KR101411564B1

KR101411564B1 - 2D Array 열화상 진단 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101411564B1
Application number: KR1020140057058A
Authority: KR
Inventors: 권영복
Original assignee: 주식회사 케이디티
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2014-06-26

Abstract

전력 설비, 예컨대 수배전반과 분전반과 같은 전력 설비에서 발생되는 온도와 열화를 면밀하게 진단하여 사고를 미연해 방지할 수 있는 열화상 진단 시스템 및 방법이 개시된다.
이를 위해, 본 발명은 열화상 센서를 이용하여 감시 대상물의 감시 영역을 촬영한 결과로서 화상 데이터를 생성하는 감시 영역 데이터 생성부; 상기 감시 영역을 복수개로 분할할 경우 상기 복수개의 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화율을 포함한 기준값 항목을 설정하는 기준값 설정부; 설정된 상기 기준값 항목을 상기 화상 데이터에 적용하여 상기 감시 영역별 온도와 열화율을 계산하는 열화 계산부; 및 계산된 상기 온도와 기준 온도를 비교하고, 계산된 상기 열화율과 기준 열화율을 비교하여 상기 기준값 항목보다 클 경우 각기 다른 온도 경보 상태와 열화 경보 상태를 발생시키는 경보 처리부를 포함하여 열화 상태에 따른 고장과 사고를 미연해 방지할 수 있게 된다.

Description

2D Array 열화상 진단 시스템 및 방법{SYSTEM ANT METHOD FOR DIAGNOSING THERMAL IMAGE OF 2D ARRAY}

본 발명은 열화상 진단 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전력 설비, 예컨대 수배전반과 분전반과 같은 전력 설비에서 발생되는 온도와 열화를 면밀하게 진단하여 사고를 미연해 방지할 수 있는 열화상 진단 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 수배전반 또는 분전반에 설치된 전력 설비에서 온도가 급격하여 열화 상태가 발생되는 경우가 빈번하게 발생되었다. 그러나, 이러한 전력 설비에서 발생된 온도와 열화 상태를 감시하고 진단하기 위한 아직까지 개발되지 못하고 있었다.

그러나, 위와 같은 유사한 종래기술로서, 2011년 02월 21일자로 등록된 한국등록특허 제1017903호에서 전력설비 접속 개소의 열화 진단 시스템이 개시되었다. 상기 등록특허는 다수 개의 접속 개소에 각각 설치되되, 하나의 전원선과 접지선 사이에 병렬로 연결되어 상기 설치된 각 접속개소 각각의 온도를 측정하는 다수 개의 온도 센서와 상기 전원선과 접지선 일단에 형성되어 상기 다수 개의 온도 센서를 식별하여 온도 정보를 수신하는 온도 센서 식별부를 구비하고, 상기 식별된 각 온도 센서로부터 측정된 온도 정보를 RF 리더기로 전송하는 무선 통신 모듈을 포함하는 온도 검출기를 포함하는 온도 센서 네트워크와; 상기 온도 센서 네트워크로부터 전송된 온도 정보를 수집하여 관리하는 데이터 수집 서버를 포함하고, 상기 데이터 수집 서버는 상기 온도 센서 네트워크와 데이터를 송수신하는 인터페이스부와; 온도 센서가 설치된 접속 개소 정보를 관리하는 접속 개소 관리부와; 상기 접속 개소의 열화 특정 정보를 관리하고, 특정 접속 개소의 온도 센서로부터 전송된 온도 정보를 상기 특정 접속 개소의 열화 특성과 비교하여 열화 여부를 확인하는 열화 특성 관리부와; 접속 개소 정보, 접속 개소의 열화 특성 정보, 온도 검출기 네트워크 정보를 저장 관리하는 데이터 베이스를 포함하고 있었다.

그러나, 상기 등록특허는 전력 설비의 접속 개소의 열화 상태만을 감시 진달할 뿐, 보다 광범위하게 열화 상태가 발생되면 광범위의 열화 상태(접속 개소와 같은 특정 부위의 열화 상태만이 진단됨)를 제대로 진단할 수 없는 문제점이 있었다.

