KR102672483B1 - Apparatus for detecting failure of power transformer and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력용 변압기의 고장 검출 장치에 관한 것으로, 전력용 변압기의 상별 1차 및 2차 권선의 전류를 검출하는 전류 검출부; 및 상기 검출한 전류에 의한 각 상별 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하여 오차 범위 내에서 서로 동일한지 비교하고, 상간 전류변환 비율차를 산출하여, 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상이면 고장으로 판단하여 대응하는 동작을 수행하는 제어부;를 포함한다.The present invention relates to a failure detection device for a power transformer, comprising: a current detection unit that detects the current in the primary and secondary windings of each phase of the power transformer; And calculate the primary and secondary current conversion ratios for each phase based on the detected current, compare them to see if they are the same within the error range, and calculate the current conversion ratio difference between the phases. If the current conversion ratio difference between the phases is more than a specified standard, a failure occurs. It includes a control unit that determines and performs the corresponding operation.
Description
본 발명은 전력용 변압기의 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 권선의 층간단락이 발생된 1차 또는 2차 해당 상(A,B,C) 권선 임피던스 변화로 전류가 변화함으로써 각 상간 1, 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 다르게 발생되는 원리를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 검출할 수 있도록 하는, 전력용 변압기의 고장 검출 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a failure detection device and method for a power transformer. More specifically, the present invention relates to a fault detection device and method for a power transformer. More specifically, the current changes due to a change in the winding impedance of the primary or secondary phase (A, B, C) where an interlayer short circuit of the winding occurs. It relates to a failure detection device and method for a power transformer that allows detecting the initial failure of the power transformer based on the principle that the first and second phase current conversion ratios (secondary current/primary current) are generated differently. .
일반적으로 전력용 변압기는 특고압을 고압으로 강압하여 배전용 변압기에 전력을 공급하는 주 변압기로서, 대용량의 부하가 필요한 곳에 주로 사용되고 있다. 그런데 전력용 변압기는 고장이 발생하는 경우에 전력 계통에 미치는 파급효과가 아주 크기 때문에 고장이 발생할 때까지 운영하지 않는다. In general, a power transformer is a main transformer that supplies power to a distribution transformer by stepping down extra-high voltage to high voltage, and is mainly used where a large capacity load is required. However, power transformers are not operated until a breakdown occurs because the ripple effect on the power system is very large when a breakdown occurs.
현재 국내 전력용 변압기에서 고장이나 이상 징후가 발생 할 경우, 관리자가 이를 확인하고 상태에 따라 정비나 교체를 실시하고 있다.Currently, when a breakdown or abnormality occurs in a domestic power transformer, the manager checks it and performs maintenance or replacement depending on the condition.
예컨대 현재 시행되고 있는 변압기 유지보수 방식은 주로 TBM(Time Based Maintenance)과 CBM(Condition Based Maintenance)이 있다. For example, the transformer maintenance methods currently being implemented mainly include Time Based Maintenance (TBM) and Condition Based Maintenance (CBM).
상기 TBM은 일정한 주기에 따라 유지보수를 시행하는 방식이다. The TBM is a method of performing maintenance according to a certain cycle.
이 방식은 정해진 주기에 따라 유지보수를 시행하면 되므로 접근성이 용이하나, 기기 상태에 상관없이 시행되므로 조건에 따라선 불필요한 유지보수 비용이 지출 될 수 있다. This method is easy to access because maintenance needs to be performed at a set interval, but since it is performed regardless of the condition of the device, unnecessary maintenance costs may be incurred depending on the conditions.
또한 상기 CBM은 기기의 상태 조건에 따라 유지보수를 시행하는 방식으로써, 점검 시점에서 상태를 분석하고 그 결과에 따라 유지보수를 시행하는 방식이다. 따라서 이 CBM에서는 상태를 예측하고 추세를 도출하여 최적 유지보수나 정비를 통한 고장방지 선 조치 등에 한계가 따른다.In addition, the CBM is a method of performing maintenance according to the condition conditions of the device, analyzing the condition at the time of inspection and performing maintenance according to the results. Therefore, this CBM has limitations in predicting conditions and deriving trends to prevent failures through optimal maintenance or maintenance.
상기와 같이 종래에는 유지보수 방식별로 경제적 및 효율적인 한계점을 가지고 있으며, 이에 따라 전력용 변압기의 초기 고장(즉, 고장으로 전환되기 전의 초기 증상)을 검출함으로써 이에 대응하여 빠르게 유지보수를 시행할 수 있도록 하는 기술이 필요한 상황이다.As described above, each conventional maintenance method has economic and efficiency limitations, and accordingly, by detecting the initial failure of the power transformer (i.e., early symptoms before conversion to failure), maintenance can be quickly implemented in response to this. This is a situation where technology is needed.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-2181262호(2020.11.16. 등록, 변압기 진단장치)에 개시되어 있다. The background technology of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent No. 10-2181262 (registered on November 16, 2020, transformer diagnostic device).
