KR101344411B1 - 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 장치 및 방법은 스마트단말기의 무선통신기능과 정보처리기능과 같은 컴퓨터기능을 이용하여, 현장전력설비의 에러발생시 실시간으로 에러신호를 수신할 수 있고, 스마트단말기에 설치되어 있는 애플리케이션소프트웨어로 수신된 현장정보(진단데이터, 상태정보)를 분석함으로써 현장전력설비의 작동상태를 실시간으로 진단할 수 있게 됨에 따라, 시간 및 공간적으로 감시효율과 진단가능성을 개선하였으며, 에러의 원인을 신속히 분석함으로써 이에 상응하는 보전조치도 적기에 취하게 됨에 따라 현장전력설비에 안전성과 신뢰도를 제고하는 것이 가능해 지는 효과가 있다.
Description
본 발명은 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로 설명하면, 스마트단말기('스마트폰, 스마트패드'라고도 함)의 무선통신 기능과 컴퓨터 기능이 포함되는 현장 전력설비의 이상을 진단하는 시스템을 구축하여 시간과 장소에 구애됨이 없이 진단조치를 실시하게 됨으로써 현장전력설비 운영의 신뢰도를 더욱 높일 수 있는 것이 가능한 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 산업이 고도로 발달하고, 생활환경의 전력의존도가 증대됨에 따라 전력시설이 대규모화되고 있으며, 전력설비의 주변환경에서 발생하는 다양한 요인에 따라 전력공급사고가 발생할 경우 그 피해규모가 대규모인 경우가 많아 이에 대한 대안마련을 위한 꾸준한 노력이 있어왔다.
이에 따라, 발전소 또는 변전소 등의 현장전력설비에 대한 이상징후를 사전에 인지하여 사고를 예방하고, 사고가 발생할 시에는 즉각적으로 사고에 대응할 수 있는 보전기술이 절실하게 요구되고 있다.
대용량 전력시설과 관련된 일 예로서, 기기내부에 봉입 된 고압가스(SF6)를 절연매체로 하는 대표적인 고압전력 기기인 가스절연개폐장치(GIS:Gas Insulated Switchgear)는 높은 절연내력과 밀폐화에 의한 초소형화, 고신뢰화, 정비 간편화 등의 장점을 가지므로, 지난 20여 년간 발전소 또는 변전소 등에서 널리 사용되어 왔다.
하지만, 이러한 GIS 제작, 설치, 사용과정에서 도체의 돌기, 스페이서 크랙 및 도전성 금속이물질 등이 발생할 수 있으며, 이러한 결함에 의해 GIS내 전계 집중 현상이 발생하게 되므로 전계집중 부위에서 부분방전(PD: Partial Discharge)이 일어나 절연파괴에 도달할 가능성이 있고, 실제 금속 파티클에 의한 절연파괴 사례도 있어 현장전력설비에서 의도하지 않은 사고가 발생하는 것이다.
상기 현장전력설비는 GIS 뿐만 아니라, 변압기, 차단기, 단로기, 탭 등의 설비를 포함한다. 이러한 사고는 천재지변 등에 의한 갑작스런 사고 이외에도 지속적인 절연파괴나 변형과 같이 장기간 진행되어 시계열적인 패턴으로 이상징후를 나타내는 경우가 대부분으로서 이러한 이상징후를 적절한 방법에 의하여 검출하고, 분석할 수 있는 신호로 변환하여 이를 다양한 방법에 의해 분석함으로써 빠른시간 내에 이상징후를 파악하고 이에 대한 조치를 취할 수 있다면 설비에 대한 안정성과 신뢰성은 보다 제고될 것이다.
이에 따라 개발된 종래의 진단방식은, 관리자가 진단장비를 휴대하고 현장을 직접 방문하여 현장의 제어장치와 휴대용 진단전용장비를 케이블로 연결하여 데이터 값을 확인하거나, 현장전력설비의 각 센서 계측 값을 수동 또는 자동인터페이스 방식에 의하여 관리자 컴퓨터에 설치된 진단전용의 프로그램에 입력하고, 이를 분석하여 전력설비의 이상 유무를 판단하여, 이를 다른 관리자의 휴대폰으로 문자나 이메일 등을 단방향으로 전송하는 방법을 통하여 문제를 해결하는 방식이 주로 이루어졌다.
