KR100754991B1 - 초고압변압기용 디지털 온도 검출기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초고압변압기용 디지털 온도 검출기에 관한 것으로, 종래에 아날로그 계기방식 검출기를 디지털 방식 검출기로 개발한 것으로서, 권선의 전류를 검출하는 전류 검출부, 온도센서를 통해 최상층 오일온도를 검출하는 온도검출부, 검출된 전류 및 온도신호를 디지털 데이터신로호 변환하는 A/D변환부, 그 A/D변환부를 통해 입력되는 전류치에 의해 권선온도를 산출하고, 그 권선온도와 온도검출부의 온도를 연산처리하여 변압기온도를 측정하고, 각종 제어를 하는 마이컴, 조작을 위한 키패드, 표시를 위한 디스플레이, 경보를 위한 경보부, 외부 출력을 위한 아날로그 출력부, 디지털 통신모듈등을 포함하여 구성함으로써, 디지털 온도 검출기를 제공할 수 있다.

변압기, 온도, 오일, 디지털, 경보, 권선, 센서

Description

초고압변압기용 디지털 온도 검출기{Digital Temperature Detector for power trasformer}

도 1은 종래 변압기의 기계식 온도 검출기의 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 초고압변압기용 디지털 온도 검출기 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 변압기 2 : 권선

3 : 포켓홈 10 : 온도 검출부

11 : 온도센서 20 : 전류검출부

21 : 전류변류기 30 : A/D변환부

40 : 마이컴 50 : 키패드

60 : 디스플레이 70 : 경보부

80 : 아날로그 출력부 90 : 디지털 통신모듈

본 발명은 초고압변압기용 디지털 온도 검출기에 관한 것으로, 특히 온도센서와 전류변류기에서 검출한 값을 디지털신호로 변환하여 마이컴이 분석하여 변압 기 온도를 측정하고, 디스플레이 및 경보제어를 하도록 하여 디지털 계기로 구성한 초고압변압기용 디지털 온도 검출기에 관한 것이다.

전력용 변압기는 산업용 전기 기기 중에 제일 많이 또는 제일 널리 사용되고 있는 기기이며, 송전 계통이나 배전 계통의 일부로서 교류 전압을 승압하거나 강압하여, 경제적인 송배전을 통하여 산업설비나 공장에 혹은 가정에 필요한 전압을 공급하는 용도로 사용된다. 이러한 전력용 변압기의 운전에 있어 가장 중요한 요소가 내부권선과 절연유의 온도를 정교하게 측정. 관리 하는 일이며, 또한 감지된 온도를 통하여 각종 냉각 기기나 이상 유무에 대한 경보와 회로의 차단을 수행하는 각종 제어장치를 연동시켜 건전 운전과 사고의 방지나 사고 발생 시 그 진전을 방지하는 일이라고 할 수 있겠다.

이러한 책무를 담당하는 계기가 전력용 변압기용 온도계로서, 권선의 최고 온도 및 탱크 상부 측 내부 절연유의 최고 온도를 지시하는 중요한 계기이다.

그러나 이러한 전력용변압기의 특성상 내부의 권선온도를 직접적으로 측정할 수 없기 때문에 변압기의 설계와 최종시험결과로 확인된 온도상승 특성과 부하전류에 의해 변하는 변류기의 전류치에 따른 발열소자와의 관계 등을 이용하는 시간에 따른 실제 권선의 온도영상(Thermal Image)을 제공하는 활용하는 대단히 복잡하고 난이한 작동 메카니즘을 통해야만 간접적으로 내부 온도를 계측할 수 있기 때문에 - 연간 수 천대의 많은 수요에도 불구하고 아직 국산화가 이루어지지 않아 해외 특정 업체를 통한 수입에만 의존하고 있는 실정이다.

또한, 세계적으로도 초고압변압기 내부의 권선온도를 아날로그 방식으로 현 재까지 측정하고 있기 때문에 온도가 부정확하거나 또는 오차의 산포가 크기 때문에 변압기의 설계의 온도상승 특성과 부하전류의 상관관계에 따른 정확한 부하량 조절이 어려운 실정이다.