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 권선의 층간단락이 발생된 1차 또는 2차 해당 상(A,B,C) 권선 임피던스 변화로 전류가 변화함으로써 각 상간 1, 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 다르게 발생되는 원리를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 검출할 수 있도록 하는, 전력용 변압기의 고장 검출 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. According to one aspect of the present invention, the present invention was created to solve the above problem, and the current increases due to a change in the winding impedance of the primary or secondary phase (A, B, C) where an interlayer short circuit of the winding occurs. A failure detection device and method for a power transformer that allows detecting the initial failure of a power transformer based on the principle that the primary and secondary current conversion ratios (secondary current/primary current) between each phase are changed differently. The purpose is to provide.
본 발명의 일 측면에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 장치는, 전력용 변압기의 상별 1차 및 2차 권선의 전류를 검출하는 전류 검출부; 및 상기 검출한 전류에 의한 각 상별 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하여 오차 범위 내에서 서로 동일한지 비교하고, 상간 전류변환 비율차를 산출하여, 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상이면 고장으로 판단하여 대응하는 동작을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A failure detection device for a power transformer according to one aspect of the present invention includes a current detection unit that detects current in the primary and secondary windings of each phase of the power transformer; And calculate the primary and secondary current conversion ratios for each phase based on the detected current, compare them to see if they are the same within the error range, and calculate the current conversion ratio difference between the phases. If the current conversion ratio difference between the phases is more than a specified standard, a failure occurs. It is characterized by including a control unit that determines and performs the corresponding operation.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, "[(A상 전류변환 비율 - B상 전류변환 비율)/(A상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 A-B상 전류변환 비율차를 산출하고, "[(B상 전류변환 비율 - C상 전류변환 비율)/(B상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 B-C상 전류변환 비율차를 산출하며, "[(C상 전류변환 비율 - A상 전류변환 비율)/(C상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 C-A상 전류변환 비율차를 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit calculates the A-B phase current conversion ratio difference by "[(A-phase current conversion ratio - B-phase current conversion ratio)/(A-phase current conversion ratio)]*100%", and " The B-C phase current conversion ratio difference is calculated by "[(B-phase current conversion ratio - C-phase current conversion ratio)/(B-phase current conversion ratio)]*100%", and "[(C-phase current conversion ratio - A phase It is characterized in that the C-A phase current conversion ratio difference is calculated by "current conversion ratio)/(C-phase current conversion ratio)]*100%".
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, "2차측 전류/1차측 전류"에 의해 상기 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit calculates the primary and secondary current conversion ratio by “secondary current/primary current”.
본 발명에 있어서, 상기 전력용 변압기가 정상인 경우 상간 전류변환 비율은 오차범위 내에서 동일하고, 상기 전력용 변압기의 권선 층간단락 또는 중성점 부근의 고장이 발생할 경우에는 상간 전류변환 비율에 차이가 발생하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the power transformer is normal, the current conversion ratio between phases is the same within the error range, and when a short circuit between windings of the power transformer or a failure near the neutral point occurs, a difference occurs in the current conversion ratio between phases. It is characterized by
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제1 기준 이상 발생할 경우 초기 고장 발생 가능성이 있음을 진단하여 경보를 출력하고, 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제2 기준 이상 발생할 경우 초기 고장으로 진단하여 경보를 출력하고 계전기나 설비 분리를 실시하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the control unit diagnoses that there is a possibility of an initial failure when the current conversion ratio difference between the phases exceeds a specified first standard and outputs an alarm, and when the current conversion ratio difference between the phases exceeds a specified second standard, the control unit diagnoses the possibility of an initial failure. It is characterized by diagnosing a fault, outputting an alarm, and separating relays or equipment.
본 발명의 다른 측면에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 방법은, 제어부가 전류 검출부를 통해 전력용 변압기의 각 상(A, B, C)별 1차 및 2차 권선의 전류를 검출하는 단계; 상기 제어부는 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하여 오차 범위 내에서 서로 동일한지 여부를 비교하는 단계; 상기 비교의 결과, 전력용 변압기의 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율이 오차 범위 내에서 서로 동일하지 않은 경우, 상기 제어부가 상간 전류변환 비율차를 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상인지 체크하여 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상이면 고장으로 판단하여 대응하는 동작을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method for detecting a failure of a power transformer according to another aspect of the present invention includes the steps of a control unit detecting the current of the primary and secondary windings for each phase (A, B, C) of the power transformer through a current detection unit; The control unit calculates the primary and secondary current conversion ratios between each phase and compares whether they are the same within an error range; As a result of the comparison, if the primary and secondary current conversion ratios between each phase of the power transformer are not the same within the error range, calculating the current conversion ratio difference between the phases by the control unit; And the control unit checks whether the current conversion ratio difference between the phases is more than a specified standard, and if the current conversion ratio difference between the phases is more than the specified standard, determining a failure and performing a corresponding operation.
