KR101005314B1 - 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법 - Google Patents

발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전설비에 대한 원격지에서 안전하게 여러 대의 전원공급장치의 운전 상태를 일괄 감시함과 동시에 공급전원의 건전성도 함께 감시할 수 있는 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 발전설비의 전원공급장치내의 입출력 전압/전류의 건전성을 미리 감지할 수 있는 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)와 상기 전원공급장치의 입출력 전압에 대한 AC/DC 전압감지 Sensor(120)와 상기 전원공급장치의 입출력 전류에 대한 AC/DC 전류감지 Sensor(130)와 상기 전원공급장치내의 냉각 팬에 대한 온도를 감지하는 온도감지 Sensor(140)를 구비하는 각종 감지센서(100)와, 상기 각종 감지센서의 검출값을 수집하는 PC기반의 DAQ Unit(300)를 이용한 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 있어서, 상기 각종 감지센서와 PC기반의 DAQ Unit(Data 수집 장치)간에 1:1로 연결되는 제1 단계와; 상기 DAQ Unit와 통신변환기가 연결되되, 상기 DAQ Unit에서 출력되어진 신호가 통신 케이블을 통하여 통신변환기와 연결되면 PC의 프로그램(Labview)상에서 실제 값으로 전환되는 제2 단계와; 상기 통신변환기와 Server PC(혹은 Main Server)가 연결되어, 상기 통신변환기에서 TCP/IP를 통하여 전송되는 Data는 Main Server에서 통합하여 출력 및 저장하고 발전소 1호기 당 16대의 전원공급장치와 동시에 모니터링 되는 제3 단계를 포함하며, 또한, 상기 제1 단계에서, 상기 DAQ Unit는 최대 입력 채널은 9채널로 구성하여 모든 신호간은 전기적으로 절연시키며, 1~10sec 단위로 상기 각종 감지센서에서 출력되는 신호가 있는지 확인하여 실제의 전압 및 전류의 값인 0VDC ~ 10VDC의 아날로그 값을 입력 받아 디지털 신호로 변환하여 통신변환기를 통해 Server PC로 전송되는 제1-1 단계 및, 상기 각종 감지센서는 Sensor측의 이상 발생 시에도 시스템에 전혀 영향을 주지 않도록 하기 위해 내부의 절연 트랜스(Trans)를 통해 전기적으로 절연되는 제1-2 단계와, 또한, 상기 제3 단계에서, MAIN 실시간 감시 화면에서 DC Ripple & Noise, 전압, 전류, 온도를 각 전원공급장치 별로 16개를 동시에 출력하며, 그 중 어느 하나를 선택하게 되면 사전에 설정된 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 의해 개별 상세 정보 및 그래프가 디스플레이 되는 제3-1 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법을 제공한다.
따라서 본 발명은 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법은, 감시 시스템의 고장에 의하여 전원공급장치의 기능 및 성능에 영향을 미칠 가능성을 완벽하게 배제하고, 전원공급장치의 신뢰성 향상과 발전설비의 안정운영에 크게 기여할 수 있는 독특한 특징을 갖는다.

Description

발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법{Method for Monitering On-line Health Power Supply of the Generating plant}
본 발명은 발전설비에 대한 원격지에서 안전하게 여러 대의 전원공급장치의 운전 상태를 일괄 감시함과 동시에 공급전원의 건전성도 함께 감시할 수 있는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 관한 것이다.
최근 발전기 단위 용량의 증가와 함께 발전설비를 제어하고 감시하는 제어설비도 더욱 고도화, 첨단화함으로써 제어설비의 신뢰성 여부는 발전소 전체의 안정운영을 좌우할 정도로 그 영향력이 커져가고 있다.
현장의 설비 담당자들은 제어설비, 특히 제어설비의 심장 역할을 하는 전원공급장치의 건전성 유지를 위하여 많은 노력을 기울이고 있으나, 지금까지의 제어설비 전원공급장치의 이상 유무 점검 방법은 정비원이나 운전원이 시각, 후각, 청각 등에 의존하거나 측정 장치를 이용하여 공급전압 및 전류를 측정하는 등의 비교적 원시적인 수단을 사용하여 왔기 때문에 점검하는 사람의 숙련도나 개인 기준에 따라 점검 결과가 다르게 나타날 수 있음은 물론 점검 중 인적 실수에 의한 고장을 일으키는 경우도 종종 발생함으로써 보다 안전하고 과학적인 진단 방법의 개발이 절실하게 필요하게 되었다.
따라서 본 발명은 발전설비 중 가장 중요한 설비의 하나인 전원공급장치의 신뢰성을 확보함으로써 발전설비의 안정운영에 기여하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 목적은 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감시 시스템의 안전성과 신뢰성 측면에서 특별히 고안된 센서회로와 모니터링용 PC기반 DAQ 유니트를 통해 전원공급장치의 입출력 전압/전류 및 온도 감시는 물론 전원공급장치 고장시 고장 전후의 데이터를 고속으로 수집하여 고장원인 분석이 가능하도록 한 이벤트(event) 기능(혹은 모니터링), 전원공급장치의 입출력 전압/전류의 건전성을 미리 감지할 수 있는 리플(ripple)/노이즈(noise) 감시 기능 및 이중화 전원의 건전성을 감시할 수 있는 부하 분담률 감시 기능들을 포함하여 기존 전원공급장치의 관리방법을 혁신적으로 개선시킴으로써, (1)감시 시스템의 고장에 의하여 전원공급장치의 기능 및 성능에 영향을 미칠 가능성을 완벽하게 배제하고, (2)전원공급장치의 신뢰성 향상과 발전설비의 안정운영에 크게 기여하도록 한 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법을 제공하는데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 발전설비의 전원공급장치내의 입출력 전압/전류의 건전성을 미리 감지할 수 있는 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)와 상기 전원공급장치의 입출력 전압에 대한 AC/DC 전압감지 Sensor(120)와 상기 전원공급장치의 입출력 전류에 대한 AC/DC 전류감지 Sensor(130)와 상기 전원공급장치내의 냉각 팬에 대한 온도를 감지하는 온도감지 Sensor(140)를 구비하는 각종 감지센서(100)와, 상기 각종 감지센서의 검출값을 수집하는 PC기반의 DAQ Unit(300)를 이용한 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 있어서, 상기 각종 감지센서와 PC기반의 DAQ Unit(Data 수집 장치)간에 1:1로 연결되는 제1 단계와; 상기 DAQ Unit와 통신변환기가 연결되되, 상기 DAQ Unit에서 출력되어진 신호가 통신 케이블을 통하여 통신변환기와 연결되면 PC의 프로그램(Labview)상에서 실제 값으로 전환되는 제2 단계와; 상기 통신변환기와 Server PC(혹은 Main Server)가 연결되어, 상기 통신변환기에서 TCP/IP를 통하여 전송되는 Data는 Main Server에서 통합하여 출력 및 저장하고 발전소 1호기 당 16대의 전원공급장치와 동시에 모니터링 되는 제3 단계를 포함하며, 또한, 상기 제1 단계에서, 상기 DAQ Unit는 최대 입력 채널은 9채널로 구성하여 모든 신호간은 전기적으로 절연시키며, 1~10sec 단위로 상기 각종 감지센서에서 출력되는 신호가 있는지 확인하여 실제의 전압 및 전류의 값인 0VDC ~ 10VDC의 아날로그 값을 입력 받아 디지털 신호로 변환하여 통신변환기를 통해 Server PC로 전송되는 제1-1 단계 및, 상기 각종 감지센서는 Sensor측의 이상 발생 시에도 시스템에 전혀 영향을 주지 않도록 하기 위해 내부의 절연 트랜스(Trans)를 통해 전기적으로 절연되는 제1-2 단계와, 또한, 상기 제3 단계에서, MAIN 실시간 감시 화면에서 DC Ripple & Noise, 전압, 전류, 온도를 각 전원공급장치 별로 16개를 동시에 출력하며, 그 중 어느 하나를 선택하게 되면 사전에 설정된 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 의해 개별 상세 정보 및 그래프가 디스플레이 되는 제3-1 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법을 제공한다.
