KR101774481B1 - 열화상 카메라를 이용하여 scr 대상체의 온도를 감시하기 위한 소프트 스타터 시스템 - Google Patents

열화상 카메라를 이용하여 scr 대상체의 온도를 감시하기 위한 소프트 스타터 시스템 Download PDF

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박동석
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산일전기 주식회사
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Abstract

본 실시예는 행렬 열화상 온도와 외기 온도를 이용하여 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도를 계산하고, 계산된 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도를 토대로 해당하는 SCR 대상체의 온도에 대해 열화 상태를 진단할 수 있다.
이에, 본 실시예는 보다 정확한 SCR 대상체의 열화 현상을 진단할 수 있고, 소프트 스타터의 고장을 사전에 막을 수 있다.

Description

열화상 카메라를 이용하여 SCR 대상체의 온도를 감시하기 위한 소프트 스타터 시스템{SOFT STARTER SYSTEM FOR MONITORING TEMPERATURE OF SCR OBJECT USING THERMO-GRAPHIC CAMERA}
본 실시예는 온도 감시를 위한 소프트 스타터 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 열화상 카메라를 이용하여 SCR 대상체의 발열 현상을 정확하게 감시하기 위한 소프트 스타터 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 소프트 스타터는 SCR 소자에 배치된 부품들(이하, 'SCR 대상체'라 지칭함)의 절연 열화와 열열화 현상들로 인해 고장이 빈번하게 발생하여 유지 보수를 자주하게 된다.
소프트 스타터의 고장과 SCR 대상체의 열화 현상을 방지하기 위하여, 종래에는 SCR의 모니터링된 온도가 95℃ 이상이 되면 트립을 발생시켜 열화 현상이 일어난 것으로 간주한다.
그러나, 발열 대상체인 SCR 소자 및 SCR 대상체의 설치 환경 요소, 온도 센서의 자체 특성, 온도 센서와 SCR 소자간 거리 및 기후 영향과 같은 장애 환경적 요소들에 의해 온도 편차가 심하여 전술한 바와 같이 단편적인 트립 발생 기준을 적용하면, 열화 발생의 오진단이 일어나는 경우가 허다하다.
따라서, 장애 환경 요소에 구애됨이 없이 보편적인 소프트 스타터의 SCR 대상체에 대해 열화 현상을 진단하는 기법이 요구되고 있는 실정이다.
한국특허출원 : 제2014-0057058호(2014-05-13 :출원일)
본 실시예는 소프트 스타터의 SCR 대상체로부터 측정된 온도에 대해 행렬 절대 온도및 행렬 상대 온도 등을 계산하여 보편적이고, 객관적인 열화 진단을 할 수 있는 온도 감시를 위한 소프트 스타터 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
하나의 실시 예에 따르면, 열화상 카메라를 이용하여 SCR 소자에 설치된 SCR 대상체의 온도를 감시하기 위한 소프트 스타터 시스템으로서, 적어도 하나 이상의 상기 SCR 대상체으로부터 발생된 열화상과 관련한 행렬 열화상 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 열화상 카메라; 상기 SCR 대상체의 주변 온도와 관련한 외기 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상기 측정된 행렬 열화상 온도와 외기 온도를 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라와 상기 온도 센서로부터 수신하고, 상기 수신된 행렬 열화상 온도를 이용하여 열화 요인이 있는 행렬에 대한 평균 열화상 온도를 계산하는 평균 온도 계산부와, 상기 계산된 평균 열화상 온도 및 상기 외기 온도간의 차를 구하여 상기 열화 요인이 있는 행렬에 대한 행렬 상대 온도를 계산하는 상대 온도 계산부와, 상기 행렬 열화상 온도를 이용하여 상기 열화 요인이 있는 행렬에 대한 행렬 절대 온도를 계산하는 절대 온도 계산부와, 상기 행렬 절대 온도 및 상기 행렬 상대 온도가 각각 기설정된 온도값보다 클 경우 해당하는 상기 SCR 대상체에 대해 열화 상태인 것으로 간주하여 상기 열화 상태를 디스플레이부에 표시하는 열화 진단부를 구비한 소프트 스타터를 포함하는 소프트 스타터 시스템을 제공한다.