1. 한국등록특허 제1017903호, 등록일자 : 2011년 02월 21일, 발명의 명칭 : 에서 전력설비 접속 개소의 열화 진단 시스템. 2. 한국등록특허 제1218153호, 등록일자 : 2012년 12월 27일, 발명의 명칭 : 전력설비의 절연열화 진단장치.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,수배전반이나 분전반등에서 발생되는 온도와 열화 상태를 열화상 센서를 이용하여 계측하고, 이를 통해 열화상태를 2D Array 열화상 상태로 감시하고 진달할 수 있는 2D Array 열화상 진단 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 기능을 수행하기 위한, 본 발명의 특징은 다음과 같다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 전력 설비와 관련한 감시 대상물로부터 2D Array의 열화상을 감시하고 진단하기 위한 시스템으로서, 열화상 센서를 이용하여 감시 대상물의 감시 영역을 촬영한 결과로서 화상 데이터를 생성하는 감시 영역 데이터 생성부; 상기 감시 영역을 복수개로 분할할 경우 상기 복수개의 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화율을 포함한 기준값 항목을 설정하는 기준값 설정부; 설정된 상기 기준값 항목을 상기 화상 데이터에 적용하여 상기 감시 영역별 온도와 열화율을 계산하는 열화 계산부; 및 계산된 상기 온도와 기준 온도를 비교하고, 계산된 상기 열화율과 기준 열화율을 비교하여 상기 기준값 항목보다 클 경우 각기 다른 온도 경보 상태와 열화 경보 상태를 발생시키는 경보 처리부를 포함하는 2D Array 열화상 진단 시스템이 제공된다.

여기서, 본 발명의 일 관점에 따른 상기 열화 계산부는 상기 화상 데이터를 이용하여 상기 감시 영역별 하기의 식(1)에 의한 온도 데이터 행렬을 생성하여 각 감시 영역에 대한 온도를 계산할 수 있다.

.... 식(1)
이때, 상기 tll 내지 tlm은 화상 데이터의 각 행렬에 대한 좌표 온도값을 의미하며, 이때, 상기 l과 m은 각각 1 내지 64의 범위를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 일 관점에 따른 상기 열화 계산부는 하기의 식(2)에 의하여 상기 감시 영역별 절대 면적(An)을 계산하는 절대 면적 계산부; 및 상기 기준 온도 이상을 상기 절대 면적에 반영한 하기의 식(3)을 이용하여 열화 면적을 계산하고, 이를 토대로 하기의 식(4)에 의한 상기 감시 영역별 열화율(TRn)을 계산하는 열화율 계산부를 포함할 수 있다.

..... 식(2)

.... 식(3)

이때, 상기 msgn은 수정된 sgn 함수로서 ( )안의 수식이 참일 경우에 1이고, 거짓일 경우에 0을 반환한 결과를 의미하고, 상기 Trefn은 기준 온도를 의미하며, 상기 x1n, y1n은 n번째 상기 감시 영역에 대한 좌상단 좌표값을 의미하고, 상기 x2n, y2n은 n번째 상기 감시 영역에 대한 우하단 좌표값을 의미하며 이때의, 상기 n은 1 내지 3의 범위를 가질 수 있다.

.... 식(4)

또한, 본 발명의 일 관점에 따른 상기 경보 처리부는 계산된 상기 감시 영역별 온도에 기초하여 과열 경보, 온도상승 경보 및 온도 불평형 경보를 포함한 상기 온도 경보 상태를 발생시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 관점에 따른 상기 감시 대상물은 상별 부스바, 접촉 부위, 펌프 및 모터 설비를 구비한 분전반, 수배전반과, 접속반과 인버터 및 모터 제어반을 구비한 태양광 발전설비를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 전력 설비와 관련한 감시 대상물로부터 2D Array의 열화상을 감시하고 진단하기 위한 방법으로서, (a) 열화상 센서를 이용하여 감시 대상물의 감시 영역을 촬영한 화상 데이터를 감시 영역 데이터 생성부에서 생성하는 단계; (b) 상기 감시 영역을 복수개로 분할할 경우 상기 복수개의 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화율을 포함한 기준값 항목을 기준값 설정부에서 설정하는 단계; (c) 설정된 상기 기준값 항목을 상기 화상 데이터에 적용하여 상기 감시 영역별 온도와 열화율을 열화 계산부에서 계산하는 단계; 및 (d) 상기 온도와 기준 온도를 비교하고, 상기 열화율과 기준 열화율을 비교하여 상기 기준값 항목보다 클 경우 각기 다른 온도 경보 상태와 열화 경보 상태를 경보 처리부에서 발생시키는 단계를 포함하는 2D Array 열화상 진단 방법이 제공된다.

여기서, 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 상기 (c) 단계는 상기 화상 데이터를 이용하여 상기 감시 영역별 하기의 식(5)에 의한 온도 데이터 행렬을 생성하여 각 감시 영역에 대한 온도를 열화 계산부에서 계산할 수 있다.

