 구성되어 있다. 예방진단 전문가시스템(4000)은 사용자의 필요에 의해 요구가 있을 때, 경보 알람이 동작하거나, 사용자에 의해 미리 설정된 일정 레벨에 도달할 때 구동된다. 예방진단 전문가시스템(4000)의 추론은 입력된 데이터로부터 지식 베이스(4004)를 근거로 전향추론, 후향추론과 두 가지를 혼합한 혼합추론을 모두 수행할 수 있으며, 추론시 지식 부족 또는 데이터 부족시, 사용자에게 메시지를 보내 데이터를 추가하도록 되어 있다. 추론된 결과는 진단의 상태를 정상과 비정상으로 나누고, 비정상상태는 계속적인 관찰, 일정기간 이후 정밀진단, 운전을 멈추고 즉시 정밀진단으로 구성되어 있다. 예방진단 전문가시스템(4000)의 추론 결과는 별도의 메모리 영역에 저장한다.
이하, 본 발명의 예방진단 전문가시스템(4000)에 내장된 진단 알고리즘의 작동예를 설명한다.
변압기 절연유 가스 진단 알고리즘은 가스 센서에서 측정된 각 가스의 데이터가 입력되면, 입력된 각 가스의 값을 설정된 요주의 레벨과 비교하여 이상유무를 판정한다. 각 가스의 값이 요주의 레벨보다 높은 가스가 없으면 가스 값의 변화추세를 기록하고 정상상태로 판정하며, 가스의 값이 요주의 레벨보다 높은 가스가 있을 경우에는 알람을 발생하고, 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시킨다. 예방진단 전문가시스템(4000)이 구동되면 각 가스의 값이 이상 레벨을 초과하는지의 여부를 비교하며, 각 가스의 값이 이상 레벨보다 적을 경우에는 각 가스의 구성비에 의한 IEC 코드법, 가스패턴법, 도넨버그(Dornenburg)법에 의해 고장원인을 분석하며, 추적감시의 주기를 결정하여 정밀가스 분석 경고신호를 발생한다. 그러나 측정치가 이상 레벨보다 높은 값이 검출되면 다시 위험 레벨과 비교한다. 위험 레벨과의 비교에서 측정치가 위험 레벨보다 높은 값이 검출되면 변압기를 정지하는 신호를 발생하고, 정밀진단 경고를 발생한다. 측정치가 위험 레벨보다 낮으면 각 가스의 구성비에 의한 IEC 코드법, 가스패턴법, 도넨버그법에 의한 진단을 실시장원인을 분석하고 추적감시 주기를 결정하며 정밀가스 분석 경고와 사선 정밀진단 경고를 발생한다.
변압기 부분방전 진단 알고리즘은 변압기 부분방전 측정의 신뢰성을 확보하고 부분방전 발생위치를 측정하기 위하여, 변압기 부싱 탭에서의 전기적 신호와 변압기 탱크에서의 초음파 신호를 동시에 측정한다. 부분방전의 발생여부 판정은 우선 초음파 신호의 존재여부를 검사하고, 초음파 신호가 있으면 알람을 발생하여 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시켜 전기적 신호의 존재여부를 검사한다. 이때 전기적 신호가 있으면 부분방전의 위치를 추정하며, 전기적인 신호와 초음파 신호의 크기를 측정하여 위험정도를 판정하고, 변압기 절연유 가스 진단 알고리즘에서의 진단결과와 변압기 온도 진단 알고리즘에서의 진단결과와 비교한다. 초음파 신호는 있으나 전기적 신호가 없으면 외부잡음에 의하여 초음파 신호가 발생했을 가능성이 있으므로, 외부잡음의 발생여부를 수동으로 점검한 후 외부 잡음으로 판정이 되면 정상운전상태로 판정하고, 부분방전 신호로 판정이 되면, 부분방전의 위치를 추정하며, 전기적인 신호와 초음파 신호의 크기를 측정하여 위험정도를 판정하고, 변압기 절연유 가스 진단 알고리즘에서의 진단결과와 변압기 온도 진단 알고리즘에서의 진단결과와 비교한다. 초음파 신호의 존재여부에서 초음파 신호가 없으면 전기적 신호의 존재여부를 검사하며, 전기적 신호도 없으면 정상운전상태로 판정하고, 전기적 신호가 있으면 알람을 발생하여 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시킨다. 그러나 초음파 신호가 없는데 전기적 신호가 측정되면 초음파 센서의 부착위치 잘못으로 측정이 안될 수 있으므로 수동으로 초음파 센서의 위치를 변경하여 초음파 신호의 존재여부를 검사한다. 초음파 센서의 부착위치를 변경했을 때 초음파신호가 측정되면 부분방전으로 간주하여 부분방전의 위치를 추정하며, 전기적인 신호와 초음파 신호의 크기를 비교하여 위험정도를 판정하고, 변압기 절연유 가스 진단 알고리즘에서의 진단결과와 변압기 온도 진단 알고리즘에서의 진단결과와 비교한다. 초음파 센서의 위치를 변경한 후에도 초음파 신호가 측정되지 않으면 측정된 전기적 신호는 외부잡음으로 판정한다.
