KR101183176B1 - The Method And Apparatus For Monitoring Mechanical Defects In Main Transformer Of Electric Railway By Impedance Change - Google Patents

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Abstract

본 발명은 임피던스 변화량을 이용한 전기철도차량 주변압기의 기계적 결함 모니터링 방법 및 장치에 관한 것으로서, 전압검출값, 전류검출값, 온도검출값의 측정에 의한 단순한 과부하 여부만의 판단이 아니라 주변압기의 입력단과 출력단에서 전압, 전류를 센서를 이용하여 측정한 후 주변압기내 저항, 인덕턴스, 커패시턴스성분의 임피던스를 연산하여 초기 또는 이전 측정된 임피던스와의 비교하여 주변압기의 구체적인 기계적인 결함, 예를 들어 주변압기 내 권선의 감김의 변화, 철심 및 권선의 뒤틀어짐 및 균형의 변경, 오일의 누수, 기계적인 마모, 파손 등을 판단에 대한 신뢰성을 향상시켜 보다 적절한 대처를 할 수 있는 장점이 있는 전기철도차량 내 주변압기의 기계적인 결함을 모니터링 방법 및 장치이다.The present invention relates to a method and apparatus for monitoring a mechanical defect of an electric railway vehicle peripheral pressure using an impedance change amount, and is not merely a determination of overload by the measurement of voltage detection value, current detection value, and temperature detection value, After measuring the voltage and current at the output and output stages using sensors, calculate the impedance of the resistance, inductance and capacitance components in the peripheral voltage and compare it with the initial or previous measured impedance. Electric railway vehicles that have the advantage of more appropriate measures by improving the reliability of judging changes in winding of transformers, twisting and balance of iron cores and windings, changes in oil leakage, mechanical wear and breakage, etc. It is a method and apparatus for monitoring mechanical faults in my periphery.

Description

임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 방법 및 장치{The Method And Apparatus For Monitoring Mechanical Defects In Main Transformer Of Electric Railway By Impedance Change}Method and Apparatus For Monitoring Mechanical Defects In Main Transformer Of Electric Railway By Impedance Change}

본 발명은 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기철도차량에서 선로를 통해 전력을 공급하는 주변압기 내에서 발생할 수 있는 기계적 결함에 따른 주변압기의 기하학적인 크기 및 매질의 변경을 주변압기 내 전압과 전류의 관계인 임피던스의 변화를 모니터링함으로써 보다 정확하고 직접적으로 주변압기의 상태를 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for monitoring a mechanical defect of a peripheral pressure in an electric railway vehicle using an impedance change, and more particularly, a mechanical that can occur in the peripheral pressure supply for supplying power through a line in an electric railway vehicle. The present invention relates to a method and apparatus for more accurately and directly monitoring the condition of the peripheral pressure by monitoring the change in the geometric size and the medium of the peripheral pressure due to a defect and the change of the impedance which is the relationship between the voltage and the current in the peripheral pressure.

현재는 많은 도시의 대중교통수단으로 이용되고 있는 지하철이나 경전철 그리고 열차에 있어서 환경을 고려하고 그에 따른 규제에 부합하기 위하여 화학연료보다 전기를 이용한 열차들이 많이 이용되고 있다.Currently, trains using electricity rather than chemical fuels are used to consider the environment and comply with regulations in subways, light rail and trains, which are used as public transportation in many cities.

상기의 전기철도차량은 선로로부터 공급받은 전력을 차량내의 기기에 사용할 수 있도록 주변압기에서 변환한 전원을 이용하여 모터를 구동하는 철도차량이다. 따라서 주변압기는 전기철도차량의 운행에 있어 기본적인 전력을 공급하는 중요한 심장부의 역할을 수행하고 있다.The electric railway vehicle is a railway vehicle that drives a motor using a power converted from a peripheral pressure so that the electric power supplied from the track can be used for the equipment in the vehicle. Therefore, the peripheral pressure is playing an important role in providing the basic electric power in the operation of the electric railway vehicle.