바람직하게는, 상기 제1 단계의 각종 감지센서(100)의 경우, DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)는 DC 전압감지 Sensor와 같은 입력을 사용하고 퓨즈를 거친 입력 전압의 Ripple & Noise를 감지하여 그 값을 DC 0V ~ 10V로 변환하며, 상기 AC/DC 전압감지 Sensor(120)는 AC 전압감지 Sensor의 경우 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭 회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환하고, 상기 DC 전압감지 Sensor의 경우 직류(전원공급장치 직류 출력)전압이 절연 트랜스를 통하여 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되고, 또한, 상기 AC/DC 전류감지 Sensor는 AC 전류감지 Sensor의 경우 별도의 전원 없이도 사용이 가능하되, 상기 DC 전류감지 Sensor의 경우 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되고, 상기 온도감지 Sensor는 온도감지 Sensor IC가 온도를 감지하게 되면 전압신호 레벨로 변환되고 이 전압을 증폭하여 DC 0V ~ 10V로 변환하여 CPU Board에 공급되는 제1-3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제1 단계의 PC기반의 DAQ Unit(300)는, 전원공급장치의 특성에 따라 주ㆍ보조 또는 다출력 전원공급장치의 경우에 대비하여 1개의 CPU Board에서 2개의 출력 감시 및 1대의 DAQ Unit에서 전원공급장치 2대를 감시하며, 상기 DAQ Unit에서 Data 처리량 및 이벤트(Event Data) 전송에 따른 Data의 공백이 발생되는 것을 막기 위해 CPU Board마다 통신 기능을 갖는 제1-4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-1 단계의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)은, 전원공급장치의 각종 감지센서(100)의 검출값에 따른 일괄감시 화면(621), 상세감시 및 분석 화면(622), 추이분석 화면(623), 비교분석 화면(624), 경보분석 화면(625), Ripple & Noise 분석 화면(626), 이벤트 분석 화면(627), 시스템 감시 화면(628)이 지원되는 제3-2 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-2 단계의 상세감시 및 분석 화면(622)은, 선택된 전원공급장치의 상세감시가 가능하며 실시간 값은 물론 과거에 발생한 Event Data 또는 사용자가 요구한 User Data를 검색ㆍ분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-2 단계의 추이분석 화면(623)은, 전원공급장치 각각의 감시 요소를 일정 기간 동안 추이 그래프를 통하여 과거부터 현재까지 전원공급장치의 상태를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-2 단계의 비교분석 화면(624)은, 한 가지의 측정요소를 다른 전원공급장치와 비교하여 현재 상태를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-2 단계의 경보분석 화면(625)은, 경보의 실시간 상태 및 과거 경보 이력을 검색할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-7 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-2 단계의 Ripple & Noise 분석 화면(626)은, 과거의 Ripple Noise 획득 데이터의 기간별 검색이 가능하며, 출력 전압의 Ripple 및 Noise의 상태와 Ripple 및 Noise의 주파수 대역을 분석함으로써 현재 안정적인 전원 공급 여부를 판단할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-8 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-2 단계의 이벤트 분석 화면(627)은, 전원공급장치가 정상 동작 중 외부 또는 전원공급장치의 자체 문제에 의하여 정상적으로 동작하지 못하였을 때 이벤트가 발생하며 이때 측정된 Data를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-9 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 제3-2 단계의 시스템 감시 화면(628)은, 시스템 구성을 트리 형태로 보여주며 전원공급장치의 출력 전류 및 부하 분담률을 감시할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-10 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.
감시 시스템의 고장에 의하여 전원공급장치의 기능 및 성능에 영향을 미칠 가능성을 완벽하게 배제하고, 전원공급장치의 신뢰성 향상과 발전설비의 안정운영에 크게 기여할 수 있다. 즉,
기술적 측면으로는, 전원공급장치의 예측정비 자료를 제공하며 제어설비에 대한 오동작 원인의 신속한 파악으로 발전기의 정지시간을 단축시킨다.
