KR101445071B1 - 직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 장치 및 차단기 감시 방법 - Google Patents

Abstract

직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 장치 및 차단기 감시 방법에 관한 것으로, 차단기의 동작 특성을 나타내는 신호들을 측정하고, 이 신호들의 측정 파형에 기초하여 차단기의 상태를 나타내는 진단 메시지를 선택하고, 이 신호들 각각의 측정 시간, 측정 값, 및 타입을 3차원 공간의 세 좌표축에 매핑(mapping)함으로써 이 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시한다.

Description

직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 장치 및 차단기 감시 방법 {Circuit breaker monitoring apparatus and circuit breaker monitoring method for providing intuitive three-dimensional diagnosis image}

고압 배전반, 저압 배전반, 전동기 제어반, 분전반 등과 같은 전기설비에 내장된 차단기의 동작 특성을 감시하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

차단기(circuit breaker)는 고압 배전반, 저압 배전반, 전동기 제어반, 분전반 등과 같은 전기설비에 내장되는 장치로서 전기설비의 회로에 정격 전류를 초과하는 과전류가 흐를 때에 전류의 흐름을 끊는 장치로서 차단기의 고장은 전기설비의 파손, 폭발, 화재 등의 사고를 유발하기 때문에 이것의 상태가 항상 감시되어야 하는 중요한 장치이다. 차단기의 상태를 진단하기 위하여 전기설비가 설치된 수용가에서는 정기적으로 차단기의 개폐 동작 시험, 누설 전류 측정, 절연저항 측정, 접촉저항 측정 등의 오프라인 점검 방식을 실시하고 있다. 이러한 오프라인 점검 방식의 실시를 위해서는 차단기가 내장된 전기설비를 계통 전원으로부터 분리시킨 후에 외부 전문 업체에 의뢰하여 실시하여야 하기 때문에 수용가에게 비용 및 시간 측면에서 많은 부담이 되었다.

최근에는 이러한 오프라인 점검 방식의 번거로움 및 부담 없이 전기설비의 운전 중에도 차단기의 동작 특성을 나타내는 신호들의 파형을 원격지에 위치한 외부 전문 업체에 온라인으로 알려줌으로써 차단기의 점검이 가능한 온라인 점검 방식을 이용하는 추세에 있다. 그러나, 차단기의 제조 업체 등과 같은 외부 전문 업체도 차단기의 동작 특성을 나타내는 신호들의 파형을 해석할 수 있는 전문적 지식을 갖고 있는 차단기 관리자의 수가 한정되어 있어 차단기의 전문 관리자가 차단기 고장을 예방할 수 있을 만큼 빈번하게 차단기의 상태를 진단하는 데에는 한계가 있다. 차단기의 전문가라 하더라도 차단기의 동작 특성을 나타내는 신호들의 파형을 육안으로 보고 차단기의 상태를 진단하기 때문에 차단기 상태에 대해 오진을 할 수도 있다. 이러한 문제점들로 인해 차단기의 동작불량 및 지연동작으로 인한 사고가 해마다 증가하고 있다.

차단기의 비전문가라 하더라도 사용자는 차단기의 상태를 직관적으로 용이하게 이해할 수 있는 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 장치 및 차단기 감시 방법을 제공하는데 있다. 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 따라 직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 장치는 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들을 측정하는 신호 측정부; 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 파형에 기초하여 상기 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 상기 차단기의 상태를 나타내는 다수의 진단 메시지들 중 적어도 하나의 진단 메시지를 선택하는 메인 프로세서; 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 시간, 측정 값, 및 타입을 3차원 공간의 세 좌표축에 매핑(mapping)함으로써 상기 측정된 신호들 각각의 3차원 좌표를 산출하고 상기 메인 프로세서에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지에 관련된 적어도 하나의 신호의 3차원 좌표들에 기초하여 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지의 3차원 좌표를 산출함으로써 상기 측정된 신호들과 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 나타내는 3차원 영상 데이터를 생성하는 그래픽 프로세서; 및 상기 그래픽 프로세서에 의해 생성된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 상기 메인 프로세서에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함한다.

상기 신호 측정부는 상기 차단기의 트립 코일에 흐르는 전류, 상기 차단기의 투입 코일에 흐르는 전류, 상기 차단기가 내장된 전기설비의 변류기로부터 출력된 3상 전류의 각 상 전류, 상기 차단기의 트립의 개시를 지시하는 트립 개시 신호, 상기 차단기의 투입의 개시를 지시하는 투입 개시 신호, 상기 차단기의 트립 완료 후에 오프(off)되는 A 접점(27)의 온/오프(on/off) 여부를 나타내는 A 접점 신호, 및 상기 차단기의 트립 완료 후에 온(on)되는 B 접점의 온/오프 여부를 나타내는 B 접점 신호의 적어도 두 개를 측정할 수 있다.

상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 파형과 상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 상기 적어도 하나의 진단 메시지를 선택할 수 있다. 상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이로부터 상기 각 신호의 오차를 산출하고, 상기 각 신호의 정상 변동 범위를 초과하는 오차를 갖는 신호의 조합으로부터 상기 적어도 하나의 진단 메시지를 선택할 수 있다. 상기 메인 프로세서는 학습용 신호들 각각의 측정 파형과 상기 학습용 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 상기 입력층에 입력된 차이에 대응하는 진단 메시지를 출력층의 출력으로 하여 학습된 신경회로망에 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이를 입력함으로써 상기 학습된 신경회로망의 출력으로부터 상기 적어도 하나의 진단 메시지를 결정할 수 있다.

상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 파형과 상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 상기 측정된 신호들 각각의 순위를 결정하고, 상기 그래픽 프로세서는 상기 메인 프로세서에 의해 결정된 신호들 각각의 순위에 따라 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출하고, 상기 디스플레이부는 상기 그래픽 프로세서에 의해 산출된 깊이축 좌표에 따라 보다 높은 순위의 신호의 3차원 파형을 상기 3차원 공간의 깊이축의 보다 앞쪽에 표시할 수 있다.

상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이로부터 상기 각 신호의 오차를 산출하고, 상기 각 신호의 정상 변동 범위를 초과하는 오차를 갖는 신호의 조합으로부터 상기 신호들 각각의 순위를 결정할 수 있다. 상기 메인 프로세서는 학습용 신호들 각각의 측정 파형과 상기 학습용 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 상기 입력층에 입력된 차이에 대응하는 진단 메시지를 출력층의 출력으로 하여 학습된 신경회로망에 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이를 입력함으로써 상기 학습된 신경회로망의 출력으로부터 상기 신호들 각각의 순위를 결정할 수 있다.

상기 메인 프로세서는 사용자에 의해 입력된 정보로 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지 및 상기 결정된 신호들의 순위 중 적어도 하나가 수정된 경우에 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 파형과 상기 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 사용자에 의해 수정된 진단 메시지와 신호들의 순위 중 적어도 하나를 출력층의 출력으로 하여 상기 신경회로망을 학습시킬 수 있다.

상기 그래픽 프로세서는 사용자에 의해 입력된 신호들 각각의 순위에 따라 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출함으로써 상기 생성된 3차원 영상 데이터를 상기 입력된 신호 순위에 따른 3차원 영상 데이터로 변환하고, 상기 디스플레이부는 상기 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 입력된 신호 순위에 따라 상기 3차원 공간의 깊이 방향에 대한 신호들의 순서가 재배열된 3차원 진단 영상을 표시할 수 있다.

상기 그래픽 프로세서는 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 따라 상기 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 상기 산출된 진단 메시지의 3차원 좌표를 상기 입력된 회전축 및 회전각도에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 상기 생성된 3차원 영상 데이터를 상기 입력된 회전축 및 회전각도에 따른 3차원 영상 데이터로 변환하고, 상기 디스플레이부는 상기 그래픽 프로세서에 의해 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 입력된 회전축을 축으로 하여 상기 입력된 회전각도만큼 회전된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시할 수 있다.

상기 그래픽 프로세서는 사용자에 의해 입력된 중심 좌표 및 확대율에 따라 상기 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 상기 산출된 진단 메시지의 3차원 좌표를 상기 입력된 중심 좌표 및 확대율에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 상기 생성된 3차원 영상 데이터를 상기 입력된 중심 좌표 및 확대율에 따른 3차원 영상 데이터로 변환하고, 상기 디스플레이부는 상기 그래픽 프로세서에 의해 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 입력된 중심 좌표를 중심으로 상기 입력된 확대율만큼 확대 또는 축소된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라 직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 방법은 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들을 측정하는 단계; 상기 측정된 신호들의 파형에 기초하여 상기 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 상기 차단기의 상태를 나타내는 다수의 진단 메시지들 중 적어도 하나의 진단 메시지를 선택하는 단계; 상기 측정된 신호들 각각의 측정 시간, 측정 값, 및 타입을 3차원 공간의 세 좌표축에 매핑(mapping)함으로써 상기 측정된 신호들 각각의 3차원 좌표를 산출하고 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지에 관련된 적어도 하나의 신호의 3차원 좌표들에 기초하여 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지의 3차원 좌표를 산출함으로써 상기 측정된 신호들과 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 나타내는 3차원 영상 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 측정된 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시하는 단계를 포함한다.