본 발명에 있어서, 상기 상간 전류변환 비율차를 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, "[(A상 전류변환 비율 - B상 전류변환 비율)/(A상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 A-B상 전류변환 비율차를 산출하고, "[(B상 전류변환 비율 - C상 전류변환 비율)/(B상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 B-C상 전류변환 비율차를 산출하며, "[(C상 전류변환 비율 - A상 전류변환 비율)/(C상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 C-A상 전류변환 비율차를 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of calculating the current conversion ratio difference between the phases, the control unit calculates "[(A-phase current conversion ratio - B-phase current conversion ratio)/(A-phase current conversion ratio)]*100%". Calculate the A-B phase current conversion ratio difference by "[(B-phase current conversion ratio - C-phase current conversion ratio)/(B-phase current conversion ratio)]*100%" to calculate the B-C phase current conversion ratio difference. , It is characterized in that the C-A phase current conversion ratio difference is calculated by "[(C-phase current conversion ratio - A-phase current conversion ratio)/(C-phase current conversion ratio)]*100%".
본 발명에 있어서, 상기 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, "2차측 전류/1차측 전류"에 의해 상기 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of calculating the primary and secondary current conversion ratios, the control unit calculates the primary and secondary current conversion ratios by “secondary current/primary current”. do.
본 발명에 있어서, 상기 전류변환 비율을 산출하여 오차 범위 내에서 서로 동일한지 여부를 비교하는 단계에서, 상기 전력용 변압기가 정상인 경우에는 상간 전류변환 비율이 오차범위 내에서 동일하고, 상기 전력용 변압기의 권선 층간단락 또는 중성점 부근의 고장이 발생할 경우에는 상간 전류변환 비율에 차이가 발생하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of calculating the current conversion ratio and comparing whether they are the same within the error range, if the power transformer is normal, the interphase current conversion ratio is the same within the error range, and the power transformer When a winding short circuit or a fault near the neutral point occurs, a difference occurs in the current conversion ratio between phases.
본 발명에 있어서, 상기 대응하는 동작을 수행하는 단계에서, 상기 제어부는, 상간 전류변환 비율차가 제1 기준 이상인 경우에는 경보를 발생하고, 상간 전류변환 비율차가 제2 기준 이상인 경우에는 계전기를 동작시키거나 설비 분리를 실시하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, in the step of performing the corresponding operation, the control unit generates an alarm when the current conversion ratio difference between phases is greater than the first standard and operates the relay when the current conversion ratio difference between phases is greater than the second standard. It is characterized by separating equipment.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 권선의 층간단락이 발생된 1차 또는 2차 해당 상(A,B,C) 권선 임피던스 변화로 전류가 변화함으로써 각 상간 1, 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 다르게 발생되는 원리를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 검출할 수 있도록 한다.According to one aspect of the present invention, the current changes due to a change in the winding impedance of the primary or secondary phase (A, B, C) in which an interlayer short circuit of the winding occurs, thereby changing the first and second current conversion ratios between each phase ( Based on the principle that secondary current/primary current) is generated differently, it is possible to detect the initial failure of the power transformer.
도 1은 일반적인 변압기 권선(winding) 층간단락 고장을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 2는 일반적인 변압기 중성점(Neutrall) 부근의 고장을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 상간 전류변환 비율을 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 진단하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 상간 전류변환 비율차를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 진단하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도.Figure 1 is an example diagram shown to explain a general transformer winding interlayer short circuit failure.
Figure 2 is an example diagram shown to explain a failure near the neutral point of a general transformer.
Figure 3 is an exemplary diagram showing a schematic configuration of a failure detection device for a power transformer according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an example diagram shown in FIG. 3 to explain a method of diagnosing an initial failure of a power transformer based on the phase-to-phase current conversion ratio.
Figure 5 is an example diagram shown in Figure 3 to explain a method of diagnosing an initial failure of a power transformer based on the current conversion ratio difference between phases.
