KR101839429B1 - Power conditioning system for energy storage system with uhf insulation deterioration, vibration, temperature and humidity monitoring function - Google Patents

Power conditioning system for energy storage system with uhf insulation deterioration, vibration, temperature and humidity monitoring function Download PDF

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KR101839429B1
KR101839429B1 KR1020170152412A KR20170152412A KR101839429B1 KR 101839429 B1 KR101839429 B1 KR 101839429B1 KR 1020170152412 A KR1020170152412 A KR 1020170152412A KR 20170152412 A KR20170152412 A KR 20170152412A KR 101839429 B1 KR101839429 B1 KR 101839429B1
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심승용
양필석
김상현
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(주) 동보파워텍
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Abstract

The present invention relates to a power conditioning system for ESS including functions for diagnosing and monitoring UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity. A hybrid monitoring device is configured to regularly monitor an abnormal internal state of a power conditioning system (PCS) executing power conversion and protection functions in a power consumer energy storage system (ESS). An insulation deterioration state of electronic devices in the power conditioning system is monitored through an ultra-high frequency (UHF) sensor, an abnormal vibration state, caused by the resonance of a building or earthquake to a power conditioning system rack, is monitored through a triaxial vibration acceleration sensor, and the temperature and humidity of the power conditioning system are monitored through a temperature and humidity sensor, and thus, the collected data are analyzed and abnormal states are diagnosed to report caution, warning, or danger to a user. As such, the power conditioning system for ESS is capable of preventing accidents, caused by explosion or fire, and stably converting power to supply the power to consumers.

Description

UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템{POWER CONDITIONING SYSTEM FOR ENERGY STORAGE SYSTEM WITH UHF INSULATION DETERIORATION, VIBRATION, TEMPERATURE AND HUMIDITY MONITORING FUNCTION}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power conditioning system for an ESS having a UHF insulation deterioration, vibration, and a temperature and humidity monitoring function,

본 발명은 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 관한 것으로서, 전력수용가 에너지저장시스템(ESS)에서 전력변환 및 보호기능을 수행하는 파워컨디셔닝시스템(PCS) 내부의 이상상태를 상시 감시하기 위하여 하이브리드모니터링장치를 구성하며, UHF(Ultra High Frequency) 감지센서를 이용하여 파워컨디셔닝시스템 내부 전기전자 기기들의 절연 열화 상태를 감시하고, 3축진동가속도센서를 이용하여 건물의 공진 또는 지진으로 인한 파워컨디셔닝시스템 랙(Rack)에 가해지는 이상 진동상태를 감시하며, 온습도감지센서를 이용하여 파워컨디셔닝시스템 내부의 온도 및 습도를 감시하여 수집된 데이터 분석 후 이상 상태를 진단하여 사용자에게 주의, 경보, 위험 중 어느 하나를 알려줌으로써 폭발, 화재로 파급될 수 있는 사고를 사전 예방, 조치하고 안정적으로 전력을 변환시켜 전력수용가에 공급할 수 있도록 하기 위한 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a power conditioning system for an ESS having a UHF insulation deterioration, vibration and temperature and humidity monitoring diagnosis function, and a power conditioning system (PCS) that performs power conversion and protection functions in a power consuming energy storage system A hybrid monitoring device is constructed to monitor abnormal conditions at all times. The UHF (Ultra High Frequency) sensor is used to monitor the insulation deterioration of internal electrical and electronic equipments in the power conditioning system. Or due to earthquakes. It monitors temperature and humidity inside the power conditioning system by using temperature and humidity sensor and diagnoses abnormal condition after analyzing the collected data. It can be sparked by explosion or fire by informing you of caution, warning, or danger. Is about an accident prevention, action and stable to convert the electric power for the ESS having a UHF degraded insulation and vibration and humidity monitoring diagnostics to help supply the power suyongga conditioning systems.

산업의 발달로 전력 사용량이 급증함에 따라 한정된 에너지의 고갈로 인한 대체에너지에 관한 연구개발이 지속적으로 이루어지고 있으며, 특히 태양광 발전은 국내환경에 가장 적합하여 정부와 민간 주도로 현장설치, 보급사업이 지속적으로 이루어져 그 생산되는 발전량은 매년 증가하고 있다.As the use of electric power increases rapidly due to the development of industry, research and development of alternative energy due to depletion of limited energy is continuously being carried out. Especially, solar power generation is most suitable for domestic environment, And the amount of electricity generated is increasing year by year.