.... 식(5)
이때, 상기 tll 내지 tlm은 화상 데이터의 각 행렬에 대한 좌표 온도값을 의미하며, 이때, 상기 l과 m은 각각 1 내지 64의 범위를 가질 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 관점에 따른 상기 (c) 단계는 (c-1) 하기의 식(6)에 의하여 상기 감시 영역별 절대 면적을 절대 면적 계산부에서 계산하는 단계; (c-2) 상기 기준 온도 이상을 상기 절대 면적에 반영한 하기의 식(7)을 이용하여 열화 면적을 열화 계산부에서 계산하는 단계; 및 (c-3) 계산된 상기 열화 면적을 토대로 하기의 식(8)에 의한 상기 감시 영역별 열화율을 열화 계산부에서 계산하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

..... 식(6)

.... 식(7)

.... 식(8)

또한, 본 발명의 다른 일 관점에 따른 상기 (d) 단계는 계산된 상기 감시 영역별 온도에 기초하여 과열 경보, 온도상승 경보 및 온도 불평형 경보를 포함한 상기 온도 경보 상태를 발생시킬 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면, 2D 어레이 형태의 감시 영역별로 나누어 각각 온도와 열화율을 계산함으로써, 수배전반 또는 분전반에서 발생되는 광범위한 열화 상태를 감지하고 이를 진단하게 되어 열화 상태에 따른 고장과 사고를 미연해 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열화상 진단 시스템(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열화상 진단 시스템(100)의 열화 진단 장치(130)를 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 시간에 따른 각 감시 영역에서의 온도 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 및 제2 실시예에 따른 임의의 감시 영역에서의 열화와 관련한 열화 경보 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2D Array 열화상 진단 방법(S100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 열화상 진단 시스템(100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열화상 진단 시스템(100)은 전력 설비와 관련한 감시 대상물로부터 온도와 열화 현상을 진단하고자, 열화상 센서(110), 네트워크 장치(120) 및 열화 진단 장치(130)를 포함한다.

먼저, 본 발명에 따른 열화상 센서(110)는 상별 부스바, 접촉 부위, 펌프 및 모터 설비를 구비하고 있는 분전반 및 수배전반을 포함한 감시 대상물(미도시) 온도와 열화를 비접촉 방식 형태로 접근하여 2차원적으로 온도와 열화를 감시 대상물로부터 측정하게 된다.

그러나, 위와 같은 감시 대상물로 한정되지 않고 송배전등과 관련한 모든 전력 설비 및 태양관 발전설비가 본 실시예에서 설명하고자 하는 감시 대상물에 더 포함될 수도 있다. 예를 들면, 접속반과 인버터 및 모터 제어반을 포함한 태양광 발전설비가 본 실시예에서 목적하는 바인 감시 대상물로서 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 열화상 센서(110)는 태양관 발전설비와 관련한 감시 대상물의 온도와 열화를 비접촉 방식 형태로 접근하여 2차원적으로 온도와 열화를 감시 대상물로부터 더 측정하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 열화상 센서(100)는 감시 대상물의 숫자만큼 각 감시 대상물별로 설치되므로 복수개로 이루어질 수 있고, 열화상 카메라와 유사하게 카메라 기능을 포함할 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 네트워크 장치(120)는 열화상 센서(110) 및 열화 진단 장치(130)사이에 유무선 통신망으로 연결될 경우에 유무선 통신 프로토콜 및 해당하는 데이터가 원활하게 지나갈 수 있도록 라우터 기능을 포함한다. 이러한 네트워크 장치(120)는 본 발명의 구현에 필요한 열화 진단 시스템 내에서의 통신에 필요한 인터넷 통신망일 수도 있다. 이러한 네트워크 장치(120)는 근거리 통신망(LAN; Local Area Network), 도시권 통신망(MAN; Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN; Wide Area Network) 및 월드와이드웹(WWW; World Wide Web)과 같은 다양한 형태의 유무선 통신망일 수도 있다.

마지막으로, 본 발명에 따른 열화 진단 장치(130)는 앞서 설명한 네트워크 장치(120)를 통하여 열화상 센서(110)로부터 촬영된 감시 영역 정보를 통해 화상 데이터를 수집하고, 수집된 화상 데이터를 이용하여 화상 데이터의 감시 영역별 온도와 열화 정도를 나타내는 열화율 등을 계산하게 된다.

이때, 본 실시예에서는 감시 대상물의 온도와 열화 상태 범위가 광범위할 경우 광범위하게 펼쳐진 온도와 열화 상태를 감시 영역마다 2D Array의 열화상 상태로 만들어 온도와 열화율을 계산하게 된다.

이를 위해, 본 발명에 따른 열화 진단 장치(130)는 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화값을 미리 설정한 후 화상 데이터의 감시 영역별로 측정된 온도와 열화 정도를 앞서 설명한 기준 온도와 기준 열화값을 비교하게 된다. 비교 결과, 기준 온도와 기준 열화값보다 클 경우에는 다양한 형태의 각기 다른 경보 상태를 발령하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 열화 진단 장치(130)는 감시 대상물의 측정으로 인하여 발생된 화상 데이터를 이용하여 화상 데이터의 감시 영역별로 2D Array의 열화화 상태를 갖는 온도 상태와 열화 상태에 따른 경보를 달리 발령함으로써 발령된 경보를 통해 해당하는 감시 대상물을 점검하거나 그에 맞는 조치를 취할 수 있게 된다. 예를 들면, 긴급한 경보라 판단되면, 해당 감시 대상물의 운전을 중지시키거나 감시 대상물을 교체하는 조취등을 취하게 된다.