따라서 상기의 주변압기가 기계적 결함으로 인하여 구동되지 않으면, 열차는 움직일 수 없고, 그에 따른 승객의 불편 및 전체 열차의 운행상 문제점이 발생한다. 또한 주변압기의 무게와 부피는 상당히 크기 때문에 여분으로 구비할 수 없으므로, 그 신뢰성을 확보하는 것이 중요하다. 따라서 주변압기에서 발생하는 임의의 종류의 사고를 방지하기 위해, 주변압기에서의 기계적인 문제가 발생하지 않도록 주변압기에 대한 냉각 작용의 증가나 부하의 감소와 같은 동작 조건의 즉각적인 조정, 시의 적절한 수리나 부품의 교체가 필요하다. Therefore, if the peripheral pressure is not driven due to mechanical defects, the train cannot move, resulting in inconvenience to passengers and problems in the operation of the entire train. In addition, since the weight and volume of the peripheral pressure is quite large, it can not be provided as a spare, it is important to ensure the reliability. Therefore, in order to prevent any kind of accidents occurring in the peripheral pressure, to immediately adjust the operating conditions such as increase of cooling action or decrease of load to prevent mechanical problems in the surrounding pressure. Repair or replacement of parts is necessary.

하지만 이는 주변압기에 대하여 상시적으로 감시할 수 있는 모니터링이 선행되어야 하며, 이에 대한 모니터링 방법 및 장치에 대한 연구가 활발하다.However, this should be preceded by the monitoring to monitor the ambient pressure at all times, and research on the monitoring method and device for this is vigorous.

종래의 유럽특허출원(EP-A 1085 635)인 전기 설비를 위한 지능적인 모니터 및 분석시스템은 변압기내 코일을 격납 용기로 싸여있으며 냉각과 전기 절연을 위해 오일이 침지되어 있다. 변압기의 여러 동작 파라미터인 오일의 온도, 가스 함유량, 오일의 충진 레벨, 전기 부하와 같은 변압기에 가해지는 전력 또는 대기 온도를 측정하는 센서를 이용하여 유전, 절연파괴 또는 전류의 순환으로 야기된 핫스팟(hot spot)등으로 인하여 발생하는 변압기내 오일 온도의 상승, 과부하, 권선 대 권선의 단락과 같은 결함을 모니터링하는 방법이다. Intelligent monitoring and analysis systems for electrical installations, EP-A 1085 635, a conventional European patent application, are enclosed in containment vessels with coils in transformers and oil immersed for cooling and electrical insulation. Hot spots caused by dielectric, breakdown or circulation of current using sensors that measure various operating parameters of the transformer, such as oil temperature, gas content, oil level, oil load, and electrical load, such as electrical loads. It is a method to monitor the defects such as rising oil temperature in the transformer, overload, short circuit of winding to winding, etc. caused by hot spot.

또 다른 종래 특허출원(WO 02/48718)은 유도 전력 디바이스의 동작을 모니터하여 냉각 유체의 온도가 미리 설정된 값을 초과하는 경우, 제어 동작을 수행하도록 추가적인 보호 시스템으로서 상기 유도 전력 디바이스의 열 상태를 평가하여 오동작 여부를 초기 단계에서 검출할 수 있다. 이 열 상태는 전력 권선이 발생시키는 열의 유입과 냉각 수단의 냉각 용량이 제공하는 열의 유출을 통해 이전의 열용량에서 예상되어 연산된 열용량 변화량을 더한 값과 실제 측정값을 비교하여 상기 열용량의 차이가 발생한 경우 운영자에게 통지한다.Another prior patent application WO 02/48718 monitors the operation of an induction power device to monitor the thermal state of the induction power device as an additional protection system to perform a control operation when the temperature of the cooling fluid exceeds a preset value. By assessing, malfunctions can be detected at an early stage. This thermal state is caused by the difference between the heat capacities by comparing the actual measured value with the sum of the calculated heat capacity changes from the previous heat capacities through the inflow of heat generated by the power windings and the outflow of heat provided by the cooling capacities of the cooling means. Notify the operator if it is.

하지만 상기의 두 개의 모니터링 방법 및 장치는 센서 인터페이스가 제공되어 있고 여러 센서에 연결되어 있으나 센서로부터 측정된 신호를 이용할 수 없을 뿐만 아니라 상기 측정된 신호로부터 유용한 데이터를 추출할 수도 없는 문제점이 있었다.However, the two monitoring methods and apparatuses have a sensor interface and are connected to various sensors, but there is a problem in that the signals measured from the sensors are not available and useful data cannot be extracted from the measured signals.

