KR102118340B1 - Transformer fault diagnosis with sound information - Google Patents

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Abstract

소리 정보를 이용한 변압기 고장 진단 방법이 개시된다. 변압기 고장 진단 방법은, 전력용 변압기에서 수집한 소리 데이터로부터 변압기 소리 구간을 검출하는 단계; 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 단계; 상기 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도(sound intensity level)로 변환하는 단계; 및 상기 소리 강도를 이용하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 단계를 포함한다.Disclosed is a method for diagnosing transformer failure using sound information. The transformer fault diagnosis method includes: detecting a sound section of a transformer from sound data collected by a power transformer; Removing harmonics from the transformer sound section; Converting the transformer sound from which the harmonics have been removed into a sound intensity level; And diagnosing the failure of the power transformer using the sound intensity.

Description

소리 정보를 이용한 변압기 고장 진단 방법{TRANSFORMER FAULT DIAGNOSIS WITH SOUND INFORMATION}Transformer failure diagnosis method using sound information{TRANSFORMER FAULT DIAGNOSIS WITH SOUND INFORMATION}

아래의 설명은 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 기술에 관한 것이다.The description below relates to a technique for diagnosing the failure of a power transformer.

전력용 변압기는 고장 시 정전이나 인명 피해를 유발하기 때문에 고장에 매우 민감하다. 전력용 변압기의 대표적인 사고 원인은 권선의 단락 및 층간 단락, 고전압 권선의 혼촉, 그리고 ULTC(무부하자동탭절환기)의 고장 등이 있다. 특히, 노후화나 최대 전력 부하가 발생한 경우, 즉 과부하 상태가 지속적으로 발생하게 되면 전력용 변압기의 절연이 파괴되어 소손, 폭발, 화재 등의 사고가 발생하게 된다.Power transformers are very susceptible to failures as they cause power outages or human damage in the event of a failure. Typical causes of accidents in power transformers include short-circuiting and short-circuiting of the windings, mixing of high-voltage windings, and failure of the ULTC (no-load automatic tap-changer). In particular, when aging or a maximum power load occurs, that is, if an overload condition is continuously generated, the insulation of the power transformer is destroyed, resulting in accidents such as burnout, explosion, and fire.

이러한 사고를 예방하기 위해 전력용 변압기의 이상 상황을 예측하는 것이 매우 중요하다. 기존에는 전력용 변압기의 열화 정도를 판단하여 수명을 예측하는 방법과 전압, 전류의 정보, 그리고 부하전력량(kWh) 등의 데이터를 산출하여 부하를 감시하는 방법 등이 이용되고 있다.It is very important to predict the abnormality of the power transformer to prevent such an accident. Conventionally, a method of predicting a life by determining the degree of deterioration of a power transformer and a method of monitoring load by calculating data such as voltage and current information and load power amount (kWh) are used.

일례로, 한국 공개특허공보 제10-2016-0020657호(전력용 변압기 수명 예측 시스템 및 방법)는 전력용 변압기의 열화 정도를 판단하기 위해 계기용 변류기(Current Transformer)로 측정하며, 획득한 데이터를 이용하여 가속열화지수를 산정하고, 열화 정도에 따른 상태를 분석하는 방법에 관한 것이다. 이는 변압기의 외부 온도에 기인하여 전력용 변압기의 수명을 예측하는 기술을 제공함을 그 목표로 한다.As an example, Korean Patent Publication No. 10-2016-0020657 (power transformer life prediction system and method) measures the obtained data with a current transformer to determine the degree of deterioration of the power transformer. It relates to a method of calculating an accelerated deterioration index by using and analyzing a state according to the degree of deterioration. It aims to provide a technique for predicting the life of a power transformer due to the external temperature of the transformer.

또한, 한국 공개특허공보 제10-2012-0062038호(변압기 스마트 부하감시 시스템 및 방법)는 다수의 수용가에 대하여 각각의 변압기로부터 갱신 가능한 다수의 부하별 인입주 번호, 고객번호, 검침일 등의 고객 현황 데이터와 복수의 전류와 전압 데이터를 활용하여 검침 전력량과 부하 전력량을 통해 손실률을 산출하는 원격 감시 방법에 관한 것이다. 이는 변압기의 손실율에 기인하여 저압 부하의 상태를 감시하는 기술을 제공함을 그 목표로 한다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-2012-0062038 (Transformer Smart Load Monitoring System and Method) shows the current status of customers such as the number of incoming load number, customer number, and meter reading date for each load that can be updated from each transformer for a number of customers. It relates to a remote monitoring method for calculating the loss rate through the meter reading power and load power using data and a plurality of current and voltage data. It aims to provide a technique for monitoring the condition of a low voltage load due to the loss rate of the transformer.

현재 전력용 변압기의 고장 진단 매뉴얼은 사람이 변압기 소리를 직접 청취하는 방식을 통해 정상적인 변압기 소리와 비교하여 이음 발생 시 즉각적으로 변압기 운행을 중지하는 것이다.The current fault diagnosis manual of a power transformer is to stop the transformer immediately when a noise occurs compared to a normal transformer sound through a method in which a person directly listens to the sound of the transformer.

소리를 이용하여 전력용 변압기의 고장 여부를 진단할 수 있는 방법 및 시스템을 제공한다.Provided is a method and system for diagnosing the failure of a power transformer using sound.

컴퓨터 장치에서 수행되는 변압기 고장 진단 방법에 있어서, 적어도 하나의 프로세서에 의해, 전력용 변압기에서 수집한 소리 데이터로부터 변압기 소리 구간을 검출하는 단계; 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 단계; 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도(sound intensity level)로 변환하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 소리 강도를 이용하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 단계를 포함하고, 상기 검출하는 단계는, 저주파 필터(low pass filter)인 평탄 필터(Smooth filter)를 이용하여 상기 소리 데이터에서 백색 잡음을 제거하는 단계; 및 SVDD(Support Vector Data Description)을 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하는 단계를 포함하고, 상기 분류하는 단계는, 잡음이 포함되지 않은 변압기의 실제 소리가 학습된 SVDD 모형을 슬라이딩 윈도우(sliding window) 처리 방식으로 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고, 소리 스트리밍에서 상기 SVDD를 적용하기 위해서는 길이가 가변 파라미터를 갖도록 상기 슬라이딩 윈도우 처리 방식을 적용하여 상기 변압기 소리 구간을 탐지하고, 상기 진단하는 단계는, 상기 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값을 사전에 정해진 정상 변압기의 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값과 비교하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 방법을 제공한다.A method for diagnosing a transformer failure performed in a computer device, the method comprising: detecting, by at least one processor, a transformer sound section from sound data collected by a power transformer; Removing harmonics from the transformer sound section by the at least one processor; Converting, by the at least one processor, the harmonic removed transformer sound to a sound intensity level; And diagnosing the failure of the power transformer by using the sound intensity by the at least one processor, wherein the detecting comprises: a smooth filter that is a low pass filter. Removing white noise from the sound data using; And classifying the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed by applying a support vector data description (SVDD), wherein the classifying step includes learning the actual sound of a transformer that does not contain noise. Applying the SVDD model as a sliding window processing method to classify the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed, and to apply the SVDD in sound streaming, the sliding window is processed to have variable parameters in length. Detecting the sound section of the transformer by applying a method, and the diagnosing step, compares the average, maximum, and minimum statistical values of the sound intensity with the predetermined average, maximum, and minimum statistical values of the normal transformer sound intensity. To provide a method for diagnosing a transformer failure, characterized in that it determines whether the power transformer has failed.