또한, 에너지저장시스템은 태양광 발전이 가능한 10시에서 16시까지는 태양광 발전전력을 배터리에 충전하거나 유휴 전력이 많은 심야시간에 한전 전력을 배터리에 저장해 두었다가 일사량이 부족하거나 전력 사용량이 많을 때 저장된 에너지를 방전하여 안정적으로 전력을 공급하는 시스템으로 파워컨디셔닝시스템(PCS), 배터리(Battery) 및 배터리관리시스템(BMS), 에너지관리시스템(EMS)으로 구성된다.In addition, the energy storage system stores the solar power in the battery from 10:00 to 16:00 when the solar power can be generated, or stores the electric power in the battery in the middle of the night when the idle power is high and the solar energy is insufficient or the power consumption is large. (PCS), a battery and a battery management system (BMS), and an energy management system (EMS).

상기 에너지저장시스템을 구성하고 있는 파워컨디셔닝시스템은 직류/교류, 교류/직류 변환기능 및 보호기능을 수행하기 위하여 각종 전기전자 기기와 배선들이 복잡하게 설치되어 있어 과전류, 과열, 절연열화 등의 원인으로 화재발생 위험이 존재하여 내부 이상상태를 상시 감시, 진단하는 방안이 연구되고 있다.The power conditioning system constituting the energy storage system is complicatedly installed with various electrical and electronic equipments and wires for performing the DC / AC, AC / DC conversion and protection functions, and is caused by overcurrent, overheat, There is a risk of fire, and there is a study to monitor and diagnose internal abnormal condition at all times.

에너지저장시스템의 화재발생을 감시하고 초기에 진압하기 위한 기술 중의 하나로서, 등록특허공보 제10-1732436호(2017.04.26. 등록)에는 태양광발전장치와 에너지저장장치의 스마트 소방방재 시스템이 개시되어 있다.As one of the techniques for monitoring and early suppressing the occurrence of fire in the energy storage system, Registration No. 10-1732436 (Registered on April 26, 2017) discloses a smart fire prevention and disaster prevention system for a solar power generation device and an energy storage device .

상기의 기술에서, 태양광발전장치와 에너지저장장치의 스마트 소방방재 시스템은, 다수로 배열된 태양전지모듈을 통해 태양광 에너지를 전기에너지로 생산하는 태양광발전장치와, 상기 태양광발전장치의 생산전력을 저장관리하는 에너지저장장치와, 상기 태양광발전장치와 에너지저장장치의 기기 내부에 설치되어 화재발생시 특정온도에서 용기의 표면이 자체적으로 녹으면서 내부에 충진된 소화약제가 고압 배출되어 소화가 이루어지는 자동소화장치와, 상기 기기 내부에 설치되어 내부온도를 검출하는 온도센서와, 상기 온도센서의 온도정보를 실시간으로 제공받아 저장하는 서버와, 상기 기기 내부에 설치되어 서버와 양방향 통신이 이루어지는 통신모듈과, 상기 서버의 데이터를 제공받아 기기의 내부온도를 원격지에서 모니터링하는 단말기와, 상기 자동소화장치의 일측에 설치되어 화재발생시 자동소화장치의 정상작동이 이루어지지 않을 경우 자동소화장치의 용기표면을 강제로 손상시켜 소화작동이 될 수 있도록 하는 보조작동장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the above technology, the smart fire prevention system of the solar power generation device and the energy storage device includes a solar power generation device for producing solar energy as electric energy through a plurality of arranged solar cell modules, An energy storage device for storing and managing the production electric power; and a fire extinguishing agent installed inside the device of the photovoltaic power generation device and the energy storage device and discharging the fire extinguishing agent filled in the inside thereof while the surface of the container self- A temperature sensor installed inside the apparatus for detecting an internal temperature, a server for receiving and storing temperature information of the temperature sensor in real time, and a controller installed in the apparatus for bidirectional communication with the server A communication module, a terminal for receiving the data of the server and monitoring the internal temperature of the device from a remote place, And an auxiliary operation device installed on one side of the automatic fire extinguishing device and forcing the surface of the container of the automatic fire extinguishing device to be extinguished when the normal operation of the automatic fire extinguishing device is not performed when a fire occurs, do.