도 1은 상기의 문제점을 해결할 수 있도록 또 다른 종래의 등록고안(등록실용 20-0322962)의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.Figure 1 is a block diagram schematically showing the overall configuration of another conventional registration proposal (registration room 20-0322962) to solve the above problems.

도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 센서(1)에 의해 감지되는 전압 감지값, 전류 감지값 그리고 온도센서(2)로부터의 온도 감지값이 각각 입력되는 전압변환부(3)(3a)(3b)에서는 이들 AC 전압값과 AC 전류값 및 온도 감지값을 각각 DC 전압값으로 변환한 후 상기의 직렬의 아날로그 데이터는 아날로그/디지털 변환기(5)에 의해 디지털 데이터로 변환하도록 하고, 상기의 디지털 데이터는 마이크로 콘트롤러(6)에서 연산을 수행하여 변압기의 상태뿐만 아니라, 변압기의 교체여부에 따른 판단이 가능하도록 분석 데이터로 생성하여 SDRAM(7)에 일시 저장하거나 비휘발성 메모리(8)에 반영구적으로 저장하도록 하고, 상기 마이크로 콘트롤러(6)의 제어를 받으면서 상기의 SDRAM(7) 및 상기 비휘발성 메모리(8)에 저장되었던 분석 데이터를 전달받는 xDSL 모뎀(9)에서 정보를 관리용 메인 콘트롤러(12)의 라인 드라이버(10)를 통하여 전송하도록 하고, 반대로 상기 xDSL 모뎀(9)에서는 상기의 관리용 메인 콘트롤러(12)로부터 전송되는 정보를 이더넷 인터페이스(11)를 통해 전달받도록 구성하여 하나의 센서를 이용하여 전압과 전류를 동시에 측정하여 변압기내 부하상태를 정상, 과부하 또는 위험으로 판단하여 그 결과를 측정 데이터와 함께 관리자에게 통지한다.As shown in FIG. 1, the voltage sensing unit 3 (3a) (3a) into which a voltage sensing value, a current sensing value, and a temperature sensing value from the temperature sensor 2 are respectively input. In 3b), after converting these AC voltage values, AC current values, and temperature sensing values into DC voltage values, the serial analog data is converted by the analog-to-digital converter 5 into digital data. The data is generated by the microcontroller 6 to perform analysis on the microcontroller 6 so as to be able to determine not only the state of the transformer but also whether the transformer is replaced, and store the data in the SDRAM 7 temporarily or semi-permanently in the nonvolatile memory 8. Store the data and manage the information in the xDSL modem 9 which receives the analysis data stored in the SDRAM 7 and the nonvolatile memory 8 under the control of the microcontroller 6. The main controller 12 for transmission through the line driver 10, on the contrary, the xDSL modem (9) is configured to receive the information transmitted from the management main controller 12 through the Ethernet interface (11). By measuring the voltage and current at the same time using one sensor, the load status in the transformer is judged as normal, overload or dangerous and the result is notified to the manager along with the measured data.