일 측면에 따르면, 상기 검출하는 단계는, 상기 전력용 변압기 혹은 상기 전력용 변압기의 주변에 부착된 마이크 센서를 통해 무선으로 상기 소리 데이터를 수집하는 단계를 포함할 수 있다.According to one aspect, the detecting may include collecting the sound data wirelessly through the power transformer or a microphone sensor attached to the periphery of the power transformer.

다른 측면에 따르면, 상기 검출하는 단계는, CNN(convolutional neural network)을 이용하여 상기 SVDD를 통해 분류된 상기 변압기 소리 구간을 검증하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to another aspect, the detecting may further include verifying the transformer sound section classified through the SVDD using a convolutional neural network (CNN).

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또 다른 측면에 따르면, 상기 제거하는 단계는, 저주파 필터(low pass filter)를 이용하여 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거할 수 있다.According to another aspect, in the removing step, a harmonic may be removed from the sound section of the transformer by using a low pass filter.

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변압기 고장 진단 방법을 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 변압기 고장 진단 방법은, 전력용 변압기에서 수집한 소리 데이터로부터 변압기 소리 구간을 검출하는 단계; 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 단계; 상기 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도(sound intensity level)로 변환하는 단계; 및 상기 소리 강도를 이용하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 단계를 포함하고, 상기 검출하는 단계는, 저주파 필터(low pass filter)인 평탄 필터(Smooth filter)를 이용하여 상기 소리 데이터에서 백색 잡음을 제거하는 단계; 및 SVDD(Support Vector Data Description)을 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하는 단계를 포함하고, 상기 분류하는 단계는, 잡음이 포함되지 않은 변압기의 실제 소리가 학습된 SVDD 모형을 슬라이딩 윈도우(sliding window) 처리 방식으로 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고, 소리 스트리밍에서 상기 SVDD를 적용하기 위해서는 길이가 가변 파라미터를 갖도록 상기 슬라이딩 윈도우 처리 방식을 적용하여 상기 변압기 소리 구간을 탐지하고, 상기 진단하는 단계는, 상기 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값을 사전에 정해진 정상 변압기의 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값과 비교하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.A computer program stored in a computer-readable recording medium to execute a transformer failure diagnosis method, the transformer failure diagnosis method comprising: detecting a transformer sound section from sound data collected by a power transformer; Removing harmonics from the transformer sound section; Converting the transformer sound from which the harmonics have been removed into sound intensity levels; And diagnosing the failure of the power transformer by using the sound intensity, wherein the detecting comprises using a low pass filter, a smooth filter, to white the sound data. Removing noise; And classifying the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed by applying a support vector data description (SVDD), wherein the classifying step includes learning the actual sound of a transformer that does not contain noise. Applying the SVDD model as a sliding window processing method to classify the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed, and to apply the SVDD in sound streaming, the sliding window is processed to have variable parameters in length. Detecting the sound section of the transformer by applying a method, and the diagnosing step, comparing the average, maximum, and minimum statistical values of the sound intensity with the predetermined average, maximum, and minimum statistical values of the normal transformer sound intensity It provides a computer program stored in a computer-readable recording medium, characterized in that to determine whether the power transformer has failed.

컴퓨터로 구현되는 변압기 고장 진단 시스템에 있어서, 메모리에 포함된 컴퓨터 판독가능한 명령들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 전력용 변압기에서 수집한 소리 데이터로부터 변압기 소리 구간을 검출하는 소리 검출부; 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 고조파 제거부; 상기 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도(sound intensity level)로 변환하는 강도 변환부; 및 상기 소리 강도를 이용하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 변압기 진단부를 포함하고, 상기 소리 검출부는, 저주파 필터(low pass filter)인 평탄 필터(Smooth filter)를 이용하여 상기 소리 데이터에서 백색 잡음을 제거하고, SVDD(Support Vector Data Description)을 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고, 잡음이 포함되지 않은 변압기의 실제 소리가 학습된 SVDD 모형을 슬라이딩 윈도우(sliding window) 처리 방식으로 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고, 소리 스트리밍에서 상기 SVDD를 적용하기 위해서는 길이가 가변 파라미터를 갖도록 상기 슬라이딩 윈도우 처리 방식을 적용하여 상기 변압기 소리 구간을 탐지하고, 상기 변압기 진단부는, 상기 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값을 사전에 정해진 정상 변압기의 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값과 비교하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 시스템을 제공한다.A computer implemented transformer fault diagnosis system, comprising: at least one processor configured to execute computer readable instructions contained in a memory, the at least one processor comprising: a transformer sound section from sound data collected by a power transformer Sound detection unit for detecting; A harmonic removing unit that removes harmonics from the transformer sound section; An intensity converter for converting the transformer sound from which the harmonics have been removed into sound intensity levels; And a transformer diagnosis unit for diagnosing the failure of the power transformer using the sound intensity, and the sound detection unit uses a low pass filter, a smooth filter, to generate white color from the sound data. Remove the noise, apply the support vector data description (SVDD) to classify the transformer sound section from the noise data from which the white noise has been removed, and slide the SVDD model where the actual sound of the transformer that does not contain noise is learned through a sliding window ( sliding window) to classify the transformer sound section from the white noise-removed sound data, and apply the sliding window processing method so that the variable has a variable length in order to apply the SVDD in sound streaming. Failure of the power transformer by detecting a sound section and comparing the average, maximum, and minimum statistical values of the sound intensity with the predetermined average, maximum, and minimum statistical values of the sound transformer of the normal transformer It provides a transformer fault diagnosis system characterized in that to determine whether.