이하에서는, 화상 데이터의 감시 영역별 온도 상태와 열화 상태를 진단하여 각기 다른 경보를 발령하는 열화 진단 장치(130)에 대하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.

열화 진단 장치(130)의 예

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 열화상 진단 시스템(100)의 열화 진단 장치(130)를 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 열화 진단 장치(130)는 전력 설비와 관련한 감시 대상물로부터 2D Array의 열화상을 감시하고 진단하기 위하여 감시 영역 데이터 생성부(131), 기준값 설정부(132), 열화 계산부(133), 경보 처리부(134), 데이터베이스(135), 통신부(136) 및 제어부(137)를 포함한다.

먼저, 본 발명에 따른 감시 영역 데이터 생성부(131)는 복수개의 열화상 센서(110)에서 촬영된 감시 대상물의 감시 영역 정보를 네트워크 장치(120)를 통하여 수집한다. 감시 영역 정보를 수집하게 되면, 본 발명에 따른 감시 영역 데이터 생성부(131)는 수집된 감시 영역 정보를 이용하여 화상 데이터를 생성하게 된다. 이와 같이 생성된 화상 데이터는 감시 영역 정보와 매칭되어 있음은 물론이다.

다음으로, 본 발명에 따른 기준값 설정부(132)는 앞서 설명한 감시 영역 데이터 생성부(131)에서 획득한 감시 영역(감시 영역 정보를)을 복수개로 분할할 경우 복수개의 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화율을 포함한 기준값 항목을 설정한다.

이때, 복수개의 감시 영역을 복수개로 분할 경우 사각형 형태를 갖는 2D 어레이 형태의 감시 영역으로 분할하는 것이 바람직하다. 이는 감시 영역을 모두 감시하고자 2D 어레이 형태의 사각형 형태로 분할하게 되는 것이다.

여기서, 상기 기준 온도와 관련한 기준값 항목을 설정하고자, 예를 들면, 감시 영역이 R1, R2 및 R3의 3개 감시 영역으로 분할될 경우 사각형 형태를 갖는 R1, R2 및 R3의 감시 영역에 대한 좌표값(예: (x1n, y1n), (x2n, y2n)을 먼저 지정한 후, 지정된 좌표값을 갖는 R1, R2 및 R3의 감시 영역에서 2D 어레이 형태의 열화 진단을 위한 기준 온도(Trefn)을 설정할 수 있게 된다. 이와 같이 설정된 기준 온도는 사용자가 감시 영역을 모니터링하면서 경험적으로 산출한 값이거나 열화 초기 단계라고 추정되는 값을 의미한다.

반면, 기준 열화율과 관련한 기준값 항목을 설정하고자, 미리 설정된 기준 온도를 이용한다. 즉, 본 발명에 따른 기준값 설정부(132)는 감시 영역별로 앞서 미리 설정한 기준 온도를 초과한 감시 영역의 비율로 기준 열화율을 설정하게 된다. 이와 같이, 상기 기준 열화율은 설정된 감시 영역의 면적에 대한 기준온도(Trefn)을 초과하는 감시 영역의 비율을 의미한다.

다음으로, 본 발명에 따른 열화 계산부(133)는 앞서 설명한 기준값 설정부(132)에 의해 설정된 기준값 항목을 감시 영역 데이터 생성부(131)로부터 획득된 화상 데이터에 적용하여 감시 영역별 온도와 열화율을 계산하게 된다.

예를 들어, 상기 감시 영역별 온도를 계산하고자, 먼저 본 발명에 따른 열화 계산부(133)는 감시 영역 데이터 생성부(131)에 의해 생성된 화상 데이터로부터 감시 영역별 온도 데이터 행렬을 생성한다. 이때, 온도 데이터 행렬은 감시 영역별 하기의 식(1)에 의해 구해질 수 있다. 상기 식(1)은 n번째 감시 영역대한 온도 데이터 행렬을 의미하는 것으로서, 식 (1)에서의 tll 내지 tlm은 화상 데이터의 각 행렬에 대한 좌표 온도값을 의미하며, 이때, 상기 l과 m은 각각 1 내지 64의 범위를 가질 수 있다.

.... 식(1)

이와 같이, 감시 영역별 온도 데이터 행렬이 생성되면, 상기 감시 영역별 온도 데이터 행렬을 통해 각 감시 영역에 대한 온도를 계산하게 되는 것이다.

반면, 감시 영역별 열화율을 계산하기 위하여, 본 발명에 따른 열화 계산부(133)는 화상 데이터로부터 감시 영역별 절대 면적을 계산하는 절대 면적 계산부(133a)와 이를 토대로 앞서 설명한 기준 온도보다도 큰 감시 영역에 대한 열화 면적을 계산하는 열화율 계산부(133b)를 포함한다.