Figure 6 is a flowchart illustrating a method for detecting a failure of a power transformer according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, an embodiment of an apparatus and method for detecting a fault in a power transformer according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of lines or sizes of components shown in the drawing may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 1은 일반적인 변압기 권선(winding) 층간단락 고장을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 여기서 층간단락이란, 변압기의 1차측 또는 2차측에서 철심에 권선(코일)을 감을 때 1층만 감는 것이 아니라 여러 층을 감게 되는데, 이때 권선의 아래층과 위층 사이의 절연이 파괴되어 코일이 서로 단락되는 현상을 의미한다. 이러한 층간단락은 변압기 폭발, 권선 또는 철심(Core) 변형과 같은 치명적인 고장을 일으키는 가장 일반적인 원인 중 하나이고, 초기에 발견되지 않으면 인접한 권선으로 확대되며, 지락고장으로 진전될 수 있는 문제점이 있다.Figure 1 is an example diagram shown to explain a general transformer winding interlayer short circuit failure. Here, interlayer short circuit means that when winding a winding (coil) on an iron core on the primary or secondary side of the transformer, not only one layer but several layers are wound. This means that the insulation between the lower and upper layers of the winding is destroyed, causing the coils to short-circuit each other. This inter-floor short circuit is one of the most common causes of fatal failures such as transformer explosion, winding or core deformation, and if not detected early, it can spread to adjacent windings and develop into a ground fault.
도 2는 일반적인 변압기 중성점(Neutrall) 부근의 고장을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 각 단자(A,B,C)에서 중성점으로 근접할수록 임피던스가 커짐(→고장전류가 작아짐), 실계통 모의시험 결과 현재 운영중인 전류차동계전기는 중성점 부근의 고장 시 고장검출 불가하고, 단락 시 중성점에서 약 10% 이하 거리에서는 고장 검출이 불가하고, 지락 시 중성점에서 약 30% 이하 거리에서는 고장 검출이 불가한 문제점이 있다.Figure 2 is an example diagram shown to explain a failure near the neutral point (Neutrall) of a general transformer. As each terminal (A, B, C) approaches the neutral point, the impedance increases (→fault current decreases), real system simulation test As a result, current differential relays currently in operation cannot detect faults when a fault occurs near the neutral point, fail when short-circuited at a distance of approximately 10% or less from the neutral point, and fail at a distance of approximately 30% or less from the neutral point when a ground fault occurs. There is.
이와 같이 전력용 변압기의 초기 고장(내부고장)의 검출이 불가한 이유는 변압기 보호장치(즉, 전력설비의 고장을 검출하여 해당설비를 계통으로부터 분리하여 고장이 확대되는 것을 방지하기 위한 장치)에 그 원인이 있다.The reason why it is impossible to detect the initial failure (internal failure) of a power transformer is because of the transformer protection device (i.e., a device that detects a failure in power equipment and isolates the relevant equipment from the system to prevent the failure from expanding). There is a reason.
예컨대 상기 변압기 보호장치에는 전기적 보호장치와 기계적 보호장치가 있으며, 상기 전기적 보호장치(예 : 전류차동계전기, 과전류계전기)는, 고장 시 발생하는 전류의 크기에 의해 동작하는데, 권선 층간단락 및 중성점 부근의 고장의 특성상, 고장전류가 매우 작기 때문에 계전기 동작 설정값에서 초기 발생된 고장의 검출에 어려움이 있다. 또한 상기 기계적 보호장치는, 변압기의 내부고장 위치 및 고장 정도에 따라 동작여부가 결정되는데, 초기 층간단락 및 중성점 부근의 고장의 특성상, 내부압력 상승이 작아 고장검출이 어려움이 있다.For example, the transformer protection device includes an electrical protection device and a mechanical protection device, and the electrical protection device (e.g., current differential relay, overcurrent relay) operates depending on the size of the current generated in the event of a fault, such as a short circuit between windings and near the neutral point. Due to the nature of the fault, the fault current is very small, making it difficult to detect the fault that initially occurred at the relay operation setting value. In addition, the operation of the mechanical protection device is determined depending on the location and severity of the internal fault of the transformer. However, due to the nature of the initial inter-layer short circuit and the fault near the neutral point, the internal pressure rise is small, making it difficult to detect the fault.