본 발명의 실시예들에 따르면, 전력용 변압기의 소리 데이터에서 고조파를 제거한 후 소리 강도(SIL: sound intensity level)로 변형하여 이를 기초로 전력용 변압기의 고장 여부를 판단함으로써 전력용 변압기의 노후화나 고장 상태를 효과적으로 관리할 수 있고 소리를 이용한 변압기 고장 진단 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.According to embodiments of the present invention, after removing the harmonics from the sound data of the power transformer, it is transformed into a sound intensity level (SIL) to determine whether the power transformer has failed based on this, thereby deteriorating the power transformer. The fault condition can be effectively managed, and the performance of diagnosing transformer faults using sound can be further improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 장치의 예를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 장치의 프로세서가 포함할 수 있는 구성요소의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 장치가 수행할 수 있는 변압기 고장 진단 방법의 예를 도시한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서 전력용 변압기의 소리 데이터를 수집하는 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서 변압기 소리 구간을 검출하는 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 있어서 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 있어서 변압기 소리를 소리 강도로 변환하는 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 있어서 소리 강도를 이용하여 변압기 고장 여부를 진단하는 과정을 설명하기 위한 예시 도면이다.
1 is a block diagram showing an example of a computer device according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating an example of components that may be included in a processor of a computer device according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an example of a transformer fault diagnosis method that can be performed by a computer device according to an embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram for explaining a process of collecting sound data of a power transformer in an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram for explaining a process of detecting a sound section of a transformer in an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view for explaining a process of removing harmonics in a transformer sound section in an embodiment of the present invention.
7 to 9 are exemplary diagrams for explaining a process of converting a transformer sound into sound intensity in an embodiment of the present invention.
10 is an exemplary diagram for explaining a process of diagnosing a transformer failure using sound intensity in an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기의 소리를 이용하여 고장 여부를 진단하고 관리하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for diagnosing whether or not a power transformer has failed, and more particularly, to a technique for diagnosing and managing a failure using a transformer sound.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 장치의 예를 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing an example of a computer device according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예들에 따른 변압기 고장 진단 시스템이 도 1의 컴퓨터 장치(100)를 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 장치(100)에는 일실시예에 따른 컴퓨터 프로그램이 설치 및 구동될 수 있고, 컴퓨터 장치(100)는 구동된 컴퓨터 프로그램의 제어에 따라 본 발명의 실시예들에 따른 변압기 고장 진단 방법을 수행할 수 있다.A transformer fault diagnosis system according to embodiments of the present invention may be implemented through the computer device 100 of FIG. 1. For example, a computer program according to an embodiment may be installed and driven in the computer device 100, and the computer device 100 may diagnose a transformer failure according to embodiments of the present invention under the control of a driven computer program. The method can be performed.

변압기 고장 진단 시스템은 PC 기반의 프로그램 또는 모바일 단말 전용의 어플리케이션으로 구성될 수 있다. 본 실시예에서의 변압기 고장 진단 시스템은 독립적으로 동작하는 프로그램 형태로 구현되거나, 혹은 특정 어플리케이션의 인-앱(in-app) 형태로 구성되어 상기 특정 어플리케이션 상에서 동작이 가능하도록 구현될 수 있다.The transformer fault diagnosis system may be configured as a PC-based program or an application for mobile terminals. The transformer fault diagnosis system in this embodiment may be implemented as a program that operates independently, or may be implemented in an in-app form of a specific application to operate on the specific application.

컴퓨터 장치(100)를 통해 변압기 고장 진단 시스템은 고정형 단말이거나 이동형 단말일 수 있다. 컴퓨터 장치(100)의 예를 들면, 컴퓨터(PC), 스마트폰(smart phone), 태블릿(tablet), 노트북 등의 디바이스일 수 있다.The transformer fault diagnosis system through the computer device 100 may be a fixed terminal or a mobile terminal. For example, the computer device 100 may be a device such as a computer (PC), a smart phone, a tablet, or a laptop.

도 1에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 장치(100)는 변압기 고장 진단 방법을 실행하기 위한 구성요소로서 메모리(110), 프로세서(120), 통신 인터페이스(130) 그리고 입출력 인터페이스(140)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the computer device 100 may include a memory 110, a processor 120, a communication interface 130, and an input/output interface 140 as components for executing a transformer failure diagnosis method. have.

메모리(110)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 여기서 ROM과 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치는 메모리(110)와는 구분되는 별도의 영구 저장 장치로서 컴퓨터 장치(100)에 포함될 수도 있다. 또한, 메모리(110)에는 운영체제와 적어도 하나의 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 메모리(110)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체로부터 메모리(110)로 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록매체가 아닌 통신 인터페이스(130)를 통해 메모리(110)에 로딩될 수도 있다. 예를 들어, 소프트웨어 구성요소들은 네트워크(160)를 통해 수신되는 파일들에 의해 설치되는 컴퓨터 프로그램에 기반하여 컴퓨터 장치(100)의 메모리(110)에 로딩될 수 있다.The memory 110 is a computer-readable recording medium, and may include a non-permanent mass storage device such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), and a disk drive. Here, a non-destructive large-capacity recording device such as a ROM and a disk drive may be included in the computer device 100 as a separate permanent storage device separate from the memory 110. In addition, an operating system and at least one program code may be stored in the memory 110. These software components may be loaded into the memory 110 from a computer-readable recording medium separate from the memory 110. Such a separate computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium such as a floppy drive, disk, tape, DVD/CD-ROM drive, and memory card. In other embodiments, software components may be loaded into memory 110 through communication interface 130 rather than a computer-readable recording medium. For example, software components may be loaded into memory 110 of computer device 100 based on a computer program installed by files received over network 160.

프로세서(120)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(110) 또는 통신 인터페이스(130)에 의해 프로세서(120)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(120)는 메모리(110)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.The processor 120 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. Instructions may be provided to the processor 120 by memory 110 or communication interface 130. For example, the processor 120 may be configured to execute instructions received according to program codes stored in a recording device such as the memory 110.

