[논문]예방진단시스템의 데이터 신뢰성 분석

권동진; 진상범; 곽주식; 우정욱; 추진부

예방진단시스템의 데이터 신뢰성 분석
Analysis of the Data Reliability for the Preventive Diagnostic System 원문보기

전기학회논문지. The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers. P, v.54 no.2, 2005년, pp.94 - 100

권동진 (한전 전력연구원) , 진상범 (한전 전력연구원) , 곽주식 (한전 전력연구원) , 우정욱 (한전 전력연구원) , 추진부 (한전 전력연구원 전력계통연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

Abnormal symptoms on operating conditions of power transformer are monitored by a preventive diagnostic system which prevents the sudden power failure in case of quick progress of abnormal situation. The preventive diagnostic system helps plan the proper maintenance method according to the transformer conditions via accumulated data. KEPCO has adopted the preventive diagnostic system at nine of 345kV substations since 1997. Application techniques of the diagnostic sensors were settled, but diagnostic algorithm and practical use of accumulated data are not yet established. To build up the diagnostic algorithm and effective use of the preventive diagnostic system, the reliability of the data which were accumulated in a server computer is very important. This paper describes the data analysis in the server in order to advance the reliability of the accumulated data of the preventive diagnostic system. The principles and data flows of the diagnostic sensors were analyzed, and the data discrepancy between sensors and server were calibrated.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 1997년부터 운전되어 데이터가 축적되고 있는 9개의 345kV 변전소의 예방진단시스템을 대상으로 2003년에서 2004년에 걸쳐 분기에 1회씩 주기적으로 점검하고, 예방진단시스템의 적용에 따른 문제점을 분석하고 해결책을 모색하였다. 특히 센서에서 측정된 데이터와 서버에 축적되는 데이터를 비교, 교정하여, 예방진단시스템의 안정화와 확대적용을 모색하였다.
그러나 변압기 예방진단시스템이 국내에 적용되기 시작하는 초기단계에 있으므로, 시스템 적용에 따른 다양한 문제점이 발생하고 있다. 본 논문에서는 예방진단시스템의 운전 신뢰성을 확보하기 위하여, 9개의 345kV 변전소에서 운전중인 예방진단시스템을 주기적으로 점검하고, 문제점을 분석하여 해결책을 제시하였으며, 주요한 연구결과는 다음과 같다.

제안 방법

OLTC 동작전류는 제어반에 있는 구동모터 전원의 s상에 CT(5:1)를 설치하여 OLTC 동작시의 전류를 측정한다. 측정된 전류는 신호변환기를 통해 DC 4~20mA로 바꾸어 DAS로 전송하며, DAS에서 디지털 신호로 바꾸어 FEP를 통해 서버로 전송한다.
전류센서에는 OLTC 동작전류 센서, 냉각 팬 동작전류 센서, 냉각 펌프 동작전류 센서, 부하전류 센서가 있으며, CT(Current Transformer)를 이용하여 전류 값을 측정한다.
따라서 본 논문에서는 1997년부터 운전되어 데이터가 축적되고 있는 9개의 345kV 변전소의 예방진단시스템을 대상으로 2003년에서 2004년에 걸쳐 분기에 1회씩 주기적으로 점검하고, 예방진단시스템의 적용에 따른 문제점을 분석하고 해결책을 모색하였다. 특히 센서에서 측정된 데이터와 서버에 축적되는 데이터를 비교, 교정하여, 예방진단시스템의 안정화와 확대적용을 모색하였다.

대상 데이터

표 4는 유중가스 측정장치의 수량과 점검을 통해 나타난 고장장치의 수량을 나타낸 것이다. 유중가스 측정장치는 2003년에서 2004년까지 분기에 1회씩 주기적으로 점검하였으며, 표 4에서의 데이터는 그 중에서 년도별로 대표적인 데이터를 나타낸 것이다. 9개 변전소에 설치된 유중가스 측정장치는 총 84대로 이중에서 2003년에는 6대가 고장났으며, 2004년에는 9대가 고장나 약 11%의 불량률을 나타내었다.
지금까지 변압기 절연유의 용존가스는 변압기에서 채유된 절연유 샘플을 시험실에 운반하여, 가스 크로마토그래피(gas chromatography)로 분석하고 있다. 일반적으로 분석대상 가스는 O₂, N₂, H₂*, CH₄*, C₂H₆*, C₂H₄*, C₂H₂*, C₃H₈*, CO*, CO₂ 등 10종류의 가스이다.(여기서 *는 가연성 가스이다.