차단기의 동작 특성을 나타내는 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 차단기의 상태를 나타내는 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시함으로써 차단기의 비전문가라 하더라도 사용자는 차단기의 상태를 직관적으로 용이하게 이해할 수 있다. 차단기의 전문가에게는 차단기의 상태에 대한 가이드라인을 제공함으로써 차단기의 상태에 대한 오진을 방지할 수 있다. 특히, 비정상적인 신호가 3차원 공간의 보다 앞쪽에 두드러지게 표시되면서 비정상 신호의 인접 영역에 진단 메시지가 표시됨으로써 사용자는 직관적으로 차단기의 신호들 중 어떤 신호가 비정상인가를 이해할 수 있고, 차단기의 어느 부분이 열화가 진행중인가를 이해할 수 있다.

또한, 사용자는 이러한 3차원 진단 영상 내에서 서로 명확히 구분되면서도 인접되어 위치된 3차원 신호 파형들로부터 여러 신호들의 파형 및 신호 파형들간의 관련성을 한 눈에 파악할 수 있다. 또한, 사용자는 3차원 진단 영상의 신호 재배열 기능, 회전 기능, 확대 기능 등을 이용하여 특정 신호들을 인접시켜 표시함으로써 이 신호들간의 파형 관계를 볼 수 있고 2차원 신호 파형에서는 관찰될 수 없는 3차원 신호 파형의 측부 파형과 하부 파형 등을 관측할 수 있고 3차원 진단 영상 중 관심 있는 부분을 확대하여 볼 수 있다.

또한, 3차원 진단 영상에 적용되는 진단 메시지의 선택과 신호 순위의 결정에 신경회로망을 이용함으로써 컴퓨터의 단순한 연산에 의해 진단될 수 없고 차단기 전문가의 경험에 의해서만 진단될 수 있는 차단기의 상태도 3차원 진단 영상에 표시될 수 있다. 차단기 감시 장치의 사용 과정에서의 차단기 전문가에 의한 진단 노하우가 신경회로망에 반영되도록 함으로써 차단기 감시 장치의 사용 기간이 오래될수록 신경회로망은 점점 더 정확한 진단을 할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 감시 장치(10)의 구성도이다.
도 2는 차단기의 정상적인 트립 과정에서 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 메인 프로세서(12)의 진단 메시지 선택 및 신호 순위 결정 방법의 흐름도이다.
도 4는 도 1에 도시된 메인 프로세서(12)에 의해 이용되는 신경회로망의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 2차원 신호 파형으로부터 생성된 3차원 진단 영상을 도시한 도면이다.
도 6은 차단기의 비정상적인 트립 과정에서 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 2차원 신호 파형으로부터 생성된 3차원 진단 영상을 도시한 도면이다.
도 8은 차단기의 비정상적인 트립 과정에서 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 2차원 신호 파형으로부터 생성된 3차원 진단 영상을 도시한 도면이다.
도 10-11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 감시 방법의 흐름도이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 차단기(circuit breaker)는 고압 배전반, 저압 배전반, 전동기 제어반, 분전반 등과 같은 전기설비에 내장되는 장치로서 전기설비의 회로에 정격 전류를 초과하는 과전류가 흐를 때에 과전류를 감지하여 자동으로 전류의 흐름을 끊는 장치이다. 이러한 차단기의 과전류 차단에 의해 과전류로부터 전기설비가 보호될 수 있다. 이하에서 설명되는 실시예들은 차단기의 동작 특성을 감시함으로써 차단기의 상태를 진단할 수 있는 차단기 감시 장치에 관한 것이다. 한편, 이하에서는 직류(direct current)를 "DC"로 간략하게 호칭하거나, 교류(alternating current)를 "AC"로 간략하게 호칭할 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 감시 장치(10)의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 장치(10)는 신호 측정부(11), 메인 프로세서(12), 스토리지(13), 그래픽 프로세서(14), 사용자 인터페이스(15), 및 디스플레이부(16)로 구성된다. 차단기는 도 1에 도시된 제어 회로(20)와 이것의 제어에 따라 전기설비의 회로를 개로하거나 폐로하기 위한 기계적 동작을 수행하는 조작기구(미도시)로 구성된다. 차단기의 제어 회로(20)는 차단기의 종류에 따라 계전기(relay) 등과 같은 여러 전기 소자를 더 포함할 수 있으나 제어 회로(20)가 매우 복잡하게 되어 본 실시예의 특징을 흐리게 할 수 있다. 이에 따라, 본 명세서에서는 도 1에 신호 측정부(11)에 측정되는 신호들과 관련된 차단기의 제어 회로(20) 부분만을 도시하고 설명하기로 한다.

신호 측정부(11)는 도 1에 도시된 바와 같은 차단기의 제어 회로(20)의 각 지점에 흐르는 전류의 값을 검출하는 전류 센서들과 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(analog to digital converter)로 구현될 수 있다. 또한, 메인 프로세서(12)는 스토리지(13)에 저장된 컴퓨터 프로그램을 해독하여 실행할 수 있는 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있다. 또한, 스토리지(13)는 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 하드디스크, 플래시 메모리 등의 복합체로 구현될 수 있으며, 이하에서 기술되는 본 실시예에 따른 알고리즘은 컴퓨터 프로그램의 형태로 대용량 비휘발성 저장매체인 하드디스크나 플래시 메모리에 저장된다.

그래픽 프로세서(14)는 3차원 영상 데이터를 처리할 수 있는 그래픽 카드 또는 IC(Integrated Circuit) 칩으로 구현될 수 있다. 그래픽 프로세서(14)의 기능은 컴퓨터 프로그램으로 작성되어 스토리지(13)에 저장될 수 있으며, 이 경우 메인 프로세서(12)와 그래픽 프로세서(14)는 하나의 CPU로 구현될 수 있다. 사용자 인터페이스(15)는 키보드, 마우스, 버튼 스위치 등으로 구현될 수 있고, 디스플레이부(16)는 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 구현될 수 있다. 사용자 인터페이스(15)와 디스플레이부(16)는 하나의 터치스크린(156)으로 구현될 수도 있다. 한편, 상기된 바와 같은 차단기 감시 장치(10)의 구성 요소들은 반드시 차단기가 내장된 전기설비 내에 설치되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(15)와 디스플레이부(16)는 전기설비의 원격지에 설치될 수도 있다.

차단기 감시 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 차단기의 제어 회로(20)의 여러 지점들에 흐르는 전류와 3상 선로(30)를 감싸고 있는 코일 형태의 전기설비의 변류기(CT: Current Transformer)부터 출력된 3상 전류를 측정함으로써 차단기의 동작 특성을 감시한다. 변류기는 고압 회로의 대전류를 안전하게 측정하기 위해 고압 회로로부터 절연하여 대전류를 소전류로 변환한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차단기의 제어 회로(20)로는 이것의 동작을 위해 DC 125V가 공급되고, 3상 선로(30)에 흐르는 AC 0 ~ 5A의 3상 전류는 변류기를 통하여 AC 0 ~ 1.66mA의 3상 전류로 출력된다. 차단기 감시 장치(10)로는 이것의 동작을 위해 회로 소자들의 일반적인 동작 전압인 DC 5V가 공급될 수 있다. 이러한 전류값 및 전압값은 일례일 뿐이며 다양한 값이 될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.

차단기의 제어 회로(20)는 차단기를 폐로 상태로 전환하기 위한 투입 코일(close coil)(21), 차단기를 개로 상태로 전환하기 위한 트립 코일(trip coil)(22), 투입 코일(21)로의 전류 공급을 허용 내지 차단하기 위한 스위치(23), 트립 코일(22)로의 전류 공급을 허용 내지 차단하기 위한 스위치(24), 투입 코일(21)에 흐르는 전류를 측정하기 위한 저항(25), 트립 코일(22)에 흐르는 전류를 측정하기 위한 저항(26), 차단기의 트립 완료 후에 오프(off)되는 A 접점(27), 및 차단기의 트립 완료 후에 온(on)되는 B 접점(28)으로 구성된다.

차단기가 내장된 전기설비의 회로에 과전류가 흐름에 따라 트립 개시 신호가 발생되면, 트립 개시 신호에 의해 스위치(24)가 온되고 트립 코일(22)에 전류가 흘러 들어가게 된다. 이에 따라, 트립 코일(22)은 여자되어 차단기의 조작 기구가 트립 동작하게 되고 차단기는 개로 상태가 된다. 이후, 차단기가 내장된 전기설비의 회로에 정상 전류가 흐름에 따라 투입 개시 신호가 발생되면, 투입 개시 신호에 의해 스위치(23)가 온되고 투입 코일(21)에 전류가 흘러 들어가게 된다. 이에 따라, 투입 코일(21)은 여자되어 차단기의 조작 기구가 투입 동작하게 되고 차단기는 폐로 상태가 된다.