이러한 종래의 진단방식의 경우, 해당 관리자가 진단용 단말기를 항상 휴대하여 현장에 직접 방문해야 하고, 확인 가능한 데이터의 종류에도 제약이 있으며, 관리자가 임의의 장소에서 임의의 시간에 현장전력설비의 데이터 값을 신속하게 확인하고 각 상황에 즉각적으로 대응할 수 있는 데에는 한계가 있어왔다.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 스마트단말기에 현장전력설비 진단전용 애플리케이션(Application)소프트웨어를 설치함으로써 단순히 단방향 문자나 이메일을 통해 알리는 기능뿐만 아니라 관리자의 스마트단말기에 진단전용 애플리케이션을 설치하고 이를 통하여 기존에 PC에 설치하여 운용하던 진단전용프로그램을 운용하는 것과 동일한 효과를 기대할 수 있다.
상기 스마트단말기는 인터넷 통신과 정보검색 등 컴퓨터 지원기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 애플리케이션을 설치할 수 있는 것이 특징이며 , 와이파이(Wi-Fi, 무선랜)나 3G(3세대)이동통신망을 이용해 이동 중 인터넷 통신, 팩스전송 등이 가능한 이동통신 기기를 포함하는 것으로 한다. 따라서 이러한 스마트단말기를 통하여 로컬유닛 및 데이터통신장치와 양방향 무선통신을 통해 누적된 데이터 및 실시간 진단정보(이벤트,트렌드 데이터), 상태정보(센서이상 여부, 통신상태 등)를 수신하여 애플리케이션(Application)소프트웨어에 포함되어 있는 진단알고리즘을 사용하여 분석함으로써 현장설비의 부분방전 발생여부, 방전유형 및 이상징후를 언제, 어디에서나 실시간으로 알 수 있는 것이 가능한 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단장치 및 방법에 있어서, 상기 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 장치는,
현장전력설비의 내부 또는 외부에 부착되어 상태신호를 감지하는 센서; 상기 센서로부터 상태신호를 수신하는 수신부, 상기 수신부로부터 전달된 상태신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리부, 상기 신호처리부에서 처리된 신호데이터를 유선 또는 무선방식으로 메인서버 및 스마트단말기로 송신하고, 필요할 경우 신호를 수신도 하는 유무선통신부를 포함하는 로컬유닛; 상기 로컬유닛으로부터 신호처리된 현장정보를 수신하는 유무선통신부와 상기 유무선통신부로부터 수신된 정보데이터, 분석데이터 및 관련프로그램과 메인서버부의 빌트인데이터를 저장하는 데이터저장부와 상기 데이터저장부에 저장된 데이터를 전용 진단알고리즘을 사용하여 분석하는 진단부와 관리자 아이디 및 기타 외부데이터를 입력하는 입력부와, 데이터저장부에 저장되어 있는 데이터를 인터넷망과 연결시킴으로써 인터넷 기반에서 진단데이터를 확인하거나 입력하는 것이 가능하도록 하는 기능을 수행하는 웹서버와 상기 진단부에서 분석된 데이터를 출력하고 디스플레이할 수 있는 모니터와 프린터로 구성된 출력부와, 상기 데이터저장 관련 프로그램, 통신모듈의 구동 및 제어용 운용프로그램 전체를 컨트롤하고 제어하는 제어부를 포함하는 메인서버; 상기 로컬유닛이나 메인서버와 무선통신함으로써 문자 또는 문자 이외의 수단으로 전달되는 메시지를 수신 또는 발신하는 무선통신부, 수신되는 메시지나 진단결과를 디스플레이하고 아이디 등을 입력하는 터치스크린으로 이루어진 디스플레이부, 수신된 상기 로컬유닛이나 메인서버의 현장정보에 따라 이상유무를 확인하기 위한 현장정보를 분석하는 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 갖는 진단부, 수신된 현장데이터를 처리하고 기기의 각 부를 제어하는 제어부를 포함하는 스마트단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스마트단말기는 인터넷 통신과 정보검색 등 컴퓨터 지원기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 애플리케이션을 설치할 수 있는 것이 특징이며, 와이파이(Wi-Fi, 무선랜)나 3G(3세대)이동통신망을 이용해 이동 중 인터넷 통신, 팩스전송 등이 가능한 이동통신 기기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진단전용 애플리케이션소프트웨어는 설정된 주기마다 에러신호(부분방전 신호)에 대한 평균값, 최대값, 방전회수에 대한 시계열적인 데이터 정보와, 설정된 임계값 이상의 에러신호에 대한 1초당 데이터정보와, 각 센서의 이상 및 통신상태정보 데이터를 기초로 하여 분석하는 에러전용 분석프로그램인 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 방법은,
