KR101268474B1 - Predictive diagnostic method and system on mechanical integrity of generator stator - Google Patents

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Abstract

발전기 고정자의 건전성 예측 방법 및 그 시스템이 개시된다. 발전기 고정자 건전성 예측을 위해 고정자 단말 섹션의 복수 지점의 권선에 센서를 설치하여 해당 권선에 대한 진동 진폭 및 주파수를 상태 감시할 수 있다.A method of predicting the integrity of a generator stator and a system therefor are disclosed. Generator Stator For the purpose of predicting soundness, a sensor can be installed at a plurality of windings of a stator terminal section to monitor the vibration amplitude and frequency of the windings.

Description

발전기 고정자의 건전성 예측 방법 및 그 시스템{Predictive diagnostic method and system on mechanical integrity of generator stator}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of predicting the integrity of a generator stator,

본 발명은 발전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게 발전기의 고정자에 대한 건전성을 실시간으로 예측할 수 있는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a power generation system, and more particularly, to a method and system for predicting the health of a stator of a generator in real time.

기존의 기술 중 가장 신뢰성 있는 진단방법은 정지 중 진단 방법으로써 기계적인 측면에서 발전기 고정자 권선의 손상을 예측 진단하는 방법이 있다. 본 기술은 발전소 정지 후 대상 발전기의 고정자 단발부의 해당 권선별로 임펙트 해머로 가진하고 고유진동 및 모드를 시험하는 기술이다. 본 방법은 임펙트 헤머로 권선을 때릴 때 Force센서에 나타나는 가진력에 대하여 권선의 가속도 진동신호의 응답율에 의한 고유 진동스펙트럼을 구하고 120Hz 근처의 주파수 및 진폭을 분석하여 건전성 여부를 판정하는 기술로서 장점은 모든 권선에 대한 특성 및 모드를 정밀하게 분석할 수 있다는 측면이나 일상운전 중 발생하는 돌발 특성 정보 및 권선의 진폭 등 실제 운전 상태에서 발생하는 이상 유·무를 알 수 없다는 취약점이 있다. 또한, 본 기술은 일상운전 상태에서는 수행할 수 없고 반드시 발전소를 정지시킨 조건에서만 실시할 수 있으므로 경제적인 손실이 발생한다.The most reliable diagnosis method among the existing techniques is a method of diagnosing during stoppage, and there is a method of predicting and diagnosing the damage of the stator winding of the generator in mechanical aspect. This technology is a technique to test the inherent vibration and mode by using an impact hammer for each winding of the stator of the target generator after stopping the power plant. This method is a technology to determine the soundness by analyzing the frequency and amplitude around 120Hz by obtaining the natural vibration spectrum by the response rate of the acceleration vibration signal of the winding with respect to the excitation force appearing on the force sensor when the winding is hit by the impact hammer. There is a weak point that it is impossible to know the abnormality occurring in the actual operation state such as the characteristic information and the mode of the winding can be analyzed precisely, In addition, this technology can not be performed in the normal operation state and can be performed only under the condition that the power plant is stopped, resulting in economic loss.

그리고 전기적 측면에서 발전기 고정자의 이상을 진단하는 방법으로써 고정자 권선의 각 상에 부분방전 센서를 코어 경계부에 설치하고 부분방전 파형 및 스펙트럼을 분석하는 기술과 고압의 전기를 흘려 고정자의 임피던스 또는 저항을 시험함으로써 전체적인 절연상태를 진단하는 기술이 있다. 정지중의 전기적 방법은 고정자의 전체 또는 상별 이상 유무 또는 건전성을 정밀 진단할 수 있는 장점이 있으나 각 권선의 특성 및 손상된 권선을 진단하기 어렵고 대부분 정지 중 시험으로 경제적 손실이 발생하게 되는 문제점이 있어 부분방전의 경우 온라인 시스템으로 전환하는 추세이나 상별 이상 유무의 판정만 가능하다.In order to diagnose the abnormality of the generator stator in terms of electric power, a technique of analyzing the partial discharge waveform and spectrum by installing a partial discharge sensor on each core of the stator winding at the core boundary, and testing the impedance or resistance of the stator by flowing high- Thereby diagnosing the overall insulation state. The electrical method during stoppage has the advantage of precisely diagnosing the stator as a whole or different or abnormal condition, but it is difficult to diagnose the characteristic of each winding and the damaged winding, In the case of discharging, it is only possible to determine whether there is a tendency to switch to an online system or not.

또한, 최근, 운전 중 발전기 고정자 단말부에 대한 상태감시 시스템이 국내 원자력발전소를 중심으로 구축되어 있다. 본 시스템은 발전기 고정자의 단말권선 (표준화력 발전기: 42개 또는 48개권선, 가스터빈 발전기: 64개권선 등)중 시스템 비용이 높아서 고정자 단말부의 일부 권선에만 진동 센서를 설치하여 진동레벨 추이 및 주파수만을 감시하는 시스템으로써 고정자 단말부 등 전체 섹션의 이상 유무를 판별 할 수 있는 정보를 알 수 없으며 센서가 설치되지 않은 권선에서 이상이 발생될 경우 이상 권선의 위치 및 손상을 진단 또는 예측을 시스템 자체적으로 수행할 수 없어 사고 발생 시 해당권선을 규명하는데 많은 시간이 요하여 경제적 손실이 가중될 수 있다. 발전기 고정자 권선의 고장은 최소 15일 이상의 정비기간을 필요로 한다. 특히 발전기의 수명은 25-30년으로 제작하고 있으나 상태감시시스템의 수명은 10년 정도로써 성능저하와 고장이 발생하나 관련부속품의 구입과 장비노후화로 설비의 유지보수가 어려운 실정이다. 따라서 기존의 상태감시 시스템 기술뿐 아니라 고장 예측 진단 기술과 시스템 개발이 절실하다.
In recent years, a state monitoring system for the stator terminal of the generator stator is being built around domestic nuclear power plants during operation. In this system, the system cost is high among the terminal windings (standard thermal power generator: 42 or 48 windings, gas turbine generator: 64 windings, etc.) of the generator stator and vibration sensor is installed only on a part of windings of the stator terminal part, It is not possible to know the information that can detect the abnormality of the entire section such as the stator terminal section. When the abnormality occurs in the winding where the sensor is not installed, the position or the damage of the abnormal winding can be diagnosed or predicted by the system itself In case of an accident, it takes a lot of time to identify the winding, which can increase the economic loss. Failure of generator stator windings requires a maintenance period of at least 15 days. In particular, the life span of the generator is 25-30 years, but the life span of the state monitoring system is about 10 years, which causes the performance deterioration and failure. However, it is difficult to maintain the equipment due to the purchase of the related accessories and the deterioration of the equipment. Therefore, not only existing state monitoring system technology, but also fault diagnosis diagnosis technology and system development are urgent.