변압기 온도 진단 알고리즘은 변압기 상부에 설치된 백금 측온저항체의 온도센서에서 상부 절연유 온도를 측정하고, 변압기 하부 탱크에서 냉각장치로부터 탱크로 들어오는 하부 절연유 온도를 측정한다. 그러나 변압기 하부 탱크에 온도센서를 설치할 수 없으면 하부 절연유 온도는 상부 절연유 온도에 의해 계산으로 산정한다. 변압기 상부 및 하부 절연유 온도는 주위온도와의 차로부터 상부 절연유 상승온도와 하부 절연유의 상승온도를 계산하며, 두 가지의 절연유 상승온도로부터 평균 절연유 상승온도를 구한다. 또한 부하전류를 측정하여 부하율을 계산하고, 변압기 개발시험시 측정된 정격부하에서의 권선 평균 온도상승을 이용하여 정격부하에서의 평균 권선 상승온도를 계산하다. 평균 절연유 온도상승과 평균 권선 상승온도로부터 권선의 최고점 온도를 계산한다. 권선의 최고점 온도가 정상 열열화율 기준온도보다 적으면 정상상태로 판정하며, 권선의 최고점 온도가 열열화율 기준온도를 넘게 되면 알람을 발생하고 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시킨다.
예방진단 전문가시스템(4000)이 구동하면 최고점 온도가 최고점 운전 제한온도 이상인지를 확인하게 되고, 운전 제한온도 미만이면 온도상승 원인을 분석한다. 만약 최고점 온도가 운전 제한온도 이상이면 온도상승 원인분석과 절연유 특성시험, 변압비 시험, 저압여자전류 측정시험, 권선저항 측정시험과 같은 정밀점검 실시 경고신호를 발생한다. 변압기 탭 절환장치 진단 알고리즘은 크게 탭 절환기 제동저항에 흐르는 전류의 시간과 접점 동작시간을 평가하는 절환시간과 관련된 진단과 구동 모터의 전류치와 구동축의 토오크를 평가하는 절환 구동 저항력에 관련된 진단으로 구성되어 있다. 변압기 탭 절환장치는 접점을 이동시켜 탭을 조정하므로 기계적인 구조나 모터에 이상이 생기면 탭이 이동하는 시간이나 토오크의 변형이 발생하고, 고전압, 대전류 상태에서 접점이 이동하므로 접점에 이상이 생기면 유온이 상승한다. 또한 접점상태가 정상적이라 하여도 규정횟수만큼 사용되면 교체되어야 한다. 따라서 변압기 탭 절환장치 진단은 동작시간, 동작전류, 변압기 탭 절환장치 탱크 절연유 온도, 변압기 본체 절연유 온도, 탭 절환장치 동작회수, 부하전류를 입력받고, 측정치가 각 기준치 범위 내에 있는지를 검색한다. 모든 측정치가 적정범위에 있으면 정상으로 판정하고, 기준범위에서 벗어나면 알람 신호를 발생하고, 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시킨다.