그러나, 상기의 기술은 태양광발전장치와 에너지저장장치 내부 화재사고 발생 이후에 자동소화장치를 이용한 화재진압 기능이 이루어지는 구성으로 전력수용가는 화재사고를 미연에 방지할 수 없으며, 화재사고의 파급으로 인해 정전, 감전사고와 같은 재산 및 인명피해가 확산될 수밖에 없는 문제점이 발생된다.However, the above-mentioned technology has a structure in which a fire suppression function using an automatic fire extinguishing device is performed after a fire accident inside a photovoltaic power generation device and an energy storage device is performed. Therefore, a power consumer can not prevent a fire accident beforehand, Causing damage such as power outages and electric shock accidents.

따라서, 화재사고 발생 이전에 파워컨디셔닝시스템(PCS) 내부의 이상상태를 상시 감시하여 이를 관리자에게 실시간으로 모니터링해줌으로써, 화재사고를 미연에 방지할 수 있는 시스템 개발이 필요하게 되었다.Therefore, it is necessary to develop a system that can prevent fire accidents by monitoring the abnormal condition inside the PCS before the fire accident and monitoring it in real time to the manager.

KR 등록특허공보 제10-1732436호(2017.04.26. 등록)KR Patent Registration No. 10-1732436 (Registered on 26 April 2017)

본 실시 예는 전술한 문제점을 해결하기 위하여, 전력수용가 에너지저장시스템(ESS)에서 전력변환 및 보호기능을 수행하는 파워컨디셔닝시스템(PCS) 내부의 이상상태를 상시 감시하기 위하여 하이브리드모니터링장치를 구성하며, UHF(Ultra High Frequency) 감지센서를 이용하여 파워컨디셔닝시스템 내부 전기전자 기기들의 절연 열화 상태를 감시하고, 3축진동가속도센서를 이용하여 건물의 공진 또는 지진으로 인한 파워컨디셔닝시스템 랙(Rack)에 가해지는 이상 진동상태를 감시하며, 온습도감지센서를 이용하여 파워컨디셔닝시스템 내부의 온도 및 습도를 감시하여 수집된 데이터 분석 후 이상 상태를 진단하여 사용자에게 주의, 경보, 위험 중 어느 하나를 알려줌으로써 폭발, 화재로 파급될 수 있는 사고를 사전 예방, 조치하고 안정적으로 전력을 변환시켜 전력수용가에 공급할 수 있도록 하고자 한다.In order to solve the above-described problems, the present embodiment configures a hybrid monitoring device to monitor abnormal conditions in a power conditioning system (PCS) that performs power conversion and protection functions in an electric power storage system (ESS) , UHF (Ultra High Frequency) detection sensor to monitor the insulation deterioration of internal electric / electronic equipments in the power conditioning system and apply to the power conditioning system rack due to resonance or earthquake of the building using 3-axis vibration acceleration sensor Monitoring the temperature and humidity inside the power conditioning system by using temperature and humidity sensor and diagnosing abnormal condition after analyzing collected data to inform the user of any of caution, Prevent and respond to accidents that could be caused by fire and convert power steadily. To be supplied to electric power consumers.

하나의 실시 예에 따르면, UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템을 제공한다.According to one embodiment, a power conditioning system for ESS with UHF insulation degradation and vibration and temperature and humidity monitoring diagnostic functions is provided.

상기 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템은 외부잡음에 의한 영향을 최소화시키고, PCS 내부에 설치된 전자기기의 노후화, 불량, 외란으로 인한 절연 열화에 의해 발생되는 초고조파 대역의 주파수를 감지하는 UHF감지센서; PCS랙에 설치 구성되어 PCS랙에 가해지는 이상 진동 발생시 3축(X, Y, Z) 방향의 가속도를 측정할 수 있는 3축진동가속도센서; PCS 내부의 온도 및 습도를 측정할 수 있는 온습도감지센서; PCS랙의 전면에 취부되어 상기 UHF감지센서, 3축진동가속도센서, 온습도감지센서로부터 수집된 감지데이터를 토대로 설정된 기준데이터를 벗어나게 되면 이상 상태로 분석하여 사용자에게 경고 알람을 제공하기 위한 하이브리드모니터링장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The power conditioning system for ESS with the UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function minimizes the influence of external noise, and can prevent the deterioration of the electronic equipment installed in the PCS due to deterioration, A UHF sensing sensor that senses the frequency of the harmonic band; 3-axis vibration acceleration sensor that can measure the acceleration in 3-axis (X, Y, Z) direction when abnormal vibration is applied to PCS rack installed in PCS rack; Temperature and humidity sensor that can measure temperature and humidity inside PCS; A hybrid monitoring device mounted on the front of the PCS rack and analyzing the abnormal data when the reference data based on the detection data collected from the UHF sensor, the three-axis vibration acceleration sensor, and the temperature / humidity sensor is analyzed to provide a warning alarm to the user And the like.