본 발명은 고정자 단말 섹션의 3~4개 지점이내의 권선에 진동 센서를 설치하여 해당 권선에 대한 진동 진폭 및 주파수를 상태 감시하여 발전기 고정자의 건전성을 예측 진단할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
The present invention provides a system and a method for predicting and diagnosing the integrity of a generator stator by monitoring the vibration amplitude and frequency of the winding with a vibration sensor installed in a winding within 3 to 4 points of the stator terminal section will be.

본 발명의 일 측면에 따르면, 발전기 고정자 동일 섹션의 권선에 설치된 센서로부터 진동 신호를 수집하는 단계; 발전기 주요 가진원에 해당하는 회전력 주파수 및 전자력 주파수 또는 외력의 특성 주파수에 대한 위상과 진폭 정보 계산을 위해 상기 진동 신호에 대해 푸리에 변환을 수행하는 단계; 상기 푸리에 변환된 진동 신호에 대한 주파수에서 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수에 대한 응답 성분을 추출하는 단계; 상기 추출된 응답 성분에 대한 역푸리에 변환을 수행하고, 역변환된 파형 위상 정보를 동기화시키기 위해 기준권선에 설치된 센서에 상응하는 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수 파형 정보의 시작 위치를 기준위치로 이동시켜 이동 위상각을 도출하는 단계; 및 상기 이동 위상각을 이용하여 다른 센서에 상응하는 역변환된 파형 위상 정보를 동기화시켜 상기 발전기 고정자의 이상 유무를 예측하는 단계를 포함하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of generating a vibration signal, comprising: collecting a vibration signal from a sensor installed in a winding of a same section of a generator stator; Performing a Fourier transform on the vibration signal to calculate phase and amplitude information on a rotational frequency and an electromagnetic frequency corresponding to the generator main vibration source or a characteristic frequency of the external force; Extracting a response component for the rotational frequency and the electromagnetic frequency at a frequency for the Fourier transformed vibration signal; In order to synchronize the inverse-converted waveform phase information, the start position of the rotational frequency and the electromagnetic frequency waveform information corresponding to the sensor installed in the reference winding is shifted to the reference position to perform the inverse Fourier transform on the extracted response component, Deriving an angle; And estimating the presence or absence of the abnormality of the generator stator by synchronizing the inverse converted waveform phase information corresponding to the other sensor using the movement phase angle.

상기 센서는 상기 발전기 고정자 동일 섹션에 위치하는 것으로서, 3개 이상의 권선을 고유 진동 모드를 고려하여 선정하고 상기 선정된 권선의 반경 방향과 법선 방향으로 설치된다.The sensor is located in the same section of the generator stator, and three or more windings are selected in consideration of the natural vibration mode and are installed in the radial direction and the normal direction of the selected winding.

상기 응답 진동 파형에 상응하여 추출되는 주파수는 60Hz, 120Hz 및 240Hz일 수 있다.The frequencies extracted corresponding to the response vibration waveform may be 60 Hz, 120 Hz, and 240 Hz.

상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수에 대한 응답 진동의 추출 파형의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 거동 패턴 데이터는, 반경 방향과 접선 방향의 센서의 위치 좌표를 결합하여 도출될 수 있다.And generating the behavior pattern data according to the change of the extraction waveform of the response vibration to the rotational frequency and the electromagnetic force frequency, wherein the behavior pattern data is generated by combining the position coordinates of the sensor in the radial direction and the tangential direction .

상기 발전기 고정자 동일섹션에서의 좌표 이동에 따른 변화량을 도출하여 상기 거동 패턴 데이터에 대한 변화를 인식하는 단계를 더 포함할 수 있다.And a step of deriving a variation amount according to the coordinate movement in the same section of the generator stator to recognize a change to the behavior pattern data.

상기 발전기 고정자 동일 섹션의 고장 예측을 위해 상기 발전기 고정자가 정상 상태일때의 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수 파형 정보의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 역전파 방법으로 학습시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
And learning the behavior pattern data according to the change of the torque frequency and the electromagnetic force frequency waveform information when the generator stator is in a steady state in order to predict the failure of the same section of the generator stator by a back propagation method.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 고정자 단말 섹션의 복수 지점의 권선에 센서를 설치하여 해당 권선에 대한 진동 진폭 및 주파수를 상태 감시하는 발전기 고정자 건전성 예측 시스템이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a generator stator soundness predicting system in which a sensor is installed at a plurality of windings of a stator terminal section to monitor the vibration amplitude and frequency of the windings.

발전기 고정자 동일 섹션 복수의 권선에 설치되는 복수의 센서; 상기 센서로부터 진동 신호를 수집하여 디지털 형태로 변환하는 정보 획득 장치; 및 상기 디지털 변환된 진동 신호에서 특성 주파수를 추출하고, 위상을 동기화시켜 상비 발전기 고정자의 이상유무를 예측하는 진단예측 장치를 포함할 수 있다.A plurality of sensors installed in a plurality of windings of the same section of the generator stator; An information acquisition device for acquiring a vibration signal from the sensor and converting the vibration signal into a digital form; And a diagnostic predicting device for extracting the characteristic frequency from the digitally converted vibration signal and for synchronizing the phases to predict the abnormality of the standing generator stator.

상기 센서는 상기 발전기 고정자 동일 섹션에 위치하는 것으로서, 3개 이상의 권선을 고유 진동 모드를 고려하여 선정하고, 상기 선정된 권선의 반경 방향과 법선 방향으로 설치된다.The sensor is located in the same section of the generator stator, and three or more windings are selected in consideration of the natural vibration mode and installed in the radial direction and the normal direction of the selected winding.

상기 진단예측 장치는, 발전기의 주요 가진원에 해당하는 회전력 주파수, 전자력 주파수 또는 외력의 특성 주파수에 대한 위상과 진폭 정보 계산을 위해 상기 진동 신호에 대해 푸리에 변환을 수행하고, 상기 푸리에 변환된 진동 신호에 대한 주파수에서 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수에 대한 응답 성분을 추출한 후, 상기 추출된 응답 성분에 대한 역푸리에 변환을 수행하고, 역변환된 파형 위상 정보를 동기화시키기 위해 기준권선에 설치된 센서에 상응하는 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수 파형 정보의 시작 위치를 기준위치로 이동시켜 이동 위상각을 도출하며, 상기 이동 위상각을 이용하여 다른 센서에 상응하는 역변환된 파형 위상 정보를 동기화시킬 수 있다The diagnostic predicting device performs a Fourier transform on the vibration signal to calculate phase and amplitude information for a characteristic frequency of a rotational force frequency, an electromagnetic force frequency or an external force corresponding to a main excitation source of the generator, And a controller for performing inverse Fourier transform on the extracted response component and outputting the inverse Fourier transform to the inverse transformed waveform phase information, It is possible to shift the starting position of the rotational frequency and the electromagnetic force frequency waveform information to the reference position to derive the moving phase angle and synchronize the inversely converted waveform phase information corresponding to the other sensor using the moving phase angle

상기 진단예측 장치는, 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수에 대한 응답 진동의 추출 파형의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 생성하여 변화를 인식하며, 상기 거동 패턴 데이터는, 반경 방향과 접선 방향의 센서의 위치 좌표를 결합하여 도출될 수 있다.The diagnostic predictor generates behavior pattern data in accordance with a change in the extracted waveform of the response vibration to the rotational frequency and the electromagnetic force frequency to recognize the change, and the behavior pattern data includes position coordinates of the sensor in the radial direction and tangential direction Can be derived.