통신 인터페이스(130)는 네트워크(160)를 통해 컴퓨터 장치(100)이 다른 컴퓨터 장치(미도시)와 서로 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 컴퓨터 장치(100)의 프로세서(120)가 메모리(110)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이나 명령, 데이터, 파일 등이 통신 인터페이스(130)의 제어에 따라 네트워크(160)를 통해 다른 컴퓨터 장치로 전달될 수 있다. 역으로, 다른 컴퓨터 장치로부터의 신호나 명령, 데이터, 파일 등이 네트워크(160)를 거쳐 컴퓨터 장치(100)의 통신 인터페이스(130)를 통해 컴퓨터 장치(100)로 수신될 수 있다. 통신 인터페이스(130)를 통해 수신된 신호나 명령, 데이터 등은 프로세서(120)나 메모리(110)로 전달될 수 있고, 파일 등은 컴퓨터 장치(100)가 더 포함할 수 있는 저장 매체(상술한 영구 저장 장치)로 저장될 수 있다.The communication interface 130 may provide a function for the computer device 100 to communicate with other computer devices (not shown) through the network 160. For example, a request, command, data, file, etc. generated by the processor 120 of the computer device 100 according to program code stored in a recording device such as the memory 110 is controlled by the communication interface 130 through the network ( 160) to another computer device. Conversely, signals, commands, data, files, and the like from other computer devices may be received through the network 160 to the computer device 100 through the communication interface 130 of the computer device 100. Signals, commands, data, and the like received through the communication interface 130 may be transferred to the processor 120 or the memory 110, and a file, etc., may be a storage medium (described above) that the computer device 100 may further include. Permanent storage device).

입출력 인터페이스(140)는 입출력 장치(150)와의 인터페이스를 위한 수단일 수 있다. 예를 들어, 입력 장치는 마이크, 키보드 또는 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치는 디스플레이, 스피커와 같은 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로, 입출력 인터페이스(140)는 터치스크린과 같이 입력과 출력을 위한 기능이 하나로 통합된 장치와의 인터페이스를 위한 수단일 수도 있다. 입출력 장치(150)는 컴퓨터 장치(100)와 하나의 장치로 구성될 수도 있다.The input/output interface 140 may be a means for interfacing with the input/output device 150. For example, the input device may include a device such as a microphone, keyboard or mouse, and the output device may include a device such as a display or speaker. As another example, the input/output interface 140 may be a means for interfacing with a device in which functions for input and output are integrated into one, such as a touch screen. The input/output device 150 may be configured as a computer device 100 and a single device.

또한, 다른 실시예들에서 컴퓨터 장치(100)는 도 1의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 컴퓨터 장치(100)는 상술한 입출력 인터페이스(140)와 연결되는 입출력 장치들 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), 카메라, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다.Also, in other embodiments, the computer device 100 may include more components than those in FIG. 1. However, there is no need to clearly show most prior art components. For example, the computer device 100 is implemented to include at least some of the input/output devices connected to the input/output interface 140 described above, or further includes other components such as a transceiver, camera, various sensors, and databases. It may include.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 장치의 프로세서가 포함할 수 있는 구성요소의 예를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 컴퓨터 장치가 수행할 수 있는 변압기 고장 진단 방법의 예를 도시한 순서도이다.2 is a diagram illustrating an example of components that a processor of a computer device according to an embodiment of the present invention may include, and FIG. 3 is a transformer failure that can be performed by the computer device according to an embodiment of the present invention It is a flowchart showing an example of a diagnostic method.

도 2에 도시된 바와 같이, 프로세서(120)는 데이터 수집부(201), 소리 검출부(202), 고조파 제거부(203), 강도 변환부(204), 및 변압기 진단부(205)를 포함할 수 있다. 이러한 프로세서(120)의 구성요소들은 적어도 하나의 프로그램 코드에 의해 제공되는 제어 명령에 따라 프로세서(120)에 의해 수행되는 서로 다른 기능들(different functions)의 표현들일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120)가 소리 데이터를 수집하도록 컴퓨터 장치(100)를 제어하기 위해 동작하는 기능적 표현으로서 데이터 수집부(201)가 사용될 수 있다.As shown in FIG. 2, the processor 120 may include a data collection unit 201, a sound detection unit 202, a harmonic removal unit 203, an intensity conversion unit 204, and a transformer diagnosis unit 205. Can be. The components of the processor 120 may be expressions of different functions performed by the processor 120 according to control instructions provided by at least one program code. For example, the data collection unit 201 may be used as a functional expression to operate the processor 120 to control the computer device 100 to collect sound data.

프로세서(120) 및 프로세서(120)의 구성요소들은 도 3의 변압기 고장 진단 방법이 포함하는 단계들(S301 내지 S305)을 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(120) 및 프로세서(120)의 구성요소들은 메모리(320)가 포함하는 운영체제의 코드와 상술한 적어도 하나의 프로그램 코드에 따른 명령(instruction)을 실행하도록 구현될 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 프로그램 코드는 변압기 고장 진단 방법을 처리하기 위해 구현된 프로그램의 코드에 대응될 수 있다.The processor 120 and the components of the processor 120 may perform steps S301 to S305 included in the transformer fault diagnosis method of FIG. 3. For example, the processor 120 and components of the processor 120 may be implemented to execute instructions according to at least one program code and the code of the operating system included in the memory 320. Here, at least one program code may correspond to a code of a program implemented to process a transformer fault diagnosis method.

변압기 고장 진단 방법은 도시된 순서대로 발생하지 않을 수 있으며, 단계들 중 일부가 생략되거나 추가의 과정이 더 포함될 수 있다.The transformer fault diagnosis method may not occur in the order shown, and some of the steps may be omitted or additional processes may be further included.