경제적 측면으로, 제어설비의 신뢰성 확보로 발전설비를 안정적으로 운영할 수 있으며, 인적실수에 의한 발전정지를 예방할 수 있고, 제어카드의 수명을 연장시킨다. 또한 계측제어부서 근무자의 심적 부담을 경감시켜 수입 대체 효과를 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템에 대한 Sensor 회로의 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 PC기반의 DAQ Unit의 전원공급장치를 나타낸 구성도
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 DC Ripple & Noise 감지 Sensor 구성도
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 AC/DC 전압감지 Sensor 구성도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 AC/DC 전류감지 Sensor 구성도
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 온도감지 Sensor 구성도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 전체구성을 나타낸 블록도
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템에 대한 1대의 DAQ Unit에 2대의 전원공급장치 를 연결한 구성을 나타낸 실제 설계도
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템에 대한 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)의 전체구성도
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 초기 시작 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 일괄감시 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 상세감시 및 분석 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 추이분석 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 비교분석 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 경보분석 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 17은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 Ripple & Noise 분석 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 18은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 이벤트 분석 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 19는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 시스템 감시 화면을 나타낸 모니터 실물사진
도 20 내지 도 24는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 대한 흐름도
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 도 1 내지 도 19를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 통합 감시 방법에 앞서서, 본 발명의 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 통합 감시 시스템에 대하여 먼저 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템을 구현하기 위한 핵심 기술적 구성은, 각종 감지센서(Sensor)(100), 신호처리기(200), PC기반의 DAQ Unit(300), 통신변환기(400), TCP/IP(500), Server PC(610), 감시 모니터(620) 등을 구비하는 종합감시실(600), 로컬 인디케이터 시스템(700)으로 이루어지며, 시스템 연결 및 구성은, 크게 1) Sensor와 DAQ Unit(Data 수집장치)간 연결 및 구성, 2) DAQ Unit 와 통신 변환기 간 연결 및 구성, 3) 통신 변환기와 Server PC 간의 연결 및 구성을 통해 구현하는데 그 특징이 있다. 즉,
1) Sensor와 DAQ Unit(Data 수집장치)간의 연결 및 구성은, 각종 Sensor류의 출력은 실제의 전압 및 전류의 값을 입력 받아 0VDC ~ 10VDC의 아날로그 값으로 변환하여 출력 가능하도록 한다. 또한, 모든 Sensor류는 내부의 절연 트랜스(Trans)를 통하여 구성되어 전기적으로 절연되어 Sensor측의 이상 발생 시에도 시스템에 전혀 영향을 주지 않도록 한다. 또한, 상기 Sensor들의 출력인 0VDC ~ 10VDC 아날로그 신호를 DAQ Unit에서 입력 받아 그 값을 디지털 신호로 전환하여 통신 변환기를 통하여 Server PC로 전송 가능하도록 한다. 그리고 DAQ Unit의 최대 입력 채널은 9채널로 구성되어지며 모든 신호간은 전기적으로 절연 되도록 한다.
2) DAQ Unit 와 통신 변환기 간 연결 및 구성은, DAQ Unit에서 출력되어진 신호가 통신 케이블을 통하여 통신변환기와 연결되면 PC의 프로그램(Labview)상에서 실제 값으로 전환 하도록 한다.
3) 통신 변환기와 Server PC 간 연결 및 구성은, 통신 변환기에서 TCP/IP를 통하여 전송되는 Data는 Server PC에서 통합하여 출력 및 저장 하도록 한다. 또한, 모니터링 화면은 발전소 한 호기의 전원공급장치(16대)와 동시에 모니터링 할 수 있도록 한다. 그리고 MAIN 실시간 감시 화면에서 전압, 전류, 온도를 각 전원공급장치 별로 16개를 동시에 출력하며, 그 중 하나를 선택하게 되면 개별 상세 정보 및 그래프로 표시가 가능하도록 한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 각종 감지센서(100)에 대한 Sensor 회로의 구성을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 각종 감지센서(100)에 대한 Sensor 회로의 구성은, DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)로 이루어지며, 또한, DAQ Unit(300)의 유지 보수 및 기타 작업 시 전원공급장치에 영향을 주지 않기 위하여 DAQ Unit(300) 전단에 안전 Connector(310)를 설치하여 DAQ Unit(300) 분리 후 작업이 가능하도록 설계하였다. 그리고 전원공급장치로부터 직접 신호를 받는 전압 측정회로에는 신호절연을 위하여 절연 Trans를 사용하였으며 절연 Trans의 1차 측에는 퓨즈를 설치함으로써 안전성을 더욱 높였다.
이하, 상기 Sensor들과 DAQ Unit(혹은 Data 수집장치)간의 연결 및 구성에 따른 회로 설계를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 3을 참조하여, DAQ Uint(300)의 전원공급장치(320)에 대하여 설명하면, 본 발명에서는 Sensor Board와 CPU Board에 안전정인 전원공급을 위하여 5VDC / 3.0A 2채널로 이루어지며 각각의 채널은 별도의 전원장치로 분리되어 전원을 공급한다. 입력 전압은 AC 110 또는 220V에서 사용이 가능하여야 하며 1,2차측 모두 전기적으로 절연이 되어있는 부품을 선정하여 Power Plaza의 FS15제품을 사용하였다. 제품사양은 입력 전압은 AC 85 ~ 264V이며, 전기적 절연은 1차측이 AC 3000V 1분/DC 500V 100MΩ 1분이고, 2차측은 AC 500V 1분/ DC 500V 70MΩ 1분으로 설계를 하였다.
도 4 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 각종 감지센서(100)인 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)의 신호조절(Signal Conditioning)을 위한 회로 설계 시 전기적인 특성 사양 및 회로 구성을 상세하게 설명한다.
먼저, 도 4를 참조하면, 상기 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)는, 전원공급장치의 입출력 전압/전류의 건전성을 미리 감지할 수 있는 센서로서, 전기적인 특성 사양에 대한 측정 전압은 0mV ~ 200mV (Peak to Peak)이며 출력 전압은 0VDC ~ 10 VDC이다. 또한, 전기적 절연은 절연 전압은 1차, 2차간 500VAC 20mA 인가 시에도 이상이 없도록 하였으며, 절연 저항은 1차, 2차간 500VDC 인가 후 100MΩ 이상으로 하였다. 또한 입출력 단에 Noise Filter를 내장하여 내부 및 외부의 시스템에 양향을 주지 않도록 하였으며, 전자파 방사(EMC)는 FCC-A를 만족하도록 설계하였다. 그리고 회로 구성에 따른 DC Ripple & Noise 감지 Sensor의 입력은, DC 전압감지 Sensor와 같은 입력을 사용하게 되며, 퓨즈를 거친 입력 전압의 Ripple & Noise를 감지하여 그 값을 DC 0V ~ 10V로 변환하여 출력하도록 한다.