상기 진단예측 장치는, 상기 발전기 고정자 동일섹션에서의 좌표 이동에 따른 변화량을 도출하여 상기 거동 패턴 데이터에 대한 변화를 인식할 수 있다.The diagnostic predicting device can recognize a change in the behavior pattern data by deriving a variation amount according to the coordinate movement in the same section of the generator stator.

상기 진단예측 장치는, 상기 발전기 고정자 동일 섹션의 고장 예측을 위해 상기 발전기 고정자가 정상 상태일때의 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수 파형 정보의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 역전파 방법으로 학습시킬 수 있다.
The diagnostic predictor can learn the behavior pattern data according to the change of the torque frequency and the electromagnetic force frequency waveform information when the generator stator is in a normal state for predicting the failure of the same section of the generator stator by the back propagation method.

본 발명의 일 실시예에 따른, 발전기 고정자 건전성 예측 방법 및 시스템을 제공함으로써, 일상운전 조건에서 실시간에 준하여 발전기 고정자의 취약 섹션의 진동의 동기화 위상정보를 사용하여 거동의 이상 유무를 예측하고 이상 권선의 위치를 분석하여 발전기의 건전성을 확보하고 대형 파급사고를 예방할 수 있다.The present invention provides a method and system for predicting generator stator integrity according to an embodiment of the present invention to estimate the behavior of an abnormal rotor by using synchronization phase information of vibration of a weak section of a generator stator in real- It is possible to secure the integrity of the generator and prevent a large-scale accident.

또한, 본 발명은 일상 운전조건에서도 관심영역의 응답특성을 감시하고 분석이 가능하므로 정지 중 진동시험 등의 주기적 검사비용을 절감할 수 있다.
Also, the present invention can monitor and analyze the response characteristics of the region of interest even under the normal operation conditions, thereby reducing the periodic inspection cost such as vibration test during stoppage.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자의 건전성을 실시간으로 예측 진단하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2 및 3은 고정자에 센서가 설치되는 것을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4는 도 1의 정보 획득 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 예측 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 예측 장치가 센서의 출력 신호를 동기화하는 과정을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 60Hz 스펙트럼 성분에 대한 역 FFT변환을 통한 기준권선에 설치된 센서를 통해서 얻어진 위상정보를 포함하는 동기화된 파형정보를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 권선의 파형별 거동 패턴 데이터에 상응하는 좌표 이동을 예시한 도면.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 권선의 반경방향으로 설치된 센서에 대한 좌표 이동을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 권선의 접선방향으로 설치된 센서에 대한 좌표 이동을 나타낸 도면.
도 11은 발전기 고정자 권선의 파형별 거동 패턴을 도시한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 60Hz 진동파형에 대한 센서들의 위상변화를 나타낸 도면.
도 13은 도 12의 파형 데이터 중 특정 위상에 대한 거동패턴을 극좌표로 나타낸 도면.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 120Hz 진동파형에 대한 센서들의 위상변화를 나타낸 도면.
도 15은 도 14의 파형 데이터 중 특정 위상에 대한 거동패턴을 극좌표로 나타낸 도면.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 고정자의 고장 예측 시스템에 적용된 120Hz에 대한 거동패턴을 실시한 예를 도시한 도면.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 거동패턴을 학습시키고 고장유무를 예측하는 화면을 나타낸 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a system for predicting and diagnosing the health of a generator stator in real time according to an embodiment of the present invention. FIG.
Figures 2 and 3 are diagrams for illustrating the installation of a sensor in a stator.
4 is a block diagram schematically showing an internal configuration of the information obtaining apparatus of FIG.
5 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a diagnostic prediction apparatus according to an embodiment of the present invention;
6 is a flowchart illustrating a process of synchronizing an output signal of a sensor by a diagnostic prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 illustrates synchronized waveform information including phase information obtained through a sensor installed in a reference winding through an inverse FFT transform for a 60 Hz spectral component according to an embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a diagram illustrating coordinate movement corresponding to behavior pattern data for each waveform of a generator stator winding according to an embodiment of the present invention; FIG.
FIG. 9 is a diagram illustrating coordinate shifts to a sensor installed in a radial direction of a generator stator winding according to an embodiment of the present invention; FIG.
10 is a diagram illustrating coordinate shifts for a sensor installed in a tangential direction of a generator stator winding according to an embodiment of the present invention;
11 is a diagram showing a behavior pattern for each waveform of a generator stator winding.
12 is a diagram illustrating the phase change of sensors for a 60 Hz vibration waveform according to an embodiment of the present invention.
Fig. 13 is a polar coordinate representation of a behavior pattern for a specific phase in the waveform data of Fig. 12; Fig.
FIG. 14 is a diagram illustrating a phase change of sensors with respect to a 120 Hz vibration waveform according to an embodiment of the present invention; FIG.
Fig. 15 is a polar coordinate representation of a behavior pattern for a specific phase in the waveform data of Fig. 14; Fig.
16 is a view showing an example of a behavior pattern for 120 Hz applied to a failure prediction system of a stator of a generator stator according to an embodiment of the present invention.
17 is a diagram showing a screen for learning a behavior pattern according to an embodiment of the present invention and predicting whether a failure has occurred.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

[도 1 내지 도 3 설명 설명][Description of Figures 1 to 3]

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자의 건전성을 실시간으로 예측 진단하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2 및 3은 고정자에 센서가 설치되는 것을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a system for predicting and diagnosing the integrity of a generator stator in real time according to an embodiment of the present invention. FIGS. 2 and 3 are views FIG.

도 1을 참조하면, 예측 진단 시스템은 복수의 센서(110), 정보 획득 장치(120), 진단 예측 장치(130)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the predictive diagnostic system includes a plurality of sensors 110, an information acquisition device 120, and a diagnostic prediction device 130.

센서(110)는 발전기 고정자 단말부의 권선에 설치된다. 이때, 센서(110)는 발전기 고정자의 단말부의 대상 권선에 3개 지점 이상에 설치된다. 여기서, 센서(110)는 진동센서일 수 있다.The sensor 110 is installed in the winding of the generator stator terminal section. At this time, the sensor 110 is installed at three or more points on the target winding of the end portion of the generator stator. Here, the sensor 110 may be a vibration sensor.