프로세서(120)는 변압기 고장 진단 방법을 위한 프로그램 파일에 저장된 프로그램 코드를 메모리(320)에 로딩할 수 있다. 예를 들어, 변압기 고장 진단 방법을 위한 프로그램 파일은 도 3을 통해 설명한 영구 저장 장치(330)에 저장되어 있을 수 있고, 프로세서(120)는 버스를 통해 영구 저장 장치(330)에 저장된 프로그램 파일로부터 프로그램 코드가 메모리(320)에 로딩되도록 컴퓨터 장치(100)를 제어할 수 있다. 이때, 프로세서(120) 및 프로세서(120)가 포함하는 데이터 수집부(201), 소리 검출부(202), 고조파 제거부(203), 강도 변환부(204), 및 변압기 진단부(205) 각각은 메모리(320)에 로딩된 프로그램 코드 중 대응하는 부분의 명령을 실행하여 이후 변압기 고장 진단 방법을 실행하기 위한 프로세서(120)의 서로 다른 기능적 표현들일 수 있다. 변압기 고장 진단 방법의 실행을 위해, 프로세서(120) 및 프로세서(120)의 구성요소들은 직접 제어 명령에 따른 연산을 처리하거나 또는 컴퓨터 장치(100)를 제어할 수 있다.The processor 120 may load the program code stored in the program file for the transformer fault diagnosis method into the memory 320. For example, the program file for the transformer fault diagnosis method may be stored in the permanent storage device 330 described with reference to FIG. 3, and the processor 120 may be stored from the program file stored in the permanent storage device 330 through the bus. The computer device 100 may be controlled such that the program code is loaded into the memory 320. At this time, the processor 120 and the data collection unit 201 included in the processor 120, the sound detection unit 202, the harmonic removal unit 203, the intensity conversion unit 204, and the transformer diagnosis unit 205, respectively It may be different functional expressions of the processor 120 for executing a transformer fault diagnosis method by executing an instruction of a corresponding portion of the program code loaded in the memory 320. For the implementation of the transformer fault diagnosis method, the processor 120 and the components of the processor 120 may process an operation according to a direct control command or control the computer device 100.

변압기 고장 진단 방법은 IoT 고장진단 기술 분야에 속하며, 소리를 분류/탐지하는 인공 지능과 패턴 인식 기술, 그리고 변압기 소리 데이터를 DB 정보로 변환하는 신호 처리 기술을 포함한다.The transformer fault diagnosis method belongs to the IoT fault diagnosis technology field, and includes artificial intelligence and pattern recognition technology to classify/detect sounds, and signal processing technology to convert transformer sound data into DB information.

단계(S301)에서 데이터 수집부(201)는 마이크 센서와 같은 소리 감지 센서를 이용하여 전력용 변압기의 소리 데이터를 수집할 수 있다. 소리 감지 센서는 변압기 고장 진단 시스템에 포함된 구성요소로 구성될 수 있으며, 혹은 전력용 변압기에 부착되어 전력용 변압기의 소리 데이터를 원격의 변압기 고장 진단 시스템으로 전달할 수 있는 통신 기능을 가진 센서를 이용하는 것 또한 가능하다.In step S301, the data collection unit 201 may collect sound data of a power transformer using a sound detection sensor such as a microphone sensor. The sound detection sensor may be composed of components included in the transformer failure diagnosis system, or may be attached to a power transformer and use a sensor having a communication function to transmit sound data of the power transformer to a remote transformer failure diagnosis system. Things are also possible.

도 4는 전력용 변압기의 소리 데이터를 수집하는 과정(S301)의 예시를 도시한 것이다.4 shows an example of a process (S301) for collecting sound data of a power transformer.

도 4를 참조하면, 데이터 수집부(201)는 전력용 변압기(400) 혹은 전력용 변압기(400)의 주변에 부착된 마이크 센서(401)를 통해 원격에서 전력용 변압기(400)의 소리 데이터를 수집할 수 있다.Referring to FIG. 4, the data collection unit 201 remotely receives sound data of the power transformer 400 through a power transformer 400 or a microphone sensor 401 attached to the periphery of the power transformer 400. Can be collected.

데이터 수집부(201)에서 수집한 전력용 변압기의 소리 데이터는 무 손실, 비 압축의 wav 파일 포맷이며, 샘플링 레이트(sampling rate)는 44,100Hz, 그리고 단일 채널의 형식인 Mono 형식으로 구성될 수 있다.The sound data of the power transformer collected by the data collection unit 201 is a lossless, uncompressed wav file format, a sampling rate of 44,100 Hz, and a single channel format of Mono format. .

전력용 변압기의 고장진단 기술에서는 전력용 변압기의 소리를 이용하여 고장으로 인한 폭발 이전의 비정상적인 상태를 예측할 수 있다.In the power transformer failure diagnosis technology, the abnormality of the state before the explosion due to the failure can be predicted using the sound of the power transformer.

그러나, 전력용 변압기는 60Hz 정도로 상대적으로 작은 소리 크기를 가지기 때문에 고조파 분석이나 패턴 인식이 어렵다는 문제가 있다. 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 잡음을 제외한 변압기 소리에서 고조파를 제거한 후 소리 강도를 변환하여 이를 바탕으로 고장 여부를 진단할 수 있다.However, the power transformer has a relatively small sound level, such as 60 Hz, and thus has a problem that it is difficult to analyze harmonics or recognize patterns. In the present invention, in order to solve such a problem, after removing harmonics from the transformer sound excluding noise, the sound intensity may be converted to diagnose a failure based on this.

다시 도 3에서, 단계(S302)에서 소리 검출부(202)는 기계학습 방법 등을 이용하여 단계(S301)에서 수집한 소리 데이터에서 변압기 소리를 검출할 수 있다.In FIG. 3 again, in step S302, the sound detector 202 may detect the transformer sound from the sound data collected in step S301 using a machine learning method or the like.

도 5는 잡음을 제외한 변압기 소리 구간을 검출하는 과정(S302)의 예시를 도시한 것이다.5 shows an example of a process (S302) of detecting a transformer sound section excluding noise.

먼저, 소리 검출부(202)는 저주파 필터(low pass filter)인 평탄 필터(Smooth filter)를 이용하여 백색 잡음을 제거할 수 있다. 고장 진단을 위한 변압기 소리의 특징은 진폭(amplitude)을 통해 진단되므로 백색 잡음을 제거하기 위해서는 고조파 성분을 제거하는 저주파 필터를 이용할 수 있다. 다시 말해, 상대적으로 크기가 작은 잡음인 백색 잡음은 신호처리 분야의 평탄 필터를 이용하여 제거할 수 있다.First, the sound detector 202 may remove white noise using a low pass filter, a smooth filter. The characteristic of transformer sound for fault diagnosis is diagnosed through amplitude, so a low-frequency filter that removes harmonic components can be used to remove white noise. In other words, white noise, which is a relatively small noise, can be removed using a flat filter in the signal processing field.

소리 검출부(202)는 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 변압기의 실제 소리 구간과 일반 잡음을 분류할 수 있다. 일례로, 소리 검출부(202)는 패턴인식 분류 기법의 SVDD(Support Vector Data Description)을 적용하여 변압기 소리 구간과 일반 잡음을 분류할 수 있다.The sound detector 202 may classify the actual sound section and general noise of the transformer from the sound data from which the white noise has been removed. For example, the sound detector 202 may classify a transformer sound section and general noise by applying a support vector data description (SVDD) of the pattern recognition classification technique.