이때, 상기 하이브리드모니터링장치는 High Pass Filter(HPF)와 Low Pass Filter(LPF)로 구성되며, 상기 UHF감지센서로부터 전자파 신호를 입력받아 변조(Modulation)를 실시하기 위한 RF모듈, 상기 RF모듈에 의해 변조된 전자파 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 ADC(Analog to Digital Converter), 3축진동가속도센서에서 측정된 X, Y, Z축 데이터를 획득하기 위한 제1RS485통신모듈, 온습도감지센서에서 측정된 온도, 습도 데이터를 획득하기 위한 제2RS485통신모듈, 상기 제1RS485통신모듈와 제2RS485통신모듈과 연결되어 측정된 X, Y, Z축 데이터와 온도, 습도 데이터를 하기의 DSP)로 제공하기 위한 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), 상기 ADC)에서 출력된 디지털 신호를 획득하여 시간 도메인과 주파수 도메인으로 분할 변환한 후, TF-MAP(Time-Frequency MAP)을 이용하여 절연 열화 신호를 분석하여 분석 결과를 MMI부로 전송하여 출력시키며, 3축진동가속도센서에서 측정된 X, Y, Z축 데이터를 UART로부터 획득하여 수정 메르칼리 진도계급표 상의 진도를 분석하여 MMI부로 전송하여 출력시키며, 온습도감지센서에서 측정된 온도, 습도 데이터를 UART로부터 획득하여 설정된 온도, 습도값과 비교 분석하여 MMI부로 전송하여 출력시키는 DSP(Digital Signal Processor)를 포함하게 된다.The hybrid monitoring apparatus includes an RF module configured to receive an electromagnetic wave signal from the UHF sensor and to perform modulation, the RF module including a high pass filter (HPF) and a low pass filter (LPF) An analog to digital converter (ADC) for converting the modulated electromagnetic signal into a digital signal, a first RS485 communication module for acquiring X, Y and Z axis data measured by the three-axis acceleration sensor, a temperature measured by the temperature / humidity sensor, A second RS 485 communication module for acquiring humidity data, a UART (Universal Asynchronous) communication module for providing X, Y, Z axis data and temperature and humidity data measured by the first RS 485 communication module and the second RS 485 communication module to a DSP Receiver / Transmitter), ADC), divides the digital signal into a time domain and a frequency domain, and then divides an insulated deterioration signal by using a time-frequency map (TF-MAP) The X, Y, and Z axis data measured by the three-axis acceleration sensor are acquired from the UART to analyze the magnitude of the corrected Mercurial magnitude scale table and transmitted to the MMI unit for output. And a DSP (Digital Signal Processor) that compares the measured temperature and humidity data acquired by the sensing sensor with the temperature and humidity values acquired from the UART and transmits the data to the MMI unit for output.