도 5의 (가) 및 (나)를 참조하면, AC/DC 전압감지 Sensor(120)는, (가) AC 전압감지 Sensor와 (나) DC 전압감지 Sensor로 구성된다.
먼저, 도 5의 (가) AC 전압 Sensor의 전기적인 특성 사양은, 입력전압의 측정 범위는 AC 75 ~ 250V이며 출력 전압은 0VDC ~ 10VDC로 설계했다. 또한, 전기적 절연은 절연 전압은 1차, 2차간 500VAC 20mA 인가 시에도 이상이 없도록 하였으며 절연 저항은 1차, 2차간 500VDC 인가 후 100MΩ 이상으로 유지시켰다 또한, 입출력단에 노이즈 필터(Noise Filter)를 내장하여 내부 및 외부의 시스템에 양향을 주지 않도록 하였으며 전자파 방사(EMC)는 FCC-A를 만족하도록 설계하였다. 그리고 AC 전압감지 Sensor의 회로 구성은 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭 회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되어 출력되도록 하였다.
다음은, 도 5의 (나) DC 전압감지 Sensor의 전기적 특성 사양은, 입력전압은 0VDC ~ 50VDC의 입력을 받으며 출력 전압은 0 VDC ~ 10VDC로 설계하였다. 또한, 전기적 절연은 절연 전압은 1차, 2차간 500VAC 20mA 인가 시에도 이상이 없도록 하였으며 절연 저항은 1차, 2차간 500VDC 인가 후 100MΩ 이상으로 유지하도록 하였다. 또한, 입출력단에 노이즈 필터(Noise Filter)를 내장하여 내부 및 외부의 시스템에 양향을 주지 않도록 하였으며 전자파 방사(EMC)는 FCC-A를 만족하도록 설계하였다. 그리고 DC 전압감지 Sensor의 회로 구성은 직류(혹은 전원공급장치 직류 출력)전압이 절연 트랜스를 통하여 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되어 출력되도록 하였다.
도 6의 (가) 및 (나)를 참조하면, AC/DC 전류감지 Sensor는, (가) AC 전류감지 Sensor 및 (나) DC 전류감지 Sensor로 구성된다.
먼저, 도 6의 (가) AC 전류감지 Sensor의 전기적인 특성 사양은, 감지 전류범위는 0A ~ 10A로 하며 출력전압은 0VDC ~ 10VDC로 설계했다. 또한, AC 전류감지 Sensor는 홀소자로서 1차측의 배선을 절단하지 않고 장착이 가능하도록 하였으며 어떠한 경우에도 1차 배선에 영향을 주지 않도록 설계하였다. 또한, Sensor에 별도의 전원 없이도 사용이 가능하며 전자파(EMC)는 FCC-A를 만족하도록 설계하였다.
다음은, 도 6의 (나) DC 전류감지 Sensor 전기적인 특성 사양은, 감지 전류의 측정범위는 0A ~ 75A로 하며 출력전압은 0VDC ~ 10VDC로 설계하였다. 또한, DC 전류감지 Sensor는 홀소자로서 1차측의 배선을 절단하지 않고 장착이 가능 하도록 하였으며 어떠한 경우에도 1차 배선에 영향을 주지 않도록 설계하였다. 또한, DC 전류감지 Sensor는 Sensor에 별도의 전원이 있어야만 사용이 가능하도록 하였으며 전자파(EMC)는 FCC-A를 만족하도록 설계하였다. 그리고 직류 전류 감지 Sensor의 회로 구성은 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되어 출력되도록 하였다.
도 7을 참조하면, 온도감지 Sensor는, 전원공급장치 내부의 냉각 팬 온도를 감지하는 센서로, 전기적 특성 사양에 대한 온도 감지 범위는 0℃ ~ 100℃이며 Sensor의 출력 전압은 0 VDC ~ 10 VDC로 설계하였다. 또한, 전원공급장치의 Fan 뒤쪽에 설치되어 Fan의 정상운전, 감속 또는 정지 시의 온도 변화를 실시간으로 감지한다. 온도감지 Sensor에는 별도의 전원공급이 필요하며, 전자파는(EMC)는 FCC-A를 만족하도록 설계되었다. 그리고 온도감지 Sensor에 대한 회로 구성은, 온도감지 Sensor IC가 온도를 감지하게 되면 전압신호 레벨로 변환하여 출력하게 되고 이 전압을 증폭하여 DC 0V ~ 10V로 변환하여 CPU Board에 공급하게 된다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템에 대한 전체 블록도를 나타내며, 이하에서는 상기 각종 감지센서(100)를 제외한 나머지 기술적 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
신호처리기(200)는, 전원공급장치의 각종 감지센서(Sensor)(100)인 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 A/D 컨버터(210)와 상기 A/D 컨버터(210)의 입력값을 선입선출(FIFO)하는 버퍼(Buffer)(220)를 포함한다.
DAQ Unit(300)는, DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)로부터 검출된 아날로그 신호를 디지털 신호로 순차 변환시키는 상기 신호처리기(200)를 통해 수집된 데이터를 메모리(350)에 저장된 알고리즘(사용자 설정 Parameter)과 비교ㆍ분석 판단하여 모니터링에 필요한 각종 이벤트 데이터로 변환 제어한다.
여기서, 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PC기반의 DAQ Unit(300)는, 전원공급장치의 특성에 따라 주ㆍ보조 또는 다출력 전원공급장치의 경우가 많기 때문에 DAQ Unit의 구성은, 1개의 CPU Board에서 2개의 출력 감시가 가능하며, 또한, 1대의 DAQ Unit에서 전원공급장치를 2대가 감시가 가능하도록 구성하였다. 또한, Data 처리량이 많고 이벤트(Event Data) 전송을 할 경우 Data의 공백이 발생하는 것을 막기 위하여 CPU Board마다 통신 기능을 할 수 있도록 설계하였다.
또한, 상기 DAQ Unit(300)는, 1~10sec 주기로 상기 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)의 데이터 검출값을 수집하고 각종 이벤트 데이터로 변환 제어하도록 구성하였다.
도 10을 참조하면, 상기 각종 이벤트 데이터는, 상기 전원공급장치의 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)의 검출값에 따른 일괄감시 화면(621), 상세감시 및 분석 화면(622), 추이분석 화면(623), 비교분석 화면(624), 경보분석 화면(625), Ripple & Noise 분석 화면(626), 이벤트 분석 화면(627), 시스템 감시 화면(628)이 지원되는 것을 포함한다.