상대적으로 큰 잡음인 일반 잡음을 분류하기 위해서는 먼저 소음실과 같은 밀폐된 공간에서 잡음이 섞이지 않은 변압기의 소리 데이터를 수집할 수 있다. 그리고, 수집한 소리 데이터를 SVDD를 이용하여 학습함으로써 실제 변압기 소리에 대한 학습 모형을 만들 수 있다. SVDD는 이진 분류기로서 참과 거짓만 판별이 가능하므로 변압기 소리인지, 그리고 변압기 소리가 아닌 일반 잡음인지를 판별 가능하다.In order to classify the general noise, which is a relatively large noise, first, sound data of a transformer with no noise mixed in an enclosed space such as a noise room can be collected. And, by learning the collected sound data using SVDD, it is possible to create a learning model for the actual transformer sound. As SVDD is a binary classifier, only true and false can be discriminated, so it is possible to discriminate whether it is a transformer noise or a general noise rather than a transformer sound.

변압기에 들어오는 전류가 주로 60Hz이기 때문에 일반 스트림에서 SVDD를 적용하기 위해서는 길이가 가변 파라미터(예컨대, 0.1~1초)를 갖도록 슬라이딩 윈도우(sliding window) 처리 방법을 적용하여 변압기 소리 구간을 탐지할 수 있다.Since the current entering the transformer is mainly 60 Hz, in order to apply SVDD in a normal stream, the sound section of the transformer can be detected by applying a sliding window processing method so that the length has a variable parameter (for example, 0.1 to 1 second). .

따라서, 소리 검출부(202)는 이진 분류기인 SVDD를 슬라이딩 윈도우 처리 방식에 의해 적용하여 변압기 소리 구간을 검출해 낼 수 있다.Therefore, the sound detection unit 202 may detect the transformer sound section by applying the binary classifier SVDD by a sliding window processing method.

소리 검출부(202)는 기계학습을 통해 변압기 소리 구간이 변압기 소리가 맞는지를 검증할 수 있다. 소리 검출부(202)는 변압기 소리 구간이 변압기의 소리에 해당되는지 아닌지를 CNN(convolutional neural network) 기법을 이용하여 판단할 수 있다.The sound detection unit 202 may verify whether a transformer sound section is a transformer sound through machine learning. The sound detector 202 may determine whether the transformer sound section corresponds to the sound of the transformer using a convolutional neural network (CNN) technique.

소리 검출부(202)는 잡음이 섞이지 않은 변압기의 소리 데이터를 CNN 기법을 적용하여 학습하고, 이러한 학습 모형을 통해 SVDD로부터 분류된 변압기 소리 구간을 검증하여 변압기 소리인지 변압기 소리가 아닌지를 판단할 수 있다.The sound detector 202 learns sound data of a transformer with no noise by applying a CNN technique, and verifies whether the sound is a transformer or a transformer by verifying a transformer sound section classified from SVDD through this learning model. .

SVDD와 CNN은 모두 분류(classification)를 위한 알고리즘으로, SVDD는 정상 집단과 비정상 집단을 분류하는 성능이 뛰어나고, CNN은 복잡한 상황에 적용 가능한 기계학습 방법에 해당된다.Both SVDD and CNN are algorithms for classification, SVDD has excellent performance in classifying normal and abnormal groups, and CNN is a machine learning method applicable to complex situations.

따라서, 본 발명에서는 SVDD와 CNN의 특성을 고려하여 SVDD는 소리 스트리밍에서 변압기 소리 구간을 탐지하기 위해 적용하고, CNN은 탐지된 변압기 소리 구간을 검증하기 위해서 적용된다.Therefore, in the present invention, considering the characteristics of SVDD and CNN, SVDD is applied to detect a transformer sound section in sound streaming, and CNN is applied to verify the detected transformer sound section.

다시 도 3에서, 단계(S303)에서 고조파 제거부(203)는 단계(S302)에서 검출된 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거할 수 있다.In FIG. 3 again, in step S303, the harmonic removal unit 203 may remove harmonics in the transformer sound section detected in step S302.

도 6은 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 과정(S303)의 예시를 도시한 것이다. 일례로, 고조파 제거부(203)는 저주파 필터를 이용하여 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거할 수 있다.6 shows an example of a process (S303) for removing harmonics in the transformer sound section. As an example, the harmonic removing unit 203 may remove harmonics from the transformer sound section using a low frequency filter.

다시 도 3에서, 단계(S304)에서 강도 변환부(204)는 단계(S303)에서 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도로 변환할 수 있다.In FIG. 3 again, in step S304, the intensity converter 204 may convert the transformer sound from which the harmonics are removed in step S303 to sound intensity.

도 7은 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도로 변환하는 과정(S304)의 예시를 도시한 것이다. 다시 말해, 강도 변환부(204)는 소리 강도 변환을 통해 고조파가 제거된 변압기 소리의 강도를 측정할 수 있다.7 shows an example of a process (S304) of converting the sound of a transformer from which harmonics have been removed into sound intensity. In other words, the intensity converter 204 may measure the intensity of the transformer sound from which harmonics are removed through sound intensity conversion.

도 8은 정상적인 변압기의 소리 파형과 소리 강도를 도시한 것이고, 도 9는 고장 변압기의 소리 파형과 소리 강도를 도시한 것이다. 도 8과 도 9를 참조하면, 고장 변압기의 소리 강도가 일부 구간에서 정상 변압기의 소리 강도보다 큼을 알 수 있다.8 shows the sound waveform and sound intensity of a normal transformer, and FIG. 9 shows the sound waveform and sound intensity of a faulty transformer. 8 and 9, it can be seen that the sound strength of the faulty transformer is greater than that of the normal transformer in some sections.

다시 도 3에서, 단계(S305)에서 변압기 진단부(205)는 단계(S304)에서 변환된 소리 강도를 이용하여 변압기의 고장 여부를 진단할 수 있다. 일례로, 변압기 진단부(205)는 변압기의 소리 강도를 사전에 정해진 소리 강도와 비교하여 변압기의 고장 여부를 판단할 수 있다.In FIG. 3 again, in step S305, the transformer diagnosis unit 205 may diagnose whether the transformer has failed using the sound intensity converted in step S304. For example, the transformer diagnosis unit 205 may determine whether the transformer has failed by comparing the sound strength of the transformer with a predetermined sound strength.