일 실시예에서, 상기 열화상 카메라는 상기 적어도 하나 이상의 SCR 대상체에 대응하여 하나씩 배치되거나 각 상기 SCR 대상체마다 하나씩 배치될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 소프트 스타터는 시간에 따라 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 과거의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 적분하여 과거의 행렬 평균 온도 증가량을 계산하여 저장하고, 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 실시간의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 적분하여 현재의 행렬 열화상 온도 증가량을 계산하고, 상기 저장된 과거의 행렬 평균 온도 증가량과 상기 현재의 행렬 열화상 온도 증가량을 비교하여 상기 열화상 카메라별 증감 온도를 계산하는 제1 증감 온도 계산부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 열화 진단부는 상기 계산된 증감 온도가 기설정된 설정 증감 온도보다 클 경우 해당하는 열화상 카메라에 대해 열화 상태인 것으로 간주하여 상기 열화 상태를 디스플레이부에 표시할 수 있다.
상기 소프트 스타터는 시간에 따라 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 과거의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 미분화하여 과거의 행렬 평균 온도 증가율을 계산하여 저장하고, 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 실시간의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 미분화하여 현재의 행렬 열화상 온도 증가율을 계산하고, 상기 저장된 과거의 행렬 열화상 온도 증가율과 상기 현재의 행렬 열화상 온도 증가율을 비교하여 상기 복수의 열화상 카메라별 증감 온도를 계산하는 제2 증감 온도 계산부를 더 포함할 수 있다.
상기 열화 진단부는 상기 계산된 증감 온도가 기설정된 설정 증감 온도보다 클 경우 해당하는 열화상 카메라에 대해 열화 상태인 것으로 간주하여 상기 열화 상태를 디스플레이부에 표시할 수 있다.
상기 소프트 스타터는 상기 행렬 절대 온도 및 상기 행렬 상대 온도 및 두개의 상기 증감 온도에 각각 가중치를 반영하여 상기 기설정된 온도값보다 클 경우 상기 열화 상태인 것으로 갖주하는 가중치 부여부를 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이부는 상기 열화상 카메라의 번호, 각 행렬에 매칭된 상기 행렬 열화상 온도, 상기 열화 상태 및 상기 평균 온도 계산부와, 상대 온도 계산부와 상기 절대 온도 계산부에 의해 수행된 알고리즘의 분석 코드를 표시할 수 있다.
상기 열화 요인은 N×N 행렬에서 상기 행렬 열화상 온도가 조금이라도 발생된 모든 행렬 또는 상기 N×N 행렬에서 상기 행렬 열화상 온도가 부분적으로 발생된 행렬을 버리고 뭉쳐져 있는 행렬만을 가리킬 수 있다.
상기 행렬 절대 온도는 상기 행렬 열화상 온도에다가 행렬 온도 보정 계수를 반영한 결과일 수 있다.
상기 열화 진단부는 상기 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도에 대한 패턴을 확인하여 상기 열화 상태가 발생한 상기 SCR 대상체를 식별할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예는 열화 요인이 있는 행렬에 대한 행렬 절대 온도, 행렬 상대 온도를 계산하여 보다 정확한 SCR 대상체별 열화 현상을 진단할 수 있고, 소프트 스타터의 고장을 사전에 막을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예는 행렬 평균 온도 증가량 또는 행렬 열화상 온도 증가율을 더 반영하여 보다 정확한 SCR 대상체별 열화 현상을 진단할 수 있고, 소프트 스타터의 고장을 사전에 막을 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 실시예는 행렬 절대 온도, 행렬 상대 온도 및 두개의 증감 온도에 가중치를 반영함으로써, 보다 정확한 SCR 대상체별 열화 현상을 진단할 수 있고, 소프트 스타터의 고장을 사전에 막을 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 소프트 스타터 시스템의 일례를 예시적으로 나타낸 구성도이다.
도 2 및 도 3은 도 1의 소프트 스타터 시스템의 방열판과 열화상 카메라간 배치 관계 및 방열판 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 소프트 스타터의 구성을 보다 구체적으로 예시한 블럭 구성도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 열화 요인의 상태를 일례로서 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 열화상 상대 온도와 절대 온도를 일례로서 나타낸 그래프이다.