예를 들면, 상기 절대 면적 계산부(133a)에서의 감시 영역별 절대 면적은 화상 데이터의 감시 영역마다 설정된 좌표값을 이용하게 되면, 좌표 설정에 따라 (-)가 나올 수 있기 때문에 절대값으로 취한 감시 영역별 면적을 의미한다. 이러한 절대 면적은 화상 데이터의 감시 영역마다 설정된 좌표값을 곱한 하기의 식(2)를 이용하여 계산될 수 있다.

....식(2)

이때, 상기 식(2)에서의 x1n, y1n은 n번째 감시 영역에 대한 좌상단 좌표값을 의미하고, x2n, y2n은 n번째 감시 영역에 대한 우하단 좌표값을 의미한다. 아울러, 식(2)에서의 n은 감시 영역에 대한 개수로서 1 내지 3의 범위를 나타낸다.
이런 다음, 본 발명에 따른 열화율 계산부(133b)는 절대 면적 계산부(133a)에 의해 계산된 절대 면적에 기준 온도 이상을 반영한 하기의 식(3)을 이용하여 열화 면적을 계산하게 된다.

... 식(3)

상기 msgn은 수정된 sgn 함수로서 ( )안의 수식이 참일 경우에 1이고, 거짓일 경우에 0을 반환한 결과를 의미하고, 상기 Trefn은 기준 온도를 의미한다.

이때, 상기 식(3)은 n번째 감시 영역에 대한 열화 면적(TAn)을 의미하는 것으로서, 설정된 감시 영역중에서 기준온도 이상의 절대 면적을 구한 결과가 열화 면적이 되는 것이다. 예를 들면, 기준온도 95% 이상되는 감시 영역의 절대 면적을 산출하게 되면 이것이 열화 면적의 크기가 되는 것이다.

이에 따라, 본 발명에 따른 열화율 계산부(133b)는 앞서 미리 계산된 열화 면적을 퍼센트화한 하기의 식(4)를 이용하여 감시 영역별 열화율을 최종적으로 계산함으로써 구하고자 하는 열화율(TRn)을 획득할 수 있게 된다.

... 식(4)

다음으로, 본 발명에 따른 경보 처리부(134)는 앞서 설명한 열화 계산부(133)에 의해 계산된 온도와 기준값 설정부(132)에 의해 설정된 기준 온도를 비교하여 상기 온도가 기준값 항목의 기준 온도보다 클 경우 각기 다른 온도 경보 상태를 발생시킨다. 이때, 발생되는 온도 경보 상태는 설정된 감시 영역에 대하여 과열 경보, 온도상승경보 및 온도불평형 경보등을 포함한다.

상기 과열 경보는 각 설정된 감시 영역에 대하여 감시 영역중의 최고온도가 설정된 기준 온도보다 큰 경우에 발생되는 경보를 의미하고, 상기 온도상승경보는 감시 영역중 최고온도가 1분전의 온도보다 설정된 기준 온도이상 초과할 경우, 즉 온도가 급속히 상승할 경우에 발생되는 경보를 의미한다.

반면, 상기 온도불평형 경보는 설정된 감시 영역들 상호간의 온도차이를 비교하여 다른 영역과 온도차이가 설정된 기준 온도를 초과할 경우에 발생되는 경보를 의미한다. 이러한 온도불평형 경보는 임의의 감시 영역중 특정 부위의 온도가 상승할 경우에 이를 진단하기 위함이다.

여기서, 위와 같은 각기 다른 온도 경보 상태에 사용되는 각 감시 영역에서의 시간에 따라 측정된 온도 상태는 도 3에 나타내었다. 도 3에서는 시간에 따른 각 감시 영역에서의 최대 온도, 평균 온도 및 최소 온도를 나타내고 있다.

그리고, 본 발명에 따른 경보 처리부(134)는 앞서 설명한 열화 계산부(133)에 의해 계산된 열화율과 기준값 설정부(132)에 의해 설정된 기준 열화율을 비교하여 열화율이 기준값 항목의 기준 열화율보다 클 경우에 각기 다른 열화 경보 상태를 발생시킨다. 예를 들면, 장시간 운전되면서 온도가 높아지는 감시 영역이 커질 경우에 열화가 가중된 것으로 파악하여 각기 다른 열화 경보 상태를 발생시키게 된다.

이러한 열화 경보 상태에 대한 예는 도 4에 나타내었다. 도 4에서는 해당하는 감시 영역에 대한 열화와 관련한 경보 내용과 발생일자 및 시간등이 나타나고 있음을 알 수 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 데이터베이스(135)는 앞서 설명한 감시 영역 데이터 생성부(131), 기준값 설정부(132), 열화 계산부(133) 및 경보 처리부(134)에서 처리된 데이터를 저장하는 역할을 한다. 이러한 데이터베이스(135)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함하는 개념으로서, 협의의 데이터베이스뿐만 아니라, 파일 시스템에 기반한 데이터 기록 등을 포함하는 넓은 의미의 데이터베이스도 포함하여 지칭하며, 단순한 로그의 집합이라도 이를 검색하여 데이터를 추출할 수 있다면 본 발명에서 말하는 데이터베이스(135)에 포함된다.