도 10은 소리 강도를 이용하여 변압기 고장 여부를 진단하는 과정(S305)의 예시를 도시한 것이다.10 illustrates an example of a process (S305) for diagnosing a transformer failure using sound intensity.

도 10을 참조하면, 변압기 진단부(205)는 정상 변압기 소리 강도와 비정상 변압기 소리 강도의 비교를 통해 고장 여부를 진단할 수 있다. 예를 들어, 변압기 진단부(205)는 전력용 변압기의 최초 운행 시 변압기 소리 혹은 밀폐 공간에서 수집한 잡음이 섞이지 않은 변압기 소리를 정상 변압기 소리로 간주하고, 진단 대상이 되는 변압기의 소리 신호 파형, 소리 강도, 그리고 평균, 최대, 최소의 통계값을 기록하고, 단위 기간(예컨대, 1일)동안 주기적으로 변압기 소리 정보를 파악하고, 정상 변압기와 평균, 최대, 최소의 통계값을 비교함으로써 고장 유무를 파악할 수 있다.Referring to FIG. 10, the transformer diagnosis unit 205 may diagnose whether or not a failure occurs by comparing the normal transformer sound intensity and the abnormal transformer sound intensity. For example, the transformer diagnosis unit 205 considers the transformer sound or the noise of a transformer that does not mix noise collected in an enclosed space as the normal transformer sound during the first operation of the power transformer, and the sound signal waveform of the transformer to be diagnosed, Record the sound intensity, and the average, maximum, and minimum statistics, and check the transformer sound information periodically for a unit period (for example, 1 day), and compare the normal transformer with the average, maximum, and minimum statistics to determine whether there is a failure. Can grasp.

이처럼 본 발명의 실시예들에 따르면, 전력용 변압기의 소리 데이터에서 고조파를 제거한 후 소리 강도로 변형하여 이를 기초로 전력용 변압기의 고장 여부를 판단함으로써 전력용 변압기의 노후화나 고장 상태를 효과적으로 관리할 수 있고 소리를 이용한 변압기 고장 진단 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, according to embodiments of the present invention, after removing harmonics from the sound data of the power transformer, it is transformed into sound intensity to determine whether the power transformer has failed based on this, thereby effectively managing the aging or failure state of the power transformer. Can improve the performance of the transformer fault diagnosis using sound.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and/or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments may include a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor (micro signal processor), a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA), or a programmable (PLU) It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a logic unit, microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may perform an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and/or data may be embodied in any type of machine, component, physical device, computer storage medium, or device in order to be interpreted by the processing device or to provide instructions or data to the processing device. have. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. In this case, the medium may continuously store a program executable on a computer or may be temporarily stored for execution or download. In addition, the medium may be various recording means or storage means in the form of a single or several hardware combinations, and is not limited to a medium directly connected to a computer system, but may be distributed on a network. Examples of the medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks, And program instructions including ROM, RAM, flash memory, and the like. In addition, examples of other media include an application store for distributing applications, a site for distributing or distributing various software, and a recording medium or storage medium managed by a server.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (13)