도 2에는 발전기 고정자 권선의 동일 섹션에 센서(110)를 설치하는 방법을 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 발전기 고정자의 동일 섹션의 권선 중에서 선정된 각도에 위치하는 고정자 권선(단말부 또는 코어 권선부)에 대한 반경 방향(210) 및 접속 방향(220)으로 센서(110)를 각 권선에 복수 개 설치한다.2 is a view showing a method of installing the sensor 110 in the same section of the generator stator winding. As shown in FIG. 2, in the radial direction 210 and the connection direction 220 of the stator winding (terminal portion or core winding portion) positioned at a predetermined angle among the windings of the same section of the generator stator, Are provided in each of the windings.

이때, 센서가 설치되는 기준권선(230)을 중심으로 권선들간의 이격 각도는 3개 지점인 경우 각각 120도에 위치하는 권선을 해당 센서(110)가 설치된 권선으로 선정하되, 전자력 주파수 및 회전력의 주파수 성분에 인접한 고유 진동 주파수의 모드을 고려하여 인접한 권선을 선정함으로써 센서를 고정자의 상태 감시 및 고장예측에 민감하도록, 상기 선정된 권선의 반경 방향과 접선 방향으로 설치한다.At this time, when the spacing angle between the windings is three around the reference winding 230 on which the sensor is installed, the windings positioned at 120 degrees are selected as the windings having the sensors 110, The adjacent windings are selected in consideration of the mode of the natural vibration frequency adjacent to the frequency component so that the sensor is installed in the tangential direction and in the radial direction of the selected winding so as to be sensitive to the state monitoring and the failure prediction of the stator.

도 3에는 실제 발전기 고정자에 센서(110)가 설치된 것을 예시한 도면이다. FIG. 3 is a view illustrating that a sensor 110 is installed in an actual generator stator.

정보 획득 장치(120)는 센서(110)를 통해 진동 신호를 수신하여 이를 진단 예측 장치(130)로 출력하기 위한 수단이다.The information obtaining apparatus 120 is a means for receiving a vibration signal through the sensor 110 and outputting the vibration signal to the diagnostic prediction apparatus 130. [

구현 방법에 따라 진단 예측 장치(130)가 각 센서(110)로부터 진동 신호를 직접 수신할 수도 있다. 그러나, 발전기 고정자의 말단부에 설치되는 센서(110)의 특성상 출력 가능한 거리의 제약이 따르므로, 각 로컬 단위로 정보 획득 장치(120)를 구비하고, 해당 정보 획득 장치(120)에서 각 지역의 센서(110)에 대한 진동 신호를 모두 수집하는 것을 가정하여 설명하기로 한다.The diagnostic predicting device 130 may receive the vibration signal directly from each sensor 110 according to the implementation method. However, since the distances of outputable distances are limited due to the characteristics of the sensor 110 installed at the distal end of the generator stator, the information acquiring device 120 is provided in each local unit, It is assumed that all of the vibration signals are collected.

진단 예측 장치(130)는 정보 획득 장치(120)를 통해 획득된 진동 신호를 분석하여 발전기 고정자의 건전성을 진단하기 위한 장치이다.The diagnostic predicting device 130 is a device for diagnosing the integrity of the generator stator by analyzing the vibration signal obtained through the information obtaining device 120.

예를 들어, 진단 예측 장치(130)는 각 발전기 고정자의 동일 섹션 권선에 대한 진동 신호에 대한 위상을 동기화 파형에 의한 거동 패턴 및 관련 운전 정보를 파라미터화하여 오류 역전파 기법을 이용하여 3개 지점의 반경 방향 및 접선방향 진동 데이터의 위상 정보, 변위정보 및 거동패턴 중 하나 이상을 학습시켜 고정자 권선의 건건성을 진단할 수 있다.
For example, the diagnostic predicting device 130 may parameterize the phase of the vibration signal for the same section windings of each generator stator, the behavior pattern by the synchronization waveform, and the related operation information, One or more of the phase information, the displacement information, and the behavior pattern of the radial direction and tangential vibration data of the stator winding can be learned to diagnose the dryness of the stator winding.

[도 4 설명]4)

도 4는 도 1의 정보 획득 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.4 is a block diagram schematically showing an internal configuration of the information acquiring apparatus of FIG.

도 4를 참조하면, 정보 획득 장치(120)는 통신부(410), A/D 변환부(415), 수집부(420) 및 제어부(425)를 포함하여 구성된다.4, the information obtaining apparatus 120 includes a communication unit 410, an A / D conversion unit 415, a collecting unit 420, and a control unit 425.

통신부(410)는 다른 장치들과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.The communication unit 410 is a means for transmitting and receiving data with other devices.

예를 들어, 통신부(410)는 A/D 변환부(415)를 통해 디지털 신호로 변환된 진동 신호를 진단 예측 장치(130)로 출력할 수 있다. 물론, 통신부(410)는 수집부(420)를 통해 수집된 발전기에 대한 운전 데이터 및 상태 데이터를 진단 예측 장치(130)로 출력하기 위한 수단이다.For example, the communication unit 410 may output the vibration signal converted into the digital signal to the diagnostic prediction unit 130 through the A / D conversion unit 415. [ Of course, the communication unit 410 is means for outputting operation data and state data for the generators collected through the collecting unit 420 to the diagnostic prediction apparatus 130. [

A/D 변환부(415)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 수단이다.The A / D conversion section 415 is means for converting an analog signal into a digital signal.

예를 들어, A/D 변환부(415)는 각 센서(110)를 통해 획득되는 아날로그 형태의 진동 신호를 디지털 형태의 진동 신호로 변환할 수 있다.For example, the A / D converter 415 can convert a vibration signal of an analog form obtained through each sensor 110 into a vibration signal of a digital form.

수집부(420)는 발전기의 운전 및 각종 상태 데이터를 수집하기 위한 수단이다. 예를 들어, 수집부(420)는 발전기의 출력부하, 권선 온도 등과 같은 각종 운전 데이터를 수집하여 통신부(410)를 통해 진단 예측 장치(130)로 출력할 수 있다.The collecting unit 420 is a means for collecting the operation of the generator and various status data. For example, the collecting unit 420 may collect various operation data such as the output load of the generator, the winding temperature, and the like, and output it to the diagnostic predicting apparatus 130 through the communication unit 410.

제어부(425)는 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 획득 장치(120)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 통신부(410), 수집부(420) 등)을 제어하기 위한 수단이다.
The control unit 425 is a means for controlling the internal components (e.g., the communication unit 410, the collection unit 420, etc.) of the information obtaining apparatus 120 according to an embodiment of the present invention.

[도 5 설명]5)

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 예측 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.5 is a block diagram schematically illustrating an internal configuration of a diagnostic prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 진단 예측 장치(130)는 통신부(510), 데이터 처리부(515), 데이터베이스(520), 디스플레이부(525) 및 제어부(530)를 포함하여 구성된다.5, the diagnostic prediction apparatus 130 includes a communication unit 510, a data processing unit 515, a database 520, a display unit 525, and a control unit 530.