도 8 및 도 9는 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 증감 온도 상태를 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도 상태의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11 내지 도 13은 도 4의 소프트 스타터에 의해 진단된 열화 행렬 패턴의 일례를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 소프트 스타터의 디스플레이부에 대한 일례를 예시적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시예에서 개시되는 "포함하다", "구비하다" 등의 용어들은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것으로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 구비하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이하의 실시예에서 개시되는 열화 현상을 일으키는 발열 대상체인 SCR 소자 및 방열판은 일례에 불과할 뿐, 전자 기기 또는 전력 기기(장치)에 따라 발열 대상체가 바뀔 수 있음을 상기시킨다.
이하에서는, 발열 대상체의 일례인 SCR 소자 및 방열판에 대해 위험 온도에 진입해는지를 판가름하기 위한 소프트 스타터 시스템에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.
<소프트 스타터 시스템의 예>
도 1은 일 실시예에 따른 소프트 스타터 시스템의 일례를 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 2 및 도 3은 도 1의 소프트 스타터 시스템의 방열판과 열화상 카메라간 배치 관계 및 방열판 구조를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 도 1를 설명할 때 보조적으로 인용하기로 한다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 소프트 스타터 시스템(100)은 열화상 카메라(110), 온도 센서(120) 및 소프트 스타터(130)를 포함한다.
먼저, 예시적인 열화상 카메라(110)는 도 2에서와 같이 하나의 SCR 대상체(100A)마다 하나씩 배치되거나, 도 3에서와 같이 복수의 SCR 대상체(100A)마다 하나씩 배치될 수 있다. 따라서, 열화상 카메라(110)는 적어도 하나 이상으로 구성되고, 적어도 하나 이상의 SCR 대상체(100A)로부터 소정의 간격을 두고 이격되어 배치될 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 SCR 대상체(100A)는 SCR 소자(101)에 배치된 방열판(102), SCR 소자(101)의 상하부에 각각 배치되어 상기 SCR 소자(101) 또는/및 방열판(102)을 조인시키는 조인트부(103, Joint Unit) 및 상기 SCR 소자(101) 또는/및 방열판(102)을 지지하는 지지대(104) 등을 포함할 수 있다.
이러한 방열판(102), 조인트부(103) 및 지지대(104) 등은 SCR 소자(101)에서 발생된 열에 영향을 받는 부품들에 해당된다. 그러나, 전술한 SCR 대상체(100A)에 한정되지 않는다.
상기 SCR 소자(101)와 방열판(102)은 도 2 및 도 3에서와 같이 1 : 다수로 배치될 수 있다. 예를 들면, 하나의 SCR 소자(101)에 대응하여 한쌍의 방열판(102)으로 이루어질 수 있다.
즉, 방열판(102)은 도 2 및 도 3에서와 같이 SCR 소자(101)의 상하부에 각각 배치되어 서로 조인트(joint) 될 수 있으며, 강한 조인트와 절연 성능 확보를 위해 절연 타이로드로 코딩되어질 수 있다. 상기 절연 타이로드는 스테인레스강과 절연물 코딩으로 구성될 수 있다.
이러한 열화상 카메라(110)는 적어도 하나 이상의 SCR 대상체(100A)로부터 발생된 열화상과 관련한 행렬 열화상 온도를 측정할 수 있다.
상기 행렬 열화상 온도는 SCR 대상체(100A)의 가로 × 세로 방향의 개수에 따라 결정되거나, 열화상 카메라(110)의 가로 × 세로 방향의 개수에 따라 결정되는 행렬 형태의 계측 온도를 가리킬 수 있다.
예시적인 온도 센서(120)는 적어도 하나 이상의 SCR 대상체(100A)에 접촉식 또는 비접촉식으로 설계될 수 있다. 바람직하게는 온도 센서(120)는 SCR 대상체(100A)의 온도에 영향을 받지 않도록 비접촉식으로 설계되는 것이 좋다.
이러한 온도 센서(120)는 SCR 대상체(100A)의 주변 온도와 관련한 외기 온도를 SCR 대상체(100A)의 주변으로부터 측정할 수 있으며, 각 SCR 대상체(100A)마다 배치될 수 있기 때문에 복수개로 구성될 수도 있다.
상기 외기 온도는 행렬 열화상 온도와 마찬가지로 행렬 형태일 수 인 것이 바람직하나, 그렇지 않을 수도 있다.
일 실시예에서, 소프트 스타터(130)는 열화상 카메라(110) 및 온도 센서(120)와 각각 RS 485 통신으로 연결되며, 연결된 열화상 카메라(110) 및 온도 센서(120)를 통해 SCR 대상체(100A)에서 발생된 열화 현상을 진단하기 위하여, 메인 프로세서/컨트롤러(130A)와 디스플레이부(130B) 및 메모리(130C) 들로 구성될 수 있다.