컴퓨터 장치에서 수행되는 변압기 고장 진단 방법에 있어서,
적어도 하나의 프로세서에 의해, 전력용 변압기에서 수집한 소리 데이터로부터 변압기 소리 구간을 검출하는 단계;
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 단계;
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도(sound intensity level)로 변환하는 단계; 및
상기 적어도 하나의 프로세서에 의해, 상기 소리 강도를 이용하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 단계
를 포함하고,
상기 검출하는 단계는,
저주파 필터(low pass filter)인 평탄 필터(Smooth filter)를 이용하여 상기 소리 데이터에서 백색 잡음을 제거하는 단계; 및
SVDD(Support Vector Data Description)을 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하는 단계
를 포함하고,
상기 분류하는 단계는,
잡음이 포함되지 않은 변압기의 실제 소리가 학습된 SVDD 모형을 슬라이딩 윈도우(sliding window) 처리 방식으로 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고,
소리 스트리밍에서 상기 SVDD를 적용하기 위해서는 길이가 가변 파라미터를 갖도록 상기 슬라이딩 윈도우 처리 방식을 적용하여 상기 변압기 소리 구간을 탐지하고,
상기 진단하는 단계는,
상기 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값을 사전에 정해진 정상 변압기의 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값과 비교하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 판단하는 것
을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 방법.
A method for diagnosing a transformer failure performed in a computer device,
Detecting, by at least one processor, a transformer sound section from sound data collected by the power transformer;
Removing harmonics from the transformer sound section by the at least one processor;
Converting, by the at least one processor, the harmonic removed transformer sound to a sound intensity level; And
Diagnosing a failure of the power transformer using the sound intensity by the at least one processor.
Including,
The detecting step,
Removing white noise from the sound data using a smooth filter that is a low pass filter; And
Classifying the transformer sound section from the sound data from which the white noise is removed by applying a support vector data description (SVDD)
Including,
The classification step,
The SVDD model in which the actual sound of the transformer without noise is learned is applied by a sliding window processing method to classify the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed,
In order to apply the SVDD in sound streaming, the transformer sound section is detected by applying the sliding window processing method so that the length has a variable parameter,
The diagnosis step,
To determine whether the power transformer has failed by comparing the average, maximum, and minimum statistical values of the sound intensity with the predetermined average, maximum, and minimum statistical values of the normal transformer sound intensity.
Transformer fault diagnosis method characterized in that.
제1항에 있어서,
상기 검출하는 단계는,
상기 전력용 변압기 혹은 상기 전력용 변압기의 주변에 부착된 마이크 센서를 통해 무선으로 상기 소리 데이터를 수집하는 단계
를 포함하는 변압기 고장 진단 방법.
According to claim 1,
The detecting step,
Collecting the sound data wirelessly through the power transformer or a microphone sensor attached to the periphery of the power transformer
Transformer fault diagnosis method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 검출하는 단계는,
CNN(convolutional neural network)을 이용하여 상기 SVDD를 통해 분류된 상기 변압기 소리 구간을 검증하는 단계
를 더 포함하는 변압기 고장 진단 방법.
According to claim 1,
The detecting step,
Verifying the transformer sound section classified through the SVDD using a convolutional neural network (CNN)
Transformer fault diagnosis method further comprising a.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제거하는 단계는,
저주파 필터(low pass filter)를 이용하여 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 것
을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 방법.
According to claim 1,
The removing step,
Removing harmonics in the sound section of the transformer using a low pass filter
Transformer fault diagnosis method characterized in that.
삭제delete 변압기 고장 진단 방법을 실행시키기 위해 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램에 있어서,
상기 변압기 고장 진단 방법은,
전력용 변압기에서 수집한 소리 데이터로부터 변압기 소리 구간을 검출하는 단계;
상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 단계;
상기 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도(sound intensity level)로 변환하는 단계; 및
상기 소리 강도를 이용하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 단계
를 포함하고,
상기 검출하는 단계는,
저주파 필터(low pass filter)인 평탄 필터(Smooth filter)를 이용하여 상기 소리 데이터에서 백색 잡음을 제거하는 단계; 및
SVDD(Support Vector Data Description)을 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하는 단계
를 포함하고,
상기 분류하는 단계는,
잡음이 포함되지 않은 변압기의 실제 소리가 학습된 SVDD 모형을 슬라이딩 윈도우(sliding window) 처리 방식으로 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고,
소리 스트리밍에서 상기 SVDD를 적용하기 위해서는 길이가 가변 파라미터를 갖도록 상기 슬라이딩 윈도우 처리 방식을 적용하여 상기 변압기 소리 구간을 탐지하고,
상기 진단하는 단계는,
상기 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값을 사전에 정해진 정상 변압기의 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값과 비교하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 판단하는 것
을 특징으로 하는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
A computer program stored in a computer-readable recording medium for executing a transformer failure diagnosis method,
The transformer fault diagnosis method,
Detecting a sound section of the transformer from sound data collected by the power transformer;
Removing harmonics from the transformer sound section;
Converting the transformer sound from which the harmonics have been removed into a sound intensity level; And
Diagnosing the failure of the power transformer using the sound intensity
Including,
The detecting step,
Removing white noise from the sound data using a smooth filter that is a low pass filter; And
Classifying the transformer sound section from the sound data from which the white noise is removed by applying a support vector data description (SVDD)
Including,
The classification step,
The SVDD model in which the actual sound of the transformer without noise is learned is applied by a sliding window processing method to classify the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed,
In order to apply the SVDD in sound streaming, the transformer sound section is detected by applying the sliding window processing method so that the length has a variable parameter,
The diagnosis step,
To determine whether the power transformer has failed by comparing the average, maximum, and minimum statistical values of the sound intensity with the predetermined average, maximum, and minimum statistical values of the normal transformer sound intensity.
Characterized in that, computer program stored in a computer-readable recording medium.
컴퓨터로 구현되는 변압기 고장 진단 시스템에 있어서,
메모리에 포함된 컴퓨터 판독가능한 명령들을 실행하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서
를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
전력용 변압기에서 수집한 소리 데이터로부터 변압기 소리 구간을 검출하는 소리 검출부;
상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 고조파 제거부;
상기 고조파가 제거된 변압기 소리를 소리 강도(sound intensity level)로 변환하는 강도 변환부; 및
상기 소리 강도를 이용하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 진단하는 변압기 진단부
를 포함하고,
상기 소리 검출부는,
저주파 필터(low pass filter)인 평탄 필터(Smooth filter)를 이용하여 상기 소리 데이터에서 백색 잡음을 제거하고,
SVDD(Support Vector Data Description)을 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고,
잡음이 포함되지 않은 변압기의 실제 소리가 학습된 SVDD 모형을 슬라이딩 윈도우(sliding window) 처리 방식으로 적용하여 상기 백색 잡음이 제거된 소리 데이터에서 상기 변압기 소리 구간을 분류하고,
소리 스트리밍에서 상기 SVDD를 적용하기 위해서는 길이가 가변 파라미터를 갖도록 상기 슬라이딩 윈도우 처리 방식을 적용하여 상기 변압기 소리 구간을 탐지하고,
상기 변압기 진단부는,
상기 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값을 사전에 정해진 정상 변압기의 소리 강도의 평균, 최대, 최소의 통계값과 비교하여 상기 전력용 변압기의 고장 여부를 판단하는 것
을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 시스템.
In the computer implemented transformer fault diagnosis system,
At least one processor configured to execute computer readable instructions contained in memory
Including,
The at least one processor,
A sound detector for detecting a transformer sound section from sound data collected by a power transformer;
A harmonic removing unit that removes harmonics from the transformer sound section;
An intensity converter for converting the transformer sound from which the harmonics have been removed into sound intensity levels; And
Transformer diagnosis unit for diagnosing the failure of the power transformer using the sound intensity
Including,
The sound detection unit,
White noise is removed from the sound data using a smooth filter, which is a low pass filter,
Applying SVDD (Support Vector Data Description) to classify the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed,
The SVDD model in which the actual sound of the transformer without noise is learned is applied by a sliding window processing method to classify the transformer sound section from the sound data from which the white noise has been removed,
In order to apply the SVDD in sound streaming, the transformer sound section is detected by applying the sliding window processing method so that the length has a variable parameter,
The transformer diagnostic unit,
To determine whether the power transformer has failed by comparing the average, maximum, and minimum statistical values of the sound intensity with the predetermined average, maximum, and minimum statistical values of the normal transformer sound intensity.
Transformer fault diagnosis system, characterized by.
제8항에 있어서,
상기 소리 검출부는,
상기 전력용 변압기 혹은 상기 전력용 변압기의 주변에 부착된 마이크 센서를 통해 무선으로 상기 소리 데이터를 수집하는 것
을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 시스템.
The method of claim 8,
The sound detection unit,
Collecting the sound data wirelessly through the power transformer or a microphone sensor attached to the periphery of the power transformer
Transformer fault diagnosis system, characterized by.
제8항에 있어서,
상기 소리 검출부는,
CNN(convolutional neural network)을 이용하여 상기 SVDD를 통해 분류된 상기 변압기 소리 구간을 검증하는 것
을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 시스템.
The method of claim 8,
The sound detection unit,
Verifying the transformer sound section classified through the SVDD using a convolutional neural network (CNN)
Transformer fault diagnosis system, characterized by.
삭제delete 제8항에 있어서,
상기 고조파 제거부는,
저주파 필터(low pass filter)를 이용하여 상기 변압기 소리 구간에서 고조파를 제거하는 것
을 특징으로 하는 변압기 고장 진단 시스템.
The method of claim 8,
The harmonic removal unit,
Removing harmonics in the sound section of the transformer using a low pass filter
Transformer fault diagnosis system, characterized by.
삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101213085B1 (en) * 2010-11-23 2012-12-24 고려대학교 산학협력단 Device and method for audio data recognition and system for crime prevention using audio data recognition
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