이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 실시 에에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 장치에 대하여 설명한다. 이 때 본 실시 에에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 장치는 기존의 전기적 보호장치에 기능을 추가하는 방식으로 구현될 수도 있다.Hereinafter, a fault detection device for a power transformer according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6. At this time, the failure detection device for the power transformer according to this embodiment may be implemented by adding functions to the existing electrical protection device.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.Figure 3 is an exemplary diagram showing the schematic configuration of a failure detection device for a power transformer according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 에에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 장치는, 전류 검출부(110), 제어부(120), 및 경보 출력부(130)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the failure detection device for a power transformer according to this embodiment includes a
상기 전류 검출부(110)는 전력용 변압기의 각 상(A, B, C)별 1차 및 2차 전류를 검출한다.The
상기 제어부(120)는 상기 1차 및 2차 권선의 각 상(A, B, C)별 권선 임피던스 변화에 따라 변화되는 전류에 따른 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)을 산출한다.The
또한 상기 제어부(120)는 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 오차 범위 내에서 서로 동일한지 여부를 비교하고, 이 비교의 결과를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 진단한다.In addition, the
예컨대 도 4에 도시된 바와 같이, 전력용 변압기의 어느 한 상의 1차 또는 2차 권선에 층간 단락이 발생될 경우, 해당 상의 권선 임피던스의 변화로 인해 전류가 변화됨으로써 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 다르게 된다. 만약 전력용 변압기가 정상인 경우, 전류변환 비율은 다소 변경될 수 있으나, 상간 전류변환 비율은 오차범위 내에서 동일해야 한다.For example, as shown in FIG. 4, when an interlayer short circuit occurs in the primary or secondary winding of either phase of a power transformer, the current changes due to a change in the winding impedance of the corresponding phase, resulting in primary and secondary currents between each phase. The conversion ratio (secondary side current/primary side current) becomes different. If the power transformer is normal, the current conversion ratio may change somewhat, but the current conversion ratio between phases must be the same within the error range.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 상간 전류변환 비율을 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 진단하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 전력용 변압기가 정상인 경우에는 상간 전류변환 비율은 오차범위 내에서 동일하고, 전력용 변압기의 권선 층간단락(또는 중성점 부근의 고장)이 발생할 경우에는 상간 전류변환 비율에 차이가 발생한다.4 is an example diagram shown in FIG. 3 to explain a method of diagnosing an initial failure of a power transformer based on the current conversion ratio between phases. As shown, when the power transformer is normal, the phase-to-phase current The conversion ratio is the same within the error range, but when a short circuit between windings of a power transformer (or a fault near the neutral point) occurs, a difference occurs in the current conversion ratio between phases.
또한 상기 제어부(120)는 전력용 변압기의 각 상의 1차 및 2차 전류값을 상시 모니터링 하여 상간 전류변환 비율차를 산출하여, 이 산출 결과를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 진단한다.In addition, the
예컨대 상간 전류변환 비율차(A-B상 예시)는 "[(A상 전류변환 비율 - B상 전류변환 비율)/(A상 전류변환 비율)]*100%"이고, 상간 전류변환 비율차(B-C상 예시)는 "[(B상 전류변환 비율 - C상 전류변환 비율)/(B상 전류변환 비율)]*100%"이고, 상간 전류변환 비율차(C-A상 예시)는 "[(C상 전류변환 비율 - A상 전류변환 비율)/(C상 전류변환 비율)]*100%"이다.For example, the current conversion ratio difference between phases (example of A-B phase) is "[(A-phase current conversion ratio - B-phase current conversion ratio)/(A-phase current conversion ratio)]*100%", and the inter-phase current conversion ratio difference (B-C phase) Example) is "[(B-phase current conversion ratio - C-phase current conversion ratio)/(B-phase current conversion ratio)]*100%", and current conversion ratio difference between phases (C-A phase example) is "[(C-phase current Conversion ratio - A-phase current conversion ratio)/(C-phase current conversion ratio)]*100%".
또한 상기 제어부(120)는 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제1 기준 이상(예 : ±5% 이상) 발생할 경우 초기 고장 발생 가능성이 있음을 진단하여 경보를 출력하고, 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제2 기준 이상(예 : ±10% 이상) 발생할 경우 초기 고장으로 진단하여 경보를 출력(또는 계전기이나 설비 분리를 동작)한다(도 5 참조).In addition, the
도 5는 상기 도 3에 있어서, 상간 전류변환 비율차를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 진단하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, A-B 상의 상간 전류변환 비율차가 제1 기준 이상(예 : ±5% 이상)인 경우에는 경보를 발생하고, A-B 상의 상간 전류변환 비율차가 제2 기준 이상(예 : ±10% 이상)인 경우에는 계전기를 동작시키거나 설비를 분리한다.5 is an example diagram shown in FIG. 3 to explain a method of diagnosing an initial failure of a power transformer based on the current conversion ratio difference between phases. As shown, the current conversion ratio difference between phases of A-B is If it is above the 1 standard (e.g., ±5% or more), an alarm is generated, and if the current conversion ratio difference between phases on A-B is more than the second standard (e.g., ±10% or more), operate the relay or disconnect the equipment. .