차단기의 열화 요인은 차단기의 사용년수에 의한 열화, 차단기의 개폐횟수에 의한 열화, 돌발적 요인에 의한 열화로 구분될 수 있다. 차단기의 사용년수에 의한 열화는 차단기의 사용 환경에 의한 자연 열화나 연속 통전에 따른 열 열화가 원인이고 절연물의 특성 저하나 녹의 발생, 그리스(grease)의 오염 내지 굳음 등이 있다. 차단기의 개폐횟수에 의한 열화는 차단기가 여러 번 반복해서 계폐됨에 따른 조작기구의 마모, 여러 번 반복해서 전류가 차단됨에 따른 접점의 소모 등이 있다. 돌발적 요인에 의한 열화는 지진, 화재 등으로 인한 파손 등이 있다. 이러한 차단기의 열화는 조작기구를 구성하는 기구 부품들의 마모, 변형, 파손, 윤활 불량 등으로 인한 조작기구의 동작 불량을 일으킨다. 또한, 차단기의 열화는 제어 회로(20)의 접속 부위의 헐거움, 코일의 단선 내지 단락, 스위치의 동작 내지 접촉 불량 등으로 인한 제어 회로(20)의 동작 불량을 일으킨다. 이러한 차단기의 열화 진행으로 인해 차단기가 고장나게 되면 전기설비에 과전류가 흐르게 되어 전기설비가 파손되며 전기설비의 화재, 폭발 등으로 인해 인명 피해가 날 수도 있다. 차단기의 열화를 방지하기 위해 차단기의 상태가 지속적으로 감시될 필요가 있다.

신호 측정부(11)는 차단기의 상태 감시를 위해 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들을 측정한다. 보다 상세하게 설명하면, 신호 측정부(11)는 차단기의 제어 회로(20)의 측정 지점들과 연결되어 차단기의 동작 특성을 나타내는 아날로그 신호들을 검출하는 전류 센서(미도시)와 전류 센서에 의해 검출된 아날로그 신호들을 메인 프로세서(12)에서 처리될 수 있는 형태인 디지털 신호들로 변환하는 AD 컨버터(미도시)로 구성될 수 있다. 이러한 신호 검출 및 변환은 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 주지된 기술에 속하므로 본 실시예의 특징이 흐려지는 것을 방지하기 위하여 자세한 설명은 생략하기로 한다.

예를 들어, 신호 측정부(11)는 차단기의 트립 코일(22)에 흐르는 전류(201), 차단기의 투입 코일(21)에 흐르는 전류(203), 3상 선로(30) 각각에 흐르며 차단기가 내장된 전기설비의 변류기로부터 출력된 3상 전류의 각 상 전류인 A상 전류(301), B상 전류(302), C상 전류(303), 차단기의 트립의 개시를 지시하는 트립 개시 신호(202), 차단기의 투입의 개시를 지시하는 투입 개시 신호(204), 차단기의 트립 완료 후에 오프(off)되는 A 접점(27)의 온/오프(on/off) 여부를 나타내는 A 접점 신호(205), 및 차단기의 트립 완료 후에 온(on)되는 B 접점(28)의 온/오프 여부를 나타내는 B 접점 신호(206)의 적어도 두 개를 측정한다. 본 실시예에서는 신호 측정부(11)가 상기된 신호들 모두를 측정하여 차단기의 상태를 진단한다. 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 신호 측정부(11)가 상기된 신호들 일부를 측정하거나 상기된 신호들 외에 다른 신호들을 추가 측정하여 차단기의 상태를 진단할 수도 있음을 이해할 수 있다.

도 1의 회로가 복잡해지는 것을 방지하기 위하여 신호 측정부(11)로 입력되는 신호들 각각을 하나의 선으로 표시하였다. 트립 코일(22)의 전류(201), 투입 코일(21)의 전류(203), 트립 개시 신호(202), 투입 개시 신호(204), A 접점 신호(205), 및 B 접점 신호(206) 각각에 대해서 도 1에서 표시된 선은 차단기의 제어 회로(20)의 양극과 동일한 극성을 갖는다. 도 1에는 생략되어 있으나, 차단기의 제어 회로(20)의 그라운드(ground)는 차단기 감시 장치(10)의 회로의 그라운드에 연결되어 있다. 이에 따라, 상기된 신호들의 음극선은 도 1에 도시된 차단기의 제어 회로(20)의 음극에 연결되어 있으며 이것과 동일한 극성을 갖게 된다. 또한, A상 전류(301), B상 전류(302), C상 전류(303)는 각 상의 전류가 흐르는 선로를 감싸고 있는 코일의 양단에 흐르는 전류에 의해 측정된다. 이에 따라, 신호 측정부(11)로 각 상의 전류에 대해 코일 양단의 신호가 입력되나 도면의 간략화를 위해 하나의 선으로 표시하였다.

차단기의 트립은 트립 코일(22)로의 전류 공급에 의해 개시되기 때문에 트립 개시 신호(204)는 신호 측정부(11)가 트립 코일(22)로의 전류의 공급 여부를 나타내는 신호를 측정함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 신호 측정부(11)는 트립 코일(22)의 전단의 전류 흐름을 측정함으로써 트립 코일(22)로의 전류의 공급 여부를 나타내는 트립 개시 신호(204)를 측정할 수 있다. 마찬가지로, 차단기의 투입은 투입 코일(21)로의 전류 공급에 의해 개시되기 때문에 투입 개시 신호(202)는 신호 측정부(11)가 투입 코일(21)로의 전류의 공급 여부를 나타내는 신호를 측정함으로써 측정될 수 있다. 예를 들어, 신호 측정부(11)는 투입 코일(21)의 전단의 전류 흐름을 측정함으로써 투입 코일(21)로의 전류의 공급 여부를 나타내는 투입 개시 신호(202)를 측정할 수 있다.

차단기의 트립이 개시되면 트립 코일(22)은 여자되어 차단기의 조작 기구가 트립 동작하게 되고 차단기는 개로 상태가 된다. 차단기의 트립이 정상적으로 동작하는가를 확인하기 위해 차단기의 트립에 따라 폐로 상태에서 개로 상태로 변환되는 접점을 "A 접점"이라고 호칭한다. 이러한 A 접점(27)의 양단들 중 일단을 차단기의 제어 회로(20)의 양극에 연결시키고 타단으로부터 출력된 전류를 측정함으로써 A 접점(27)의 온/오프 여부를 나타내는 A 접점 신호(205)를 측정할 수 있다. 이와 반대로, 차단기의 트립에 따라 개로 상태에서 폐로 상태로 변환되는 접점을 "B 접점"이라고 호칭한다. 이러한 B 접점(28)의 양단들 중 일단을 차단기의 제어 회로(20)의 양극에 연결시키고 타단으로부터 출력된 전류를 측정함으로써 B 접점(28)의 온/오프 여부를 나타내는 B 접점 신호(206)를 측정할 수 있다.

도 2는 차단기의 정상적인 트립 과정에서 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형의 일례를 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 신호 파형의 수직축은 신호의 타입에 따라 전류 또는 전압의 크기를 나타내며 수평축은 시간의 흐름을 나타내며, 신호 파형의 수직축의 단위는 암페어(A) 또는 볼트(V)이고 수평축의 단위는 밀리세컨드(ms)이다. 신호 측정부(11)에 의해 측정된 여러 신호들의 파형을 하나의 도면에 집약해서 나타내기 위해 여러 신호들의 전류와 시간이 하나의 수직축과 수평축을 공유하도록 하였다. 도 2에서 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들은 수평축의 시간에 대해서는 동일한 스케일을 가지나 수직측의 전류에 대해서는 서로 다른 스케일을 가질 수 있다. 예를 들어, 트립 코일(22)과 투입 코일(21)에 흐르는 전류(201, 203)는 0 ~ 200 mA의 범위에서 변하고, A상 전류(301), B상 전류(302), C상 전류(303)는 0 ~ 1.66 mA의 범위에서 변한다.

도 2를 참조하면, 차단기가 내장된 전기설비의 회로에 과전류가 흐름에 따라 트립 개시 신호(204)가 t1 시점, 예를 들어 50 ms에서 로우(low) 상태에서 하이(high) 상태로 전환되고 하이 상태는 t2 시점, 예를 들어 125 ms까지 지속된다. 트립 개시 신호(204)에 의해 스위치(24)가 t1 ~ t2 구간 동안 온되고 트립 코일(22)에 t1 ~ t2 구간 동안 전류가 흘러 들어가게 된다. 이에 따라, 트립 코일(22)은 여자되어 차단기의 조작 기구가 트립 동작하게 되고 차단기는 개로 상태가 된다. 차단기의 조작 기구에 의한 트립 동작의 완료 시점, 즉 트립 완료 시점 t3, 예를 들어 200ms에서 A 접점(27)은 오프됨과 동시에 3상 전류의 흐름은 차단된다. A 접점(27)이 오프된 후에 B 접점(28)이 온됨에 따라 B 접점(28)에서의 전류 흐름이 관측된다.