현장설비에 이상신호가 발생하는 단계, 상기사실을 로컬유닛의 신호수신부에 신호가 전달되는 단계, 상기 전달된 신호를 신호처리부의 데이터변환모듈에 의해서 디지털신호로 변환하는 단계, 상기 디지털신호가 유선 또는 무선통신방식에 의해서 메인서버의 데이터저장부를 통하여 진단부로 전달되고 진단부의 진단전용 애플리케이션소프트웨어에 의해서 데이터가 분석되는 단계, 상기 분석의 결과치에 의해서 이상의 발생여부를 판단하는 단계, 상기 과정에서 판단결과 이상발생이 아니면 로컬유닛의 센서신호 수신을 반복하게 되고, 이상이 발생 된 경우에는 관리자의 스마트단말기로 알람 메시지를 전송하여 관리자에게 알리는 단계를 특징으로 하며,
상기 관리자에 의해 스마트 단말기에서 에러메시지가 확인되면,
관리자가 진단전용 애플리케이션소프트웨어가 설치되어 있는 관리자의 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 실행하는 단계, 상기 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 로그인하는 단계, 상기 디스플레이된 화면으로부터 이상센서를 확인하는 단계, 상기 이상신호 발생센서로부터 이상신호를 수집하는 단계, 상기 수집된 정보를 진단전용 애플리케이션소프트웨어 진단메뉴 #1을 통하여 분석하는 단계, 상기 분석결과를 가지고 에러발생 여부를 판단하는 단계, 상기 판단하는 단계에서 YES면 이상발생조치 단계로 진행하고 NO면 진단메뉴#2,... #n의 진단전용 애플리케이션소프트웨어로 진단단계를 순차적으로 실시하는 것을 포함하는 순서에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 장치 및 방법은 스마트단말기의 무선통신기능과 정보처리기능과 같은 컴퓨터기능을 이용하여, 현장전력설비의 에러발생시 실시간으로 에러신호를 수신할 수 있고, 스마트단말기에 설치되어 있는 애플리케이션소프트웨어로 수신된 현장정보(진단데이터, 상태정보)를 분석함으로써 현장전력설비의 작동상태를 실시간으로 진단할 수 있게 됨에 따라, 시간 및 공간적으로 감시효율과 진단가능성을 개선하였으며, 에러의 원인을 신속히 분석함으로써 이에 상응하는 보전조치도 적기에 취하게 됨에 따라 현장전력설비에 안전성과 신뢰도를 제고하는 것이 가능해 지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단장치의 블록도
도 2는 본 발명의 제일실시 예에 따른 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상발생시 알람문자 수신과정을 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 이용하여 현장전력설비의 이상유무를 분석하는 과정을 나타내는 흐름도.
도 4는 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 변전소 관리화면으로서 현장전력설비에 센서가 설치되어있는 변전소 리스트를 보여주며, 또한 변전소 등록.수정. 삭제 등의 기능을 수행한다. 상기 화면에서 변전소이름은 현재등록되어있는 변전소이름이며, IP는 상기 변전소의 Ethernet IP주소이며, 포트는 변전소의 포트번호, 센서는 변전소에 설치되어 있는 센서를 말하고, 단선도는 변전소에 사용된 단선도 도면의 파일명칭을 나타낸다.
도 5는 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일실시 예에 따른 센서관리 화면으로서 현장관리설비에 설치되어 있는 센서의 리스트를 보여주며, 또한 이 화면에서는 센서의 등록, 수정, 삭제 등의 업무를 수행한다. 본 도면에서 타입은 설치된 센서가 내장형인지 외장형인지를 표시하며, 한계점은 센서로부터 수신하기 위한 최소 신호 값을 나타내고, 주의는 주의단계를 나타내기 위한 최소 신호 값이며, 위험은 위험단계를 나타내기 위한 최소 신호값이고, 주파수는 센서로부터 수신할 신호의 주파수를 나타내고, 트랜드는 트랜드데이터(초단위)의 주기를 나타내고, 수신은 신호를 수신할 수 있는 상태인지를 표시하며, 이벤트는 이벤트 신호를 수신할 수 있는 상태인지 나타내며, 알람은 주의/위험 단계일 경우 알람신호를 사용하도록 설정되어 있는지 나타내고, 저장은 수신신호를 저장하도록 설정되어 있는지 나타낸다.
도 6은 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 화면감시메뉴의 화면으로서 집중감시하고자 하는 변전소를 선택하여 센서가 표시된 단선도를 통해 이상발생 신호를 감시한다. 단선도에 표시되어 있는 센서를 클릭하면 현재의 이상발생 신호를 볼 수 있다.
