GIS 전류 변압기 지능 솔루션: 진동-전류 결합 기반의 기계적 고장 조기 경보 시스템

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핵심 문제: 지진이 잦은 지역과 노후화된 GIS 변전소에서 전류변환기(CTs)의 기계적 구조물(예: 고정장치, 절연 지지대)은 지속적인 진동이나 갑작스러운 충격으로 손상되기 쉽습니다. 이로 인해 느슨해짐, 분리, 이동 등의 숨겨진 결함이 발생하여 절연 저하나 갑작스러운 CT 고장으로 이어져 전력망의 안정성을 위협합니다. 전통적인 정전 기반 검사 방법은 비효율적이고 비용이 많이 듭니다.

혁신적인 솔루션: 진동과 전류의 이중 매개 변수 모니터링을 통합하고 AI 엔진을 활용하여 CT 기계적 결함의 조기 경고와 지능적인 진단을 실현합니다.

핵심 기술 구현

다중 매개 변수 협업 센싱:

고주파 진동 모니터링: 중요한 CT 구성 요소(플랜지, 지지대)에 광대역 압전 가속도계(5Hz-10kHz)를 배치하여 기계적 느슨해짐, 부품 이동, 절연 저하 또는 외부 진동(지진파)으로 인한 이상적인 구조 진동 신호를 정확히 캡처합니다.
순시적 인입 전류 캡처: 비침습적이고 실시간으로 CT 일차측 스위칭 작업 전류 파형을 모니터링하기 위해 패시브 로고스키 코일을 사용합니다. 회로 차단기 작동 신호와 결합하여 스위칭 이벤트를 정확히 식별하고 인입 특성 및 그 영향력을 CT 기계 구조에 대한 영향력을 분석합니다.

AI 기반 엣지 인텔리전스 진단 엔진:

장비에 현지 설치된 내구성 있는 엣지 컴퓨팅 모듈(광온도, 충격 저항)을 사용하여 진동 및 전류 파형 데이터를 실시간으로 처리합니다.
핵심 작동은 독자적인 1D-CNN (1D 컨볼루션 신경망) 지능적 진단 모델을 활용합니다:

입력: 진동 가속도 시간-주파수 특성(FFT 분석) + 스위칭 인입 파형 특성.
출력: "볼트 느슨해짐," "절연 지지대 이동," "기계적 공명"과 같은 전형적인 기계적 결함 모드를 92%의 진단 정확도로 정확히 식별합니다.
다양한 변전소의 다양한 CT 구조와 배경 진동 특성에 적응할 수 있는 "적응 학습" 능력을 갖추고 있습니다.

효율적인 현지 경고 및 통신:

계층적 경고 메커니즘: 의심스러운 결함 시그니처가 감지되면 엣지 엔진은 즉시 경고/알람 신호(예: 경고, 중대, 긴급)를 생성합니다.
간소화된 무선 전송: LoRa LPWAN 기술을 통해 변전소의 현지 HMI 플랫폼으로 주요 알람 신호(원시 데이터는 아님)를 암호화하여 전송하여 통신 부하와 지연 시간을 크게 줄입니다.
현지 HMI 표시: 실시간 지도 기반 표시로 결함 발생 CT 번호, 결함 유형, 알람 수준, 권장 조치를 보여줍니다.

목표 적용 시나리오

지진이 잦은 지역의 GIS 변전소:

지진 여진으로 인한 CT 이동 또는 구조적 손상의 조기 경고, 2차 결함 방지.
장기간 미세 지질 활동으로 인한 장비의 만성적 손상 모니터링.

노후화된 GIS 변전소 개조 및 업그레이드:

정전 없이 배치: 가스 챔버 구조 변경 없이 간단한 센서 설치로 기밀성을 유지합니다. 특히 정전 시간이 제한적인 오래된 변전소에 적합합니다.
비용 효율적인 단계적 개조: 무선 기술과 엣지 컴퓨팅을 활용하여 대규모 케이블링이나 새로운 백엔드 시스템이 필요 없어 높은 개조 ROI를 달성합니다.

중요 허브 및 고부하 변전소: 갑작스러운 CT 고장으로 인한 보호 릴레이 오작동/고장 위험 및 대규모 정전 방지.

핵심 가치 및 장점

조기 주요 위험 경고: 전형적인 기계적 결함을 7일 이상 미리 예측하여 적극적인 개입을 위한 충분한 시간을 제공합니다.
계획되지 않은 정전 횟수 대폭 감소: 갑작스러운 CT 고장으로 인한 계획되지 않은 정전을 60% 이상 줄여 전력망 가용성과 고객 만족도를 크게 향상시킵니다.
안전 및 비용 효과: CT 고장으로 인한 보호 시스템 오작동, 아크 결함, 연쇄적인 장비 손상을 방지합니다.
새로운 스마트 운영 및 유지보수 패러다임: "주기적 유지보수"에서 "예측적 유지보수"로 전환하여 부품 관리와 인력 스케줄링을 크게 최적화합니다.
강한 지진 지역에 적합한 설계: 패시브 센서 + 엣지 컴퓨팅 + 무선 전송 - 긴 케이블링 없음, 강한 지진에도 견딜 수 있음.
노후화된 변전소 개조에 최적화된 비용: 가벼운 솔루션, 대형 변전소 모니터링 시스템에 종속되지 않아 빠른 배포와 수익률을 보장합니다.