다음으로, 본 발명에 따른 통신부(136)는 열화 진단 장치(130)와 네트워크 장치(120)간에 데이터가 원활하게 송수신되도록 통신 프로토콜을 지원하고, 데이터 정합을 수행하게 된다. 따라서, 통신부(136)를 통해 네트워크 장치(120)를 통해 열화상 센서(110)로부터 오는 감시 영역 정보를 수신할 수 있게 된다.

마지막으로, 본 발명에 따른 제어부(137)는 앞서 설명한 감시 영역 데이터 생성부(131), 기준값 설정부(132), 열화 계산부(133), 경보 처리부(134), 데이터베이스(135) 및 통신부(136)간의 데이터 흐름을 제어한다. 따라서, 각 구성에서 해당하는 고유의 기능을 수행하게 되는 것이다.

제2 실시예

도 5 및 도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 2D Array 열화상 진단 방법(S100)을 예시적으로 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 2D Array 열화상 진단 방법(S100)은 전력 설비와 관련한 감시 대상물로부터 2D Array의 열화상을 감시하고 진단하기 위하여 S110 단계 내지 S140 단계를 포함하여 이루어진다.

먼저, 본 발명에 따른 S110 단계에서는 복수개의 열화상 센서(110)에서 촬영된 감시 대상물의 감시 영역 정보를 네트워크 장치(120)를 통하여 감시 영역 데이터 생성부(131)에서 수집하게 된다. 상기 감시 영역 정보를 수집하게 되면, 본 발명에 따른 S110 단계에서는 수집된 감시 영역 정보를 이용하여 화상 데이터를 감시 영역 데이터 생성부(131)에서 생성하게 된다.

이와 같이 생성된 화상 데이터는 감시 영역 정보와 매칭되어 있음은 물론이다. 아울러, 본 실시예에서 설명되는 감시 대상물은 도 1에서 충분히 설명되었으므로 그 설명은 생략하지만, 본 실시예에서도 동일하게 적용됨은 물론이다.

이후, 본 발명에 따른 앞서 설명한 S110 단계에서 획득한 감시 영역(감시 영역 정보를)을 복수개로 분할할 경우 복수개의 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화율을 포함한 기준값 항목을 기준값 설정부(132)에서 설정하게 된다.

반면, 기준 열화율과 관련한 기준값 항목을 설정하고자, 미리 설정된 기준 온도를 이용한다. 즉, 본 발명에 따른 S120 단계에서는 감시 영역별로 앞서 미리 설정한 기준 온도를 초과한 감시 영역의 비율로 기준 열화율을 기준값 설정부(132)에서 설정하게 된다. 이와 같이, 상기 기준 열화율은 설정된 감시 영역의 면적에 대한 기준온도(Trefn)을 초과하는 감시 영역의 비율을 의미한다.

이후, 본 발명에 따른 S130 단계에서는 앞서 설명한 S120 단계에 의해 설정된 기준값 항목을 S110 단계로부터 획득된 화상 데이터에 적용하여 감시 영역별 온도와 열화율을 열화 계산부(133)에서 계산하게 된다.

예를 들어, 상기 감시 영역별 온도를 계산하고자, 먼저 본 발명에 따른 열화 계산부(133)는 감시 영역 데이터 생성부(131)에 의해 생성된 화상 데이터로부터 감시 영역별 온도 데이터 행렬을 생성한다. 이때, 온도 데이터 행렬은 감시 영역별 하기의 식(5)에 의해 구해질 수 있다. 상기 식(5)는 n번째 감시 영역대한 온도 데이터 행렬을 의미하는 것으로서, 식 (5)에서의 tll 내지 tlm은 화상 데이터의 각 행렬에 대한 좌표 온도값을 의미하며, 이때, 상기 l과 m은 각각 1 내지 64의 범위를 가질 수 있다.

.... 식(5)

반면, 감시 영역별 열화율을 계산하기 위하여, 본 발명에 따른 S130 단계는 도 6에 도시된 바와 같이 S131 단계 내지 S133 단계를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 S131 단계에서는 도 6에서와 같이 화상 데이터로부터 감시 영역별 절대 면적을 절대 면적 계산부(133a)에서 계산한다.

예를 들면, 도 6에서와 같이, 감시 영역별 계산된 절대 면적은 화상 데이터의 감시 영역마다 설정된 좌표값을 이용하게 되면, 좌표 설정에 따라 (-)가 나올 수 있기 때문에 절대값으로 취한 감시 영역별 면적을 의미한다. 이러한 상기 절대 면적은 화상 데이터의 감시 영역마다 설정된 좌표값을 곱한 하기의 식(6)를 이용하여 계산될 수 있다.