도 7은 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 측정모드메뉴 화면을 나타내는 것으로서 해당 변전소의 각 센서별 최신 트렌드데이터를 확인할 수 있으며, 첫 번째 그래프는 주기데이터를 일정시간 동안 수신하여 그 중 최대값을 나타내며, 두 번째 그래프는 평균값을 나타내며, 세 번째 그래프는 한계점이상의 신호 개수를 나타내는 것으로서 그래프에서 색상의 의미는 없다.
도 8은 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 각 센서별 통계보고화면을 나타내는 것으로서 가로축은 날짜와 시간을, 세로축은 신호크기를 나타내고, 과거에 수집된 센서의 데이터를 년/월/일별로 조회할 수 있다.
도 9는 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 부분방전(PD)이벤트메뉴의 화면을 나타낸 것으로 최신 부분방전 이벤트데이터를 변전소와 센서별로 검색하여 결과를 3차원 차트로 출력하여 드래그를 통해 원하는 방향에서의 분석이 가능하다. 먼저 왼쪽 메뉴에서 보고자하는 변전소와 센서를 선택하면 오른쪽 화면에 3차원의 이벤트 데이터가 시간의 흐름에 따른 위상과 이벤트크기의 변화를 나타낸다.
도 10은 상기 스마트단말기의 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 시스템관리화면으로서 시스템의 알람파일 등록, 알람 횟수, 로그내역 등을 수정할 수 있다. 로그갱신시간은 로그정보를 갱신할 시간(초)을 설정하고, 로그내역은 로그정보를 출력할 시간(초)을 설정하고, 알람내역은 알람정보를 출력할 시간(초)을 설정하고, 알람소리 설정은 알람의 반복회수를 설정하고, 알람파일(주의)은 주의알람에 사용할 파일을 등록하고, 등록알람은 현재 등록된 주의알람파일의 이름을 표시하고, 알람파일(위험)은 위험알람에 사용할 파일을 등록하고, 등록알람은 현재 등록된 위험 알람파일의 이름을 표시한다.
도 11은 상기 스마트단말기의 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 시스템 관리 메뉴 중 라이브러리 등록메뉴로서 이상발생(부분방전) 파형분석에 사용되는 엔진 업그레이드 기능을 제공한다. 변전소 선택 메뉴에서 라이브러리를 등록할 변전소를 선택하고, 첨부파일 메뉴에서 등록할 라이브러리 파일을 찾아 등록하며, 관리자 메모메뉴에서는 라이브러리 파일, 혹은 기타 주의해야 할 사항에 대해 메모 한 후, 저장 버튼을 클릭하여 저장한다.
도 2는 본 발명의 제일실시 예에 따른 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상발생시 알람문자 수신과정을 나타내는 흐름도.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 이용하여 현장전력설비의 이상유무를 분석하는 과정을 나타내는 흐름도.
도 4는 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 변전소 관리화면으로서 현장전력설비에 센서가 설치되어있는 변전소 리스트를 보여주며, 또한 변전소 등록.수정. 삭제 등의 기능을 수행한다. 상기 화면에서 변전소이름은 현재등록되어있는 변전소이름이며, IP는 상기 변전소의 Ethernet IP주소이며, 포트는 변전소의 포트번호, 센서는 변전소에 설치되어 있는 센서를 말하고, 단선도는 변전소에 사용된 단선도 도면의 파일명칭을 나타낸다.
도 5는 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일실시 예에 따른 센서관리 화면으로서 현장관리설비에 설치되어 있는 센서의 리스트를 보여주며, 또한 이 화면에서는 센서의 등록, 수정, 삭제 등의 업무를 수행한다. 본 도면에서 타입은 설치된 센서가 내장형인지 외장형인지를 표시하며, 한계점은 센서로부터 수신하기 위한 최소 신호 값을 나타내고, 주의는 주의단계를 나타내기 위한 최소 신호 값이며, 위험은 위험단계를 나타내기 위한 최소 신호값이고, 주파수는 센서로부터 수신할 신호의 주파수를 나타내고, 트랜드는 트랜드데이터(초단위)의 주기를 나타내고, 수신은 신호를 수신할 수 있는 상태인지를 표시하며, 이벤트는 이벤트 신호를 수신할 수 있는 상태인지 나타내며, 알람은 주의/위험 단계일 경우 알람신호를 사용하도록 설정되어 있는지 나타내고, 저장은 수신신호를 저장하도록 설정되어 있는지 나타낸다.