통신부(510)는 다른 장치들과 데이터를 송수신하기 위한 수단이다.The communication unit 510 is a means for transmitting and receiving data with other devices.

데이터 처리부(515)는 통신부(510)를 통해 수신된 디지털 형태의 진동 신호를 분석하여 고정자 권선의 건건성을 진단하기 위한 수단이다. 데이터 처리부(515)의 상세 기능에 대해서는 하기에서 관련 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.The data processing unit 515 is a means for diagnosing the dryness of the stator winding by analyzing the digital type vibration signal received through the communication unit 510. [ Detailed functions of the data processing unit 515 will be described in detail below with reference to related drawings.

데이터베이스(520)는 통신부(510)를 통해 수신된 고정자의 진동 신호, 발전기의 운전 및 상태 데이터 등을 저장하기 위한 수단이다.The database 520 is a means for storing the vibration signal of the stator, the operation and status data of the generator, etc., received through the communication unit 510.

디스플레이부(525)는 진단 예측 장치(130)를 통해 입력/수신되는 데이터, 저장된 데이터 등을 시각 정보의 형태로 출력하기 위한 수단이다. 예를 들어, 디스플레이부(525)는 액정화면(LCD)일 수 있다.The display unit 525 is a means for outputting data input / received through the diagnostic predicting device 130, stored data, etc. in the form of time information. For example, the display unit 525 may be a liquid crystal display (LCD).

제어부(530)는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 예측 장치(130)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 통신부(510), 데이터 처리부(515), 데이터베이스(520), 디스플레이부(525) 등)을 제어하기 위한 수단이다.
The control unit 530 may include internal components (e.g., the communication unit 510, the data processing unit 515, the database 520, the display unit 525, and the like) of the diagnostic prediction apparatus 130 according to an embodiment of the present invention. Etc.).

[도 6 및 도 7 설명][Description of Figures 6 and 7]

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 예측 장치가 센서의 출력 신호를 동기화하는 과정을 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 60Hz 스펙트럼 성분에 대한 역 FFT변환을 통한 기준권선에 설치된 센서를 통해서 얻어진 위상정보를 포함하는 동기화된 파형정보를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 권선의 파형별 거동 패턴 데이터에 상응하는 좌표 이동을 예시한 도면이며, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 권선의 반경방향으로 설치된 센서에 대한 좌표 이동을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 권선의 접선방향으로 설치된 센서에 대한 좌표 이동을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a flowchart illustrating a process of synchronizing output signals of a sensor by a diagnostic predicting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 8 is a view illustrating coordinate shift corresponding to behavior pattern data of waveforms of a generator stator winding according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a view showing synchronized waveform information including phase information obtained through a sensor installed in a winding. And FIG. 9 is a diagram illustrating coordinate shifts of a sensor installed in a radial direction of a generator stator winding according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a graph illustrating the coordinate shifts of sensors installed in a tangential direction of a generator stator winding according to an embodiment of the present invention. And the coordinate movement with respect to the sensor.

단계 610에서 진단 예측 장치(130)는 각 센서(110)를 통해 획득된 진동 신호를 수집하여 데이터베이스(520)에 저장한다.In step 610, the diagnostic predicting device 130 collects the vibration signals obtained through the respective sensors 110 and stores them in the database 520.

즉, 진단 예측 장치(130)는 정보 획득 장치(120)를 통해 각 센서(110)를 통해 실시간으로 진동신호를 수집하여 데이터베이스(520)에 저장할 수 있다.That is, the diagnostic predicting device 130 may collect the vibration signals in real time through the sensors 110 through the information obtaining device 120 and store them in the database 520.

단계 615에서 진단 예측 장치(130)는 발전기에 영향을 주는 주요 가진원에 해당하는 회전력 주파수 및 전자력 주파수(예를 들어, 60Hz, 120Hz) 또는 외력의 특성 주파수들의 위상과 진폭 정보를 계산하기 위해 각 진동 신호에 대해 FFT(Fast Fourier Transform) 변환을 수행한다.In step 615, the diagnostic predicting device 130 calculates the phase and amplitude information of the characteristic frequencies of the rotational frequency and the electromagnetic frequency (for example, 60 Hz, 120 Hz) or the external force corresponding to the main oscillator affecting the generator Performs Fast Fourier Transform (FFT) conversion on the vibration signal.

단계 620에서 진단 예측 장치(130)는 FFT 변환된 스펙트럼 데이터 중에서 회전력 주파수 및 전자력 주파수와 같은 응답 성분들을 추출한다.In step 620, the diagnostic predicting device 130 extracts response components such as the rotational frequency and the electromagnetic frequency from among the FFT-transformed spectral data.

단계 625에서 진단 예측 장치(130)는 추출된 응답 성분에 대해 역FFT 변환을 수행한다.In step 625, the diagnostic predicting device 130 performs an inverse FFT transform on the extracted response component.

단계 630에서 진단 예측 장치(130)는 역FFT 변환된 파형 위상정보를 동기화시키기 위해 기준권선에 설치된 센서의 회전력 주파수 및 전자력 주파수 파형정보의 시작 위치를 진폭이 0인 위치로 이동시켜, 이동 위상각을 도출한다. 도 7에 동기화된 파형의 일예로 60Hz 스펙트럼 성분에 대한 역 FFT변환을 통한 기준권선에 설치된 센서를 통해서 얻어진 위상정보를 포함하는 파형정보가 도시되어 있다.In step 630, the diagnostic predicting device 130 moves the start position of the rotational frequency of the sensor and the frequency information of the electromagnetic force frequency provided in the reference winding to the position of zero amplitude to synchronize the inverse FFT transformed waveform phase information, . The waveform information including the phase information obtained through the sensor installed in the reference winding through the inverse FFT transform for the 60 Hz spectrum component is shown as an example of the waveform synchronized in Fig.

단계 635에서 진단 예측 장치(130)는 도출된 이동 위상각을 기준센서를 제외한 다른 센서에 상응하는 추출 파형들에 대하여 기준센서의 추출파형에서 구한 이동 위상각만큼 이동시켜 모든 센서의 추출 파형의 위상을 동기화시킨다.In step 635, the diagnostic predicting device 130 moves the derived moving phase angle by the moving phase angle obtained from the extracted waveform of the reference sensor with respect to the extracted waveforms corresponding to the other sensors except for the reference sensor, .

도 8은 도 2에서 고정자의 B위치에 부착된 센서의 권선의 반경방향과 접선방향으로 결합된 좌표 이동을 설명하기 위해 도시한 도면이다.FIG. 8 is a view for explaining the coordinate movement coupled with the radial direction and the tangential direction of the windings of the sensor attached to the position B of the stator in FIG.