그러나, 본 실시예에서는 상기 RS 485 통신으로만 연결되는 것은 아니다. 예를 들면, 소프트 스타터(130) 및 열화상 카메라(110)간 무선 통신으로 연결될 수도 있다.
상기 메인 프로세서/컨트롤러(130A) 및 디스플레이부(130B) 사이에는 RS 485 통신의 LAN 환경으로 연결될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
이하에서는, 소프트 스타터(130)의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
<소프트 스타터의 구체적인 예>
도 4는 일 실시예에 따른 소프트 스타터의 구성을 보다 구체적으로 예시한 블럭 구성도이고, 도 5 및 도 6은 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 열화 요인의 상태를 일례로서 나타내며, 도 7은 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 열화상 상대 온도와 절대 온도를 일례로서 나타낸 그래프이고, 도 8 및 도 9는 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 증감 온도 상태를 나타낸 그래프이다.
도 5 내지 도 9는 도 4를 설명할때 보조적으로 인용하기로 한다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 소프트 스타터(130)는 평균 온도 계산부(131), 상대 온도 계산부(132), 절대 온도 계산부(133), 열화 진단부(134), 제1 증감 온도 계산부(135), 제2 증감 온도 계산부(136) 및 가중치 부여부(137)를 포함할 수 있다.
상기 평균 온도 계산부(131), 상대 온도 계산부(132), 절대 온도 계산부(133), 열화 진단부(134), 제1 증감 온도 계산부(135), 제2 증감 온도 계산부(136) 및 가중치 부여부(137)는 실질적으로 메인 프로세서/컨트롤러(130A)를 쪼개어 구체화한 모듈들로서, 궁극적으로 메인 프로세서/컨트롤러(130A)에 의해 실현될 수 있다.
먼저, 예시적인 평균 온도 계산부(131)는 적어도 하나 이상의 열화상 센서(110)로부터 측정된 행렬 열화상 온도를 예컨대 RS 485 통신을 통해 열화상 카메라(110)로부터 수신하고, 온도 센서(120)로부터 측정된 외기 온도를 예컨대 RS 485 통신을 통해 온도 센서(120)로부터 할 수 있다.
이어서, 평균 온도 계산부(131)는 적어도 하나 이상의 열화상 센서(110)로부터 수신된 행렬 열화상 온도를 이용하여 열화 요인이 있는 행렬에 대한 평균 열화상 온도를 계산할 수 있다.
그러나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 평균 온도 계산부(131)는 열화 요인만이 반영되지 않고 전체 행렬을 더 반영할 수 있는데, 예컨대 전체 행렬에서 열화 요인에 대한 평균 열화상 온도를 계산할 수도 있다.
계산된 평균 열화상 온도 및 수신된 데이터는 메모리(130C)에 저장됨은 물론이다.
언급된 열화 요인은 예컨대 도 5에서와 같이 N×N 행렬에서 열화 현상이 조금이라도 발생된 모든 행렬 또는 도 6에서와 같이 작은 열화 현상이 발생된 행렬을 버리고 부분적으로 강한 열화 현상이 뭉쳐져 있는 부분 행렬만을 의미할 수 있다.
이에 따라, 평균 온도 계산부(131)는 전술한 열화 요인이 있는 행렬에 대해 평균 열화상 온도를 계산함으로써, 보편적이고 객관적인 데이터를 추출해내는데 그 의의가 있다.
예시적인 상대 온도 계산부(132)는 계산된 평균 열화상 온도 및 메모리(130C)에 저장된 외기 온도간의 차를 구하여 열화 요인이 있는 행렬에 대한 행렬 상대 온도를 계산할 수 있다.
이를 그래프로 표현하면 도 7과 같이 나타낼 수 있다. 즉, 도 7에서와 같이 평균 열화상 온도는 Tavg이고, 외기 온도는 Tout라고 가정할 경우, 상대온도는 백분율로 계산할 경우 T2×(avg-out)의 온도값을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 예시적인 절대 온도 계산부(133)는 메모리(130C)에 저장된 행렬 열화상 온도를 이용하여 열화 요인이 있는 행렬에 대한 행렬 절대 온도를 백분율로 계산할 수 있다.