도 6은 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 화면감시메뉴의 화면으로서 집중감시하고자 하는 변전소를 선택하여 센서가 표시된 단선도를 통해 이상발생 신호를 감시한다. 단선도에 표시되어 있는 센서를 클릭하면 현재의 이상발생 신호를 볼 수 있다.
도 7은 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 측정모드메뉴 화면을 나타내는 것으로서 해당 변전소의 각 센서별 최신 트렌드데이터를 확인할 수 있으며, 첫 번째 그래프는 주기데이터를 일정시간 동안 수신하여 그 중 최대값을 나타내며, 두 번째 그래프는 평균값을 나타내며, 세 번째 그래프는 한계점이상의 신호 개수를 나타내는 것으로서 그래프에서 색상의 의미는 없다.
도 8은 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 각 센서별 통계보고화면을 나타내는 것으로서 가로축은 날짜와 시간을, 세로축은 신호크기를 나타내고, 과거에 수집된 센서의 데이터를 년/월/일별로 조회할 수 있다.
도 9는 상기 스마트단말기의 진단전용 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 부분방전(PD)이벤트메뉴의 화면을 나타낸 것으로 최신 부분방전 이벤트데이터를 변전소와 센서별로 검색하여 결과를 3차원 차트로 출력하여 드래그를 통해 원하는 방향에서의 분석이 가능하다. 먼저 왼쪽 메뉴에서 보고자하는 변전소와 센서를 선택하면 오른쪽 화면에 3차원의 이벤트 데이터가 시간의 흐름에 따른 위상과 이벤트크기의 변화를 나타낸다.
도 10은 상기 스마트단말기의 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 시스템관리화면으로서 시스템의 알람파일 등록, 알람 횟수, 로그내역 등을 수정할 수 있다. 로그갱신시간은 로그정보를 갱신할 시간(초)을 설정하고, 로그내역은 로그정보를 출력할 시간(초)을 설정하고, 알람내역은 알람정보를 출력할 시간(초)을 설정하고, 알람소리 설정은 알람의 반복회수를 설정하고, 알람파일(주의)은 주의알람에 사용할 파일을 등록하고, 등록알람은 현재 등록된 주의알람파일의 이름을 표시하고, 알람파일(위험)은 위험알람에 사용할 파일을 등록하고, 등록알람은 현재 등록된 위험 알람파일의 이름을 표시한다.
도 11은 상기 스마트단말기의 애플리케이션소프트웨어의 일 실시예에 따른 시스템 관리 메뉴 중 라이브러리 등록메뉴로서 이상발생(부분방전) 파형분석에 사용되는 엔진 업그레이드 기능을 제공한다. 변전소 선택 메뉴에서 라이브러리를 등록할 변전소를 선택하고, 첨부파일 메뉴에서 등록할 라이브러리 파일을 찾아 등록하며, 관리자 메모메뉴에서는 라이브러리 파일, 혹은 기타 주의해야 할 사항에 대해 메모 한 후, 저장 버튼을 클릭하여 저장한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 제일실시 예에 따른 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단장치의 블록도로서, 도 1을 참조하면, 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단장치는,
현장에 설치되어 있는 피 감시시설에 설치된 외장센서(110)와 내장센서(120)가 구비된 현장전력설비(100)와, 현장전력시설 소재지에 위치하면서 각 센서들로 부터 신호를 수신하는 신호수신부(210)와, 수신된 신호를 분석하는 신호처리부(220)와, 상기 신호처리된 센서신호를 메인서버(300)와 스마트단말기(400)에 전송하는유.무선통신부(230)를 포함하는 로컬유닛(200)과; 로컬유닛(200)으로 부터 수신된 현장정보를 저장하는 데이터저장부(350)와, 이를 분석 및 진단하는 진단부(360), 타 컴퓨터와 인터넷상으로 연결하는 웹서버(370)와, 입력부(330)및 출력부(340)을 포함하는 메인서버(300); 및 애플리케이션소프트웨어가 내장된 진단부(420) 및 제어부(430)를 포함하는 스마트단말기(400)를 포함한다.
상기 현장전력설비(100)는 전력현장에 설치된 여러 가지의 전력설비로서, 이러한 현장전력설비(100)는 가스절연개폐장치(Gas Insulated Switchgear: GIS), 차단기, 단로기, 탭 등을 포함할 수 있으며, 본 실시 예에서는 변전소에 설치되어 있는 현장전력설비로 한정하여 설명한다.