발전기가 정지된 조건에서는 도 2와 같이 센서의 설치 위치에 위치하나 발전기가 운전되면, 회전력, 전자력 등의 외력이 고정자에 작용하면서 초기 좌표에서 새로운 위치로 변화하게 된다. 이에 따라, 진단 예측 장치(130)는 센서에 대한 새로운 위치를 계산하기 위해 반경 방향 센서와 접선방향의 센서를 조합하여 신규 위치를 도출할 수 있다.In the condition where the generator is stopped, as shown in FIG. 2, when the generator is operated, the external force such as the rotational force and the electromagnetic force acts on the stator and changes from the initial coordinates to the new position. Accordingly, the diagnostic predicting device 130 can derive a new position by combining a radial sensor and a tangential sensor to calculate a new position for the sensor.

도 9는 고정자 권선의 반경방향으로 설치된 센서의 경우로써 센서의 좌표는 접선방향을 기준으로 고정자 중심방향에 대하여 위상을 +로, 반대방향은 -로 설정하고 좌표이동은 최대진폭으로 결정한다. 도 10은 고정자 권선의 접선방향으로 설치된 센서의 경우로써 센서의 좌표는 접선방향에서 반시계 방향(CCW)을 +로, 시계방향(CW)을 -로 설정한다. 좌표 의 이동은 반경방향과 마찬가지로 최대진폭으로 결정한다. 전자력 또는 회전력에 의하여 진동이 발생하면 반경방향 좌표는 반경방향 축을 기준으로 이동하고 접선방향 좌표는 접선방향 축을 기준으로 이동한다.9 is a case of a sensor installed in the radial direction of the stator winding. The sensor coordinates are set to + and the opposite direction to the stator center direction with respect to the tangential direction, and the coordinate movement is determined as the maximum amplitude. Fig. 10 shows a case where the sensor is installed in the tangential direction of the stator winding. The coordinates of the sensor are set in the counterclockwise direction (CCW) in the tangential direction as + and the clockwise direction (CW) in the tangential direction. The movement of the coordinates is determined by the maximum amplitude as in the radial direction. When vibration occurs due to electromagnetic force or rotational force, the radial coordinate moves with respect to the radial axis and the tangential coordinate moves with respect to the tangential axis.

도 9 및 도 10은 고정자의 "B"위치에 부착된 반경/접선방향 센서들에 대한 좌표이동 예를보여주고 있다. 도 9 및 도 10에서 좌표 이동의 변화량은 동기화된 위상(55)에 따라 변화한다. 위상이 0°와 270°인 경우는 -최대진폭이고 90°와 180°는 +최대진폭으로 이동된다. 따라서, 반경방향과 접선방향 좌표를 결합하여 새로운 좌표이동을 구하는 방법은 수학식 1과 같다.Figures 9 and 10 show examples of coordinate shifts for radial / tangential sensors attached at the "B" position of the stator. In Figs. 9 and 10, the amount of change of the coordinate movement changes according to the synchronized phase 55. Fig. When the phase is 0 ° and 270 ° - the maximum amplitude and 90 ° and 180 ° are shifted to the + maximum amplitude. Therefore, a method of obtaining a new coordinate movement by combining the radial direction and the tangential coordinate is as shown in Equation (1).

Figure 112011085013777-pat00001
Figure 112011085013777-pat00001

Figure 112011085013777-pat00002
Figure 112011085013777-pat00002

여기서,

Figure 112011085013777-pat00003
을 각각 나타낸다.
here,
Figure 112011085013777-pat00003
Respectively.

[도 11 설명]11)

도 11은 발전기 고정자 권선의 파형별 거동 패턴을 도시한 도면이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 60Hz 진동파형에 대한 센서들의 위상변화를 나타낸 도면이고, 도 13은 도 12의 파형 데이터 중 특정 위상에 대한 거동패턴을 극좌표로 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 120Hz 진동파형에 대한 센서들의 위상변화를 나타낸 도면이고, 도 15은 도 14의 파형 데이터 중 특정 위상에 대한 거동패턴을 극좌표로 나타낸 도면이고, 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전기 고정자 고정자의 고장 예측 시스템에 적용된 120Hz에 대한 거동패턴을 실시한 예를 도시한 도면이며, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 거동패턴을 학습시키고 고장유무를 예측하는 화면을 나타낸 도면이다.FIG. 11 is a view showing a behavior pattern of a waveform of a generator stator winding according to a waveform, FIG. 12 is a diagram showing a phase change of sensors with respect to a 60 Hz vibration waveform according to an embodiment of the present invention, FIG. 14 is a diagram showing phase shifts of sensors with respect to a 120 Hz vibration waveform according to an embodiment of the present invention, FIG. 15 is a graph showing a phase shift of a specific phase FIG. 16 is a diagram showing an example of a behavior pattern for a 120 Hz applied to a failure prediction system of a stator of a generator stator according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating a screen for learning a behavior pattern according to an embodiment of the present invention and predicting whether a failure has occurred.

도 11은 위상이 0°에서 90°로 변화했을 경우의 거동패턴의 이동 변화를 나타낸다. 발전기 고정자의 동일 섹션 권선에 설치된 각 센서의 출력신호에서 회전력 주파수 및 전자력 주파수를 추출하고, 동기화하여 나타낸 거동 패턴을 나타낸다. 각 거동 패턴은 정상상태일 경우 일정한 형태를 나타내나 특정 진동이 부하에 따라 발생하거나 변화하면 해당 추출 주파수의 진동의 크기와 위상이 변화하므로 거동패턴도 다른 형태로 변경한다. 정상상태일 때의 가진 주파수의 거동패턴 변화를 역전파 방법으로 학습시킴으로써 고정자의 어떤 변화에 대한 상태를 감시할 수 있다. 고정자 섹션의 고장을 예측을 위한 학습패턴은 위상변화(0°→90°→180°→270°→0°)에 따른 거동패턴의 좌표이동 변화량을 가지고 모델링한다. 한 위치에서의 좌표이동의 변화량은 식 2와 같다.Fig. 11 shows the movement change of the behavior pattern when the phase changes from 0 deg. To 90 deg. It shows the behavior pattern that is obtained by extracting the torque frequency and the frequency of the electromagnetic force from the output signal of each sensor installed in the same section winding of the generator stator. Each behavior pattern has a certain shape when it is in the normal state, but when the specific vibration is generated or changed according to the load, the magnitude and phase of the vibration of the extraction frequency changes, so the behavior pattern changes to another form. By learning the behavioral pattern change of the excitation frequency in the steady state by the back propagation method, the state of any change of the stator can be monitored. The learning pattern for predicting the failure of the stator section is modeled with the coordinate shift variation of the behavior pattern according to the phase change (0 ° → 90 ° → 180 ° → 270 ° → 0 °). The variation of the coordinate movement at one position is shown in Equation 2.