여기서, 행렬 절대 온도의 백분율 계산은 행렬 절대 온도에다가 행렬 보정 오차를 반영한 결과일 수 있다. 통상, 실제적인 온도와 측정된 온도간에는 갭이 있을 수 있기 때문에 이를 없애고자 행렬 온도 보정 계수를 행렬 열화상 온도에 반영함으로써, 실제적인 온도값에 근접한 온도값을 도출해낼 수 있다.
일 실시예에서, 열화 진단부(134)는 계산되어진 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도가 각각 기설정된 온도값보다 클 경우 해당하는 SCR 대상체(100A) 또는/및 열화상 카메라(110)에 대해 열화 상태인 것으로 간주하고, 그렇지 않을 경우 해당하는 열화상 카메라(110) 또는/및 SCR 대상체(100A)의 온도가 열화 상태에 있지 않는 것(정상 상태에 있는 것)으로 간주할 수 있다.
확인된 열화 상태는 표시 화면에 표시될 수 있다. 예를 들면, 열화 상태는 해당하는 열화상 카메라(110)에 매칭되어 디스플레이부(130B)의 표시 화면에 표시되며, 알람 형태로 제공될 수 있다.
이에 따라, 본 실시예는 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도를 계산하여 보다 정확한 SCR 대상체(100A) 또는/및 열화상 카메라(110)의 열화 현상을 진단할 수 있고, 소프트 스타터의 고장을 사전에 막을 수 있다.
예시적인 제1 증감 온도 계산부(135)는 시간에 따라 적어도 하나 이상의 열화상 카메라(110)로부터 측정된 과거의 행렬 열화상 온도를 수신하여 메모리(130C)에 저장하고, 메모리(130C)에 저장된 과거의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 적분하여 과거의 행렬 평균 온도 증가량을 계산할 수 있다.
계산된 과거의 행렬 평균 온도 증가량은 적어도 하나 이상의 행렬 열화상 온도와 마찬가지로 메모리(130C)에 저장될 수 있다.
더욱이, 제1 증감 온도 계산부(135)는 전술한 과거의 행렬 열화상 온도 증가량 계산과 마찬가지로, 적어도 하나 이상의 열화상 카메라(110)로부터 측정된 실시간의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 적분하여 현재의 행렬 열화상 온도 증가량을 계산할 수 있다.
이런 다음, 제1 증감 온도 계산부(135)는 메모리(130C)에 저장된 과거의 행렬 평균 온도 증가량과 계산된 현재의 행렬 열화상 온도 증가량을 비교하여 열화상 카메라별 증감 온도를 계산할 수 있다.
이를 수학식으로 표현하면, 계산되어질 증감 온도는 하기의 식 (1)를 통해 계산될 수 있다.
Figure 112016052352435-pat00001
... 식 (1)
상기 F(Tc1)은 증감 온도이고, 상기 f(t)는 실시간의 행렬 열화상 온도이며, 상기 Favg(t)는 과거의 행렬 평균 온도를 의미할 수 있다.
계산된 증감 온도의 예는 도 8과 같이 나타낼 수 있다. 도 8에 도시된 증감 온도는 전술한 식 (1)에 의한 과거의 평균 온도 증가량과 조금 전에 계산한 현재의 계측 온도 증가량을 비교한 결과를 나타낸다.
이에 따라, 예시적인 제1 증감 온도 계산부(135)는 전술한 바와 같은 계산된 증감 온도가 기설정된 설정 증감 온도보다 클 경우 해당하는 SCR 대상체(100A) 또는/및 열화상 카메라(110)에 대해 열화 상태인 것으로 간주하고, 그렇지 않을 경우 해당하는 SCR 소자(101) 또는/및 열화상 카메라(110)의 온도가 정상적인 상태에 있는 것으로 간주할 수 있다.
확인된 열화 상태는 표시 화면에 표시될 수 있다. 예를 들면, 열화 상태는 해당하는 열화상 카메라(110)에 매칭되어 디스플레이부(130B)의 표시 화면에 표시되며, 알람 형태로 제공될 수 있다.
예시적인 제2 증감 온도 계산부(136)는 시간에 따라 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라(110)로부터 측정된 과거의 행렬 열화상 온도를 수신하여 메모리(130C)에 저장하고, 메모리(130C)에 저장된 과거의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 미분화하여 과거의 행렬 평균 온도 증가율을 계산할 수 있다.