....식(6)

상기 식(6)에서의 x1n, y1n은 n번째 감시 영역에 대한 좌상단 좌표값을 의미하고, 상기 x2n, y2n은 n번째 감시 영역에 대한 우하단 좌표값을 의미한다. 아울러, 식(6)에서의 n은 감시 영역에 대한 개수로서 1 내지 3의 범위를 나타낸다.
이런 다음, 본 발명에 따른 S132 단계에서는 도 6에서와 같이 절대 면적 계산부(133a)에 의해 계산된 절대 면적에 기준 온도 이상을 반영한 하기의 식(7)을 이용하여 열화 면적을 열화율 계산부(133b)에서 계산하게 된다.

... 식(7)

이때, 상기 식(7)은 n번째 감시 영역에 대한 열화 면적(TAn)을 의미하는 것으로서, 설정된 감시 영역중에서 기준온도 이상의 절대 면적을 구한 결과가 열화 면적이 되는 것이다. 예를 들면, 기준온도 95% 이상되는 감시 영역의 절대 면적을 산출하게 되면 이것이 열화 면적의 크기가 되는 것이다.

이에 따라, 본 발명에 따른 S133 단계에서는 S132 단계에 의해 계산된 열화 면적을 퍼센트화한 하기의 식(8)를 이용하여 감시 영역별 열화율을 열화율 계산부(133b)에서 최종적으로 계산함으로써 구하고자 하는 열화율(TRn)을 획득할 수 있게 된다.

... 식(8)

이후, 본 발명에 따른 S140 단계에서는 앞서 설명한 S130 단계에 의해 계산된 온도와 기준값 설정부(132)에 의해 설정된 기준 온도를 경보 처리부(134)에서 비교하여 상기 온도가 기준값 항목의 기준 온도보다 클 경우 각기 다른 온도 경보 상태를 경보 처리부(134)에서 발생시킨다. 이때, 발생되는 온도 경보 상태는 설정된 감시 영역에 대하여 과열 경보, 온도상승경보 및 온도불평형 경보등을 포함한다.

그리고 나서, 본 발명에 따른 S130 단계에서는 앞서 설명한 열화 계산부(133)에 의해 계산된 열화율과 기준값 설정부(132)에 의해 설정된 기준 열화율을 경보 처리부(134)에서 비교하여 열화율이 기준값 항목의 기준 열화율보다 클 경우에 각기 다른 열화 경보 상태를 경보 처리부(134)에서 발생시킨다. 예를 들면, 장시간 운전되면서 온도가 높아지는 감시 영역이 커질 경우에 열화가 가중된 것으로 파악하여 각기 다른 열화 경보 상태를 발생하게 된다.

이러한 열화 경보 상태에 대한 예는 도 4에 나타내었다. 도 4에서는 해당하는 감시 영역에 대한 경보 내용과 발생일자 및 시간등이 나타나고 있음을 알 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는 여러 경보 상황을 묘사한 열화 경보 상태와 온도 상태를 발령함으로써, 수배전반이나 분전반등에서 발생된 광범위한 감시 영역에 대하여 2D Array 열화상 상태로 감시하고 진달할 수 있게 되어 열화 상태에 따른 수배전반이나 분전반등의 고장과 사고를 미연해 방지할 수 있을 것이다.

이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.

100 : 열화상 진단 시스템 110 : 열화상 센서
120 네트워크 장치 130 : 열화 진단 장치
131 : 감시 영역 데이터 생성부 132 : 기준값 설정부
133 : 열화 계산부 134 : 경보 처리부
135 : 데이터베이스 136 : 통신부
137 : 제어부

Claims

전력 설비와 관련한 감시 대상물로부터 2D Array의 열화상을 감시하고 진단하기 위한 시스템으로서,
열화상 센서를 이용하여 감시 대상물의 감시 영역을 촬영한 결과로서 화상 데이터를 생성하는 감시 영역 데이터 생성부;
상기 감시 영역을 복수개로 분할할 경우 상기 복수개의 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화율을 포함한 기준값 항목을 설정하는 기준값 설정부;
설정된 상기 기준값 항목을 상기 화상 데이터에 적용하여 상기 감시 영역별 온도와 열화율을 계산하는 열화 계산부; 및
계산된 상기 온도와 기준 온도를 비교하고, 계산된 상기 열화율과 기준 열화율을 비교하여 상기 기준값 항목보다 클 경우 각기 다른 온도 경보 상태와 열화 경보 상태를 발생시키는 경보 처리부;
를 포함하는 2D Array 열화상 진단 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열화 계산부는,
상기 화상 데이터를 이용하여 상기 감시 영역별 하기의 식(1)에 의한 온도 데이터 행렬을 생성하여 각 감시 영역에 대한 온도를 계산하는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 시스템.