이상과 같이, 본 실시 예는 ESS용 파워컨디셔닝시스템 내부의 전기전자 기기들의 절연 열화, 과열, 습기로 인한 화재사고와 지진으로 인한 화재, 감전 등의 2차사고 발생 전 UHF 절연 열화, 진동, 온습도 감시진단 기능을 구비한 하이브리드 모니터링장치를 설치하여 수집된 데이터 분석 후 이상상태를 진단하여 사용자에게 경고함으로써 폭발, 화재로 파급될 수 있는 사고를 사전 예방하고, 안정적으로 전력을 충/방전하여 공급함으로써 전력공급의 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.As described above, in this embodiment, UHF insulation degradation, vibration, and temperature and humidity are monitored before generation of a secondary accident such as fire, electric shock, etc. due to insulation deterioration, overheat, moisture, fire and earthquake of electrical and electronic devices in the ESS power conditioning system By installing a hybrid monitoring device equipped with a diagnostic function, it diagnoses abnormal conditions after analyzing the collected data and warns the user to prevent accidents that can be caused by explosion or fire, and by stably supplying / discharging electric power, There is an advantage that the reliability of the supply can be enhanced.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템의 외형도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템의 구성 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 UHF감지센서 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 3축진동가속도센서 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 3축진동가속도센서의 회로도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 온습도감지센서의 구성도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 온습도감지센서의 회로도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 외형도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 내부 블록도.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 RF모듈 블록도.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 DSP 블록도.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 TF-MAP 분석화면 예시도.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 수정 메르칼리 진도계급표 예시도.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 상위프로그램 초기 화면 예시도.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 크리스탈 방식의 온도센서 사시도.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 크리스탈의 온도에 따른 공진주파수의 범위를 나타낸 그래프.FIG. 1 is an external view of a power conditioning system for an ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a block diagram of a configuration of a power conditioning system for an ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a UHF sensing sensor applied to a power conditioning system for an ESS having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
4 is a configuration diagram of a three-axis vibration acceleration sensor applied to a power conditioning system for an ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of a three-axis vibration acceleration sensor applied to a power conditioning system for an ESS having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
6 is a configuration diagram of a temperature and humidity sensing sensor applied to a power conditioning system for ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of a temperature and humidity sensing sensor applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an external view of a hybrid monitoring apparatus applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention; FIG.
9 is an internal block diagram of a hybrid monitoring apparatus applied to a power conditioning system for ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
10 is a block diagram of an RF module applied to a power conditioning system for ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
11 is a DSP block diagram of a hybrid monitoring apparatus applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is an exemplary view of a TF-MAP analysis screen of a hybrid monitoring apparatus applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention;
13 is a diagram illustrating a modified Mercurial magnitude raster table of a hybrid monitoring apparatus applied to an ESS power conditioning system having UHF insulation deterioration and vibration and temperature and humidity monitoring diagnostic functions according to an embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an exemplary top view of an initial screen of a hybrid monitoring apparatus applied to an ESS power conditioning system having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnostic functions according to an embodiment of the present invention; FIG.
15 is a perspective view of a crystal type temperature sensor applied to a power conditioning system for ESS having UHF insulation deterioration and vibration and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.
16 is a graph showing a range of a resonance frequency according to temperature of a crystal according to an embodiment of the present invention.

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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted.

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.In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be obscured.

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.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed. , ≪ / RTI > equivalents, and alternatives.

또한, 이하의 실시 예에서 개시되는 "포함하다", "구비하다" 또는 '이루어지다"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.It is to be understood that the terms such as " comprise ", "comprise ", or " comprise ", as used in the following examples, It should be understood that the present invention is not limited to the components but includes other components.

또한, 이하의 실시 예에서 개시되는 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템은 ESS용 파워컨디셔닝시스템 내부의 전기전자 기기들의 절연 열화, 과열, 습기로 인한 화재사고와 지진으로 인한 화재, 감전 등의 2차사고 발생 전 UHF 절연 열화, 진동, 온습도 감시진단 기능을 구비한 하이브리드 모니터링장치를 설치하여 수집된 데이터 분석 후 이상상태를 진단하여 사용자에게 경고함으로써 폭발, 화재로 파급될 수 있는 사고를 사전 예방하고 안정적으로 전력을 충/방전하여 공급함으로써 전력공급의 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.In addition, the power conditioning system for ESS having the UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function disclosed in the following embodiments can be applied to the electric and electronic devices in the power conditioning system for ESS, such as insulation deterioration, Before a second accident such as fire or electric shock due to an earthquake UHF Insulation Detection, vibration, temperature and humidity monitoring Hybrid monitoring device equipped with diagnosis function is installed to diagnose abnormal condition after analyzing collected data, There is an advantage that the reliability of the power supply can be enhanced by preventing the possible accidents and supplying and discharging the electric power stably.

이하에서는, UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 대하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, a power conditioning system for ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis functions will be described in more detail.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템의 외형도이다.1 is an external view of an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

파워컨디셔닝시스템은 랙(10, Rack) 타입의 외함과 외함 밑면에는 캐스터(30, Caster)가 설치되어 이동이 가능하도록 제작되어지고, 전면에는 파워컨디셔닝시스템의 충방전 기능설정, 보호기능 설정, 제어기능, 상태확인을 할 수 있는 디지털 제어기(40)가 일반적으로 구성된다.The power conditioning system is designed to be installed with a rack (10, Rack) type enclosure and a caster (30, Caster) installed on the bottom of the enclosure. The front panel is equipped with a power conditioning system, A digital controller 40 capable of performing a function, status check, etc. is generally constituted.