계산된 과거의 행렬 평균 온도 증가율은 과거의 행렬 열화상 온도와 마찬가지로 메모리(130C)에 저장될 수 있다.
더욱이, 제2 증감 온도 계산부(136)는 전술한 과거의 행렬 열화상 온도 증가율 계산과 마찬가지로, 적어도 하나 이상의 열화상 카메라(110)로부터 측정된 실시간의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 미분화하여 현재의 행렬 열화상 온도 증가율을 계산할 수 있다.
이런 다음, 제2 증감 온도 계산부(136)는 메모리(130C)에 저장된 과거의 행렬 열화상 온도 증가율과 현재의 행렬 열화상 온도 증가율을 비교하여 복수의 열화상 카메라(110)별 증감 온도를 계산할 수 있다.
이를 수학식으로 표현하면, 계산되어질 증감 온도는 하기의 식 (2)를 통해 계산될 수 있다.
Figure 112016052352435-pat00002
.... 식 (2)
상기 F(Tc2)은 증감 온도이고, 상기 Favg(t)는 과거의 행렬 평균 온도를 의미할 수 있다.
계산된 증감 온도의 예는 도 9와 같이 나타낼 수 있다. 도 9에 도시된 증감 온도는 식 (2)에 의해 과거의 평균 온도 증가율과 현재의 계측 온도 증가율을 비교한 결과이다.
이에 따라, 예시적인 제2 증감 온도 계산부(136)는 전술한 바와 같은 계산된 증감 온도가 기설정된 설정 증감 온도보다 클 경우 해당하는 SCR 대상체(100A) 또는/및 열화상 카메라(110)에 대해 열화 상태인 것으로 간주하고, 그렇지 않을 경우 해당하는 SCR 대상체(100A) 또는/및 열화상 카메라(110)의 온도가 정상적인 상태에 있는 것으로 간주할 수 있다.
확인된 열화 상태는 디스플레이부(130B)에 표시될 수 있다. 디스플레이부(130B)에 표시되는 열화 상태는 해당하는 열화상 카메라(110)에 매칭되어 표시되며, 알람 형태로 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 예시적인 가중치 부여부(137)는 전술한 바와 같이 계산된 행렬 절대 온도, 행렬 상대 온도 및 두개의 증감 온도가 다소 오차가 있는 경우를 대비하여 계산된 행렬 절대 온도, 행렬 상대 온도 및 두개의 증감 온도에 각각 가중치를 반영하여, 이들 합이 기설정된 온도값보다 클 경우 열화 상태인 것으로 갖주하고, 그렇지 않을 경우 정상 상태인 것으로 간주할 수 있다.
또는, 예시적인 가중치 부여부(137)는 전술한 바와 같이 계산된 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도가 다소 오차가 있는 경우를 대비하여 계산된 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도에 기설정된 가중치를 반영하여 기설정된 온도값보다 클 경우 열화 상태인 것으로 갖주하고, 그렇지 않을 경우 정상 상태인 것으로 간주할 수 있다.
예를 들면, 가중치 부여부(137)는 가중치가 반영된 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도의 합이 기설정된 온도값보다 클 경우 열화 상태인 것으로 갖주하고, 그렇지 않을 경우 정상 상태인 것으로 간주할 수 있다.
이와 마찬가지로, 가중치 부여부(137)는 전술한 바와 같이 계산된 각각의 증감 온도가 다소 오차가 있는 경우를 대비하여 계산된 각각의 증감 온도에 기설정된 가중치를 반영하여 기설정된 온도값보다 클 경우 열화 상태인 것으로 갖주하고, 그렇지 않을 경우 정상 상태인 것으로 간주할 수 있다.
예를 들면, 가중치 부여부(137)는 가중치가 각각 반영된 식 (1) 및 식 (2)에 의한 증감 온도의 합이 기설정된 온도값보다 클 경우 열화 상태인 것으로 갖주하고, 그렇지 않을 경우 정상 상태인 것으로 간주할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 가중치를 해당 계산되어진 요소들에 반영함으로써, 보다 정확한 SCR 대상체의 열화 현상을 진단할 수 있고, 소프트 스타터의 고장을 사전에 막을 수 있다.
도 10은 도 4의 소프트 스타터에 의해 실현되는 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도 상태의 일례를 나타낸 도면으로서, 도 10에 도시된 열화 행렬은 N*N 행렬에서 열화 현상이 있는 행렬 중 일부분만을 표시하였다.