현장전력설비(100)가 변전소의 가스절연개폐장치인 경우, 가스절연개폐장치의 부분방전(PD: Partial discharge) 여부를 검출하기 위한 외장센서(110)와 내장센서(120)가 설치되어 이들을 통하여 감지된 신호는 로컬유닛(200)에서 디지털신호로 변환되어 메인서버(300)의 유무선통신부(310)로 전달되어 데이터저장부(350)에 저장되고 진단부(360)에서는 저장된 데이터를 진단알고리즘을 사용하여 분석하고 에러(부분방전)유무를 판단하여, 에러가 발생 되거나 발생 가능성이 높은 결과가 나왔을 때에는 센서를 추적하여 에러 발생원인 및 위치를 확인하고 관리자에게 유.무선통신방식을 이용하여 알람(문자)을 발생시켜 통보한다.
또한 로컬 유닛(200)에서는 현장전력설비에서 발생한 에러 중 폭발, 단락 등과 같은 주요 에러에 대하여 선택적으로 긴급 알람 발생항목으로 등록한 건에 대하여는 메인서버(300)와 동시에 스마트단말기(400)로 전송하는 것도 가능하다. 이는 긴급상황 발생시 메인서버(300)와 로컬유닛(200) 간의 통신이상이 발생하는 상황을 고려한 경우로서 발생한 에러에 대하여 스마트단말기(400)를 통하여 관리자에게 조기에 사고사실과 내용을 확실하게 전달하도록 하는 것이 가능하게 된다.
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상기에서, 에러(Error)란, 현장전력설비(100)의 오동작, 이상 및 고장 등 다양한 용어를 포함할 수 있다. 구체적으로, 현장전력설비(100)의 에러란, 부분방전, 통전이상, 이물질 혼입 등을 포함할 수 있으나, 본 실시예의 현장전력설비(100)인 GIS에서는 통상적으로 부분방전이 가장 많이 발생하는 에러로 볼 수 있다.
로컬유닛(200)은 실제 현장에 설치된 현장전력설비(100)와 함께 단일구성으로 배치되거나 별개의 구성으로 원격지에 배치될 수도 있다.
로컬유닛(200)의 유무선통신부(230)의 무선통신 방식은 WiFi 또는 Bluetooth및 3G(3세대통신) 이동통신망과 같은 무선이동 통신을 수행할 수 있는 기능모듈에 의하여 수행될 수 있으며, 구체적으로, ASIC(Application Specific Integrated Circut) 또는 어플리케이션을 이용하여 하드웨어 또는 소프트웨어로 상술한 기능 모듈을 구현할 수 있다.
또한 로컬유닛의 유선통신방식은 이더넷 기반의 인터넷 통신방식으로 구성한다. 즉 무선통신방식을 기본으로 하는 본 발명의 통신운영체계에 있어서 유선통신시스템은 무선통신의 장애발생시를 대비한 예비적 시스템으로서 현장전력설비의 센서와 신호수신부(210) 간의 통신은 통신케이블로 구성하고, 원격지의 메인서버부(300)와는 이더넷방식의 인터넷 전용선을 도입하는 방식으로 구성하게 되며, 상기 방법 외에도 그 필요와 상황에 따라 다양한 방식이 도입될 수 있다.
상기 메인서버(300)는 로컬유닛(200)으로부터 신호처리된 현장정보를 수신하는 유무선통신부(310)와 상기 유무선통신부(310)로부터 수신된 정보데이터, 분석데이터 및 관련프로그램과 메인서버(300)의 빌트인데이터를 저장하는 데이터저장부(350)와 상기 데이터저장부(350)에 저장된 데이터를 전용 진단알고리즘을 사용하여 분석하는 진단부(360)와 관리자 아이디 및 기타 외부데이터를 입력하는 입력부(330)와, 데이터저장부(350)에 저장되어 있는 데이터를 인터넷망과 연결시킴으로써 인터넷업기반에서 진단데이터를 확인하거나 입력하는 것이 가능하도록 하는 기능을 수행하는 웹서버(370)와 상기 진단부(360)에서 분석된 데이터를 출력하고 디스플레이할 수 있는 모니터(314)와 프린터(342)로 구성된 출력부(340)와, 상기 데이터저장 관련 프로그램, 통신모듈의 구동 및 제어용 운용프로그램 전체를 컨트롤하고 제어하는 제어부(310)를 포함하는 것으로 구성된다.
특히, 상기 전용진단 알고리즘은 설정된 주기마다 에러신호(부분방전신호)에 대한 평균값, 최대값, 방전회수에 대한 시계열적인 데이터 정보와, 설정된 임계값 이상의 에러(부분방전)신호에 대한 1초당 데이터정보와, 각 센서의 이상 및 통신상태정보 데이터를 기초로 하여 분석하는 에러전용 분석프로그램이다.