메인 프로세서(12)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형에 기초하여 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 차단기의 상태를 나타내는 다수의 진단 메시지들 중 적어도 하나의 진단 메시지를 선택한다. 보다 상세하게 설명하면, 메인 프로세서(12)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형과 스토리지(13)에 저장된 신호들의 정상 파형의 차이에 기초하여 스토리지(13)에 저장된 진단 메시지들 중 적어도 하나의 진단 메시지를 선택한다. 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들의 정상 파형은 차단기 감시 장치(10)의 제조 공정에서 미리 설정된 파형으로 스토리지(13)에 저장될 수도 있으며, 차단기가 정상 동작중일 때 측정된 신호들의 파형으로 스토리지(13)에 저장될 수도 있다. 또한, 다수의 진단 메시지들은 차단기 감시 장치(10)의 제조 공정에서 미리 설정된 정보로 스토리지(13)에 저장될 수도 있으며, 차단기의 사용 중에 사용자 인터페이스(15)를 통해 사용자에 의해 입력된 정보로 스토리지(13)에 저장될 수도 있다.

예를 들어, 트립 코일(22)의 전류(201)의 측정 파형과 트립 코일(22)의 전류(201)의 정상 파형의 차이가 트립 코일(22)의 단선을 나타내면, 메인 프로세서(12)는 트립 코일(22)의 전류(201)의 측정 파형과 트립 코일(22)의 전류(201)의 정상 파형의 차이에 기초하여 트립 코일(22)의 단선을 나타내는 진단 메시지를 선택한다. 이와 같이, 본 실시예에서는 차단기의 사용자에게 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들만을 표시하고 않고 차단기의 전문가에 의해 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 차단기의 상태를 나타내는 진단 메시지를 표시하기 때문에 차단기의 비전문가라 하더라도 차단기의 상태를 용이하게 이해할 수 있다. 또한, 차단기의 전문가에게는 차단기의 상태에 대한 가이드라인을 제공함으로써 차단기의 상태에 대한 오진을 방지할 수 있다.

메인 프로세서(12)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 각 신호의 파형과 스토리지(13)에 저장된 각 신호의 정상 파형의 차이로부터 각 신호의 오차를 산출하고, 각 신호의 정상 변동 범위를 초과하는 오차를 갖는 신호의 조합으로부터 적어도 하나의 진단 메시지를 선택할 수 있다. 이러한 진단 메시지의 선택 방식에 대해서는 도 3을 참조하면서 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다. 아니면, 메인 프로세서(12)는 학습용 신호들 각각의 측정 파형과 학습용 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 입력층에 입력된 차이에 대응하는 진단 메시지를 출력층의 출력으로 하여 학습된 신경회로망에 신호 측정부(11)에 의해 측정된 각 신호의 파형과 스토리지(13)에 저장된 각 신호의 정상 파형의 차이를 입력함으로써 신경회로망의 출력으로부터 적어도 하나의 진단 메시지를 선택할 수 있다. 이러한 진단 메시지의 선택 방식에 대해서는 도 4를 참조하면서 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

또한, 메인 프로세서(12)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 파형과 스토리지(13)에 저장된 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 순위를 결정한다. 이와 같이 결정된 신호 순위는 차단기의 사용자가 정상 신호에 대해 비정상 신호를 우선적으로 식별할 수 있도록 하기 위한 용도로 사용되며 이것에 대해서는 후술하기로 한다. 예를 들어, 트립 코일(22)의 전류(201)의 측정 파형과 트립 코일(22)의 전류(201)의 정상 파형의 차이가 트립 코일(22)의 단선을 나타내면, 메인 프로세서(12)는 트립 코일(22)의 전류(201)의 순위를 가장 높게 설정할 수 있다.

메인 프로세서(12)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 각 신호의 파형과 스토리지(13)에 저장된 각 신호의 정상 파형의 차이로부터 각 신호의 오차를 산출하고, 각 신호의 정상 변동 범위를 초과하는 오차를 갖는 신호의 조합으로부터 신호들 각각의 순위를 결정할 수 있다. 이러한 신호들 각각의 순위 결정 방식에 대해서는 도 3을 참조하면서 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다. 아니면, 메인 프로세서(12)는 학습용 신호들 각각의 측정 파형과 학습용 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 입력층에 입력된 차이에 대응하는 신호들 각각의 순위를 출력층의 출력으로 하여 학습된 신경회로망에 신호 측정부(11)에 의해 측정된 각 신호의 파형과 스토리지(13)에 저장된 각 신호의 정상 파형의 차이를 입력함으로써 신경회로망의 출력으로부터 신호들 각각의 순위를 결정할 수 있다. 이러한 신호들 각각의 순위 결정 방식에 대해서는 도 4를 참조하면서 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 도 1에 도시된 메인 프로세서(12)의 진단 메시지 선택 및 신호 순위 결정 방법의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 메인 프로세서(12)의 진단 메시지 선택 및 신호 순위 결정 방법은 다음과 같은 단계들로 구성된다. 31 단계에서 메인 프로세서(12)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 파형과 스토리지(13)에 저장된 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 해당하는 각 신호의 오차를 산출한다. 보다 상세하게 설명하면, 메인 프로세서(12)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 각 신호의 파형과 스토리지(13)에 저장된 각 신호의 정상 파형이 일치하지 않는 구간의 길이를 산출하고, 이 구간에서의 오차의 평균을 산출한다.

32 단계에서 메인 프로세서(12)는 31 단계에서 산출된 각 신호의 오차가 각 신호의 허용 오차 범위를 초과하는가를 확인한다. 보다 상세하게 설명하면, 메인 프로세서(12)는 31 단계에서 산출된 각 신호의 불일치 구간의 길이와 이 구간에서의 오차의 평균이 각 신호의 허용 가능한 불일치 구간의 최대값과 각 신호의 오차의 최대값을 초과하는가를 확인한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 32 단계는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각에 대해서 수행된다. 즉, 32 단계는 도 2에 도시된 트립 코일 전류(201)부터 시작해서 B 접점 신호(208)까지 도 2에 도시된 모든 신호에 대해서 수행된다.

32 단계에서의 확인 결과, 31 단계에서 산출된 모든 신호들의 오차가 각 신호의 허용 오차 범위 이하이면 33 단계로 진행한다. 31 단계에서 산출된 신호 오차들 중 어느 하나라도 각 신호의 허용 오차 범위를 초과하면 34 단계로 진행한다. 33 단계에서 메인 프로세서(12)는 "차단기가 정상 동작 중입니다"라는 기본적인 진단 메시지를 선택하고, 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 순위를 차단기가 정상 상태일 때의 기본 순위로 결정한다.

34 단계에서 메인 프로세서(12)는 스토리지(13)에 저장된 진단 테이블로부터 각 신호의 허용 오차 범위를 초과하는 오차를 갖는 적어도 하나의 신호의 조합에 대응되는 진단 메시지의 식별자와 신호 순위의 식별자를 추출한다. 여기에서, 진단 테이블은 비정상 신호들의 조합을 나타내는 신호 엔트리들과 진단 메시지의 식별자와 신호 순위의 식별자를 나타내는 진단 엔트리들로 구성되며, 각 신호 엔트리는 적어도 하나의 진단 엔트리에 연결되어 있다. 이러한 진단 테이블에 의해 비정상 신호의 조합이 결정되면 진단 메시지의 식별자와 신호 순위의 식별자가 결정될 수 있다.

35 단계에서 메인 프로세서(12)는 스토리지(13)에 저장된 다수의 진단 메시지들 중 34 단계에서 추출된 진단 메시지의 식별자를 갖는 진단 메시지를 스토리지(13)로부터 읽어 들임으로써 진단 메시지를 선택하고, 스토리지(13)에 저장된 다수의 신호 순위 데이터 중 34 단계에서 추출된 신호 순위의 식별자를 갖는 신호 순위 데이터를 스토리지(13)로부터 읽어 들임으로써 신호 순위를 결정할 수 있다. 상술한 바와 같은 진단 메시지 선택 및 신호 순위 결정 방법은 비교적 단순한 알고리즘에 의해 구현될 수 있기 때문에 메인 프로세서(12)는 신속하게 진단 메시지를 선택할 수 있고 신호들의 순위를 결정할 수 있다. 다만, 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형으로부터 진단될 수 있는 차단기의 상태 중 일부는 단순한 연산에 의해 해결될 수 없고 차단기 전문가의 경험에 의해서만 해결될 수 있는 경우가 있다.