이때, 본 발명의 시스템은 파워컨디셔닝시스템 내부에 설치된 UHF감지센서(100), 3축진동가속도센서(200), 온습도감지센서(300)로부터 수집된 데이터 분석 후 분석 정보를 표출하는 하이브리드모니터링장치(400) 및 각종 스위치류(Power, Reset, Emergency Stop)로 구성된다.The system of the present invention includes a hybrid monitoring device 400 for displaying analysis information after data analysis collected from a UHF sensor 100, a three-axis acceleration sensor 200, and a temperature / humidity sensor 300 installed in a power conditioning system ), And various switches (Power, Reset, and Emergency Stop).

또한, 전원을 공급시켜 동작시키기 위한 파워버튼(50), 리셋버튼(60), 비상버튼(70) 등을 구비하고 있다.In addition, a power button 50, a reset button 60, an emergency button 70, and the like are provided for operating the power supply.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템의 구성 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram of a power conditioning system for an ESS having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시한 바와 같이, 에너지저장시스템은 태양광 발전이 가능한 10시에서 16시까지는 태양광 발전전력을 배터리에 충전하거나 유휴 전력이 많은 심야시간에 한전 전력을 배터리에 저장해 두었다가 일사량이 부족하거나 전력 사용량이 많을 때 저장된 에너지를 방전하여 안정적으로 전력을 공급하는 시스템으로 에너지관리시스템(EMS), 배터리(Battery) 및 배터리관리시스템(BMS), 파워컨디셔닝시스템(PCS)으로 구성된다.As shown in FIG. 2, the energy storage system is designed to charge the solar battery to the battery from 10:00 to 16:00 when the solar power can be generated, or to store the electric power in the battery in the middle of the night when the idle power is large. (EMS), a battery and a battery management system (BMS), and a power conditioning system (PCS), which discharge stored energy and supply power stably when the power consumption is high.

이때, 파워컨디셔닝시스템 내부는 태양광 발전전력 또는 한전 전력을 공급받기 위한 단자대(TB1), 입력측 차단기(CB1), 절연변압기(INPUT TR), 노이즈 필터(FILTER), 마그네트 스위치(MS1), 전력퓨즈(F), 리액터(L), PWM 제어를 위한 PWM CONVERTER, 배터리측 차단기(CB2), 배터리측 단자대(TB2), 전력 케이블(CABLE)으로 이루어진다.At this time, the inside of the power conditioning system includes a terminal block TB1, an input side breaker CB1, an insulation transformer INPUT TR, a noise filter, a magnet switch MS1, a power fuse (F), a reactor (L), a PWM converter for PWM control, a battery side circuit breaker (CB2), a battery side terminal block (TB2) and a power cable (CABLE).

본 발명에서는 UHF감지센서(100), 3축진동가속도센서(200), 온습도감지센서(300)를 내부에 구성하게 되며, 상기 감지 정보를 획득하여 출력시키기 위한 하이브리드모니터링장치(400)를 구성하게 된다.In the present invention, the UHF sensor 100, the triaxial vibration acceleration sensor 200, and the temperature / humidity sensor 300 constitute a hybrid monitoring apparatus 400 for acquiring and outputting the sensing information .

좀 더 구체적으로 설명하자면, 상기 UHF감지센서(100)는 외부잡음에 의한 영향을 최소화시키고, PCS(20) 내부에 설치된 전자기기의 노후화, 불량, 외란으로 인한 절연 열화에 의해 발생되는 초고조파 대역의 주파수를 감지하는 기능을 수행하게 된다.More specifically, the UHF detection sensor 100 minimizes the influence of external noise, and the UHF detection sensor 100 detects an ultra-high harmonic frequency band generated by deterioration of the electronic equipment installed in the PCS 20, The frequency of the signal is detected.

또한, 3축진동가속도센서(200)를 PCS랙(10)에 설치 구성하여 PCS랙에 가해지는 이상 진동 발생시 3축(X, Y, Z) 방향의 가속도를 측정할 수 있는 기능을 수행하게 된다.In addition, the three-axis vibration acceleration sensor 200 is installed in the PCS rack 10 to perform a function of measuring accelerations in three axis (X, Y, Z) directions when an abnormal vibration is applied to the PCS rack.

또한, 온습도감지센서(300)를 구성하여 PCS 내부의 온도 및 습도를 측정할 수 있도록 한다.Also, the temperature and humidity sensor 300 may be configured to measure temperature and humidity inside the PCS.