상기 경보 출력부(130)는 상기 제어부가(120)의 제어에 따라 전력용 변압기의 초기 고장을 진단할 경우에 지정된 경보를 출력한다.The
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력용 변압기의 고장 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 6 is a flowchart illustrating a method for detecting a failure of a power transformer according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 제어부(120)는 전류 검출부(110)를 통해 전력용 변압기의 각 상(A, B, C)별 1차 및 2차 전류를 검출한다(S101).Referring to FIG. 6, the
또한 상기 제어부(120)는 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)을 산출하여, 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 오차 범위 내에서 서로 동일한지 여부를 비교한다(S102).In addition, the
예컨대 전력용 변압기가 정상인 경우에는 상간 전류변환 비율은 오차범위 내에서 동일하고, 전력용 변압기의 권선 층간단락(또는 중성점 부근의 고장)이 발생할 경우에는 상간 전류변환 비율에 차이가 발생한다.For example, when the power transformer is normal, the current conversion ratio between phases is the same within the error range, but when a short circuit between windings of the power transformer (or a fault near the neutral point) occurs, there is a difference in the current conversion ratio between phases.
따라서 상기 비교(S102)의 결과, 전력용 변압기의 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 오차 범위 내에서 서로 동일하지 않은 경우(S102의 예), 상기 제어부(120)는 상간 전류변환 비율차를 산출한다(S103).Therefore, as a result of the comparison (S102), if the primary and secondary current conversion ratios (secondary current / primary current) between each phase of the power transformer are not the same within the error range (example of S102), the control unit (120) calculates the current conversion ratio difference between phases (S103).
예컨대 상간 전류변환 비율차(A-B상 예시)는 "[(A상 전류변환 비율 - B상 전류변환 비율)/(A상 전류변환 비율)]*100%"이고, 상간 전류변환 비율차(B-C상 예시)는 "[(B상 전류변환 비율 - C상 전류변환 비율)/(B상 전류변환 비율)]*100%"이고, 상간 전류변환 비율차(C-A상 예시)는 "[(C상 전류변환 비율 - A상 전류변환 비율)/(C상 전류변환 비율)]*100%"이다.For example, the current conversion ratio difference between phases (example of A-B phase) is "[(A-phase current conversion ratio - B-phase current conversion ratio)/(A-phase current conversion ratio)]*100%", and the inter-phase current conversion ratio difference (B-C phase) Example) is "[(B-phase current conversion ratio - C-phase current conversion ratio)/(B-phase current conversion ratio)]*100%", and current conversion ratio difference between phases (C-A phase example) is "[(C-phase current Conversion ratio - A-phase current conversion ratio)/(C-phase current conversion ratio)]*100%".
또한 상기 제어부(120)는 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상인지 체크한다(S104).Additionally, the
상기 체크(S104) 결과, 상기 상간 전류변환 비율차가 제1 기준 이상(예 : ±5% 이상) 또는 제2 기준 이상(예 : ±10% 이상) 발생할 경우(S104의 예), 상기 제어부(120)는 전력용 변압기의 초기 고장 발생 가능성(또는 초기 고장이 발생)으로 판단하여 지정된 고장 대응 동작을 실시한다(S105).As a result of the check (S104), if the current conversion ratio difference between phases occurs more than the first standard (e.g., ±5% or more) or more than the second standard (e.g., ±10% or more) (example of S104), the control unit 120 ) determines that there is a possibility of an initial failure (or an initial failure) of the power transformer and performs a designated failure response operation (S105).
예컨대 상간 전류변환 비율차가 제1 기준 이상(예 : ±5% 이상)인 경우에는 경보를 발생하고, 상간 전류변환 비율차가 제2 기준 이상(예 : ±10% 이상)인 경우에는 계전기를 동작시키거나 설비를 분리한다.For example, if the current conversion ratio difference between phases is more than the first standard (e.g., ±5% or more), an alarm is generated, and if the current conversion ratio difference between phases is more than the second standard (e.g., ±10% or more), the relay is activated. Or disconnect the equipment.
상기와 같이 본 실시 예는 전력용 변압기의 권선의 층간단락이 발생된 1차 또는 2차 해당 상(A,B,C) 권선 임피던스 변화로 전류가 변화함에 따라 각 상간 1, 2차 전류변환 비율(2차측 전류/1차측 전류)이 다르게 발생되는 원리를 바탕으로 전력용 변압기의 초기 고장을 검출할 수 있도록 함으로써, 전력용 변압기의 기존 보호장치(전기적, 기계적 보호장치) 대비 권선의 층간단락 고장 및 중성점 부근의 고장 초기 상태를 민감하게 검출하여 설비고장이 확대되는 것을 사전에 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, in this embodiment, as the current changes due to a change in the winding impedance of the primary or secondary phase (A, B, C) in which an interlayer short circuit of the winding of the power transformer occurs, the first and second current conversion ratios between each phase Based on the principle that (secondary side current/primary side current) is generated differently, the initial failure of the power transformer can be detected, resulting in interlayer short circuit failure of the winding compared to the existing protection devices (electrical and mechanical protection devices) of the power transformer. It is effective in preventing the expansion of equipment failure in advance by sensitively detecting the initial state of failure near the neutral point.