도 4는 도 1에 도시된 메인 프로세서(12)에 의해 이용되는 신경회로망의 일례를 도시한 도면이다. 신경회로망은 컴퓨터의 수치 연산에 의해서 해결될 수 없는 복잡한 문제들을 해결하기 의해 생체 신경망을 모델링하여 개발되었다. 메인 프로세서(12)는 신경회로망 모델 중에서 가장 널리 사용되는 모델인 다층 퍼셉트론(multi-perceptron) 구조의 신경회로망을 이용하여 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 파형과 이 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 진단 메시지의 식별자를 획득하고 신호들의 순위의 식별자를 획득할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 3차원 진단 영상에 적용되는 진단 메시지의 선택과 신호 순위의 결정에 신경회로망을 이용함으로써 컴퓨터의 단순한 연산에 의해 진단될 수 없고 차단기 전문가의 경험에 의해서만 진단될 수 있는 차단기의 상태도 3차원 진단 영상에 표시될 수 있다.

도 4를 참조하면, 다층 퍼셉트론 구조의 신경회로망은 외부로부터 데이터를 수신하는 입력층(41), 입력층(41)에 입력된 데이터와 출력층(43)으로부터 출력되는 데이터 사이의 연결 관계를 설정하는 은닉층(42), 및 외부로 데이터를 출력하는 출력층(43)으로 구성된다. 신경회로망으로 해결하고자 하는 문제의 복잡도에 따라 은닉층(42)은 복수가 될 수도 있다. 신경회로망의 입력층(41)은 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 파형과 정상 파형의 차이를 나타내는 데이터가 입력될 수 있을 만큼의 노드들을 보유한다. 신경회로망의 출력층(43)은 적어도 하나의 진단 메시지의 식별자와 신호 순위의 식별자를 나타내는 데이터량이 출력될 수 있을 만큼의 노드들을 보유한다.

신경회로망은 가장 널리 사용되는 학습 알고리즘인 역전파 알고리즘을 이용하여 다음과 같이 학습될 수 있다. 학습용 신호들 각각의 측정 파형과 학습용 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층(41)에 입력한다. 입력층(41)에 입력된 각 신호의 차이는 입력층(41)과 은닉층(42) 사이의 다수의 가중치(weight)들(412)과 은닉층(42)과 출력층(43) 사이의 다수의 가중치들(423)과 연산되어 출력층(43)으로부터 적어도 하나의 진단 메시지의 식별자와 신호 순위의 식별자가 출력된다. 출력층(43)으로부터 출력된 결과가 입력층(41)에 입력된 데이터에 대응하는 진단 메시지의 식별자와 신호 순위의 식별자와 다르면, 그 오차에 비례하여 가중치(412, 423)를 갱신한다. 보다 대량의 학습 데이터로 신경회로망이 학습될수록 신경회로망은 보다 정확한 결과를 출력하게 된다.

메인 프로세서(12)는 이와 같이 학습된 신경회로망의 입력층(41)에 신호 측정부(11)에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 각 신호의 정상 파형의 차이를 입력함으로써 신경회로망의 출력층(43)으로부터 차단기 감시 장치(10)가 원하는 진단 메시지의 식별자 및 신호 순위의 식별자를 획득할 수 있다. 이어서, 메인 프로세서(12)는 스토리지(13)에 저장된 다수의 진단 메시지들 중 신경회로망의 출력층(43)으로부터 출력된 진단 메시지의 식별자를 갖는 진단 메시지를 스토리지(13)로부터 읽어 들임으로써 진단 메시지를 선택하고, 스토리지(13)에 저장된 다수의 신호 순위 데이터 중 신경회로망의 출력층(43)으로부터 출력된 신호 순위의 식별자를 갖는 신호 순위 데이터를 스토리지(13)로부터 읽어 들임으로써 신호 순위들을 결정할 수 있다.

또한, 메인 프로세서(12)는 사용자 인터페이스(15)를 통해 사용자에 의해 입력된 정보로 메인 프로세서(12)에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지 및 결정된 신호들의 순위 중 적어도 하나가 수정된 경우에 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 파형과 이 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 사용자에 의해 수정된 진단 메시지와 신호들의 순위 중 적어도 하나를 출력층의 출력으로 하여 신경회로망을 학습시킬 수도 있다. 이와 같이, 차단기 감시 장치(10)의 사용 과정에서의 차단기 전문가에 의한 진단 노하우가 신경회로망에 반영됨으로써 차단기 감시 장치(10)의 사용 기간이 오래될수록 신경회로망은 점점 더 정확한 진단을 할 수 있게 된다.

그래픽 프로세서(14)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 시간, 측정 값, 및 타입을 3차원 공간의 세 좌표축에 매핑(mapping)함으로써 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 3차원 좌표를 산출하고, 메인 프로세서(12)에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지에 관련된 적어도 하나의 신호의 3차원 좌표들에 기초하여 진단 메시지의 3차원 좌표를 산출함으로써 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들과 메인 프로세서(12)에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 나타내는 3차원 영상 데이터를 생성한다. 디스플레이부(16)는 그래픽 프로세서(14)에 의해 생성된 3차원 영상 데이터에 따라 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 메인 프로세서(12)에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시한다.

보다 상세하게 설명하면, 그래픽 프로세서(14)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각을 일정한 시간 단위, 예를 들어 1ms 단위로 샘플링하고 이 시간 단위로 일정하게 증가되는 3차원 공간의 가로축에 해당하는 x축의 x 좌표들을 산출한다. 이에 따라, 모든 신호들의 x 좌표는 샘플링 시간 단위에 비례하는 x축 상의 거리 단위로 일정하게 증가하게 된다. 또한, 그래픽 프로세서(14)는 이와 같이 산출된 x 좌표들 각각에 대응하는 시점에 샘플링된 신호들 각각의 크기에 따라 3차원 공간의 세로축에 해당하는 y축의 y 좌표들을 산출한다. 이에 따라, 어떤 신호의 y 좌표는 x 좌표의 시점에 샘플링된 그 신호의 크기에 비례하는 y축 상의 거리로 산출되게 된다. 또한, 그래픽 프로세서(14)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 타입에 따라 3차원 공간의 깊이축에 해당하는 z축의 z 좌표들을 산출한다. 이에 따라, 어떤 신호의 z 좌표는 그 신호의 타입에 따른 일정한 값을 갖게 된다.

일반적으로, 전기설비의 관리자는 전문적 지식을 토대로 도 2에 도시된 바와 같은 신호 파형을 관찰하여 차단기의 상태를 진단한다. 그러나, 전기설비의 사용자 대부분은 이러한 전문적 지식이 없어 차단기의 열화가 진행 중임에도 어떤 대비도 할 수 없으며, 결국 차단기의 고장으로 인해 가시적인 피해가 난 경우에 차단기의 상태가 비정상임을 비로소 알 수 있게 된다. 본 실시예에 따른 차단기 감시 장치는 도 2에 도시된 바와 같은 신호 파형을 표시하거나 단순하게 경고등을 점멸시키는 방식이 아닌, 차단기의 상태를 나타내는 진단 메시지를 표시하는 방식을 채택함으로써 차단기에 관한 전문적 지식이 없는 사용자도 차단기의 어느 부분이 열화가 진행중인가를 용이하게 파악할 수 있도록 하였다. 이에 따라, 차단기의 사용자는 차단기의 현재 상태를 정확하게 이해할 수 있게 되고 차단기의 제조 업체나 AS 업체에 신속하게 차단기의 현재 상태를 알림으로써 차단기의 고장을 사전에 방지할 수 있고 차단기의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 차단기의 동작 특성을 나타내는 여러 신호들을 파형을 2차원으로 나열하는 표시 방식에 의해서는 차단기에 관한 전문적 지식이 없는 사용자는 차단기의 어떤 신호가 비정상인가를 용이하게 파악할 수 없다. 본 실시예에서는 차단기에 관한 전문적 지식이 없는 사용자라도 차단기의 어떤 신호가 비정상인가를 용이하게 파악할 수 있도록 하기 위하여 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 관계가 3차원 공간 내에서 입체적으로 표현되는 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 사용자에게 표시한다.

특히, 비정상적인 신호가 3차원 공간의 보다 앞쪽에 두드러지게 표시될 수 있도록 하기 위하여, 그래픽 프로세서(14)는 메인 프로세서(12)에 의해 결정된 신호들 각각의 순위에 따라 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출하고, 디스플레이부(16)는 그래픽 프로세서(14)에 의해 산출된 깊이축 좌표에 따라 보다 높은 순위의 신호의 3차원 파형을 3차원 공간의 깊이축의 보다 앞쪽에 표시한다. 차단기의 사용자는 이와 같은 3차원 진단 영상으로부터 직관적으로 차단기의 신호들 중 어떤 신호가 비정상인가를 이해할 수 있고, 차단기의 어느 부분이 열화가 진행중인가를 이해할 수 있다. 즉, 차단기에 관한 전문적 지식이 없는 사용자라도 3차원 진단 영상으로부터 직관적으로 차단기의 상태를 이해할 수 있다.