도 1은 종래 변압기용 기계식 온도 검출기의 구성을 보인 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이,

종래에는 기계식 온도 검출장치를 사용하고 있는데, 전류 변류기(6)를 통해 변압기(1)의 권선(2) 전류를 검출하고, 그 변류기(6)의 출력에 의해 제어되는 히터(8)를 온도계 케이싱(9) 내부에 설치하며, 변압기 탱크 커버 상부 요홈부(3)에 온도감지장치(4)가 설치되며, 그 온도감지장치(4)와 상기 온도계 케이싱(9)이 튜브(5)를 통해 연통되고, 온도계는 온도계 케이싱(9) 내부의 압력에 비례하여 지시게이지가 작동되도록 구성된다. 미설명부호 6a는 터미날 소켓이고, 8a는 히터(8) 회로의 매칭 저항이다.

이와 같은 종래 변압기용 온도검출기는, 온도감지장치(4)가 요홈부(3)에 끼워져서 변압기(1) 내부 오일온도를 검출하게 되는데 온도에 비례하여 온도검지장치(4)내부에 채워진 전달물질(예; 공기)의 팽창/수축으로 온도를 검지하고, 그 온도검지장치(4)와 튜브(5)를 통해 온도계 케이싱(9)이 연결되어 전달물질의 팽창/수축에 의해 온도계 케이싱(9) 내부 압력이 가변되어 온도를 검출하게 된다. 이때 변압기 내부 권선(2)의 전류를 전류변류기(6)에서 검출하고, 그 전류변류기(6)의 전류에 의해 히터(8)를 구동시키고, 그 히터(8)가 온도계 케이싱(9) 내부를 가열하여 압력을 가변시킴으로써 보상하게 된다. 온도계는 도면에 상세히 나타내지는 않았지 만, 온도계 케이싱(9)의 내부 압력에 의해 지시 바늘을 회전시켜 기계식으로 온도를 표시하도록 구성되고, 팬동작과, 경보.차단등의 동작을 할 수 있도록 이루어지며, 히터에는 매칭 저항등이 설치되어 구성된다.

그러나, 상기와 같은 종래 온도 검출기는, 온도검지장치(4), 튜브(5) 및 온도계 케이싱(9)의 내부에 온도에 따라 팽창/수축이 이루어지는 전달물질이 채워져 있고, 변압기(1)내부 오일 온도에 의해서 요홈부(3) 및 온도검지장치(4), 전달물질등을 통해서 압력으로 간접측정을 하는 것으로서, 외부 온도에 의해 영향을 받을 수 있어서 정밀한 측정이 어려우며, 권선의 전류 검출에 의해 히터를 구동시켜 온도계 케이싱 내부 압력을 보상하는 것이므로, 이 또한 전류를 열로 변환 하는 과정에서 정밀성이 많이 떨어지게 된다.

또한, 기계식 장치이다 보니, 팬동작이나 경보/차단 등의 제어동작을 위해서도 정밀성이 떨어지고, 장치의 구성이 커지고, 주변 디지털 기기들과의 호환성이 없는 등의 단점이 있게 된다.

따라서, 현재의 세계적인 추세인 아날로그 방식의 변압기용 온도계를 디지털 방식의 온도계로 개발함으로써 실제 변압기권선의 온도를 정확하게 알려주고, 시간대, 계절별 등의 부하량 조절이 원할할 수 있게 하는데 기여할 수 있음과 동시에, 이를 통해 수입대체를 통한 원가의 절감과 그를 통한 제품의 가격 경쟁력 제고 및 국내 조달을 통한 수급의 안정을 도모함으로써 전력용변압기의 생산안정에도 기 여하고자 하는 것이 본 발명의 주요 목적이다.