하지만 상기 변압기의 모니터링 방법 및 장치는 종래의 전기철도차량의 주변압기에서의 전압과 전류 그리고 온도를 각각의 센서로 측정한 후 그 측정데이터로부터 단순히 변압기에 걸린 과부하여부만을 판단하여 주변압기에서의 기계적인 결함의 발생을 간접적으로 측정함으로써 주변압기가 과부하되기 전이라도 발생할 수 있는 주변압기의 이상에 따른 기계적 결함을 판단하는데 있어서는 미흡하여 과부하전에 발생하는 주변압기의 이상에 대하여 적절한 조치를 수행하지 못하는 문제점이 있었다.However, the method and apparatus for monitoring the transformer measure the voltage, current and temperature in the peripheral pressure of the conventional electric railway vehicle with the respective sensors, and then simply determine whether the transformer is overloaded by simply determining whether the transformer is overloaded. By indirectly measuring the occurrence of a fault, it is insufficient to judge a mechanical fault caused by an abnormality of the surrounding pressure that may occur even before the surrounding pressure is overloaded. Therefore, it is not possible to take appropriate measures against the abnormality of the surrounding pressure occurring before the overload. There was this.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 방법 및 장치에 있어 센서를 이용하여 전압, 전류, 온도에 대한 단순한 측정에 의하여 주변압기의 과부하 여부만을 판단하는 것이 아니라 주변압기의 1차측 전압과 2차측, 3차측 전류를 각각의 센서에 의하여 일정한 주기로 측정한 후 주변압기의 기하학적 변화, 즉 주변압기 내부 권선의 감김 변화, 철심 및 권선의 뒤틀림 및 균형의 변화, 오일의 누수로 인한 변화로 인해 발생하는 저항, 인덕턴스, 커패시턴스성분의 임피던스를 측정하여 이전주기에 측정된 임피던스와 비교함으로써 그 변화량의 범위에 따라 주변압기의 기계적인 결함을 직접적으로 판단하는 모니터링 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, the method and apparatus for monitoring the mechanical defect of the peripheral pressure in the electric railway vehicle by using a sensor to measure the voltage of the peripheral pressure by a simple measurement of the current It is not only to judge the overload, but also to measure the primary side voltage, secondary side and tertiary side currents of the peripheral voltages at regular intervals by each sensor, and then the geometrical change of the peripheral pressures, that is, the winding change of the internal windings, the core and winding By measuring the impedance of resistance, inductance, and capacitance components caused by changes in distortion and balance, and leakage of oil, and comparing them with the impedance measured in the previous period, the mechanical faults in the peripheral pressure can be directly measured according to the range of change. It is an object of the present invention to provide a monitoring method and apparatus for determining.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 주변압기의 1차측 전압과 2차측 및 3차측 전류를 측정하여 주변압기의 기하학적 크기 및 매질의 변경에 따른 임피던스의 변화를 측정하여 주행 중 발생한 주변압기의 기계적 결함을 직접적으로 판단하는 모니터링 방법에 있어서,A characteristic of the present invention for achieving the above object is to measure the primary side voltage and secondary side and tertiary side current of the peripheral pressure transformer to measure the change in the impedance according to the change in the geometric size and the medium of the pressure transformer peripheral pressure generated during driving In the monitoring method for directly determining the mechanical defect of

주변압기의 1차측 전압과 2차측, 3차측 전류를 일정주기로 측정하는 단계;와상기 측정된 전압과 전류를 수집하여 메모리에 저장하는 단계;와 상기 메모리에 저장된 데이터를 FFT변환을 하여 주파수별로 임피던스를 연산하는 단계;와 상기 연산된 임피던스와 이전 주기에서 측정된 임피던스와 비교하여 설정된 변화량의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;와 주변압기의 기계적인 결함이 있는 경우 상기 판단 결과를 기관실 또는 관제실내 출력부에 전송하는 단계:와 상기 전송된 신호에 의해 시각적인 경고등 및/또는 청각적인 경고음으로 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.Measuring the primary side voltage, secondary side, and tertiary side current of the peripheral voltage at a constant cycle; and collecting the measured voltage and current in the memory; and the FFT conversion of the data stored in the memory and impedance for each frequency And calculating whether or not to exceed the range of the set amount of change by comparing the calculated impedance with the impedance measured in the previous period; and if there is a mechanical defect of the peripheral pressure, the determination result is stored in the engine room or control. Transmitting to a room output unit; and outputting a visual warning light and / or an audio warning sound by the transmitted signal.

또한 임피던스의 변화를 측정하여 주행 중 발생한 주변압기의 기계적 결함을 직접적으로 판단하는 모니터링 장치에 있어서, 주변압기의 1차측 입력 전압을 일정 주기로 측정하는 전압센서;와 주변압기의 2차측과 3차측의 출력 전류를 상기 주기와 동일한 주기로 측정하는 전류센서;와 상기 전압센서와 상기 전류센서로부터 측정된 데이터를 수집하여 메모리에 저장하는 데이터 수집부;와 상기 데이터수집부에 저장된 데이터를 FFT변환을 하여 주파수별로 임피던스를 연산하는 연산부;와 상기 연산부로부터 계산된 임피던스와 이전 주기에 측정된 임피던스 값을 비교하여 임피던스의 변화량이 설정된 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 제어부;와 상기 제어부에서의 판단결과에 따른 신호를 당해 철도차량내의 기관사나 관제실의 출력부에 전송하는 통신부;와 상기 통신부로부터 전송된 신호에 의해 시각적인 경고등 및/또는 청각적인 경고음으로 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the monitoring device for directly determining the mechanical fault of the peripheral pressure generated during driving by measuring the change in impedance, the voltage sensor for measuring the input voltage of the primary side of the peripheral pressure in a certain period; and the secondary and tertiary side of the peripheral pressure A current sensor for measuring an output current at the same period as the period; a data collector for collecting data stored in the voltage sensor and the current sensor and storing the measured data in a memory; and performing a FFT conversion on the data stored in the data collector. A controller which calculates an impedance for each unit; and a controller which compares the impedance calculated from the calculator with the impedance value measured in the previous period and determines whether the amount of change of impedance exceeds a set range; and a signal according to the determination result of the controller. To be sent to the output of the engineer or control room in the railway vehicle. Characterized in that it comprises a by a signal transmitted from the communication unit a visual warning light and / or audible warning sound output unit that outputs a; unit.