도 5는 도 2에 도시된 2차원 신호 파형으로부터 생성된 3차원 진단 영상을 도시한 도면이다. 메인 프로세서(12)가 스토리지(13)에 저장된 진단 메시지들 중 "차단기가 정상 동작 중입니다"라는 진단 메시지를 선택하면, 그래픽 프로세서(14)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 시간을 3차원 공간의 가로축을 나타내는 x축에 매핑하고, 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 값을 y축에 매핑하고, 메인 프로세서(12)에 의해 결정된 신호들 각각의 순위에 따라 이 신호들 각각의 타입을 z축에 매핑한다. 이에 따라, 디스플레이부(16)에는 도 5에 도시된 바와 같은 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상이 표시된다. 각 신호의 파형의 형태에 따라 각 신호의 기준 값, 예를 들어 "0"은 각 신호가 보다 입체적으로 표시될 수 있도록 y축 상에서 이동될 수 있다.

"차단기가 정상 동작 중입니다"라는 진단 메시지는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 모두의 파형이 정상임을 의미하기 때문에 이 진단 메시지는 어떤 신호에도 관련되어 있지 않으며 신호들 각각의 순위는 동등하다. 이에 따라, 이 진단 메시지는 도 7에 도시된 바와 같이 3차원 공간 중 진단 메시지에 대해서 기본적으로 할당된 영역, 즉 중간 깊이의 우상측 영역에 3차원 신호 영상과 합성되어 표시된다. 차단기의 사용자는 이러한 3차원 진단 영상을 보고 직관적으로 차단기의 상태가 정상임을 바로 이해할 수 있다.

도 6은 차단기의 비정상적인 트립 과정에서 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형의 일례를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 차단기가 내장된 전기설비의 회로에 과전류가 흐름에 따라 트립 개시 신호(204)가 t1 시점에서 로우 상태에서 하이 상태로 전환되고 하이 상태는 t2 시점까지 지속된다. 트립 개시 신호(204)에 의해 스위치(24)가 t1 ~ t2 구간 동안 온되고 트립 코일(22)에 t1 ~ t2 구간 동안 전류가 흘러 들어가게 된다. 이에 따라, 트립 코일(22)은 여자되어 차단기의 조작 기구가 트립 동작하게 되고 차단기는 개로 상태가 된다.

한편, 차단기의 조작 기구에 의한 트립 동작의 완료 시점 t3에서 A 접점(27)은 오프되어야 하나 t3에서 얼마의 시간이 경과한 시점 t4에서 오프되었다. 이에 따라, 3상 전류의 흐름도 시점 t4에서 차단되었다. B 접점(28)의 온 시점도 A 접점(27)의 오프 지연만큼 지연되었다. 또한, 3상 전류(301, 302, 303)도 t3에서 차단되어야 하나 t3에서 얼마의 시간이 경과한 시점 t4에서 차단되었다. 이와 같이, 트립 코일(22)의 전류(201)가 정상임에도 A 접점(27)과 B 접점(28)의 온/오프가 지연되는 것은 대부분 A 접점(27)과 B 접점(28)의 마모에 기인한다. 차단기에 관한 전문적 지식이 없는 사용자는 도 6에 도시된 신호 파형들로부터 이러한 차단기의 상태를 이해하기가 곤란하다.

도 7은 도 6에 도시된 2차원 신호 파형으로부터 생성된 3차원 진단 영상을 도시한 도면이다. 메인 프로세서(12)가 스토리지(13)에 저장된 진단 메시지들 중 "차단기의 접점 마모가 진행 중입니다"라는 진단 메시지를 선택하면, 그래픽 프로세서(14)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 시간을 3차원 공간의 가로축을 나타내는 x축에 매핑하고, 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 값을 y축에 매핑하고, 메인 프로세서(12)에 의해 결정된 신호들 각각의 순위에 따라 이 신호들 각각의 타입을 z축에 매핑한다. 이에 따라, 디스플레이부(16)에는 도 7에 도시된 바와 같은 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상이 표시된다.

"차단기의 접점 마모가 진행 중입니다"라는 진단 메시지는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 중 A 접점 신호(205), B 접점 신호(206), 3상 전류(301, 302, 303)의 파형이 비정상인 것에 기초하여 선택되었기 때문에 이 진단 메시지는 상기된 신호들에 관련되어 있다. A 접점 신호(205), B 접점 신호(206)는 차단기의 접점 마모를 직접 나타내는 신호로서 가장 높은 순위를 갖고, 3상 전류(301, 302, 303)는 차단기의 접점 마모가 원인이 되어 변형된 신호로서 그 다음 높은 순위를 가지며 나머지 신호들 각각의 순위는 동등하다. 이에 따라, 이 진단 메시지는 도 7에 도시된 바와 같이 3차원 공간 중 가장 높은 순위의 A 접점 신호(205), B 접점 신호(206)와 인접된 영역, 즉 앞쪽의 상측 영역에 3차원 신호 영상과 합성되어 표시된다. 한편, 도 7에서는 진단 메시지와 신호의 관련성을 위치 및 화살표로 나타내었으나 다른 방식, 예를 들어 동일 색깔로 나타낼 수도 있다.

차단기의 사용자는 A 접점 신호(205)와 B 접점 신호(206)의 3차원 파형이 3차원 공간의 가장 앞쪽에 표시되고 이것에 인접하여 상기된 문구의 진단 메시지가 표시되는 3차원 진단 영상을 보고 직관적으로 차단기의 상태가 비정상이며 차단기의 접점 마모가 진행 중임을 바로 이해할 수 있다. 차단기의 사용자는 차단기의 제조 업체 또는 AS 업체에 이러한 사실을 통보함으로써 차단기의 고장 및 차단기의 고장으로 인한 사고를 예방할 수 있다. 차단기의 제조 업체 또는 AS 업체 측에서도 미리 차단기의 접점 마모 수리에 필요한 도구 및 부품들을 준비하여 차단기가 설치된 장소에 방문할 수 있기 때문에 차단기 관리에 따른 제조 업체 또는 AS 업체의 부담이 감소될 수 있다.

도 8은 차단기의 비정상적인 트립 과정에서 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 파형의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 차단기가 내장된 전기설비의 회로에 과전류가 흐름에 따라 트립 개시 신호(204)가 t1 시점에서 로우 상태에서 하이 상태로 전환되고 하이 상태는 t2 시점까지 지속된다. 트립 개시 신호(204)에 의해 스위치(24)가 t1 ~ t2 구간 동안 온되고 트립 코일(22)에 t1 ~ t2 구간 동안 전류가 흘러 들어가게 된다. 그런데, 트립 코일(22)에는 전류의 흐름이 관측되지 않는다. 이것은 트립 코일(22)이 단선되었음을 의미한다. 이에 따라, 차단기의 조작 기구는 트립 동작을 하지 못하며 차단기는 여전히 폐로 상태에 있게 된다.

그 결과, A 접점(27)은 계속적으로 온 상태에 있게 되고 B 접점(28)도 계속적으로 오프 상태에 있게 된다. 또한, 3상 전류(301, 302, 303)도 차단되지 않고 계속적으로 흐르게 된다. 결과적으로, 차단기의 트립 동작이 이루어지지 않아 전기설비에 계속적으로 과전류가 흐르게 된다. 바로 차단기의 수리가 진행되지 않으면 전기설비의 파손, 화재, 폭발로 이어질 수 있는 상태이다. 차단기에 관한 전문적 지식이 없는 사용자는 도 6에 도시된 신호 파형들로부터 이러한 차단기의 상태를 이해하기가 곤란하다.

도 9는 도 7에 도시된 2차원 신호 파형으로부터 생성된 3차원 진단 영상을 도시한 도면이다. 메인 프로세서(12)가 스토리지(13)에 저장된 진단 메시지들 중 "차단기의 트립 코일이 단선되었습니다 [긴급 수리 요망]"이라는 진단 메시지를 선택하면, 그래픽 프로세서(14)는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 시간을 3차원 공간의 가로축을 나타내는 x축에 매핑하고, 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 값을 y축에 매핑하고, 메인 프로세서(12)에 의해 결정된 신호들 각각의 순위에 따라 이 신호들 각각의 타입을 z축에 매핑한다. 이에 따라, 디스플레이부(16)에는 도 9에 도시된 바와 같은 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상이 표시된다.

"차단기의 트립 코일이 단선되었습니다 [긴급 수리 요망]"라는 진단 메시지는 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 중 트립 코일(22)의 전류(201), A 접점 신호(205), B 접점 신호(206), 3상 전류(301, 302, 303)의 파형이 비정상인 것에 기초하여 선택되었기 때문에 이 진단 메시지는 상기된 신호들에 관련되어 있다. 트립 코일(22)의 전류(201)는 트립 코일(22)의 단선을 직접 나타내는 신호로서 가장 높은 순위를 갖고, A 접점 신호(205), B 접점 신호(206)는 트립 코일(22)의 단선에 따라 일차적으로 변형된 신호로서 두 번째로 높은 순위를 갖고, 3상 전류(301, 302, 303)는 트립 코일(22)의 단선에 따라 이차적으로 변형된 신호로서 세 번째로 높은 순위를 가지며 나머지 신호들 각각의 순위는 동등하다. 이에 따라, 이 진단 메시지는 도 9에 도시된 바와 같이 3차원 공간 중 가장 높은 순위의 트립 코일(22)의 전류(201)와 인접된 영역, 즉 앞쪽의 하측 영역에 3차원 신호 영상과 합성되어 표시된다. 한편, 도 9에서는 진단 메시지와 신호의 관련성을 위치 및 화살표로 나타내었으나 다른 방식, 예를 들어 동일 색깔로 나타낼 수도 있다.