예방진단 전문가시스템(4000)이 구동되면, 동작시간과 동작전류가 설정치 이내인가를 검사하고, 설정치를 벗어나면 구동 토오크가 증가한 것으로 판정한다. 또한 동작전류는 증가하고 동작시간이 짧아지면 전동기에 과전압이 인가된 것으로 판정하고, 같은 구동 토오크에서 동작시간과 전류가 모두 줄어들게 되면, 접촉마찰력이 저하된 것으로 판정한다. 변압기 탭 절환장치의 접촉자 마모는 스위칭 동작이 끝날 때마다 부하전류에 의한 계산모델로 계산하며, 허용 접촉자 마모 범위에 도달하면 교체신호를 발생한다. 또한 탭 절환장치의 동작회수를 측정하여 탭 절환장치내부 절연유 교체시기와 탭 절환장치 정밀점검을 운전자에게 제공한다.
변압기 팬 진단 알고리즘은 팬의 접점상태, 부하전류를 입력받고, 팬이 가동 중인지를 팬의 접점상태로 확인한다. 만약 접점이 On 되어 가동중이면 부하전류치를 확인한다. 부하전류가 기준치 범위에 있으면 정상으로 판정하고, 기준치를 벗어나면 알람을 발생하고, 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시킨다. 예방진단 전문가시스템(4000)은 우선 전류치가 영(zero)인지를 확인하여, 영이면 전원 Off나 단선 메세지를 발생하고, 영이 아니면 상한치와 하한치를 비교한다. 측정치가 상한치보다 크면 모터 파손, 과부하, 과전압 확인 메시지를 발생하고, 측정치가 상한치보다 적으면 하한치와의 비교하며, 측정치가 하한치보다 적으면 전원측이 저전압인가를 확인한다.
변압기 펌프 진단 알고리즘은 펌프의 접점상태, 부하전류를 입력받은 후, 펌프가 가동 중인지를 접점상태로 확인한다. 만약 접점이 On 되어 가동중이면 부하전류치를 확인한다. 부하전류가 기준치 범위에 있으면 정상으로 판정하고, 기준치에서 벗어나면 알람을 발생하고, 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시킨다. 예방진단 전문가시스템(4000)은 우선 전류치가 영(Zero)인지를 확인하여, 영이면 전원 Of f나 단선 메시지를 발생하고, 영이 아니면 상한치와 하한치를 비교한다. 먼저 측정치가 상한치보다 크면 모터 소손, 과부하, 과전압 확인 메시지를 발생하고, 측정치가 상한치보다 크지 않으면 하한치와 비교하여 하한치보다 적으면 전원측이 저전압인가를 확인한다. GIS의 가스밀도 진단 알고리즘은 GIS 가스 구획마다 설치된 20℃의 값으로 환산된 가스밀도를 입력받아 가스밀도가 기준치안에 있는지를 검색한다.검색결과 기준치 안에 있으면 정상으로 판정하고, 기준치를 벗어나면 알람 신호와 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동한다. 예방진단 전문가시스템(4000)은 먼저 가스밀도가 하한치보다 작은가를 비교하며 하한치보다 작으면 가스밀도 센서의 이상유무를 점검하고, 센서에 이상이 있으면 센서를 교체하며, 이상이 없으면 GIS의 누기로 점검한다. 또한 가스밀도가 상한치보다 크면 가스밀도 센서의 이상유무를 먼저 검색한 후 센서에 이상이 없으면, 가스압력 조절장치의 이상으로 가스압이 상승한 것으로 진단한다. GIS 차단기는 차단기 동작시작 신호가 발생하면 차단기 가동부 구동코일에 구동전류가 흘러 가동부를 움직여 기계적으로 개방하므로, 고장전류를 차단하는 가스 차단기(Gas Circuit Breaker, GCB), 고장전류 차단부 유도전압을 제거하는 고속 접지 스위치(High Speed Grounding Switch, HSGS)의 차단 특성은 차단부의 가동자를 구동시키는 코일에 흐르는 전류형태 및 시간을 측정하여 진단한다. 