Figure 112011085013777-pat00004
Figure 112011085013777-pat00004

Figure 112011085013777-pat00005
Figure 112011085013777-pat00005

여기서, (x1, y1) , (x2, y2)는 각 점의 좌표이고, β는 두 직선 사이의 각을 나타낸다.Here, (x1, y1), (x2, y2) are the coordinates of each point, and? Represents the angle between two straight lines.

도 12와 13은 각각 발전기 고정자 권선의 추출 파형별 거동패턴을 시행한 것을 도시한 것으로서 0°에서 90°로 위상이 변화했을 경우의 거동패턴의 이동 변화를 나타낸 것이다.FIGS. 12 and 13 show the behavior patterns of the extraction waveforms of the generator stator windings, respectively, and show the movement patterns of the behavior patterns when the phase changes from 0 ° to 90 °.

도 12 및 도 14는 4개의 고정자 권선의 반경방향과 접선방향의 진동신호의 추출된 60Hz 파형과 120Hz파형을 각 기준센서의 출력결과를 통하여 동기화하고 거동패턴을 구한 예로써 운전 중 다양한 발전기 부하에 따른 운전패턴과 위상정보 및 변위정보를 학습하는 거동패턴의 예들을 보여준다. 거동패턴은 기준센서의 위상신호를 기준으로 다른센서의 위상신호를 동기화 시켜서 얻을 수 있다. 도 12과 도 14는 60Hz와 120Hz 진동파형에 대한 센서들의 위상변화를 나타낸 것으로 기준센서를 첫 번째 센서 기준으로 위상 동기화를 시킨 것이다.FIGS. 12 and 14 illustrate the behavior patterns obtained by synchronizing the extracted 60 Hz and 120 Hz waveforms of the vibration signals in the radial direction and the tangential direction of the four stator windings through the output results of the respective reference sensors. And examples of behavior patterns for learning the operation pattern, the phase information, and the displacement information. The behavior pattern can be obtained by synchronizing the phase signals of other sensors based on the phase signal of the reference sensor. FIGS. 12 and 14 show phase shifts of the sensors for the 60 Hz and 120 Hz vibration waveforms, in which the reference sensor is phase-synchronized with respect to the first sensor.

그리고 도 13과 도 15는 도 12와 도 14의 위상변화 데이터중 특정 위상(0°, 90°, 180°, 270°)에 대하여 거동패턴을 극좌표로 표현한 것이다. 이들 특정 위상에 대한 거동패턴의 이동변화로부터 수학식 2를 이용하여 학습패턴을 만든다. FIGS. 13 and 15 show polar patterns of the behavior pattern for specific phases (0 °, 90 °, 180 °, and 270 °) among the phase change data of FIGS. 12 and 14. From the movement change of the behavior pattern with respect to these specific phases, a learning pattern is created using Equation (2).

도 16은 발전기 고정자 고정자의 고장 예측 시스템에 적용된 120Hz에 대한 거동패턴을 실시한 예를 도시한 것이고, 도 17는 거동패턴을 학습시키고 고장유무를 예측하는 화면을 보여주는 예로써 학습패턴은 대상 발전기 고정자 권선의 정상운전중 발생하는 모든 부하별, 운전 모드별 패턴을 저장하여 역전파 기법으로 학습하고 이를 통하여 고장유무를 주기적 또는 실시간으로 감시하고 진단할 수 있다. 또한 고장이 발생될 때 거동패턴을 사용하여 이상 지점의 권선 위치를 계산할 수 있다.
FIG. 16 shows an example of a behavior pattern for a 120 Hz applied to a failure prediction system of a generator stator stator. FIG. 17 shows an example of a behavior pattern learning and prediction of a failure, The pattern of each load and operation mode occurring during normal operation of the inverter can be stored and learned by the back propagation technique, and it can be monitored and diagnosed periodically or in real time through the fault. Also, when the fault occurs, the position of the winding at the abnormal point can be calculated using the behavior pattern.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 사용자 단말에서 실행된 응용 프로그램을 인증하는 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. Meanwhile, a method for authenticating an application program executed in a user terminal according to an exemplary embodiment of the present invention may be implemented in a form of a program command that can be executed through a variety of means for processing information electronically and recorded in a storage medium. The storage medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. Program instructions to be recorded on the storage medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of software. Examples of storage media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, magneto-optical media and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. The above-mentioned medium may also be a transmission medium such as a light or metal wire, wave guide, etc., including a carrier wave for transmitting a signal designating a program command, a data structure and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as devices for processing information electronically using an interpreter or the like, for example, a high-level language code that can be executed by a computer.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the present invention, and vice versa.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

Claims (15)