차단기의 사용자는 트립 코일(22)의 전류(201)의 3차원 파형이 3차원 공간의 가장 앞쪽에 표시되고 이것에 인접하여 상기된 문구의 진단 메시지가 표시되는 3차원 진단 영상을 보고 직관적으로 차단기의 상태가 비정상이며 차단기의 트립 코일(22)이 단선되었음을 바로 이해할 수 있다. 특히, 차단기의 사용자는 차단기의 트립 코일(22)이 단선되어 차단기의 긴급 수리가 요구됨을 직관적으로 이해할 수 있다. 차단기의 사용자는 차단기의 제조 업체 또는 AS 업체에 이러한 사실을 통보함과 동시에 긴급 수리를 요청함으로써 차단기의 고장으로 인한 사고를 예방할 수 있다.

상술된 내용에서는 본 실시예에 따른 차단기 감시 장치(10)에 의해 표시되는 3차원 진단 영상이 차단기에 관한 전문적 지식이 없는 사용자가 직관적으로 차단기의 상태를 이해할 수 있다는 측면에서 본 실시예의 효과를 기술하였다. 도 5, 도 7, 및 도 9에 도시된 바와 같이, 서로 분리된 2차원 공간에 표시되는 2차원 신호 파형과는 달리 3차원 진단 영상은 여러 신호들의 3차원 파형을 입체적 효과를 이용하여 서로 명확히 구분될 수 있도록 하면서도 서로 인접시켜 표시할 수 있다. 차단기의 사용자는 이와 같이 서로 명확히 구분되면서도 인접되어 위치된 3차원 신호 파형들로부터 여러 신호들의 파형 및 신호 파형들간의 관련성을 한 눈에 파악할 수 있다. 이것은 차단기의 전문가에게도 매우 유용한 기능이다.

한편, 그래픽 프로세서(14)는 사용자에 의해 입력된 신호들 각각의 순위에 따라 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출함으로써 상기된 방식으로 생성된 3차원 영상 데이터를 사용자에 의해 입력된 신호 순위에 따른 3차원 영상 데이터로 변환할 수 있다. 이어서, 디스플레이부(16)는 그래픽 프로세서(14)에 의해 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 사용자에 의해 입력된 신호 순위에 따라 3차원 공간의 깊이 방향에 대한 신호들의 순서가 재배열된 3차원 진단 영상을 표시한다. 이에 따라, 차단기의 사용자는 가장 세밀하게 보고 싶은 신호의 순위를 가장 높게 설정함으로써 이 신호의 3차원 파형이 3차원 진단 영상의 가장 앞쪽에 표시되도록 할 수도 있고, 서로의 파형 관계를 보고 싶은 신호들의 순위를 순차적으로 설정함으로써 이 신호들의 3차원 파형이 서로 인접하여 표시되도록 할 수도 있다.

그래픽 프로세서(14)는 사용자 인터페이스(15)를 통해 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 따라 상기된 방식으로 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 진단 메시지의 3차원 좌표를 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 상기된 방식으로 생성된 3차원 영상 데이터를 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 따른 3차원 영상 데이터로 변환할 수 있다. 이어서, 디스플레이부(16)는 그래픽 프로세서(14)에 의해 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 사용자에 의해 입력된 회전축을 축으로 하여 사용자에 의해 입력된 회전각도만큼 회전된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시한다.

사용자가 어떤 회전축을 결정하는가에 따라 3차원 진단 영상의 상하 회전, 좌우 회전 등 다양한 회전이 가능하다. 차단기의 사용자는 3차원 신호 파형의 측부이나 하부 등 도 5, 도 7, 및 도 9에 도시된 3차원 진단 영상에서 잘 보이지 않는 부분을 이러한 3차원 진단 영상의 회전 기능을 이용하여 3차원 진단 영상의 앞쪽에 두드러지도록 할 수 있다. 이에 따라, 차단기의 사용자는 2차원 신호 파형에서는 관찰될 수 없는 3차원 신호 파형의 측부 파형과 하부 파형 등을 관측할 수 있다.

또한, 그래픽 프로세서(14)는 사용자 인터페이스(15)를 통해 사용자에 입력된 중심 좌표 및 확대율에 기초하여 상기된 방식으로 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 진단 메시지의 3차원 좌표를 사용자에 의해 입력된 중심 좌표 및 확대율에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 상기된 방식으로 생성된 3차원 영상 데이터를 사용자에 의해 입력된 중심 좌표 및 확대율에 따른 3차원 영상 데이터로 변환할 수 있다. 디스플레이부(16)는 그래픽 프로세서(14)에 의해 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 사용자에 의해 입력된 중심 좌표를 중심으로 사용자에 의해 입력된 확대율만큼 확대 또는 축소된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시할 수 있다. 차단기의 사용자는 이러한 3차원 진단 영상의 확대 기능을 이용하여 3차원 진단 영상 중 관심 있는 부분을 확대하여 보거나 이 부분을 다시 축소함으로써 3차원 진단 영상의 전체적인 파형 관계를 조망할 수도 있다.

도 10-11은 본 발명의 일 실시예에 따른 차단기 감시 방법의 흐름도이다. 도 10-11을 참조하면, 본 실시예에 따라 직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 방법은 도 1에 도시된 차단기 감시 장치(10)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 1에 도시된 장치에 관하여 이상에서 기술된 내용은 이하에서 기술될 차단기 감시 방법에도 적용된다.

101 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들을 측정한다. 102 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 101 단계에서 측정된 신호들의 파형과 스토리지(13)에 저장된 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 차단기의 상태를 나타내는 다수의 진단 메시지들 중 적어도 하나의 진단 메시지를 선택한다. 103 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 101 단계에서 측정된 신호들 각각의 파형과 스토리지(13)에 저장된 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 순위를 결정한다.

104 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 101 단계에서 측정된 신호들 각각의 측정 시간, 측정 값, 및 타입을 3차원 공간의 세 좌표축에 매핑함으로써 신호 측정부(11)에 의해 측정된 신호들 각각의 3차원 좌표를 산출하고, 102 단계에서 선택된 적어도 하나의 진단 메시지에 관련된 적어도 하나의 신호의 3차원 좌표들에 기초하여 진단 메시지의 3차원 좌표를 산출함으로써 101 단계에서 측정된 신호들과 102 단계에서 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 나타내는 3차원 영상 데이터를 생성한다. 특히, 차단기 감시 장치(10)는 103 단계에서 결정된 신호들 각각의 순위에 따라 101 단계에서 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출한다. 105 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 104 단계에서 생성된 3차원 영상 데이터에 따라 101 단계에서 측정된 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 102 단계에서 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시한다.

106 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 사용자로부터 사용자에 의해 지정된 신호 순위가 입력되었는가를 확인한다. 106 단계에서의 확인 결과, 사용자에 의해 지정된 신호 순위가 입력되었으면 107 단계로 진행하고, 입력되지 않았으면 109 단계로 진행한다. 107 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 사용자에 의해 입력된 신호 순위에 따라 101 단계에서 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출함으로써 107 단계에서 생성된 3차원 영상 데이터를 사용자에 의해 입력된 신호 순위에 따른 3차원 영상 데이터로 변환한다. 108 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 107 단계에서 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 사용자에 의해 입력된 신호 순위에 따라 3차원 공간의 깊이 방향에 대한 신호들의 순서가 재배열된 3차원 진단 영상을 표시한다.

109 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 사용자로부터 사용자에 의해 지정된 회전축 및 회전각도가 입력되었는가를 확인한다. 109 단계에서의 확인 결과, 사용자에 의해 지정된 회전축 및 회전각도가 입력되었으면 1010 단계로 진행하고, 입력되지 않았으면 1012 단계로 진행한다. 1010 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 따라 104 단계 또는 107 단계에서 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 진단 메시지의 3차원 좌표를 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 104 단계 또는 107 단계에서 생성된 3차원 영상 데이터를 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 따른 3차원 영상 데이터로 변환한다. 1011 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 1010 단계에서 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 사용자에 의해 입력된 회전축을 축으로 하여 사용자에 의해 입력된 회전각도만큼 회전된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시한다.