또한 본 실시 예는 전력용 변압기 권선의 층간단락 및 중성점 부근 고장을 초기에 검출하여 대응(수리)할 수 있도록 함으로써 수리 비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, this embodiment has the effect of reducing repair costs by detecting and responding to (repairing) inter-layer short circuits and faults near the neutral point of the power transformer winding at an early stage.
또한 본 실시 예는 전력용 변압기의 초기 내부고장 미검출에 따른 고장 확대로 발생 될 수 있는 변압기의 화재 예방 및 설비 화재에 따른 장시간 정전으로 인한 전력공급 지장 및 민원 발생을 차단할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, this embodiment has the effect of preventing fires in transformers that may occur due to expansion of failures due to non-detection of initial internal failures of power transformers and blocking power supply disruptions and civil complaints due to long-term power outages due to facility fires. .
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and various modifications and equivalent embodiments can be made by those skilled in the art. You will understand the point. Therefore, the scope of technical protection of the present invention should be determined by the scope of the patent claims below. Implementations described herein may also be implemented as, for example, a method or process, device, software program, data stream, or signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), implementations of the features discussed may also be implemented in other forms (eg, devices or programs). The device may be implemented with appropriate hardware, software, firmware, etc. The method may be implemented in a device such as a processor, which generally refers to a processing device that includes a computer, microprocessor, integrated circuit, or programmable logic device. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, portable/personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.
110 : 전류 검출부
120 : 제어부
130 : 경보 출력부110: current detection unit
120: control unit
130: Alarm output unit
Claims (10)
상기 검출한 전류에 의한 각 상별 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하여 오차 범위 내에서 서로 동일한지 비교하고, 상간 전류변환 비율차를 산출하여, 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상이면 고장으로 판단하여 대응하는 동작을 수행하는 제어부;를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제1 기준 이상 발생할 경우 초기 고장 발생 가능성이 있음을 진단하여 경보를 출력하고,
상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제2 기준 이상 발생할 경우 초기 고장으로 진단하여 경보를 출력하고 계전기나 설비 분리를 실시하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 장치.
A current detection unit that detects the current in the primary and secondary windings of each phase of the power transformer; and
Calculate the primary and secondary current conversion ratios for each phase based on the detected current, compare them to see if they are the same within the error range, and calculate the current conversion ratio difference between phases. If the current conversion ratio difference between phases is greater than the specified standard, it is a failure. Includes a control unit that makes judgments and performs corresponding actions,
The control unit,
If the current conversion ratio difference between the phases exceeds a specified first standard, it is diagnosed that there is a possibility of an initial failure and an alarm is output,
A failure detection device for a power transformer, characterized in that when the current conversion ratio difference between the phases occurs more than a specified second standard, it is diagnosed as an initial failure, outputs an alarm, and separates the relay or equipment.
"[(A상 전류변환 비율 - B상 전류변환 비율)/(A상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 A-B상 전류변환 비율차를 산출하고,
"[(B상 전류변환 비율 - C상 전류변환 비율)/(B상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 B-C상 전류변환 비율차를 산출하며,
"[(C상 전류변환 비율 - A상 전류변환 비율)/(C상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 C-A상 전류변환 비율차를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 장치.
The method of claim 1, wherein the control unit:
Calculate the AB-phase current conversion ratio difference by "[(A-phase current conversion ratio - B-phase current conversion ratio)/(A-phase current conversion ratio)]*100%",
The BC phase current conversion ratio difference is calculated by "[(B-phase current conversion ratio - C-phase current conversion ratio)/(B-phase current conversion ratio)]*100%",
A fault detection device for a power transformer, characterized in that it calculates the CA-phase current conversion ratio difference by "[(C-phase current conversion ratio - A-phase current conversion ratio)/(C-phase current conversion ratio)]*100%" .
"2차측 전류/1차측 전류"에 의해 상기 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 장치.
The method of claim 1, wherein the control unit:
A fault detection device for a power transformer, characterized in that the primary and secondary current conversion ratio is calculated by “secondary side current/primary side current”.