다시 도 8을 참조하면, 상기 DAQ Unit(300)는, SSI(System Synchroniztion Interface)버스를 통해 메모리(SRAM)(350) 카드간의 동기화와 캘리브레이션(Calibration)을 할 수 있도록 고안된 소프트웨어가 제공되어 있어 아주 손쉽게 교정 할 수 있는데, 본 발명에서는 상기 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)의 신호를 감시 및 분석에 필요한 각종 이벤트 데이터로 변환ㆍ제어할 수 있도록 하기 위해 사용자 설정 파라미터(Parameter)와 시그널/경보기의 기준값을 상기 메모리(350)에 저장되도록 구성하였다.
다시 말해서, 상기 사용자 설정 파라미터(Parameter) 및 시그널/경보기(630)의 기준값은, 상기 각종 감지센서(100)의 동작 기능과 검출된 신호값에 대응하여 상기 DAQ Unit(300)와 동기화 및 캘리브레이션(Calibration)이 가능하도록 메모리부(350)에 사전 설정되어 저장되도록 하였다.
이러한 본 발명의 실시예에 따른 DAQ Unit(300)는, Card Type의 Slot 형태로 제작되어 유지 보수의 편리성 확보 및 Card 간의 간섭이 최소화 되도록 하였으며 확장성을 고려하여 Pin Map을 설계 제작하였다. 또한, 현장 여건에 따라 설치 공간에 제약이 있을 수 있기 때문에 DAQ Unit(300)는 최소 Size로 제작하였다.
도 8을 참조하면, 통신 변환기(400)는, 상기 PC기반의 DAQ Unit(300)로부터 입력된 상이한 신호들을 표준 프로토콜 신호로 변환 제어하여 통신라인(TCP/IP)(500)을 통해 종합감시실(600)로 전송하도록 하는 장치이다.
여기서, 상기 통신변환기(400)는 현대의 산업용 기기는 네트웍으로 연결되어 많은 정보를 중앙장치에서 감시 제어하는 것이 추세이며, 이 기종의 기기들을 쉽게 연결하기 위해 표준화 프로토콜의 채용이 필수적이다. 표준화 프로토콜을 구현하기 위해 많은 비용을 투자하지 않고 산업용 통신 프로토콜 변환기를 적용하여 손쉽게 표준화 프로토콜을 구현할 수 있으며, 산업용 통신 프로토콜 변환기는 현재 전력 및 자동화 시스템에서 많이 사용되고 있는 표준 프로토콜인 DNP3.0, Modbus, Lonworks등이 임베디드로 구현되어 있어 표준 프로토콜을 가지고 있지 않은 장치에 탑재하여 표준화된 네트웍에 연결할 수가 있다.
다시 말해서, 상기 통신라인(500)은, 상기 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)로부터 검출되어 가공된 분석용 각종 이벤트 데이터를 상기 통신변환기(400)를 통해 종합감시실(600)의 서버 PC(610)로 정보 데이터를 전송하기 위한 인터넷 프로토콜 스위트(Internet Protocol Suite)이다. 따라서 본 발명의 발전설비 내에서는 인터넷을 통해 컴퓨터들이 서로 정보를 주고받는 데 쓰이는 통신규약(프로토콜)인 인터넷 프로토콜 스위트 중 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 통신방식(500)을 사용한다.
또한, DAQ Unit(300)와 통신변환기(400)간에는 RS-422(Recommended Standard-422)통신방식을 사용하여 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)로부터 수집된 데이터를 전송한다.
도 8을 참조하면, 종합감시실(600)은, 상기 통신변환기(400)로부터 전송된 모니터링에 필요한 각종 이벤트 데이터들의 발생 원인을 추정하고 분석하기 위해 그래프, 챠트 및 보고서 등의 다양한 형태로 표시하기 위한 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI) 및 서버운용 프로그램을 저장하는 저장부(650)와, 분석된 데이터를 모니터에 입체적으로 통합 표시 제어하는 서버 PC(610) 및 감시 모니터(620)와, 분석 데이터 값에 따라 단계적으로 표시 경고하는 시그널/경보기(630) 등으로 이루어진다.
여기서, 상기 서버 PC(610) 내부에는 도면에 도시하지 않았지만, 상기 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110), AC/DC 전압감지 Sensor(120), AC/DC 전류감지 Sensor(130), 온도감지 Sensor(140)의 검출값에 대한 모니터링을 위한 각종 이벤트 데이터를 분석할 수 있는 분석제어부(미도시)가 더 포함되어 있다. 또한 상기 서버 PC(610)를 통해 본사 관리자(710) 및 각 사무실(720)에서도 수신하여 감시할 수 있다.
도 10을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
먼저, MMI 설계 방향은 1대의 Server에서 16대의 전원공급장치를 감시가 가능해야 하고 Event Data 발생시 Data를 수신하여 사용자가 분석이 용이하도록 하여야 하며 통신변환기를 사용하여 가상 Com Port를 16개로 구동이 되어야 한다. 또한, 다양한 방법으로 감시가 가능하여야 하며 일간, 월간 및 연간 보고서 출력이 가능하도록 설계하였다.
다음은 MMI 제작은, PC기반의 상기 DAQ Unit(300)를 통해 취득된 Data를 가상파일 형태의 DB로 정의하여 저장부(650)에 저장함으로서, 빠른 검색속도를 도모하였고 Event Data 발생 시 및 입력부(640)을 통한 User의 요구의 경우 DB를 사용하여 기록을 함으로서 로그 및 과거의 상태에 대한 분석을 할 수 있도록 하였다.
또한, 각각의 모듈(통신 모듈, MMI 모듈, DB 저장 모듈 등)(800)은 Thread 모델을 사용하여 독립적으로 작동함으로써 개별 프로세서에 영향을 미치지 않는 형태로 모듈화 하였으며 각각의 경보 시에는 팝업으로 사용자에게 알려줄 수 있는 기능을 구현하였다(도 10 참조).
여기서 통신 Module은 통신 변환기 사용을 고려하여 버퍼의 이용량을 최소화할 수 있는 형태로 작성하였으며, 대용량 통신을 하기 위하여 115,200bps의 비교적 빠른 속도에서는 Labview 언어의 특성상 1바이트 통신처리를 하게 되면 버퍼의 밀림 현상(혹은 데이터를 놓치게 될 수 있는 상황)이 일어 날수 있으므로 복잡하더라도 블록 처리를 하여 속도에 대한 요구조건 완벽히 처리할 수 있도록 설계하였다.