본 발명에 따르면, 전기철도차량 내 주변압기의 기계적인 결함을 모니터링하는 방법 및 장치의 특징인 기계적인 결함의 판단하기 위해서 주변압기의 1차측 전압과 2차측, 3차측 전류를 측정하여 상기 전압과 상기 전류간의 관계, 즉 임피던스를 이용하여 주변압기내의 기하학적인 변화에 따른 임피던스 변화량을 통하여 주변압기의 과부하전이라도 발생할 수 있는 구체적인 기계적인 결함에 따른 이상을 모니터링함에 있어 보다 직접적으로 판단할 수 있어 주변압기의 운용에 있어 보다 적절한 대처가 가능하도록 향상된 신뢰성을 보장할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, in order to determine a mechanical defect, which is a characteristic of a method and apparatus for monitoring a mechanical defect of a peripheral pressure in an electric railway vehicle, the primary side voltage, secondary side, and tertiary side current of the peripheral pressure are measured to measure the voltage and Through the relationship between the currents, that is, impedance, the impedance change according to the geometric change in the peripheral pressure can be more directly judged in monitoring the abnormality caused by the specific mechanical defect that may occur even in the overload of the peripheral pressure. There is an advantage to ensure improved reliability in order to more appropriately cope with the operation of the transformer.

도 1은 종래 모니터링 장치의 전체적인 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 전기철도차량 주변압기의 기계적 결함 모니터링 장치구성도,
도 3은 본 발명에 따른 전기철도차량 주변압기의 기계적 결함 모니터링 방법에 따른 순서도.1 is a block diagram showing the overall configuration of a conventional monitoring device;
2 is a block diagram of a mechanical defect monitoring apparatus for an electric railway vehicle pressure in accordance with the present invention,
Figure 3 is a flow chart according to the mechanical defect monitoring method of the electric railway vehicle peripheral pressure according to the present invention.

이하, 예시도면을 참조하여 본 발명에 따른 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 방법 및 장치의 일실시예에 대한 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a configuration and operation of an embodiment of a method and apparatus for monitoring a mechanical defect of a peripheral pressure in an electric railway vehicle using an impedance change according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 핵심은 종래의 주변압기의 전압, 전류, 온도의 측정에 따른 과부하여부만을 판단하여 간접적으로 기계적 결함을 모니터링하는 문제점을 극복하기 위하여 주변압기를 제작할 때 저항, 인덕턴스 그리고 커패시턴스 성분의 크기를 시뮬레이션하여 설계하는 방법의 역방향으로 이들의 임피던스를 측정하여 그 변화량을 모니터링하여 주변압기의 기하학적인 변화를 판단함으로써 주변압기의 기계적 결함을 직접적으로 판단할 수 있는 모니터링 방법 및 장치라는 점이다.The core of the present invention is to determine the size of the resistance, inductance and capacitance components when manufacturing the peripheral voltage to overcome the problem of indirectly monitoring the mechanical defect by determining only the overload according to the measurement of the voltage, current, temperature of the conventional peripheral pressure. It is a monitoring method and device that can directly determine mechanical defects of peripheral pressures by measuring their impedance in the reverse direction of the simulation and design method, and monitoring the amount of change to determine the geometrical change of the peripheral pressure.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 직접적으로 판단할 수 있도록 주변압기내의 전압, 전류 측정하여 전압과 전류간의 관계인 임피던스의 변화로 주변압기의 기하학적 변화를 모니터링 장치는 전압센서(100), 전류센서(110), 데이터수집부(120), 연산부(130), 제어부(140), 통신부(150), 출력부(160)로 이루어진다.Referring to FIG. 2, the geometrical characteristics of the peripheral voltage transformer may be measured by changing the impedance which is a relationship between voltage and current by measuring voltage and current in the peripheral pressure transformer to directly determine a mechanical defect of the peripheral pressure in the electric railway vehicle according to the embodiment of the present invention. The change monitoring device includes a voltage sensor 100, a current sensor 110, a data collection unit 120, a calculation unit 130, a control unit 140, a communication unit 150, and an output unit 160.

