전자전류변환기 2차 회로의 원리 고장 및 온라인 진단

1 전자전류변환기의 원리와 역할
1.1 ECT의 작동 원리

전자전류변환기(Electronic Current Transformer, ECT)는 안전한 전력 시스템 운영을 관리하는 핵심 장치로, 큰 전류를 측정 및 제어하기 쉬운 작은 전류 신호로 변환합니다. 전통적인 변압기(일차와 이차 권선 사이의 직접적인 자기장 상호작용에 의존)와 달리, ECT는 센서(예: 홀 효과 센서)를 사용하여 일차 권선에서 발생하는 자기장 변화를 감지합니다. 이러한 센서는 일차 전류에 비례하는 아날로그 신호를 출력하여 전자 회로 처리(증폭, 필터링, 또는 디지털화)에 사용됩니다. 현대적인 ECT는 보호, 측정, 제어 시스템에서 직접 사용 가능한 디지털 신호를 출력하는 경우가 많습니다. ECT는 정확성, 동적 범위, 응답 속도 측면에서 전통적인 전자기 변압기를 능가하며, 더 작고 가볍고 고급 데이터 처리/통신을 가능하게 합니다.

1.2 ECT의 전력 시스템에서의 역할

ECT는 전력 시스템 모니터링, 제어, 보호(예: 과부하/단락 방지)에 중요한 고정밀 전류 측정을 제공합니다. 설비 및 인원의 안전을 보장하고 정전을 줄입니다. 측정/청구를 위해, ECT의 정확성은 고전압/대전류 선로에서 공평한 전기 요금을 보장합니다. 정확한 데이터는 또한 시스템 효율성과 안정성을 최적화하는데 도움이 됩니다.

1.3 이차 회로 구조

ECT 이차 회로(핵심 구성 요소)에는 센서(예: 홀 효과), 신호 처리 회로, 아날로그-디지털 변환기(ADCs), 통신 인터페이스가 포함됩니다. 구성 요소들은 정확한 신호 캡처/전송을 위해 함께 작동합니다. 현대적인 ECT는 성능/결함 모니터링을 위한 자체 진단 기능을 갖추고 있어, 더욱 스마트한 전력 시스템 요구 사항에 적응합니다.

2 ECT의 이차 회로 결함 유형
2.1 오픈 서킷 결함

절단된 와이어, 느슨한 접합, 또는 노화된 절연으로 인해 발생하는 오픈 서킷 결함은 전류 흐름을 방해하여 비정상적인(예: 0이나 낮은) 측정값을 초래합니다. 이는 잘못된 보호/제어 조치로 이어져 시스템 안전을 위협합니다.

2.2 단락 결함

예기치 않은 도체 연결(예: 절연 손상)로 인해 발생하는 단락 결함은 예리한 전류 스파이크를 초래하여 장비 과열/화재 위험을 높입니다. 이는 시스템을 불안정하게 만들고, 장비 손상을 초래하거나 보호 장치 오작동을 유발할 수 있습니다.

2.3 접지 결함

이차 회로 접지 부적절(예: 절연 실패)로 인해 발생하는 접지 결함은 전류 경로를 변경하여 측정 오류, 보호 장치 오작동, 또는 전기 충격(유지보수 중 위험)을 초래합니다.

2.4 과부하 결함

설계 용량을 초과하는 전류(예: 시스템 이상으로 인해)로 인해 발생하는 과부하 결함은 구성 요소 과열, 절연 저하, 또는 장비 소실을 초래합니다. 전류/온도 모니터링을 통해 식별되며, 장기적인 시스템 손상을 위협합니다.

2.5 전기 노이즈 간섭

외부/내부 소스(예: EMI, RFI)로부터 발생하는 노이즈는 신호를 왜곡하여 측정 오류나 보호 시스템 오작동(예: 불필요한 정지)을 초래합니다.

2.6 온도 영향 결함

극단적인 온도는 성능을 방해합니다: 고온은 반도체/절연을 저하시켜 단락 위험을 증가시키고, 저온은 구성 요소를 손상시킵니다. 이는 측정 오류나 보호 장치 실패를 초래합니다.

2.7 부식/노화 결함

환경 요인(예: 습도, 화학 물질)으로 인한 점진적인 구성 요소 저하(와이어, 절연)는 전기 성능을 감소시키고, 단락/접지 결함 위험을 증가시킵니다.

3 ECT 이차 회로 결함의 온라인 진단 방법
3.1 신호 획득

센서(예: 홀 효과/전류 변환기) 및 ADCs에 의존합니다. 홀 효과 센서는 비침습적으로 전류를 측정하여 안전성과 정확성을 보장합니다. ADCs는 아날로그 신호를 디지털 형태로 변환하여 처리합니다. 고속 ADCs는 미세한 신호 변화를 포착하여 빠른 결함 감지를 가능하게 합니다.

3.2 시간 영역 분석

파형/통계 분석을 포함합니다. 파형 분석은 부정상(예: 비대칭/스파이크, 구성 요소 고장 표시)을 확인합니다. 통계 분석(예: 평균/표준 편차)은 신호 안정성/분포를 식별하여 결함으로 인한 변동을 표시합니다.

3.3 모델 기반 결함 감지

임계값 감지는 예정된 한계를 사용하여 비정상 신호(역사적 데이터/전문 지식 기반)에 대한 알람을 트리거합니다. 모델 비교(고급)는 실시간 데이터를 "건강한" 시스템 모델과 비교하여 정확한 결함 진단을 위한 편차를 감지합니다.

3.4 지식 기반 결함 위치

결함 트리 분석(FTA)은 계층적 하위 결함 분석을 통해 근본 원인을 식별하는 결함 논리를 매핑합니다. 전문 시스템(인간의 전문 지식을 모방)은 규칙(역사적 데이터/기존 지식)을 사용하여 정확한 결함 위치를 결정하며, 복잡한 시나리오를 처리합니다.

3.5 열 이미징 모니터링

적외선 열 이미저는 ECT에서 과부하/노화된 절연으로 인한 비정상적인 열을 감지합니다. 비침습적이며 실시간으로, 작업을 중단하지 않고 안전한 결함 진단을 가능하게 합니다. 다른 방법들과 함께 사용하면 정확성을 향상시킵니다(온도 관련되지 않은 결함과 같은 제한을 해결).

주요 사항

ECT는 전통적인 변압기에 비해 장점이 있지만, 이차 회로 결함(예: 오픈/단락 회로, 노이즈)을 겪습니다. 온라인 진단(신호 획득, 시간 영역 분석, 모델 기반/지식 기반 방법, 열 이미징)은 신뢰성 있는 운영을 보장하며, 현대 전력 시스템 요구 사항에 적응합니다.