본 발명에 의한 초고압변압기용 디지털 온도 검출기는, 변압기의 권선에 흐르는 전류를 변류기를 통해 검출하는 전류검출부와; 변압기 탱크 커버에 형성된 포켓홈에 온도센서를 삽입하여 온도를 전기적신호로 검출하는 온도검출부와, 상기 전류검출부의 전류신호와 상기 온도검출부의 온도신호를 디지털 데이터로 변환 하는 A/D변환기와, 그 A/D변환기를 통해 권선의 전류치와 온도센서의 온도치를 입력받아 상기 전류치에 의해 권선온도를 연산하고, 상기 온도센서의 온도치와 상기 권선 온도에 의거하여 변압기 온도를 산출하여, 표시제어와 경보제어 및 온도치 출력등을 제어하는 마이컴과; 그 마이컴의 경보제어신호에 의거하여 경보제어를 하는 경보부와; 상기 마이컴의 제어에 의해 검출되는 온도 및 현재 상태를 표시하는 디스플레이와; 상기 마이컴에 경보온도 설정 및 제어신호를 입력하기 위한 키패드와; 상기 마이컴의 제어에 의해 검출온도를 아날로그 신호로 출력하는 아날로그 출력부와; 상기 마이컴의 제어에 의해 검출온도 및 제어신호등을 디지털 데이터로 출력하고 원격제어장비들과 통신하기 위한디지털 통신모듈을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 초고압변압기용 온도검출기의 구성도이다. 이에 도시된 바 와 같이,

변압기(1)의 탱크 커버에 형성된 포켓홈(3)에 온도센서(11)를 결합시켜 오일 온도를 전기적신호로 검출하는 온도검출부(10)와; 운전중인 변압기 내부 권선의 전류를 전류 변류기(21)를 통해 검출하는 전류 검출부(20)와; 상기 온도검출부(10)와 전류 검출부(20)의 온도신호 및 전류신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환부(30)와, 그 A/D변환부(30)를 통해 온도신호와 전류신호를 입력받아 권선의 전류에 따른 권선온도를 연산하고, 그 권선온도와 온도검출부의 온도치를 연산하여 변압기 온도를 측정하며, 그 측정온도의 표시제어와 미리 설정한 경보온도에 따른 경보 제어 및 측정온도신호와 제어신호등을 출력하는 마이컴(40)과,

그 마이컴(40)의 경보 제어를 위한 경보온도의 설정입력과 운전자의 조작 제어신호의 입력을위한 키패드(50)와; 상기 마이컴(40)의 경보제어신호에 의거하여 경보음을 울리고 차단 제어등을 하기 위한 경보부(70)와;

그 마이컴(40)의 측정온도를 디지털 표시기로 온도 표시하는 디스플레이부(60)와; 상기 마이컴(40)의 측정온도를 외부로 아날로그 신호로 출력하는 아날로그 출력부(80)와; 상기 마이컴(40)의 측정온도 및 제어신호등을 디지털 데이터로 출력하고 원격제어장비들과 통신하기 위한 디지털 통신모듈(90)을 더 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 온도검출부(10) 및 전류 검출부(20)는 상기 마이컴(40)의 제어에 의해 리세트 및 온/오프 제어가 이루어질 수 있도록 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 디지털 온도 검출기는, 변압기(1) 상부 탱크 커버에 형성된 포켓홈(3)에 전기신호로서 온도를 검출하는 온도센서(11)를 설치하여 온도검출부(10)를 구성한다. 그리고, 권선(2)의 부싱에 전류변류기(21)를 설치하여 전류 검출부(20)를 구성한다. 상기 포켓홈(3)은 기존의 변압기에서와 같이 온도검출을 위해 내부로 요홈이 형성된 것으로서, 변압기 내부 오일의 최상층과 접하여 오일 최상층의 온도를 전달하게 되며, 온도센서(11)가 온도를 검출하고, 이를 온도검출부(10)에서 전기적 신호로서 발생시킨다. 그리고, 전류변류기(21)는 변압기(1) 내부의 권선에 흐르는 전류량을 검출하게 되며 전류 검출부(20)가 전류신호를 발생하게 된다.

이어서 A/D변환부(30)는, 온도검출부(10)의 온도신호와, 전류 검출부(20)의 전류신호를 마이컴(40)이 처리할 수 있도록 디지털 데이터신호로서 변환하고, 마이컴(40)이 전류치와 온도치를 입력받아 온도측정을 하게 된다.

마이컴(40)은, 상기 권선(2)의 전류치에 의거하여 권선온도를 산출하는데 이는 기존에 이미 잘알려진 권선의 전류에 따른 온도 검출 방법으로 온도를 검출하고, 그 권선온도와 상기 온도검출부(10)에서 검출한 온도를 더하여 변압기 온도로서 측정하게 된다.