상기 스마트단말기(400)는 디스플레이부(410), 진단부(420), 제어부(430), 무선통신부(440)를 포함한다. 디스플레이부(410)는 현장에 설치되어 있는 로컬유닛(200)이나 메인서버(300)로부터 수신되는 문자와 진단부(420)의 전용 애플리케이션에 의해 수행되는 진단결과를 표시하며, 터치스크린 기능을 통한 입력부(미도시)의 동작기능도 포함한다.
상기 진단부(420)는 현장전력설비 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 포함하며, 무선통신부를 통하여 로컬유닛(200) 및 메인서버(300)로부터 신호처리된 데이터를 수신하고, 제어부(430)의 데이터처리기능에 의해 상기 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 구동하여 현장전력설비(100)의 이상 유무 및 유형을 판단하고 디스플레이부(410)을 통하여 결과를 보여준다.
즉, 현장전력설비에 이상이 발생하면 1차적으로 로컬유닛(200) 또는 메인서버(300)로부터 스마트단말기(400)로 알람 문자가 송신되어 디스플레이(410)에 표시되며, 관리자는 스마트단말기(400)에 설치되어 있는 진단전용 애플리케이션소프트웨어에 의한 데이터 분석을 통하여 현장상황을 파악하고 필요한 조치를 취할 수 있게 된다.
상기 스마트단말기(400)는 인터넷 통신과 정보검색 등 컴퓨터 지원기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 애플리케이션소프트웨어을 설치할 수 있는 것이 특징이며, 와이파이(Wi-Fi, 무선랜)나 3G(3세대)이동통신망을 이용해 이동 중 인터넷 통신, 팩스전송 등이 가능한 이동통신 기기를 포함하는 것으로 한다.
도 2는 현장이상감지를 스마트 단말기로 전달하는 과정을 보여주는 순서도이다. 즉, 현장설비(100)에 이상신호가 발생하는 단계(S1)와, 상기 사실을 로컬유닛(200)의 신호수신부(210)에 신호가 전달되는 단계(S2), 상기 전달된 신호를 신호처리부(220)의 데이터변환모듈에 의해서 디지털신호로 변환하는 단계(S3), 상기 디지털신호가 유선 또는 무선통신방식에 의해서 메인서버(300)의 데이터저장부(350)를 통하여 진단부(360)로 전달되고 진단부(360)의 진단전용 애플리케이션소프트웨어에 의해서 데이터가 분석되는 단계(S4), 상기 분석의 결과치에 의해서 이상의 발생여부를 판단하는 단계(S5), 상기 과정에서 판단결과 이상발생이 아니면 로컬유닛(200)의 센서신호 수신을 반복하게 되고, 이상이 발생 된 경우에는 관리자의 스마트단말기(400)로 알람 문자를 전송하여 관리자에게 알리는 단계(S6)에 의하여 에러발생을 관리자가 조기에 인지할 수 있도록 한다.
도 3에서는, 상기와 같이 관리자의 스마트단말기(400)에 에러문자가 확인되면 관리자가 진단전용 애플리케이션소프트웨어가 설치되어 있는 관리자의 스마트단말기(400)의 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 실행하는 단계(S1), 상기 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 로그인하는 단계(S2), 상기 디스플레이된 화면으로부터 이상센서를 확인하는 단계(S3), 상기 이상신호 발생센서로부터 이상신호를 수집하는 단계(S4), 상기 수집된 정보를 진단전용 애플리케이션소프트웨어 진단메뉴#1을 통하여 분석하는 단계(S5), 상기 분석결과를 가지고 에러발생 여부를 판단하는 단계(S6), 상기 판단하는 단계(S6)에서 YES면 이상발생조치 단계(S7)로 진행하고 NO면 진단메뉴#2,... #n의 진단전용 애플리케이션소프트웨어로 S8, ..... SN의 단계를 순차적으로 실시하여 에러발생 여부를 분석하고 에러의 유형을 확인하는 과정을 나타내고 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
본 발명에 따른 스마트단말기를 이용한 현장전력설비의 이상진단 방법 및 이상진단장치는 일반 전기제품을 제조하는 제조공장에서 동일한 제품과 방법을 반복적으로 제조하고 수행하는 것이 가능하다고 할 것이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.