.... 식(1)
상기 tll 내지 tlm은 상기 화상 데이터의 각 행렬에 대한 좌표 온도값을 의미하며, 이때, 상기 l과 m은 각각 1 내지 64의 범위를 가짐.
제2항에 있어서,
상기 열화 계산부는,
하기의 식(2)에 의하여 상기 감시 영역별 절대 면적(An)을 계산하는 절대 면적 계산부; 및
상기 기준 온도 이상을 상기 절대 면적에 반영한 하기의 식(3)을 이용하여 열화 면적(TAn)을 계산하고, 이를 토대로 하기의 식(4)에 의한 상기 감시 영역별 열화율(TRn)을 계산하는 열화율 계산부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 시스템.

..... 식(2)

.... 식(3)
상기 msgn은 수정된 sgn 함수로서 ( )안의 수식이 참일 경우에 1이고, 거짓일 경우에 0을 반환한 결과를 의미하고, 상기 Trefn은 기준 온도를 의미하며, 상기 x1n, y1n은 n번째 상기 감시 영역에 대한 좌상단 좌표값을 의미하고, 상기 x2n, y2n은 n번째 상기 감시 영역에 대한 우하단 좌표값을 의미하며 이때의, 상기 n은 1 내지 3의 범위를 가짐.

.... 식(4)
제1항에 있어서,
상기 경보 처리부는,
계산된 상기 감시 영역별 온도에 기초하여 과열 경보, 온도상승 경보 및 온도 불평형 경보를 포함한 상기 온도 경보 상태를 발생시키는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 감시 대상물은,
상별 부스바, 접촉 부위, 펌프 및 모터 설비를 구비한 분전반, 수배전반과, 접속반과 인버터 및 모터 제어반을 구비한 태양광 발전설비를 포함하는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 시스템.
전력 설비와 관련한 감시 대상물로부터 2D Array의 열화상을 감시하고 진단하기 위한 방법으로서,
(a) 열화상 센서를 이용하여 감시 대상물의 감시 영역을 촬영한 화상 데이터를 감시 영역 데이터 생성부에서 생성하는 단계;
(b) 상기 감시 영역을 복수개로 분할할 경우 상기 복수개의 감시 영역에 적용될 기준 온도와 기준 열화율을 포함한 기준값 항목을 기준값 설정부에서 설정하는 단계;
(c) 설정된 상기 기준값 항목을 상기 화상 데이터에 적용하여 상기 감시 영역별 온도와 열화율을 열화 계산부에서 계산하는 단계; 및
(d) 상기 온도와 기준 온도를 비교하고, 상기 열화율과 기준 열화율을 비교하여 상기 기준값 항목보다 클 경우 각기 다른 온도 경보 상태와 열화 경보 상태를 경보 처리부에서 발생시키는 단계;
를 포함하는 2D Array 열화상 진단 방법.
제6항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 화상 데이터를 이용하여 상기 감시 영역별 하기의 식(5)에 의한 온도 데이터 행렬을 생성하여 각 감시 영역에 대한 온도를 열화 계산부에서 계산하는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 방법.

.... 식(5)
상기 tll 내지 tlm은 상기 화상 데이터의 각 행렬에 대한 좌표 온도값을 의미하며, 이때, 상기 l과 m은 각각 1 내지 64의 범위를 가짐.
제7항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-1) 하기의 식(6)에 의하여 상기 감시 영역별 절대 면적(An)을 절대 면적 계산부에서 계산하는 단계;
(c-2) 상기 기준 온도 이상을 상기 절대 면적에 반영한 하기의 식(7)을 이용하여 열화 면적(TAn)을 열화 계산부에서 계산하는 단계; 및
(c-3) 계산된 상기 열화 면적을 토대로 하기의 식(8)에 의한 상기 감시 영역별 열화율(TRn)을 열화 계산부에서 계산하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 방법.

..... 식(6)

.... 식(7)
상기 msgn은 수정된 sgn 함수로서 ( )안의 수식이 참일 경우에 1이고, 거짓일 경우에 0을 반환한 결과를 의미하고, 상기 Trefn은 기준 온도를 의미하며, 상기 x1n, y1n은 n번째 상기 감시 영역에 대한 좌상단 좌표값을 의미하고, 상기 x2n, y2n은 n번째 상기 감시 영역에 대한 우하단 좌표값을 의미하며 이때의, 상기 n은 1 내지 3의 범위를 가짐.

.... 식(8)
제6항에 있어서,
상기 (d) 단계는,
계산된 상기 감시 영역별 온도에 기초하여 과열 경보, 온도상승 경보 및 온도 불평형 경보를 포함한 상기 온도 경보 상태를 발생시키는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 (a) 단계는,
상별 부스바, 접촉 부위, 펌프 및 모터 설비를 구비한 분전반, 수배전반과, 접속반과 인버터 및 모터 제어반을 구비한 태양광 발전설비를 포함한 상기 감시 대상물에 대하여 상기 화상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 2D Array 열화상 진단 방법.