측정된 온도는 디스플레이(60)를 통해서 디지털 표시하게 되며, 소정의 경보온도와 비교하여 경보온도이상이 될때 경보부(70)에 제어신호를 출력하여 경보음을 울리게 하고, 차단기 작동이나 기타 경보에 따른 동작을 할 수 있도록 제어하게 된다.

그리고, 아날로그 출력부(80)는 온도값을 아날로그 신호로 변환하여 인디게이터나 기록장치등 아날로그 계기에 출력하여 기존 장비와 호환할 수 있도록 한다.

또한, 디지털 통신모듈(90)은 모니터링룸이나 종합 운전제어반등의 컴퓨터나 모니 터링 장비등과 데이터 통신을 하여 원격제어에 의해 온도측정을 제어할 수 있고, 현재의 온도값들을 감시할 수 있게 된다.

키패드(50)는 온도검출부(10)와 전류검출부(20)의 온/오프 제어는 물론, 경보 기준온도의 재설정이나 기타 제어를 위한 키패드를 구비하여 운전자가 직접 조작 할 수 있도록 한다.

따라서 본 발명에 의한 변압기용 디지털 온도검출기는, 변압기 권선의 전류량과 상층부 오일온도를 전기적 신호로서 검출하여 이를 마이컴이 분석처리하고, 디지털 디스플레이를 통해서 온도표시와 현상태표시를 하고, 측정온도와 설정온도를 비교하여 경보 및 차단등의 제어를 하고, 아날로그 온도신호를 출력하여 기존 장비들과 호환시키고, 아울러 디지털 데이터 통신모듈을 구비하여 디지털 장비들과도 호환할 수 있도록 한것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 초고압 변압기에서 온도검출기를 변압기 권선의 전류를 전류변류기로 검출하고, 변압기 오일 최상층 온도를 온도센서로 검출하여 각각 아날로그-디지털변환기를 통해서 마이컴이 처리하도록 구성함으로써 디지털 처리가 가능하고, 표시 및 경보 제어와 주변기기와도 호환될 수 있도록 구성할 수 있는 효과가 있다. 또한 본 발명은 디지털 온도검출기로서 전체 구성이 간소화되고 사이즈를 줄일 수 있으며, 기존의 기계식에 비해 월등히 정밀하게 온도측정을 할 수 있고, 측정된 온도값을 디지털통신모듈등을 통해서 원격지에서도 모니터링이 가능하고 원격 제어도 가능한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 초고압변압기용 온도 검출기에 있어서,

   변압기(1)의 탱크 커버에 형성된 포켓홈(3)에 온도센서(11)를 결합시켜 오일 온도를 전기적신호로 검출하는 온도검출부(10)와;

   운전중인 변압기 내부 권선의 전류를 전류 변류기(21)를 통해 검출하는 전류 검출부(20)와;

   상기 온도검출부(10)와 전류 검출부(20)의 온도신호 및 전류신호를 디지털 데이터로 변환하는 A/D변환부(30)와;

   그 A/D변환부(30)를 통해 온도신호와 전류신호를 입력받아 권선의 전류에 따른 권선온도를 연산하고, 그 권선온도와 온도검출부의 온도치를 연산하여 변압기 온도를 측정하며, 그 측정온도의 표시제어와 미리 설정한 경보온도에 따른 경보 제어 및 측정온도신호와 제어신호등을 출력하는 마이컴(40)과;

   그 마이컴(40)의 경보 제어를 위한 경보온도의 설정입력과 운전자의 조작 제어신호의 입력을위한 키패드(50)와;

   상기 마이컴(40)의 경보제어신호에 의거하여 경보음을 울리고 차단 제어등을 하기 위한 경보부(70)와;

   그 마이컴(40)의 측정온도를 디지털 표시기로 온도 표시하는 디스플레이부(60)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초고압 변압기용 디지털 온도 검출기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 온도 검출기는,

   상기 마이컴(40)의 측정온도를 아날로그 신호로서 출력하는 아날로그 출력부(80)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초고압 변압기용 디지털 온도 검출기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 디지털 온도 검출기는,

   상기 마이컴(40)의 측정온도 및 제어신호등을 디지털 데이터로 출력하고 원격제어장비들과 통신하기 위한 디지털 통신모듈(90)을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초고압 변압기용 디지털 온도 검출기.

Images