도 11 내지 도 19을 참조하여, 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 대한 주요 기능을 설명한다.
도 11은 시작화면(혹은 Main 화면)으로, 초기 실행화면이며 감 시스템을 실행하기 전 프로그램의 초기화 과정을 수행하며, 개별 모듈을 동작시켜준다. 주요 기능으로는 프로그램을 처음 실행시키면 자동 호출과 프로그램 초기화 과정을 수행한다.
도 12는 일괄감시 화면으로, Server PC와 연결된 모든 DAQ Unit의 실시간 값 및 경보 상태를 한눈에 파악하기 위하여 일괄감시 화면을 구성하였다. 주요기능은 전체 장비의 실시간 Data를 특별한 조작 없이 감시가 가능하며, 각각의 장비를 클릭하여 개별 상세 감시화면으로 들어갈 수 있고 각 장비의 현재 경보 상태를 알 수 있다.
도 13은 상세감시 및 분석 화면으로, 선택된 전원공급장치를 상세감시가 가능하며 실시간 값은 물론 과거에 발생한 Event Data 또는 사용자가 요구한 User Data를 검색하여 분석할 수 있도록 구성하였다. 주요기능은 한 개의 전원공급장치에 대한 집중 감시 및 도식과 User Data 취득 및 상세 분석 및 과거 Usr Data를 검색할 수 있다.
도 14는 추이분석 화면으로, 각각의 장비의 감시 요소를 일정 기간 동안 추이 그래프를 통하여 과거부터 현재까지 전원공급장치의 상태를 분석할 수 있도록 구성하였다. 주요기능은 기간을 선택하여 해당 기간 동안의 데이터를 추이 그래프로 분석이 가능하고, 그래프 형태로 자세한 분석 및 원하는 파라미터를 선택하여 분석 가능하다.
도 15는 비교분석 화면으로, 한 가지의 측정요소를 다른 전원공급장치와 비교하여 현재 상태를 분석하기 위한 기능이다. 주요기능은 특정한 한 개의 파라미터를 선택하여 기간을 선택하여 분석할 수 있으며, 여러 개의 장비를 비교하여 장비간의 차이를 상세하게 분석할 수 있다.
도 16은 경보분석 화면으로, 경보의 실시간 상태 및 과거 경보 검색할 수 있도록 구성하였다. 주요기능은 실시간 경보 상태 분석이 가능하며, 기간을 정해 원하는 장비 및 원하는 측정 요소를 선택하여 경보 상황을 분석할 수 있다.
도 17은 Ripple & Noise 분석 화면으로, 출력 전압의 Ripple 및 Noise의 상태를 분석함으로 현재 안정적인 전원 공급 여부를 판단할 수 있도록 구성하였다. 주요기능은 과거의 Ripple Noise 획득 데이터의 기간별 검색이 가능하며, 해당 Ripple Noise의 상세한 분석이 가능하고 주파수 (FFT) 분석이 가능하여 Ripple 및 Noise의 주파수 대역을 분석할 수 있다.
도 18은 이벤트 분석 화면으로, 전원공급장치가 정상 동작 중 외부 또는 전원공급장치의 자체 문제에 의하여 정상적으로 동작하지 못하였을 때 이벤트가 발생하며 이 때 측정된 Data를 분석할 수 있도록 구성하였다. 주요기능은 과거의 이벤트의 발생 정보를 검색할 수 있으며, 해당 이벤트 발생 당시의 데이터를 상세히 분석할 수 있다.
도 19는 시스템감시 화면으로, 시스템 구성을 보여주며 전원공급장치의 출력 전류 및 부하 분담률을 감시할 수 있도록 구성하였다. 주요기능은 시스템의 구성을 트리형태로 구성하였으며 사용여부 및 부하 분담률을 표시하도록 구성하였고, 각각의 이중화 상태 감시가 가능하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 상기 방법은 전술한 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 시스템을 기반으로 하여 전원공급장치의 입출력 전압/전류의 건전성을 미리 감지할 수 있는 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)와 상기 전원공급장치의 입출력 전압/전류에 대한 AC/DC 전압감지 Sensor(120)와 상기 전원공급장치의 입출력 전압/전류에 대한 AC/DC 전류감지 Sensor(130)와 상기 전원공급장치내의 냉각 팬에 대한 온도를 감지하는 온도감지 Sensor(140)를 구비하는 각종 감지센서(100)와, 상기 각종 감지센서의 검출값을 수집하는 PC기반의 DAQ Unit(300)를 이용한 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법을 구현한 것에 그 특징이 있다.
발전설비의 전원공급장치내의 입출력 전압/전류의 건전성을 미리 감지할 수 있는 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)와 상기 전원공급장치의 입출력 전압/전류에 대한 AC/DC 전압감지 Sensor(120)와 상기 전원공급장치의 입출력 전압/전류에 대한 AC/DC 전류감지 Sensor(130)와 상기 전원공급장치내의 냉각 팬에 대한 온도를 감지하는 온도감지 Sensor(140)를 구비하는 각종 감지센서(100)와, 상기 각종 감지센서의 검출값을 수집하는 PC기반의 DAQ Unit(300)를 이용한 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 있어서,
상기 각종 감지센서와 PC기반의 DAQ Unit(Data 수집 장치)간에 1:1로 연결되는 제1 단계(S1)를 갖는다.
상기 DAQ Unit와 통신변환기가 연결되되, 상기 DAQ Unit에서 출력되어진 신호가 통신 케이블을 통하여 통신변환기와 연결되면 PC의 프로그램(Labview)상에서 실제 값으로 전환되는 제2 단계(S2)를 갖는다.
상기 통신변환기와 Server PC(혹은 Main Server)가 연결되어, 상기 통신변환기에서 TCP/IP를 통하여 전송되는 Data는 Main Server에서 통합하여 출력 및 저장하고 발전소 1호기 당 16대의 전원공급장치와 동시에 모니터링 되는 제3 단계(S3)를 포함한다.