이런 경우, 소프트 스타터에 의해 실현되는 행렬 절대 온도는 N*N 행렬에서 열화 현상이 있는 행렬 중 (12, 3) 행렬에서 40, (13,3) 행렬에서 47, (14,3) 행렬에서 40의 온도값을 가지며, (12,5) 행렬에서 40, (13,5) 행렬에서 47, (14,5) 행렬에서 40의 온도값을 가질 수 있다.
반면, 소프트 스타터에 의해 실현되는 행렬 상대 온도는 N*N 행렬에서 열화 현상이 있는 행렬 중 (12, 3) 행렬에서 10, (13,3) 행렬에서 15, (14,3) 행렬에서 10의 온도값을 가지며, (12,5) 행렬에서 10, (13,5) 행렬에서 15, (14,5) 행렬에서 10의 온도값을 가질 수 있다.
이를 통해 알 수 있듯이, 행렬 상대 온도는 행렬 절대 온도에 비하여 낮으며 이는 외기 온도 인자를 반영하였기 때문이다. 이렇게 구해진 행렬 상대 온도는 행렬 절대 온도는 SCR 대상체의 열화 진단에 매우 유용하게 사용될 수 있음은 도 1 내지 도 9에서 충분히 설명하였기에 그 설명은 생략하기로 한다.
도 11 내지 도 13은 도 4의 소프트 스타터에 의해 진단된 열화 행렬 패턴의 일례를 예시적으로 나타낸 도면이다.
언급된 도 4의 소프트 스타터의 열화 진단부(134)는 앞서 설명한 바와 같이 확인된 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도에 대해 그 패턴을 해석하고, 해석된 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도의 패턴을 통해 열화 상태가 발생한 SCR 대상체(100A)를 식별할 수 있다.
예를 들면, 도 11에 도시된 열화 행렬 패턴을 열화 진단부(134)에서 확인하면, 상기 열화 진단부(134)는 SCR 대상체(100A) 중 방열판(102)에서 열화 상태가 심각한 것으로 판단할 수 있고, 도 12에 도시된 열화 행렬 패턴을 열화 진단부(134)에서 확인하면, 상기 열화 진단부(134)는 SCR 대상체(100A) 중 지지대(104)에서 열화 상태가 심각한 것으로 판단할 수 있으며, 도 13에 열화 행렬 패턴을 열화 진단부(134)에서 확인하면, 상기 열화 진단부(134)는 SCR 대상체(100A) 중 조인트부(103)에서 열화 상태가 심각한 것으로 판단할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 소프트 스타터의 디스플레이부에 대한 일례를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 소프트 스타터(130)의 디스플레이부 화면(130B)에는 해당하는 열화상 카메라 번호, 현재의 온도(계측 온도), 현재의 열화 상태(빨간색 : 이상 상태(열화 상태)인 것으로 간주함), 알고리즘 분석 코드 및 행렬 열화상 화면을 포함할 수 있다.
열화상 화면에는 해당하는 열화상 카메라에 의해 촬영된 열화 상태가 부분적으로 표시되고 있음을 확인할 수 있다.
이로써, 관리자는 알고리즘 분석 코드 등을 확인하여 열화 상태(예 : 행렬 절대와 상대 온도 또는 열화 패턴 상태를 포함함)를 체크할 수 있고, 궁극적으로 SCR 소자의 열화 상태를 체크하여 열화 등에 따른 소프트 스타터 및/또는 SCR 소자 등의 오작동 사고를 미연해 방지할 수 있다.
이상에서와 같이, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것이다.