1012 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 사용자로부터 사용자에 의해 지정된 중심 좌표 및 확대율이 입력되었는가를 확인한다. 1012 단계에서의 확인 결과, 사용자에 의해 지정된 중심 좌표 및 확대율이 입력되었으면 1013 단계로 진행하고, 입력되지 않았으면 1015 단계로 진행한다. 1013 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 사용자에 입력된 중심 좌표 및 확대율에 기초하여 104 단계, 107 단계, 또는 1010 단계에서 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 진단 메시지의 3차원 좌표를 사용자에 의해 입력된 중심 좌표 및 확대율에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 104 단계, 107 단계, 또는 1010 단계에서 생성된 3차원 영상 데이터를 사용자에 의해 입력된 중심 좌표 및 확대율에 따른 3차원 영상 데이터로 변환한다. 1014 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 1013 단계에서 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 사용자에 의해 입력된 중심 좌표를 중심으로 사용자에 의해 입력된 확대율만큼 확대 또는 축소된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시한다.

1015 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 사용자로부터 사용자에 의해 수정된 진단 메시지 및 신호 순위 중 적어도 하나가 입력되었는가를 확인한다. 1016 단계에서 차단기 감시 장치(10)는 101 단계에서 측정된 신호들 각각의 파형과 이 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 사용자에 의해 수정된 진단 메시지와 신호들의 순위 중 적어도 하나를 출력층의 출력으로 하여 신경회로망을 학습시킨다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 ... 차단기 감시 장치
11 ... 신호 측정부
12 ... 메인 프로세서
13 ... 스토리지
14 ... 그래픽 프로세서
15 ... 사용자 인터페이스
16 ... 디스플레이부
20 ... 차단기 제어 회로
21 ... 투입 코일
22 ... 트립 코일
23, 24 ... 스위치
25, 26 ... 저항
27 ... A 접점
28 ... B 접점
30 ... 3상 선로

Claims (13)

1. 직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 장치에 있어서,
   차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들을 측정하는 신호 측정부;
   상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 파형에 기초하여 상기 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 상기 차단기의 상태를 나타내는 다수의 진단 메시지들 중 적어도 하나의 진단 메시지를 선택하는 메인 프로세서;
   상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 시간, 측정 값, 및 타입을 3차원 공간의 세 좌표축에 매핑(mapping)함으로써 상기 측정된 신호들 각각의 3차원 좌표를 산출하고 상기 메인 프로세서에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지에 관련된 적어도 하나의 신호의 3차원 좌표들에 기초하여 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지의 3차원 좌표를 산출함으로써 상기 측정된 신호들과 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 나타내는 3차원 영상 데이터를 생성하는 그래픽 프로세서; 및
   상기 그래픽 프로세서에 의해 생성된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 상기 메인 프로세서에 의해 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시하는 디스플레이부를 포함하고,
   상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들은 상기 차단기의 트립 코일에 흐르는 전류와 상기 차단기의 투입 코일에 흐르는 전류를 포함하는 차단기 감시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들은 상기 차단기가 내장된 전기설비의 변류기로부터 출력된 3상 전류의 각 상 전류, 상기 차단기의 트립의 개시를 지시하는 트립 개시 신호, 상기 차단기의 투입의 개시를 지시하는 투입 개시 신호, 상기 차단기의 트립 완료 후에 오프(off)되는 A 접점(27)의 온/오프(on/off) 여부를 나타내는 A 접점 신호, 및 상기 차단기의 트립 완료 후에 온(on)되는 B 접점의 온/오프 여부를 나타내는 B 접점 신호를 더 포함하는 차단기 감시 장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 측정 파형과 상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 상기 적어도 하나의 진단 메시지를 선택하는 차단기 감시 장치.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이로부터 상기 각 신호의 오차를 산출하고, 상기 각 신호의 정상 변동 범위를 초과하는 오차를 갖는 신호의 조합으로부터 상기 적어도 하나의 진단 메시지를 선택하는 차단기 감시 장치.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 메인 프로세서는 학습용 신호들 각각의 측정 파형과 상기 학습용 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 상기 입력층에 입력된 차이에 대응하는 진단 메시지를 출력층의 출력으로 하여 학습된 신경회로망에 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이를 입력함으로써 상기 학습된 신경회로망의 출력으로부터 상기 적어도 하나의 진단 메시지를 선택하는 차단기 감시 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 파형과 상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들 각각의 정상 파형의 차이에 기초하여 상기 측정된 신호들 각각의 순위를 결정하고,
   상기 그래픽 프로세서는 상기 메인 프로세서에 의해 결정된 신호들 각각의 순위에 따라 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출하고,
   상기 디스플레이부는 상기 그래픽 프로세서에 의해 산출된 깊이축 좌표에 따라 보다 높은 순위의 신호의 3차원 파형을 상기 3차원 공간의 깊이축의 보다 앞쪽에 표시하는 차단기 감시 장치.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 메인 프로세서는 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이로부터 상기 각 신호의 오차를 산출하고, 상기 각 신호의 정상 변동 범위를 초과하는 오차를 갖는 신호의 조합으로부터 상기 신호들 각각의 순위를 결정하는 차단기 감시 장치.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 메인 프로세서는 학습용 신호들 각각의 측정 파형과 상기 학습용 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 상기 입력층에 입력된 차이에 대응하는 신호들 각각의 순위를 출력층의 출력으로 하여 학습된 신경회로망에 상기 신호 측정부에 의해 측정된 각 신호의 측정 파형과 상기 각 신호의 정상 파형의 차이를 입력함으로써 상기 학습된 신경회로망의 출력으로부터 상기 신호들 각각의 순위를 결정하는 차단기 감시 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 메인 프로세서는 사용자에 의해 입력된 정보로 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지 및 상기 결정된 신호들의 순위 중 적어도 하나가 수정된 경우에 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들 각각의 파형과 상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들 각각의 정상 파형의 차이를 입력층에 입력하고 사용자에 의해 수정된 진단 메시지와 신호들의 순위 중 적어도 하나를 출력층의 출력으로 하여 상기 신경회로망을 학습시키는 차단기 감시 장치.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래픽 프로세서는 사용자에 의해 입력된 신호들 각각의 순위에 따라 상기 신호 측정부에 의해 측정된 신호들의 타입이 매핑되는 3차원 공간의 깊이축 좌표를 산출함으로써 상기 생성된 3차원 영상 데이터를 상기 입력된 신호 순위에 따른 3차원 영상 데이터로 변환하고,
    상기 디스플레이부는 상기 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 입력된 신호 순위에 따라 상기 3차원 공간의 깊이 방향에 대한 신호들의 순서가 재배열된 3차원 진단 영상을 표시하는 차단기 감시 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래픽 프로세서는 사용자에 의해 입력된 회전축 및 회전각도에 따라 상기 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 상기 산출된 진단 메시지의 3차원 좌표를 상기 입력된 회전축 및 회전각도에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 상기 생성된 3차원 영상 데이터를 상기 입력된 회전축 및 회전각도에 따른 3차원 영상 데이터로 변환하고,
    상기 디스플레이부는 상기 그래픽 프로세서에 의해 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 입력된 회전축을 축으로 하여 상기 입력된 회전각도만큼 회전된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시하는 차단기 감시 장치.
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래픽 프로세서는 사용자에 의해 입력된 중심 좌표 및 확대율에 따라 상기 산출된 신호들 각각의 3차원 좌표와 상기 산출된 진단 메시지의 3차원 좌표를 상기 입력된 중심 좌표 및 확대율에 해당하는 값만큼 증감시킴으로써 상기 생성된 3차원 영상 데이터를 상기 입력된 중심 좌표 및 확대율에 따른 3차원 영상 데이터로 변환하고,
    상기 디스플레이부는 상기 그래픽 프로세서에 의해 변환된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 입력된 중심 좌표를 중심으로 상기 입력된 확대율만큼 확대 또는 축소된 3차원 신호 영상과 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시하는 차단기 감시 장치.
13. 직관적인 3차원 진단 영상을 제공하는 차단기 감시 방법에 있어서,
    차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들을 측정하는 단계;
    상기 측정된 신호들의 파형에 기초하여 상기 차단기의 동작 특성으로부터 진단될 수 있는 상기 차단기의 상태를 나타내는 다수의 진단 메시지들 중 적어도 하나의 진단 메시지를 선택하는 단계;
    상기 측정된 신호들 각각의 측정 시간, 측정 값, 및 타입을 3차원 공간의 세 좌표축에 매핑(mapping)함으로써 상기 측정된 신호들 각각의 3차원 좌표를 산출하고 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지에 관련된 적어도 하나의 신호의 3차원 좌표들에 기초하여 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지의 3차원 좌표를 산출함으로써 상기 측정된 신호들과 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 나타내는 3차원 영상 데이터를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 3차원 영상 데이터에 따라 상기 측정된 신호들의 3차원 파형을 나타내는 3차원 신호 영상과 상기 선택된 적어도 하나의 진단 메시지를 합성한 3차원 진단 영상을 표시하는 단계를 포함하고,
    상기 차단기의 동작 특성을 나타내는 다수의 신호들은 상기 차단기의 트립 코일에 흐르는 전류와 상기 차단기의 투입 코일에 흐르는 전류를 포함하는 차단기 감시 방법.

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