상기 전력용 변압기가 정상인 경우 상간 전류변환 비율은 오차범위 내에서 동일하고,
상기 전력용 변압기의 권선 층간단락 또는 중성점 부근의 고장이 발생할 경우에는 상간 전류변환 비율에 차이가 발생하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 장치.
According to clause 1,
When the power transformer is normal, the current conversion ratio between phases is the same within the error range,
A fault detection device for a power transformer, wherein a difference occurs in the current conversion ratio between phases when a winding short circuit or a fault near the neutral point of the power transformer occurs.
상기 제어부는 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하여 오차 범위 내에서 서로 동일한지 여부를 비교하는 단계;
상기 비교의 결과, 전력용 변압기의 각 상간 1차 및 2차 전류변환 비율이 오차 범위 내에서 서로 동일하지 않은 경우, 상기 제어부가 상간 전류변환 비율차를 산출하는 단계; 및
상기 제어부가 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상인지 체크하여 상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상이면 고장으로 판단하여 대응하는 동작을 수행하는 단계;를 포함하되,
상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 기준 이상이면 고장으로 판단하여 대응하는 동작을 수행하는 단계에서,
상기 제어부는,
상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제1 기준 이상 발생할 경우 초기 고장 발생 가능성이 있음을 진단하여 경보를 출력하고,
상기 상간 전류변환 비율차가 지정된 제2 기준 이상 발생할 경우 초기 고장으로 진단하여 경보를 출력하고 계전기나 설비 분리를 실시하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 방법.
A control unit detecting the current of the primary and secondary windings for each phase (A, B, C) of the power transformer through a current detection unit;
The control unit calculates the primary and secondary current conversion ratios between each phase and compares whether they are the same within an error range;
As a result of the comparison, if the primary and secondary current conversion ratios between each phase of the power transformer are not the same within the error range, calculating the current conversion ratio difference between the phases by the control unit; and
The control unit checks whether the current conversion ratio difference between phases is more than a specified standard, and if the current conversion ratio difference between phases is more than a specified standard, determining a failure and performing a corresponding operation;
In the step of determining a failure and performing a corresponding operation if the current conversion ratio difference between the phases is greater than a specified standard,
The control unit,
If the current conversion ratio difference between the phases exceeds a specified first standard, it is diagnosed that there is a possibility of an initial failure and an alarm is output,
A fault detection method for a power transformer, characterized in that when the current conversion ratio difference between the phases exceeds a specified second standard, it is diagnosed as an initial fault, an alarm is output, and a relay or equipment is separated.
상기 제어부는,
"[(A상 전류변환 비율 - B상 전류변환 비율)/(A상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 A-B상 전류변환 비율차를 산출하고,
"[(B상 전류변환 비율 - C상 전류변환 비율)/(B상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 B-C상 전류변환 비율차를 산출하며,
"[(C상 전류변환 비율 - A상 전류변환 비율)/(C상 전류변환 비율)]*100%"에 의해 C-A상 전류변환 비율차를 산출하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 방법.
The method of claim 6, wherein in calculating the current conversion ratio difference between phases,
The control unit,
Calculate the AB-phase current conversion ratio difference by "[(A-phase current conversion ratio - B-phase current conversion ratio)/(A-phase current conversion ratio)]*100%",
The BC phase current conversion ratio difference is calculated by "[(B-phase current conversion ratio - C-phase current conversion ratio)/(B-phase current conversion ratio)]*100%",
A fault detection method for a power transformer, characterized in that the CA-phase current conversion ratio difference is calculated by "[(C-phase current conversion ratio - A-phase current conversion ratio)/(C-phase current conversion ratio)]*100%" .
상기 제어부는,
"2차측 전류/1차측 전류"에 의해 상기 1차 및 2차 전류변환 비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 방법.
The method of claim 6, wherein in calculating the primary and secondary current conversion ratios,
The control unit,
A fault detection method for a power transformer, characterized in that the primary and secondary current conversion ratio is calculated by “secondary side current/primary side current”.
상기 전력용 변압기가 정상인 경우에는 상간 전류변환 비율이 오차범위 내에서 동일하고, 상기 전력용 변압기의 권선 층간단락 또는 중성점 부근의 고장이 발생할 경우에는 상간 전류변환 비율에 차이가 발생하는 것을 특징으로 하는 전력용 변압기의 고장 검출 방법.
The method of claim 6, wherein in calculating the current conversion ratios and comparing whether they are the same within an error range,
When the power transformer is normal, the current conversion ratio between phases is the same within the error range, and when a short circuit between windings of the power transformer or a failure near the neutral point occurs, a difference occurs in the current conversion ratio between phases. Method for detecting faults in power transformers.
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2021
- 2021-12-06 KR KR1020210172868A patent/KR102672483B1/en active IP Right Grant
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