100 : 현장설비 110 : 외장센서
120 : 내장센서 200 : 로컬유닛(=현장정보처리부)
210 : 신호수신부 220 : 신호처리부
230 : 무선통신부 240 : 유선통신부
300 : 메인서버 310 : 유무선통신부
320 : 제어부 330 : 입력부
340 : 출력부 350 : 데이터저장부
360 : 진단부 370 : 웹서버
400 : 스마트단말기 410 : 디스플레이부
420 : 진단부 430 : 제어부
440 : 무선통신부
120 : 내장센서 200 : 로컬유닛(=현장정보처리부)
210 : 신호수신부 220 : 신호처리부
230 : 무선통신부 240 : 유선통신부
300 : 메인서버 310 : 유무선통신부
320 : 제어부 330 : 입력부
340 : 출력부 350 : 데이터저장부
360 : 진단부 370 : 웹서버
400 : 스마트단말기 410 : 디스플레이부
420 : 진단부 430 : 제어부
440 : 무선통신부
Claims (5)
- 스마트단말기(400)를 이용한 현장전력설비(100)의 이상진단 장치에 있어서,
상기 스마트단말기(400)를 이용한 현장전력설비(100)의 이상진단 장치는,
현장전력설비(100)의 내부 또는 외부에 부착되어 상태신호를 감지하는 센서(110,120);
상기 센서로부터 상태신호를 수신하는 수신부(210), 상기 수신부(210)로부터 전달된 상태신호를 디지털 신호로 변환하는 신호처리부(220), 상기 신호처리부(220)에서 처리된 신호데이터를 유선 또는 무선통신방식으로 메인서버(300) 및 스마트단말기(400)로 송신하고, 필요할 경우 신호를 수신도 하는 유무선통신부(230)를 포함하는 로컬유닛(200);
상기 로컬유닛(200)으로부터 신호처리된 현장정보를 수신하는 유무선통신부(310)와 상기 유무선통신부(310)로부터 수신된 정보데이터, 분석데이터 및 관련프로그램과 메인서버부(300)의 빌트인데이터를 저장하는 데이터저장부(350)와 상기 데이터저장부(350)에 저장된 데이터를 전용 진단알고리즘을 사용하여 분석하는 진단부(360)와 관리자 아이디 및 기타 외부데이터를 입력하는 입력부(330)와, 데이터저장부(350)에 저장되어 있는 데이터를 인터넷망과 연결시킴으로써 인터넷기반에서 진단데이터를 확인하거나 입력하는 것이 가능하도록 하는 기능을 수행하는 웹서버(370)와 상기 진단부(360)에서 분석된 데이터를 출력하고 디스플레이할 수 있는 모니터(314)와 프린터(342)로 구성된 출력부(340)와, 상기 유무선통신부(310) 및 데이터저장부(350) 및 진단부(360) 및 입력부(330) 및 웹서버(370) 및 출력부를 컨트롤하고 제어하는 제어부(320)를 포함하는 메인서버(300);
상기 로컬유닛(200)이나 메인서버(300)와 무선통신함으로써 문자 또는 도형이나 음성의 수단으로 전달되는 메시지를 수신 또는 발신하는 무선통신부(440), 수신되는 메시지나, 진단결과를 디스플레이하고 아이디를 입력하는 터치스크린으로 이루어진 디스플레이부(410), 수신된 상기 로컬유닛(200)이나 메인서버(300)의 현장정보에 따라 이상유무를 확인하기 위한 현장정보를 분석하는 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 갖는 진단부(420), 수신된 현장데이터를 처리하고 제어하는 제어부(430)를 포함하는 스마트단말기(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트단말기(400)를 이용한 현장전력설비의 이상진단장치.
- 제 1항에 있어서,
스마트단말기는 인터넷 통신과 정보검색의 컴퓨터 지원기능을 추가한 지능형 단말기로서 사용자가 원하는 진단전용 애플리케이션소프트웨어를 설치할 수 있는 것이 특징이며, 와이파이(Wi-Fi, 무선랜)나 3G(3세대)이동통신망을 이용해 이동 중 인터넷 통신, 팩스전송이 가능한 이동통신 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트단말기(400)를 이용한 현장전력설비의 이상진단장치.
- 제 1항에 있어서,
상기 진단전용 애플리케이션소프트웨어는 설정된 주기마다 에러신호(부분방전신호)에 대한 평균값, 최대값, 방전회수에 대한 시계열적인 데이터 정보와, 설정된 임계값 이상의 에러신호에 대한 1초당 데이터정보와, 각 센서의 이상 및 통신상태정보 데이터를 기초로 하여 분석하는 에러전용 분석프로그램인 것을 특징으로 하는 스마트단말기(400)를 이용한 현장전력설비의 이상진단장치.
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