또한, 상기 제1 단계에서, 상기 DAQ Unit는 최대 입력 채널은 9채널로 구성하여 모든 신호간은 전기적으로 절연시키며, 1~10sec 단위로 상기 각종 감지센서에서 출력되는 신호가 있는지 확인하여 실제의 전압 및 전류의 값인 0VDC ~ 10VDC의 아날로그 값을 입력 받아 디지털 신호로 변환하여 통신변환기를 통해 Server PC로 전송되는 제1-1 단계(S1-1) 및, 상기 각종 감지센서는 Sensor측의 이상 발생 시에도 시스템에 전혀 영향을 주지 않도록 하기 위해 내부의 절연 트랜스(Trans)를 통해 전기적으로 절연되는 제1-2 단계(S1-2)를 갖는다.
또한, 상기 제3 단계에서, MAIN 실시간 감시 화면에서 DC Ripple & Noise, 전압, 전류, 온도를 각 전원공급장치 별로 16개를 동시에 출력하며, 그 중 어느 하나를 선택하게 되면 사전에 설정된 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 의해 개별 상세 정보 및 그래프가 디스플레이 되는 제3-1 단계(S3-1)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 단계의 각종 감지센서(100)의 경우, DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)는 DC 전압감지 Sensor와 같은 입력을 사용하고 퓨즈를 거친 입력 전압의 Ripple & Noise를 감지하여 그 값을 DC 0V ~ 10V로 변환하며, 상기 AC/DC 전압감지 Sensor(120)는 AC 전압감지 Sensor의 경우 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭 회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환하고, 상기 DC 전압감지 Sensor의 경우 직류(전원공급장치 직류 출력)전압이 절연 트랜스를 통하여 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되고, 또한, 상기 AC/DC 전류감지 Sensor는 AC 전류감지 Sensor의 경우 별도의 전원 없이도 사용이 가능하되, 상기 DC 전류감지 Sensor의 경우 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되고, 출력되도록 회로를 구성하고, 상기 온도감지 Sensor는 온도감지 Sensor IC가 온도를 감지하게 되면 전압신호 레벨로 변환되고 이 전압을 증폭하여 DC 0V ~ 10V로 변환하여 CPU Board에 공급되는 제1-3 단계(S1-3)를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 단계의 PC기반의 DAQ Unit(300)는, 전원공급장치의 특성에 따라 주ㆍ보조 또는 다출력 전원공급장치의 경우에 대비하여 1개의 CPU Board에서 2개의 출력 감시 및 1대의 DAQ Unit에서 전원공급장치 2대를 감시하며, 상기 DAQ Unit에서 Data 처리량 및 이벤트(Event Data) 전송에 따른 Data의 공백이 발생되는 것을 막기 위해 CPU Board마다 통신 기능을 갖는 제1-4 단계(S1-4)를 포함한다.
상기 제3-1 단계의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)은, 전원공급장치의 각종 감지센서(100)의 검출값에 따른 일괄감시 화면(621), 상세감시 및 분석 화면(622), 추이분석 화면(623), 비교분석 화면(624), 경보분석 화면(625), Ripple & Noise 분석 화면(626), 이벤트 분석 화면(627), 시스템 감시 화면(628)이 지원되는 제3-2 단계(S3-2)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 일괄감시 화면(621)은, Server PC와 연결된 모든 DAQ Unit의 실시간 값 및 경보 상태를 특별한 조작 없이 한눈에 감시가 가능하도록 디스플레이 되는 제3-3 단계(S3-3)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 상세감시 및 분석 화면(622)은, 선택된 전원공급장치의 상세감시가 가능하며 실시간 값은 물론 과거에 발생한 Event Data 또는 사용자가 요구한 User Data를 검색ㆍ분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-4 단계(S3-4)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 추이분석 화면(623)은, 전원공급장치 각각의 감시 요소를 일정 기간 동안 추이 그래프를 통하여 과거부터 현재까지 전원공급장치의 상태를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-5 단계(S3-5)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 비교분석 화면(624)은, 한 가지의 측정요소를 다른 전원공급장치와 비교하여 현재 상태를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-6 단계(S3-6)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 경보분석 화면(625)은, 경보의 실시간 상태 및 과거 경보 이력을 검색할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-7 단계(S3-7)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 Ripple & Noise 분석 화면(626)은, 과거의 Ripple Noise 획득 데이터의 기간별 검색이 가능하며, 출력 전압의 Ripple 및 Noise의 상태와 Ripple 및 Noise의 주파수 대역을 분석함으로써 현재 안정적인 전원 공급 여부를 판단할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-8 단계(S3-8)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 이벤트 분석 화면(627)은, 전원공급장치가 정상 동작 중 외부 또는 전원공급장치의 자체 문제에 의하여 정상적으로 동작하지 못하였을 때 이벤트가 발생하며 이 때 측정된 Data를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-9 단계(S3-9)를 포함한다.