(1) 발전기 고정자 동일 섹션의 권선에 설치된 센서로부터 진동 신호를 수집하는 단계:
(2) 발전기의 주요 가진원에 해당하는 회전력 주파수 및 전자력 주파수 또는 외력의 특성 주파수에 대한 위상과 진폭 정보 계산을 위해 상기 진동 신호에 대해 푸리에 변환을 수행하는 단계;
(3) 상기 푸리에 변환된 진동 신호에 대한 주파수에서 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수에 대한 응답 성분을 추출하는 단계;
(4) 상기 추출된 응답 성분에 대한 역푸리에 변환을 수행하고, 역변환된 파형 위상 정보를 동기화시키기 위해 기준권선에 설치된 센서에 상응하는 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수 파형 정보의 시작 위치를 기준위치로 이동시켜 이동 위상각을 도출하는 단계; 및
(5) 상기 이동 위상각을 이용하여 다른 센서에 상응하는 역변환된 파형 위상 정보를 동기화시켜 상기 발전기 고정자의 이상 유무를 예측하는 단계를 포함하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법.
(1) Generator Stator Collecting a vibration signal from a sensor installed in a winding in the same section:
(2) performing a Fourier transform on the vibration signal to calculate phase and amplitude information for a torque frequency and an electromagnetic frequency or a characteristic frequency of an external force corresponding to a main vibration source of the generator;
(3) extracting a response component for the rotational frequency and the electromagnetic frequency at a frequency with respect to the Fourier transformed vibration signal;
(4) The inverse Fourier transform is performed on the extracted response component, and the start position of the torque frequency and the electromagnetic frequency waveform information corresponding to the sensor installed in the reference winding is shifted to the reference position in order to synchronize the inversely converted waveform phase information Deriving a movement phase angle; And
(5) estimating the presence or absence of abnormality of the generator stator by synchronizing the inversely converted waveform phase information corresponding to the other sensors using the movement phase angle.
제1 항에 있어서,
상기 센서는 상기 발전기 고정자 동일 섹션에서 위치하는 것으로서, 3개 이상의 권선을 고유 진동 모드를 고려하여 선정하고, 상기 선정된 권선의 반경 방향과 법선 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the sensor is located in the same section of the generator stator and is configured to select three or more windings in consideration of the natural vibration mode and to be installed in a radial direction and a normal direction of the selected windings.
제1 항에 있어서,
상기 응답 성분에 상응하여 추출되는 주파수는 60Hz, 120Hz 및 240Hz인 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법.
The method according to claim 1,
Wherein frequencies to be extracted corresponding to the response components are 60 Hz, 120 Hz, and 240 Hz.
제1 항에 있어서,
상기 (1) 단계 이후에
(1-1) 상기 회전력 주파수 및 상기 전자력 주파수에 대한 응답 진동의 추출 파형의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법.
The method according to claim 1,
After the step (1)
(1-1) generating the behavior pattern data according to the change of the extracted waveform of the response vibration to the torque frequency and the electromagnetic force frequency.
제4 항에 있어서,
상기 거동 패턴 데이터는,
반경 방향과 접선 방향의 센서의 위치 좌표를 결합하여 도출되는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법.
5. The method of claim 4,
The behavior pattern data includes:
And the position coordinates of the sensor in the radial direction and the tangential direction are combined with each other.
제5 항에 있어서,
상기 (1-1) 단계 이후에
(1-2) 상기 발전기 고정자 동일 섹션에서의 좌표 이동에 따른 변화량을 도출하여 상기 거동 패턴 데이터에 대한 변화를 인식하는 단계를 더 포함하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법.
6. The method of claim 5,
After the step (1-1)
(1-2) A method for estimating a generator stator soundness predicting method, further comprising: determining a change in the behavior pattern data by deriving a variation amount according to a coordinate movement in the same section of the generator stator.
제6 항에 있어서,
상기 (1-2) 단계 이후에
(1-3) 상기 발전기 고정자 동일 섹션의 고장 예측을 위해 상기 발전기 고정자가 정상 상태일 때의 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수 파형 정보의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 역전파 방법으로 학습시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 방법.
The method according to claim 6,
After the step (1-2)
(1-3) The method further includes learning the behavior pattern data according to the change of the rotational frequency and the electromagnetic frequency waveform information when the generator stator is in a steady state in order to predict the failure of the same section of the generator stator, by a back propagation method Wherein the stator stator comprises a plurality of stator poles.
삭제delete 발전기 고정자 건전성 예측 시스템에 있어서,
발전기 고정자 동일 섹션의 복수의 권선에 설치되는 복수의 센서;
상기 복수의 센서로부터 진동 신호를 수집하여 디지털 형태로 변환하는 정보 획득 장치; 및
상기 디지털 변환된 진동 신호에서 특성 주파수를 추출하고, 위상을 동기화시켜 상기 발전기 고정자의 이상 유무를 예측하는 진단예측 장치를 포함하며,
상기 진단예측장치는, 발전기 주요 가상적 진원에 해당하는 회전력 주파수, 전자력 주파수 또는 외력의 특성 주파수에 대한 위상과 진폭 정보 계산을 위해 상기 진동 신호에 대해 푸리에 변환을 수행하고,
상기 푸리에 변환된 진동 신호에 대한 주파수에서 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수에 대한 응답 성분을 추출한 후, 상기 추출된 응답 성분에 대한 역푸리에 변환을 수행하고,
역변환된 파형 위상 정보를 동기화시키기 위해 기준권선에 설치된 센서에 상응하는 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수의 파형 정보의 시작 위치를 기준위치로 이동시켜 이동 위상각을 도출하며,
상기 이동 위상각을 이용하여 다른 센서에 상응하는 역변환된 파형 위상 정보를 동기화시키는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 시스템.
In a generator stator soundness predicting system,
A plurality of sensors installed in a plurality of windings of the same section of the generator stator;
An information acquiring device for acquiring vibration signals from the plurality of sensors and converting them into a digital form; And
And a diagnostic predicting device for extracting a characteristic frequency from the digitally converted vibration signal and for predicting the abnormality of the generator stator by synchronizing the phases,
Wherein the diagnostic predicting device performs Fourier transform on the vibration signal to calculate phase and amplitude information for a characteristic frequency of a rotational force frequency, an electromagnetic force frequency, or an external force corresponding to a main virtual origin of the generator,
Extracting a response component for the rotational frequency and the electromagnetic force frequency at a frequency with respect to the Fourier transformed vibration signal, performing an inverse Fourier transform on the extracted response component,
The starting position of the waveform information of the rotational frequency and the electromagnetic frequency corresponding to the sensor provided in the reference winding is moved to the reference position to derive the moving phase angle so as to synchronize the inversely converted waveform phase information,
And synchronizes the inversely converted waveform phase information corresponding to the other sensors using the moving phase angle.
제9 항에 있어서,
상기 복수의 센서는 상기 발전기 고정자 동일 섹션에 위치하는 것으로서, 3개 이상의 권선을 고유 진동 모드를 고려하여 선정하고, 상기 선정된 권선의 반경 방향과 법선 방향으로 설치되는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 시스템.
10. The method of claim 9,
Characterized in that the plurality of sensors are located in the same section of the generator stator and are arranged in the radial direction and the normal direction of the selected winding in consideration of three or more windings in consideration of the natural vibration mode, system.
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 진단예측 장치는,
상기 회전력 주파수 및 상기 전자력 주파수에 대한 응답 진동의 추출 파형의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 생성하여 변화를 인식하는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 시스템.
10. The method of claim 9,
The diagnostic predicting device comprises:
And generates the behavior pattern data according to the change of the extracted waveform of the response vibration to the rotational frequency and the electromagnetic force frequency to recognize the change.
제12 항에 있어서,
상기 거동 패턴 데이터는,
반경 방향과 접선 방향의 센서의 위치 좌표를 결합하여 도출되는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 시스템.
13. The method of claim 12,
The behavior pattern data includes:
And the position coordinates of the sensor in the radial direction and the tangential direction are combined with each other.
제13 항에 있어서,
상기 진단예측 장치는,
상기 발전기 고정자 동일섹션에서의 좌표 이동에 따른 변화량을 도출하여 상기 거동 패턴 데이터에 대한 변화를 인식하는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전성 예측 시스템.
14. The method of claim 13,
The diagnostic predicting device comprises:
Wherein a change in the behavior pattern data is recognized by deriving a change amount according to coordinate movement in the same section of the generator stator.
제9 항에 있어서,
상기 진단예측 장치는,
상기 발전기 고정자 동일 섹션의 고장 예측을 위해 상기 발전기 고정자가 정상 상태일 때의 상기 회전력 주파수 및 전자력 주파수의 파형 정보의 변화에 따른 거동 패턴 데이터를 역전파 방법으로 학습시키는 것을 특징으로 하는 발전기 고정자 건전상 예측 시스템.
10. The method of claim 9,
The diagnostic predicting device comprises:
Characterized in that the behavior pattern data according to the change of the waveform information of the rotational frequency and the electromagnetic frequency when the generator stator is in the normal state is predicted by the back propagation method in order to predict the failure of the same section of the generator stator Prediction system.
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