상기 전압센서(100)는 PT(Power Transformer)를 이용할 수 있으며, 전기철도차량의 전원인 선로로부터의 전송된 주변압기의 1차측 전압을 측정하여 상기 데이터수집부(120)에 전송한다.The voltage sensor 100 may use a power transformer (PT). The voltage sensor 100 measures a primary side voltage of a peripheral pressure transformer transmitted from a line that is a power source of an electric railway vehicle, and transmits the voltage to the data collector 120.

상기 전류센서(110)는 CT(Current Transformer)를 이용할 수 있으며, 주변압기의 1차측 전압을 유도한 2차측과 3차측의 권선에 장착된 상기 권선상에 흐르는 전류를 측정하여 상기 데이터수집부(120)에 전송한다.The current sensor 110 may use a CT (Current Transformer), and measure the current flowing on the windings mounted on the windings of the secondary and tertiary side inducing the primary voltage of the peripheral voltage of the data collector ( 120).

상기 데이터수집부(120)는 상기 전압센서(100)와 상기 전류센서(110)에서 측정된 전압값과 전류값을 유선 또는 무선을 이용하여 설정된 타이머에 의해 주기적으로 수집하여 데이터수집부(120)내 메모리에 저장한다.The data collector 120 collects the voltage value and the current value measured by the voltage sensor 100 and the current sensor 110 periodically by a timer set by using a wired or wireless data collector 120. Save to my memory.

상기 연산부(130)는 상기 데이터수집부(120)내 메모리로부터 주기적으로 수집된 측정데이터에서 저항성분은 주파수의 영향을 받지 않으므로,Since the calculation unit 130 is a resistance component in the measurement data periodically collected from the memory in the data collector 120 is not affected by the frequency,

저항() 을 구하고, 인덕턴스와 커패시턴스 성분은 주파수에 따라 임피던스에 영향이 미치므로, FFT(Fast Fourier Transform)를 이용하여 주파수를 파악하여 각 주파수별로, 인덕턴스(XL = wL)와 커패시턴스(XC = 1/wC) 를 구한 후, 전체 임피던스(Z = )를 연산한다.Since the resistance () is obtained and the inductance and capacitance components influence the impedance according to the frequency, the frequency is determined by using the fast fourier transform (FFT) and the inductance (X L) = wL) and capacitance (X C) = 1 / wC), then calculate the total impedance (Z =).

상기 제어부(140)는 상기 연산부(130)로부터 연산된 임피던스를 이전 주기에서 연산한 임피던스와 비교하여 그 변화량이 주변압기의 이상을 판단하는 설정된 기준 범위를 벗어난 경우에 주변압기의 기하학적 변화, 예를 들어 주변압기 내부 권선의 감김 변화, 철심 및 권선의 뒤틀림 및 균형의 변화, 오일의 누수로 인한 변화가 있음을 감지하여 상기 통신부(150)를 이용하여 전기철도차량의 기관사나 관제실에 경고를 전송한다.The controller 140 compares the impedance calculated from the operation unit 130 with the impedance calculated in a previous cycle, and when the change amount is out of a set reference range for determining an abnormality of the peripheral pressure, a geometric change of the peripheral pressure, for example For example, it senses that there is a change in the winding of the inner winding of the peripheral pressure, the twist and balance of the iron core and winding, the change due to the leakage of oil and transmits a warning to the engineer or control room of the electric railway vehicle using the communication unit 150. .

상기 통신부(150)는 상기 제어부(140)에서 판단한 임피던스 변화량에 대한 주변압기의 기계적 결함 발생에 대한 경고를 당해 철도차량내의 기관실이나 중앙 관제실의 상기 출력부(160)에 전송한다. The communication unit 150 transmits a warning about the occurrence of a mechanical defect of the peripheral pressure to the impedance change determined by the control unit 140 to the output unit 160 of the engine room or the central control room of the railway vehicle.