차단기 진단 알고리즘은 가동자를 구동시키는 최대전류와 전류인가 시간이 입력되면 GIS가 설치되어 설정된 제어전압에서 측정된 구동코일의 전류치와 시간인 초기치와 비교하여, 초기치와 같으면 정상으로 판정하고, 초기치와 차이가 발생하면 이상으로 간주하여 알람 신호와 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동한다. 예방진단 전문가시스템(4000)은 전류와 시간을 초기치와 동시에 비교하며, 측정전류가 초기전류보다 크면 제어전압 상승이나 코일단락과 같은 코일이상 점검을 표시한다. 또한 전류 지속시간 비교에서 측정시간이 초기치보다 크면 제어전압의 감소 점검을 표시하며, 제어전압이 정상일 경우에는 제어전압이나 코일에 이상이 없는 것으로 판정하여 유압부나 차단기 가동부의 물림, 마찰 등과 같은 구동상태 점검을 표시한다. 피뢰기 소자로 사용되고 있는 ZnO 소자 진단은 운전상태의 대지전압에서 누설전류를 측정하며, 측정된 누설전류가 한계치보다 적으면 정상으로 판정하고, 한계치보다 크면 알람 신호와 예방진단 전문가시스템(4000)을 구동시킨다. 예방진단 전문가시스템(4000)은 측정 누설전류치와 전일 혹은 전달의 평균 누설전류치의 변화가 설정된 한계치보다 적으면 ZnO 소자의 열화 또는 이상으로 판정하고, 설정된 한계치보다 크면 센서이상으로 판정한다.
본 발명은 변압기, GIS 등의 변전기기의 이상징후를 상시 감시하여 대용량, 초고압화된 변전기기의 사고를 미연에 방지함으로써 불시정전에 따른 경제적 손실과 심리적 불안을 사전에 방지하는 뛰어난 효과가 있다. 또한 종래에 순시를 통하여 아날로그 수치를 작업일지에 기록하던 업무를 변전기기에 부착된 센서의 출력 데이터를 메모리에 자동으로 저장하여 운전자의 유지보수 업무를 자동화하였다. 또한 누적된 데이터로 최적의 유지보수 계획을 수립하고, 고장시 누적된 데이터로 이상원인 및 이상위치를 판정하여 신속히 사고를 복구하며, 이상의 징후가 발견되면, 예방진단 전문가시스템을 이용하여 이상의 종류와 이상의 정도를 추론하고, 이상에 대한 처리 절차를 운전자에게 제공하는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 변전기기 열화진전 상태를 자동으로 측정하는데 있어서, 변전기기(1010)의 이상징후를 측정할 수 있는 센서(1020)를 변전기기에 부착하고, 변전기기의 운전 중에 상시로 데이터를 데이터 취득 시스템(2000)을 통하여 수집하고, 통신 제어 장치(3000)를 통하여 컴퓨터 시스템(1030)에 저장하고, 컴퓨터 시스템은 측정된 데이터 별로 열화와의 상관관계를 계산하는 예방진단 전문가시스템(4000)이 내장되고, 측정 데이터가 입력되어 이상 기준치를 초과하면, 경고신호를 운전자에게 제공하고, 예방진단 전문가시스템을 구동시켜 측정항목 별로 진단 알고리즘을 기초로 이상의 종류와 이상의 정도를 추론하고, 이상에 대한 처리절차를 운전자에게 제공하는 것을 특징으로 하는 변전기기 예방진단시스템(1000).
  2. 제 1항에 있어서, 데이터 취득 시스템(2000)은 변전기기(1010)에 부착된 이상검출 센서(1020)에서 측정된 시리얼, 디지털 또는 아날로그 신호를 수집하기 위하여, 시리얼 입력 모듈(2300), 디지털 입력 모듈(2400), 아날로그 입력 모듈(2500 )을 구비하고, 수집된 데이터는 메모리 모듈(2200)에 저장하며, 저장된 데이터는 광 전송장치(2700)를 통하여 통신 제어 장치(3000)에 전송하며, 이러한 동작들은 메인 CPU 모듈(2100)의 데이터 취득장치의 소프트웨어(2600)에 의해 메인 CPU 모듈 (2100)에 의해 처리되며, 각 모듈은 전원공급장치(2800)에서 전원이 공급되도록 구성된 것을 특징으로 하는 변전기기 예방진단시스템(1000).