상기 제3-2 단계의 시스템 감시 화면(628)은, 시스템 구성을 트리 형태로 보여주며 전원공급장치의 출력 전류 및 부하 분담률을 감시할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-10 단계(S3-10)를 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법은, 감시 시스템의 고장에 의하여 전원공급장치의 기능 및 성능에 영향을 미칠 가능성을 완벽하게 배제하고, 전원공급장치의 신뢰성 향상과 발전설비의 안정운영에 크게 기여할 수 있는 독특한 특징을 갖는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 각종 감지센서 110 : DC Ripple & Noise 감지 Sensor
120 : AC/DC 전압감지 Sensor 130 : AC/DC 전류감지 Sensor
140 : 온도감지 Sensor 200 : 신호처리기
300 : PC기반의 DAQ Unit 310 : 안전 Connector
320 : 전원공급장치 350 : 메모리
400 : 통신변환기 500 : TCP/IP
600 : 종합감시실 610 : Server PC
620 : 감시 모니터 621 : 일괄감시
622 : 상세감시 및 분석 623 : 추이분석 화면
624 : 비교분석 화면 625 : 경보분석 화면
626 : 리플 & 노이즈 분석 화면 627 : 이벤트 분석 화면
628 : 시스템 감시 화면 629 : 환경 설정
630 : 시그널/경보기 640 : 입력부
650 : 저장부(MMI포함) 700 : 로컬 인디케이터 시스템
710 : 본사 관리자 720 : 각 사무실
800 : 각종 모듈

Claims (12)

  1. 발전설비의 전원공급장치내의 입출력 전압/전류의 건전성을 미리 감지할 수 있는 DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)와 상기 전원공급장치의 입출력 전압에 대한 AC/DC 전압감지 Sensor(120)와 상기 전원공급장치의 입출력 전류에 대한 AC/DC 전류감지 Sensor(130)와 상기 전원공급장치내의 냉각 팬에 대한 온도를 감지하는 온도감지 Sensor(140)를 구비하는 각종 감지센서(100)와, 상기 각종 감지센서의 검출값을 수집하는 PC기반의 DAQ Unit(300)를 이용한 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법에 있어서,
    상기 각종 감지센서와 PC기반의 DAQ Unit(Data 수집 장치)간에 1:1로 연결되는 제1 단계와;
    상기 DAQ Unit와 통신변환기가 연결되되, 상기 DAQ Unit에서 출력되어진 신호가 통신 케이블을 통하여 통신변환기와 연결되면 PC의 프로그램(Labview)상에서 실제 값으로 전환되는 제2 단계와;
    상기 통신변환기와 Server PC(혹은 Main Server)가 연결되어, 상기 통신변환기에서 TCP/IP를 통하여 전송되는 Data는 Main Server에서 통합하여 출력 및 저장하고 발전소 1호기 당 16대의 전원공급장치와 동시에 모니터링 되는 제3 단계를 포함하며,
    또한, 상기 제1 단계에서, 상기 DAQ Unit는 최대 입력 채널은 9채널로 구성하여 모든 신호간은 전기적으로 절연시키며, 1~10sec 단위로 상기 각종 감지센서에서 출력되는 신호가 있는지 확인하여 실제의 전압 및 전류의 값인 0VDC ~ 10VDC의 아날로그 값을 입력 받아 디지털 신호로 변환하여 통신변환기를 통해 Server PC로 전송되는 제1-1 단계 및,
    상기 각종 감지센서는 Sensor측의 이상 발생 시에도 시스템에 전혀 영향을 주지 않도록 하기 위해 내부의 절연 트랜스(Trans)를 통해 전기적으로 절연되는 제1-2 단계와,
    또한, 상기 제3 단계에서, MAIN 실시간 감시 화면에서 DC Ripple & Noise, 전압, 전류, 온도를 각 전원공급장치 별로 16개를 동시에 출력하며, 그 중 어느 하나를 선택하게 되면 사전에 설정된 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)에 의해 개별 상세 정보 및 그래프가 디스플레이 되는 제3-1 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 각종 감지센서(100)의 경우, DC Ripple & Noise 감지 Sensor(110)는 DC 전압감지 Sensor와 같은 입력을 사용하고 퓨즈를 거친 입력 전압의 Ripple & Noise를 감지하여 그 값을 DC 0V ~ 10V로 변환하며, 상기 AC/DC 전압감지 Sensor(120)는 AC 전압감지 Sensor의 경우 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭 회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환하고, 상기 DC 전압감지 Sensor의 경우 직류(전원공급장치 직류 출력)전압이 절연 트랜스를 통하여 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되고, 또한, 상기 AC/DC 전류감지 Sensor는 AC 전류감지 Sensor의 경우 별도의 전원 없이도 사용이 가능하되, 상기 DC 전류감지 Sensor의 경우 교류 전압이 절연 트랜스를 통하여 정류된 후 증폭회로를 거쳐 DC 0V ~ 10V로 변환되고, 상기 온도감지 Sensor는 온도감지 Sensor IC가 온도를 감지하게 되면 전압신호 레벨로 변환되고 이 전압을 증폭하여 DC 0V ~ 10V로 변환하여 CPU Board에 공급되는 제1-3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 단계의 PC기반의 DAQ Unit(300)는, 전원공급장치의 특성에 따라 주ㆍ보조 또는 다출력 전원공급장치의 경우에 대비하여 1개의 CPU Board에서 2개의 출력 감시 및 1대의 DAQ Unit에서 전원공급장치 2대를 감시하며, 상기 DAQ Unit에서 Data 처리량 및 이벤트(Event Data) 전송에 따른 Data의 공백이 발생되는 것을 막기 위해 CPU Board마다 통신 기능을 갖는 제1-4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제3-1 단계의 사용자 입력용 응용프로그램(Man Machine Interface: MMI)은, 전원공급장치의 각종 감지센서(100)의 검출값에 따른 일괄감시 화면(621), 상세감시 및 분석 화면(622), 추이분석 화면(623), 비교분석 화면(624), 경보분석 화면(625), Ripple & Noise 분석 화면(626), 이벤트 분석 화면(627), 시스템 감시 화면(628)이 지원되는 제3-2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  5. 삭제
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 제3-2 단계의 상세감시 및 분석 화면(622)은, 선택된 전원공급장치의 상세감시가 가능하며 실시간 값은 물론 과거에 발생한 Event Data 또는 사용자가 요구한 User Data를 검색ㆍ분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-4 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 제3-2 단계의 추이분석 화면(623)은, 전원공급장치 각각의 감시 요소를 일정 기간 동안 추이 그래프를 통하여 과거부터 현재까지 전원공급장치의 상태를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-5 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  8. 제4 항에 있어서,
    상기 제3-2 단계의 비교분석 화면(624)은, 한 가지의 측정요소를 다른 전원공급장치와 비교하여 현재 상태를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  9. 제4 항에 있어서,
    상기 제3-2 단계의 경보분석 화면(625)은, 경보의 실시간 상태 및 과거 경보 이력을 검색할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  10. 제4 항에 있어서,
    상기 제3-2 단계의 Ripple & Noise 분석 화면(626)은, 과거의 Ripple Noise 획득 데이터의 기간별 검색이 가능하며, 출력 전압의 Ripple 및 Noise의 상태와 Ripple 및 Noise의 주파수 대역을 분석함으로써 현재 안정적인 전원 공급 여부를 판단할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-8 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 제3-2 단계의 이벤트 분석 화면(627)은, 전원공급장치가 정상 동작 중 외부 또는 전원공급장치의 자체 문제에 의하여 정상적으로 동작하지 못하였을 때 이벤트가 발생하며 이때 측정된 Data를 분석할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-9 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
  12. 제4 항에 있어서,
    상기 제3-2 단계의 시스템 감시 화면(628)은, 시스템 구성을 트리 형태로 보여주며 전원공급장치의 출력 전류 및 부하 분담률을 감시할 수 있도록 디스플레이 되는 제3-10 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 발전설비의 전원공급장치 건전성 온-라인 감시 방법.
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