이때, 하이브리드모니터링장치(400)는 PCS랙(10)의 전면에 취부되어 상기 UHF감지센서(100), 3축진동가속도센서(200), 온습도감지센서(300)로부터 수집된 감지데이터를 토대로 설정된 기준데이터를 벗어나게 되면 이상 상태로 분석하여 사용자에게 경고 알람을 제공하게 되는 것이다.At this time, the hybrid monitoring device 400 is mounted on the front surface of the PCS rack 10 and is installed on the basis of the detected data collected from the UHF sensor 100, the three-axis acceleration sensor 200, When the data is out of order, it is analyzed as abnormal and a warning alarm is provided to the user.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 UHF감지센서 구성도이다.3 is a block diagram of a UHF sensing sensor applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

도 3에 도시한 바와 같이, UHF감지센서(100)는 절연열화 발생시 방사되는 전자파 신호를 검출할 수 있도록 목표주파수 범위가 0.3 ~ 3.0㎓인 등각 스파이럴 안테나(110)가 내장되며, 초고조파 대역을 포함하는 범위에서 0.3 ~ 3.0㎓의 주파수 대역에 대해 전자파 신호를 검출하도록 구성되고, 상기 등각 스파이럴 안테나(110)는 한 쌍의 도체가 중심으로부터 나선형으로 퍼지는 형상으로, 외측으로 진행될수록 상대적으로 폭이 넓어지는 구조로 구성되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 3, the UHF detection sensor 100 includes a spiral antenna 110 having a target frequency range of 0.3 to 3.0 GHz so as to detect an electromagnetic wave signal radiated when insulation deterioration occurs, and an ultra- , And the isochronous spiral antenna (110) has a shape in which a pair of conductors spreads spirally from the center and has a relatively wide width as it goes outward And a widened structure.

구체적으로 설명하면, 파워컨디셔닝시스템 내부에 설치된 전기전자 기기들은 노후화, 불량 또는 외란 등의 원인으로 절연열화가 발생되고, 절연열화 발생시 초고조파 대역의 주파수를 동반한다.Specifically, electrical and electronic devices installed in the power conditioning system are subject to deterioration due to aging, defects, disturbances, and the like, accompanied by a frequency of an ultra-harmonic band when insulation deterioration occurs.

이때, UHF감지센서(100)는 절연 열화에 의해 초고조파 대역의 발생된 주파수를 감지하기 위한 것으로서, 초광대역(Ultra Wide Bandwidth) 전자파(0.3 ~ 3.0㎓)를 검출하도록 구성되며, 몸체(도 3의 (A)참조)의 내부에는 등각 스파이럴(Log-Spiral) 안테나(110, 도 3의 (B) 참조)가 구비된다.In this case, the UHF detection sensor 100 is configured to detect a frequency generated in an ultra-high frequency band by insulation deterioration, and is configured to detect an ultra wide band electromagnetic wave (0.3 to 3.0 GHz) Spiral antenna 110 (refer to FIG. 3 (B)) is provided inside the antenna (see (A) of FIG.

이러한 초광대역대의 주파수를 검출하기 위해 본 발명에 적용된 UHF감지센서는 초고조파 대역을 포함하는 범위에서 0.3 ~ 3.0㎓의 주파수 대역에 대해 전자파 신호를 검출할 수 있도록 목표주파수 범위가 0.3 ~ 3.0㎓인 등각 스파이럴 안테나를 적용하는 것이 바람직하다.In order to detect an ultra-wideband frequency, a UHF sensor according to the present invention is designed to detect an electromagnetic wave signal in a frequency range of 0.3 to 3.0 GHz in a range including an ultra-high frequency band, It is preferable to apply the conformal spiral antenna.

상기 등각 스파이럴 안테나(110)는 한 쌍의 도체가 중심으로부터 나선형으로 퍼지는 형상으로 구성되되 외측으로 진행될수록 상대적으로 폭이 넓어지는 구조로 구성되어 초광대역 주파수를 감지하기에 적합한 구조로 이루어져 있다.The conical spiral antenna 110 has a structure in which a pair of conductors extend in a helical shape from the center, but have a relatively wide width as they go outward, and are structured to detect an ultra-wideband frequency.

이러한 구조의 등각 스파이럴 안테나(110)는 원편파(circular polarized wave)를 발생하도록 이루어짐에 따라 파워컨디셔닝시스템 내부에서 발생되는 절연열화에 의해 초광대역 주파수를 검출하는 데 적합하다.The isochronous spiral antenna 110 having such a structure is adapted to generate a circular polarized wave, and thus is suitable for detecting an ultra-wideband frequency by insulation deterioration generated in the power conditioning system.