  3. 제 1항에 있어서, 컴퓨터 시스템(1030)은 네트워크 관리가 용이하도록, 허브(1050)를 사용하여 각 장치들을 연결하며, 센서(1020)에서 출력되는 데이터는 표시 범위로 환산하고, 이상 발생시 운전자에게 알람 신호를 통보하며, 변전기기(1 010)의 설비이력, 고장이력, 점검 및 보수이력 데이터를 저장하며, 체계적인 데이터 관리를 위하여 관계형 데이터 베이스 관리 시스템(1080)을 탑재하며, 모니터(10 40)에 나타나는 각종 화면들을 출력하거나 설비이상 경보내용을 기록하는 프린터(1 070)로 구성되며, 프린터(1070)는 프린터 서버(1060)에 의해 관리되는 것을 특징으로 하는 변전기기 예방진단시스템(1000).
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 예방진단 전문가시스템(4000)은 새로운 지식을 추가 또는 수정하기 위한 지식습득 보조시스템(4008)을 구비하고 있는 지식 베이스(4004)에 전문가의 지식과 논리를 저장하고, 사용자의 요구 또는 경보 알람이 동작 또는 사용자에 의해 미리 설정된 일정 레벨에 도달할 때 구동하고, 센서(1020)에서 측정된데이터를 이용하여 각 측정항목의 진단 알고리즘과 측정항목간의 진단 알고리즘을 보유한 인터페이스 엔진(4006)에 의해 이상의 징후와 정도를 추론하고, 이상의 징후와 정도를 운전자에게 보고서나 그래픽 형식으로 제공하고, 추론의 배경과 처치요령을 제시하기 위한 설명 보조시스템(4010)을 구비하며, 추론한 결과를 관계형 데이터 베이스 관리 시스템(1080)에 저장하는 것을 특징으로 하는 변전기기 예방진단시스템(1000).
  6. 제 2항에 있어서, 데이터 취득장치의 소프트웨어(2600)는 데이터 취득 시스템(2000)의 관리를 수행하며, 통신 제어 장치(3000)로부터의 요청에 따라 해당 결과를 보고해 주며, 이에 필요한 각 모듈 프로그램을 제어하는 데이터 취득 시스템 제어 모듈 프로그램(2604)과 시리얼로 입력되는 데이터를 쉐어 메모리(2614)의 해당 수신 데이터 영역에 저장하는 시리얼 구동 모듈 프로그램(2606), 디지털 입력 모듈(2400)을 구동하여 각 접점신호들의 상태를 지정한 주기마다 한번씩 검출하여 상태의 변화가 감지되면 이를 쉐어 메모리의 해당 수신 데이터 영역에 저장하는 디지털 구동 모듈 프로그램(2608), 아날로그 신호를 입력받아 디지털 신호로 변경하여 쉐어 메모리(2614)의 해당 수신 데이터 영역에 저장하는 아날로그 구동 모듈 프로그램(2610), 통신 제어 장치(3000)의 요청에 대응하는 결과물을 통신 제어 장치( 3000)로 전송해 주는 네트워크 통신 모듈 프로그램(2612) 및 사용자가 시스템의 정상적인 작동여부를 검사하기 위하여 시리얼 구동 모듈 프로그램(2606)에서 사용자 인터페이스(2618)를 통한 시스템 점검요구를 접수하였을 때 데이터 변화, A/I,D/I, 시리얼 포트의 설정상태 등이 모니터링 값으로 전송되어 지는 시스템 모니터링 모듈 프로그램(2616)으로 구성되며, 마이크로 커널(2602)에 의해 각 모듈의 프로그램이 분리 수행되는 것을 특징으로 하는 변전기기 예방진단시스템(1000).