성능/효과

(1) 유중가스 측정장치는 변압기 정밀점검시에 절연유의 진공 주입 때 유중가스 측정장치로 연결되는 밸브를 잠그지 않아, 센서의 삼투막에 진공이 걸려서 파손되는 사례가 많이 발생하였다.
(2) 절연유 온도센서는 변압기에 설치된 온도계 자체 및 신호 변환기에서 고장이 발생하였으며, 권선온도는 배전반실의 모자이크 판넬의 온도표시기가 현장의 온도값과의 교정이 이루어지지 않아 오차가 발생하였다.
(3) 냉각 팬 및 펌프의 CT는 고장을 나타내지 않았으나, 신호 변환기는 과도한 기동전류와 하절기에 신호변환기반 내의 온도상승으로 인하여 고장이 발생하였다.
(4) 외기온도센서, OLTC 동작전류 센서 및 부하전류는 별다른 이상을 발생하지 않았다.
유중가스 측정장치는 2003년에서 2004년까지 분기에 1회씩 주기적으로 점검하였으며, 표 4에서의 데이터는 그 중에서 년도별로 대표적인 데이터를 나타낸 것이다. 9개 변전소에 설치된 유중가스 측정장치는 총 84대로 이중에서 2003년에는 6대가 고장났으며, 2004년에는 9대가 고장나 약 11%의 불량률을 나타내었다.
표 10은 OLTC 동작전류 센서의 수량과 점검에 의해 나타난 고장 CT의 수량 및 신호변환기의 고장 수량을 나타낸 것이다. OLTC 동작전류 센서의 불량은 총 84대중 2대로 전체적으로 양호한 상태를 나타내었다.
유중가스 측정장치가 고장을 나타낸 경우의 일례를 들면, 그림 4에서처럼 2002년 8월에 유중가스 측정장치를 설치하고, 2002년 10월에 급격한 가스량 증가가 나타났다. 정상적인 데이터라면 변압기에 심각한 이상이 발생한 경우이나, 실제로 변압기 이상으로 인한 이러한 급격한 가스 증가는 아주 드문 경우로, 해당 변전소의 작업일지를 검토한 결과, 같은 날 변압기 정밀점검이 있었음이 확인되었다.

후속연구

변압기 유지보수 기술의 변화에 따라 향후 예방진단시스템은 한전을 비롯하여 철도청 등의 대용량 수용가에 확대 적용될 예정이다. 그러나 변압기 예방진단시스템이 국내에 적용되기 시작하는 초기단계에 있으므로, 시스템 적용에 따른 다양한 문제점이 발생하고 있다.
이와 같이 절연유 온도와 권선온도의 신뢰성 확보를 위해서는 절연유 온도가 권선의 온도보다 더 높게 나타나는 경우는 모니터링 프로그램에서 경보를 발생하여 운전자가 시스템의 점검 및 데이터를 교정할 수 있도록 하는 방안이 바람직할 것으로 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	변압기 예방진단시스템란 무엇인가?	변압기 예방진단시스템은 변압기의 운전상태에서 온라인으로 이상징후를 상시 감시하여 급속한 이상 진행시 경보를 발하여 불시정전을 방지하며, 축적된 데이터로 변압기의 상태에 따른 최적의 유지보수 계획을 수립하고, 고장시 누적된 데이터로 이상원인 및 이상위치를 판정하기 위한 것으로, 각종 온라인 이상검출 기술을 종합하여 변전소 운전입장에서 시스템화한 것이다.
	변압기 예방진단시스템을통해 예방진단시스템의 운전신뢰성이 확보되어야기 위해서는 어떻게 해야하는가?	이러한 측정 데이터의 활용기법이나 진단 알고리즘의 적용은 예방 진단시스템의 운전경험과 누적되는 데이터의 분석이 지속적으로 이루어 져야 하고, 이를 통하여 예방진단시스템의 운전신뢰성이 확보되어야 할 것이다. 이를 위해서는, 운전 초기에 있는 예방진단시스템의 측정 데이터가 정확히 안정적으로 서버에 누적되어야 할 필요가 있다.
	현재 운전중인 변압기 예방진단시스템의 한계는?	그러나 현재 운전중인 변압기 예방진단시스템의 경우, 각종 센서의 적용기술은 확보되어 있으나, 예방진단 기술이 도입되기 시작하는 초기상태임에 따라 아직까지 측정 데이터의 활용 기법이나 진단 알고리즘이 확립되어 있지 않은 상태이다. 이러한 측정 데이터의 활용기법이나 진단 알고리즘의 적용은 예방 진단시스템의 운전경험과 누적되는 데이터의 분석이 지속적으로 이루어 져야 하고, 이를 통하여 예방진단시스템의 운전신뢰성이 확보되어야 할 것이다.

참고문헌 (7)

Y.Fujimoto, et. al., 'Operation of an On-Line Substation Diagnosis System', IEEE Transaction on Power Delivery, Vol.3, No.4, pp.1628-1635, 1988

상세보기
T.Kawada, T.Yamagiwa and F.Endo, 'Predictive Maintenance Systems for Substations', Hitachi Review, Vol.40, No.2, pp.135-144, 1991
J.S. Pearson, B.F. Hampton and A.G. Sellars, 'A continuous UHF monitor for gas-insulated substations,' IEEE Transactions on Electrical Insulation, Vol.26, No.3, pp.469-478, 1991

상세보기
권동진 외. '초음파 선호수의 이동평균에 의한 전력용 변압기의 예방진단,' 대한전기학회 논문지' Vol.45. No.3. pp.432-437. 1996
권동진. '온라인 변압기 부분방전 측정기법 적용,' 대한전기학회 논문지 ' Vol.50C. No.8. pp.394-400. 2001
권동진 외' '765kV 변전기기 예방진단시스템 개발', 한전 전력연구원 최종보고서' pp.1 -128, 2001
권동진 외. '전력용 변압기 예방진단 기준설정에 관한 연구', 한전 전력연구원 최종보고서' pp.1-69. 2005

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