100 : 소프트 스타터 시스템 101 : SCR 소자
102 : 방열판 103 : 조인트부
104 : 지지대 110 : 열화상 카메라
120 : 온도 센서 130 : 소프트 스타터
131 : 평균 온도 계산부 132 : 상대 온도 계산부
133 : 절대 온도 계산부 134 : 열화 진단부
135 : 제1 증감 온도 계산부 136 : 제2 증감 온도 계산부
137 : 가중치 부여부 100A: SCR 대상체
130A: 메인 프로세서/컨트롤러 130B: 디스플레이부
130C: 메모리1

Claims (8)

  1. 열화상 카메라를 이용하여 SCR 소자에 설치된 SCR 대상체의 온도를 감시하기 위한 소프트 스타터 시스템으로서,
    적어도 하나 이상의 상기 SCR 대상체으로부터 발생된 열화상과 관련한 행렬 열화상 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 열화상 카메라;
    상기 SCR 대상체의 주변 온도와 관련한 외기 온도를 측정하는 온도 센서; 및
    상기 측정된 행렬 열화상 온도와 외기 온도를 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라와 상기 온도 센서로부터 수신하고, 상기 수신된 행렬 열화상 온도를 이용하여 열화 요인이 있는 행렬에 대한 평균 열화상 온도를 계산하는 평균 온도 계산부와, 상기 계산된 평균 열화상 온도 및 상기 외기 온도간의 차를 구하여 상기 열화 요인이 있는 행렬에 대한 행렬 상대 온도를 계산하는 상대 온도 계산부와, 상기 행렬 열화상 온도를 이용하여 상기 열화 요인이 있는 행렬에 대한 행렬 절대 온도를 계산하는 절대 온도 계산부와, 상기 행렬 절대 온도 및 상기 행렬 상대 온도가 각각 기설정된 온도값보다 클 경우 해당하는 SCR 대상체에 대해 열화 상태인 것으로 간주하여 상기 열화 상태를 디스플레이부에 표시하는 열화 진단부를 구비한 소프트 스타터를 포함하고,
    상기 소프트 스타터는, 시간에 따라 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 과거의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 적분하여 과거의 행렬 평균 온도 증가량을 계산하여 저장하고, 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 실시간의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 적분하여 현재의 행렬 열화상 온도 증가량을 계산하고, 상기 저장된 과거의 행렬 평균 온도 증가량과 상기 현재의 행렬 열화상 온도 증가량을 비교하여 열화상 카메라별 증감 온도를 계산하는 제1 증감 온도 계산부를 포함하고,
    상기 열화 진단부는 상기 제1 증감 온도 계산부에서 계산된 증감 온도가 기설정된 설정 증감 온도보다 클 경우 해당하는 열화상 카메라에 대해 열화 상태인 것으로 간주하여 상기 열화 상태를 디스플레이부에 표시하는, 소프트 스타터 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열화상 카메라는,
    상기 적어도 하나 이상의 SCR 대상체에 대응하여 하나씩 배치되거나 각 상기 SCR 대상체마다 하나씩 배치되는, 소프트 스타터 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소프트 스타터는,
    시간에 따라 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 과거의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 미분화하여 과거의 행렬 평균 온도 증가율을 계산하여 저장하고, 상기 적어도 하나 이상의 열화상 카메라로부터 측정된 실시간의 행렬 열화상 온도를 평균화하고 미분화하여 현재의 행렬 열화상 온도 증가율을 계산하고, 상기 저장된 과거의 행렬 열화상 온도 증가율과 상기 현재의 행렬 열화상 온도 증가율을 비교하여 복수의 열화상 카메라별 증감 온도를 계산하는 제2 증감 온도 계산부를 더 포함하고,
    상기 열화 진단부는,
    상기 제2 증감 온도 계산부에서 계산된 증감 온도가 기설정된 설정 증감 온도보다 클 경우 해당하는 열화상 카메라에 대해 열화 상태인 것으로 간주하여 상기 열화 상태를 디스플레이부에 표시하는, 소프트 스타터 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소프트 스타터는,
    상기 행렬 절대 온도 및 상기 행렬 상대 온도 및 두개의 상기 증감 온도에 각각 가중치를 반영하여 상기 기설정된 온도값보다 클 경우 상기 열화 상태인 것으로 간주하는 가중치 부여부
    를 더 포함하는, 소프트 스타터 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열화 진단부는,
    상기 행렬 절대 온도 및 행렬 상대 온도에 대한 패턴을 확인하여 상기 열화 상태가 발생한 상기 SCR 대상체를 식별하는, 소프트 스타터 시스템.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 행렬 절대 온도는,
    상기 행렬 열화상 온도에다가 행렬 온도 보정 계수를 반영한 결과인 것인 소프트 스타터 시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101350922B1 (ko) * 2013-10-14 2014-01-14 브이씨에이 테크놀러지 엘티디 열화상 카메라를 사용한 객체 추적 방법 및 장치
KR101417765B1 (ko) * 2014-02-07 2014-07-14 (주)지디일렉스 2차원 서모파일 어레이 적외선 열화상을 이용한 수배전반의 설비 영역별 열화 진단 시스템 및 그 방법

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