주변압기의 결함 발생은 전기철도운행에 있어 매우 중요한 사안이므로 상기 통신부(150)는 신속하고 안정적으로 전송이 보장될 수 있는 범위 내에서 유선 또는 무선으로 전송하는 것이 바람직하다.Since the occurrence of a defect in the peripheral pressure is a very important issue in the operation of the electric railway, the communication unit 150 is preferably transmitted in a wired or wireless manner within a range that can be quickly and stably transmitted.

상기 출력부(160)는 상기 통신부(150)를 통해 전송된 상기 제어부(140)로부터의 경고를 당해 철도차량내의 기관사나 관제실에 시각적인 경고등 및/또는 청각적으로 경고음을 발생한다.The output unit 160 generates a visual warning light and / or an audible warning sound to the engineer or control room in the railway vehicle for the warning from the control unit 140 transmitted through the communication unit 150.

도 3에 도시된바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 임피던스의 변화로 주변압기의 기하학적 변화를 모니터링하는 방법은 주변압기의 1차측 전압과 주변압기의 2차측, 3차측 전류를 전압센서(100), 전류센서(110)에 의해 일정주기로 측정한다. 상기 전압센서(100)는 PT(Power Transformer)를, 전류센서(110)는 CT(Current Transformer)를 이용하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the method for monitoring the geometrical change of the peripheral pressure according to the change of the impedance according to the embodiment of the present invention includes the voltage of the primary side voltage of the peripheral pressure and the secondary side and the third side current of the peripheral pressure voltage sensor 100. ), And measured at a constant period by the current sensor 110. The voltage sensor 100 preferably uses PT (Power Transformer), and the current sensor 110 uses CT (Current Transformer).

그런 다음 상기 측정된 전압값과 전류값을 수집하여 메모리에 저장한 후 상기 메모리에 저장된 데이터 중 인덕턴스와 커패시턴스 성분은 FFT변환을 하여 주파수별로 저항성분을 포함한 전체 임피던스를 연산하여 이전 주기에서 측정된 임피던스와 비교하여 그 변화량이 설정된 임피던스 변화량의 범위를 초과하는 경우 주변압기의 기계적인 결함이 있는 것으로 판단하여 기관실 또는 관제실내 출력부(160)에 전송하고 전송받은 신호에 의해 시각적인 경고 및/또는 청각적인 경고음으로 출력한다.Then, the measured voltage value and current value are collected and stored in a memory, and the inductance and capacitance components of the data stored in the memory are subjected to FFT conversion to calculate the total impedance including the resistance component for each frequency to measure the impedance measured in the previous period. When the amount of change exceeds the range of the set impedance change amount, it is determined that there is a mechanical defect of the peripheral pressure and transmitted to the output unit 160 in the engine room or control room. It outputs a warning sound.

본 명세서에는 본 발명에 따른 임피던스 변화량을 이용한 전기철도차량 주변압기의 기계적 결함 모니터링 방법 및 장치의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 특허청구범위 및 첨부도면의 범위 내에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있으며, 이것 또한 본 발명의 권리범위에 속한다.In the present specification, a preferred embodiment of a method and apparatus for monitoring a mechanical defect of an electric railway vehicle peripheral pressure using an impedance change amount according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto. The invention may be practiced in various ways within the scope of the claims and the accompanying drawings, which also belong to the scope of the invention.

100 전압센서 110 전류센서
120 데이터수집부 130 연산부
140 제어부 150 통신부
160 출력부100 Voltage sensor 110 Current sensor
120 Data collector 130 Calculator
140 control unit 150 communication unit
160 outputs

Claims (6)