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834929B1 (ko) 2007-03-06 2008-06-09 주식회사유성계전 변전소의 설비이상 경보 시스템
KR100974253B1 (ko) 2008-10-01 2010-08-06 주식회사 케이디파워 아크신호검출장치 및 방법
KR101334030B1 (ko) 2012-11-05 2013-11-28 (주)한화육삼시티 변압기의 이상 감지 시스템
KR101732060B1 (ko) 2017-01-23 2017-05-04 (주)국제전기 변전기기 장치의 제어시스템
KR20240111541A (ko) 2023-01-10 2024-07-17 한국전력공사 변전기기 예방진단 시스템을 이용한 변전설비 상태 진단 방법

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100360114B1 (ko) * 2001-02-07 2002-11-07 주식회사 포스코 전기기기의 절연열화 진단시스템
KR100437942B1 (ko) * 2001-06-19 2004-07-01 주식회사 효성 가스절연 개폐장치
KR20030065129A (ko) * 2002-01-31 2003-08-06 현대자동차주식회사 엔진 소음 진동 시험 방법
KR20040020270A (ko) * 2002-08-30 2004-03-09 김이곤 지능형 절연열화센서
KR100685704B1 (ko) * 2005-01-22 2007-02-23 (주)케이디티 수배전반의 정보시각화를 위한 퍼지알고리즘 기법의 전력파라미터 산출방법
KR100975841B1 (ko) * 2009-10-28 2010-08-13 브이에스엘코리아 주식회사 교량용 타워크레인 고정장치 및 그의 시공방법
KR101409354B1 (ko) * 2012-04-04 2014-06-20 한전케이디엔주식회사 주상변압기 통합 관리 네트워크 시스템 및 그 운영방법
KR101907951B1 (ko) * 2013-05-13 2018-10-16 엘에스산전 주식회사 Hvdc 시스템 및 그의 제어 방법
CN103336199B (zh) * 2013-06-21 2015-04-22 国家电网公司 一种全封闭管式母线故障率预测装置及方法
CN103941077B (zh) * 2014-03-31 2016-08-17 国家电网公司 变压器负荷采集装置
KR101537900B1 (ko) * 2014-04-10 2015-07-20 인하대학교 산학협력단 유입 변압기 제어 시스템 및 방법
KR101598535B1 (ko) * 2014-11-04 2016-02-29 한전케이디엔주식회사 전력설비 분석 장치 및 방법
KR102092185B1 (ko) * 2019-10-07 2020-05-26 팩트얼라이언스 주식회사 중전기기 건전성 분석 플랫폼 및 이를 이용하는 분석 방법
CN113030666B (zh) * 2021-03-22 2024-06-11 三门核电有限公司 大型变压器放电故障诊断方法及装置
KR102479755B1 (ko) * 2021-11-30 2022-12-23 팩트얼라이언스 주식회사 실시간 센싱 데이터 기반의 중전기기 예방정비 권고 시스템 및 그 방법
CN116223937B (zh) * 2022-12-08 2024-02-06 华电电力科学研究院有限公司 一种异常检测方法、装置、设备以及计算机可读存储介质
CN116191681B (zh) * 2023-05-05 2023-07-04 北京合锐赛尔电力科技股份有限公司 一种用于数字一体化智能环网柜运行管理系统及方法
CN117034174B (zh) * 2023-09-26 2023-12-29 国网安徽省电力有限公司经济技术研究院 变电站设备异常检测方法及其系统
CN118152784B (zh) * 2024-05-08 2024-08-13 国网安徽省电力有限公司经济技术研究院 模块化变电站设备数据特征提取方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100834929B1 (ko) 2007-03-06 2008-06-09 주식회사유성계전 변전소의 설비이상 경보 시스템
KR100974253B1 (ko) 2008-10-01 2010-08-06 주식회사 케이디파워 아크신호검출장치 및 방법
KR101334030B1 (ko) 2012-11-05 2013-11-28 (주)한화육삼시티 변압기의 이상 감지 시스템
KR101732060B1 (ko) 2017-01-23 2017-05-04 (주)국제전기 변전기기 장치의 제어시스템
KR20240111541A (ko) 2023-01-10 2024-07-17 한국전력공사 변전기기 예방진단 시스템을 이용한 변전설비 상태 진단 방법

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