전기철도차량 내 주변압기의 기계적인 결함을 모니터링 방법에 있어서,
주변압기의 1차측 전압과 주변압기의 2차측, 3차측 전류를 일정주기로 측정하는 단계;
상기 측정된 1차측 전압과 전류를 수집하여 메모리에 저장하는 단계;
상기 메모리에 저장된 데이터를 FFT변환을 하여 주파수별로 임피던스를 연산하는 단계;
상기 연산된 임피던스와 이전 주기에서 측정된 임피던스와 비교하여 설정된 변화량의 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계;
상기 설정된 변화량의 범위를 초과하는 경우 주변압기의 기계적인 결함이 있는 것으로 판단하여 기관실 또는 관제실내 출력부에 경고를 전송하는 단계;및
상기 전송된 경고 신호에 의해 시각적인 경고등 또는 청각적인 경고음으로 출력하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 방법.In the method of monitoring the mechanical defect of the peripheral pressure in the electric railway vehicle,
Measuring the primary voltage of the peripheral voltage and the secondary and tertiary currents of the peripheral voltage at regular cycles;
Collecting and storing the measured primary side voltage and current in a memory;
Calculating impedance by frequency by performing FFT conversion on the data stored in the memory;
Comparing the calculated impedance with an impedance measured in a previous period to determine whether a set amount of change is exceeded;
Determining that there is a mechanical failure of the peripheral pressure in the case of exceeding the set amount of change amount and sending a warning to the output in the engine room or control room; And
And outputting a visual warning light or an audible warning sound according to the transmitted warning signal. 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 장치에 있어서,
주변압기의 1차측 입력 전압을 일정 주기로 측정하는 전압센서;
주변압기의 2차측과 3차측의 출력 전류를 상기 주기와 동일한 주기로 측정하는 전류센서;
상기 전압센서와 상기 전류센서로부터 측정된 데이터를 수집하여 메모리에 저장하는 데이터 수집부;
상기 데이터수집부에 저장된 데이터를 FFT변환을 하여 주파수별로 임피던스를 연산하는 연산부;
상기 연산부로부터 계산된 임피던스와 이전 주기에 측정된 임피던스를 비교하여 임피던스의 변화량이 설정된 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 제어부;
상기 제어부에서의 판단결과에 따른 신호를 당해 철도차량내의 기관사 또는 관제실의 출력부에 전송하는 통신부;및
상기 통신부로부터 전송된 신호에 의해 시각적인 경고등 또는 청각적인 경고음으로 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 장치.Apparatus for monitoring a mechanical defect of a peripheral pressure in an electric railway vehicle,
A voltage sensor measuring a primary input voltage of the peripheral voltage at a predetermined cycle;
A current sensor for measuring output currents of the secondary side and tertiary side of the peripheral voltage in the same period as the period;
A data collector configured to collect data measured from the voltage sensor and the current sensor and store the data in a memory;
An arithmetic unit configured to calculate impedance by frequency by performing FFT conversion on the data stored in the data collection unit;
A controller which compares the impedance calculated from the operation unit with the impedance measured in a previous period to determine whether the amount of change in impedance exceeds a set range;
Communication unit for transmitting a signal according to the determination result of the control unit to the output of the engineer or control room in the railway vehicle; And
And an output unit for outputting a visual warning light or an audio warning sound by the signal transmitted from the communication unit. 제 2 항에 있어서,
데이터수집부는 전압센서와 전류센서에서 측정된 주변압기의 전압값과 전류값을 유선 또는 무선을 이용하여 설정된 타이머에 의해 주기적으로 수집하는 것을 특징으로 하는 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 장치.The method of claim 2,
The data collection unit periodically collects the voltage value and the current value of the peripheral voltage measured by the voltage sensor and the current sensor by a timer set by using a wired or wireless device. Device for monitoring faults. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 통신부는 유선 또는 무선으로 전송하는 것을 특징으로 하는 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 장치.The method according to claim 2 or 3,
The communication unit is a device for monitoring a mechanical defect of the peripheral pressure in the electric vehicle using an impedance change, characterized in that for transmitting by wire or wireless. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
전압센서는 PT를 사용하고 전류센서는 CT를 사용하는 것을 특징으로 하는 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 장치.The method according to claim 2 or 3,
The voltage sensor uses PT and the current sensor uses CT. The device for monitoring the mechanical fault of the peripheral pressure in the electric railway vehicle using the impedance change. 제 4 항에 있어서,
전압센서는 PT를 사용하고 전류센서는 CT를 사용하는 것을 특징으로 하는 임피던스 변화를 이용한 전기철도차량 내 주변압기의 기계적 결함을 모니터링하기 위한 장치.
The method of claim 4, wherein
The voltage sensor uses PT and the current sensor uses CT. The device for monitoring the mechanical fault of the peripheral pressure in the electric railway vehicle using the impedance change.
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