아울러, 상기 등각 스파이럴 안테나(110)는 초고조파 대역의 주파수를 검출할 수 있는 구조이면 어느 형태의 안테나를 사용하여도 무방하다.Further, the conformal spiral antenna 110 may be any type of antenna as long as it has a structure capable of detecting a frequency in a superharmonic band.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 3축진동가속도센서 구성도이다.FIG. 4 is a configuration diagram of a three-axis vibration acceleration sensor applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이, 3축진동가속도센서(200)는 PCS랙(10)에 설치 구성되어 PCS랙에 가해지는 이상 진동 발생시 3축(X, Y, Z) 방향의 가속도를 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 4, the three-axis vibration acceleration sensor 200 is installed in the PCS rack 10 and can measure acceleration in three axial directions (X, Y, Z) when abnormal vibration applied to the PCS rack is generated .

이때, 바람직하게 3축진동가속도센서(200)는 저주파수 대역의 가속도를 정밀하게 측정할 수 있도록 측정범위(Full Scale) ± 2G, 분해능(Resolution) 1 mG/LSB의 ADXL362 (ANALOG DEVICES) 3축 가속도칩(210)을 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the three-axis vibration acceleration sensor 200 is an ADXL362 (ANALOG DEVICES) three-axis acceleration chip having a full scale of ± 2G and a resolution of 1 mG / LSB so that the acceleration of the low frequency band can be precisely measured. (210).

상기와 같은 3축 가속도 칩을 사용하는 이유는 움직임이 있을 때 활성 웨이크업 모드에서 전류 소비가 270nA에 불과하므로 장기간 사용할 수 있는 장점과 측정의 정확도가 높기 때문에 사용하게 되는 것이다.The reason for using such a three-axis acceleration chip is that since the current consumption is only 270 nA in active wakeup mode when there is motion, it is used because of its long-term advantage and high measurement accuracy.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 3축진동가속도센서의 회로도이다.5 is a circuit diagram of a three-axis vibration acceleration sensor applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

즉, AVR MCU(220)와 3축 가속도칩(210)은 SPI 통신으로 인터페이스하며, AVR MCU(220)는 MASTER, 3축 가속도칩(210)은 SLAVE가 된다.That is, the AVR MCU 220 and the three-axis acceleration chip 210 are interfaced by SPI communication, the AVR MCU 220 is a MASTER, and the three-axis acceleration chip 210 is a SLAVE.

이때, 3축 가속도칩(210)에서 측정된 데이터는 AVR MCU(220)로 전송되어 캘리브레이션 작업을 거친 후, 3축 진동가속도 데이터는 RS485통신모듈(230)을 통하여 하이브리드모니터링장치(400)로 전송된다.At this time, the data measured by the 3-axis acceleration chip 210 is transmitted to the AVR MCU 220 and subjected to calibration work, and then the 3-axis vibration acceleration data is transmitted to the hybrid monitoring device 400 through the RS485 communication module 230 do.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 온습도감지센서의 구성도이다.FIG. 6 is a configuration diagram of a temperature / humidity sensing sensor applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature / humidity monitoring diagnostic function according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 상기 온습도감지센서(300)는 PCS 내부의 온도 및 습도를 측정할 수 있는 기능을 수행하게 된다.As shown in FIG. 6, the temperature / humidity sensing sensor 300 performs a function of measuring temperature and humidity inside the PCS.

이때, 상기 온습도감지센서(300)는 측정범위 -40℃ ∼ +125℃, 정밀도 ± 0.3℃, 분해능 14bit 이고, 습도사양은 측정범위 0 ∼ 100%RH, 정밀도 ± 3.8%RH, 분해능 14bit인 온습도 센서칩(310)을 포함하는 것을 특징으로 한다.In this case, the temperature and humidity sensor 300 has a measurement range of -40 ° C to + 125 ° C, a precision of ± 0.3 ° C and a resolution of 14 bits. The humidity specification includes a temperature and humidity condition with a measurement range of 0 to 100% RH, a precision of ± 3.8% RH, And a sensor chip (310).

도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 온습도감지센서의 회로도이다.FIG. 7 is a circuit diagram of a temperature and humidity sensing sensor applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

즉, AVR MCU(320)와 온습도 센서칩(310)은 I2C 통신으로 인터페이스하며, AVR MCU(320)는 MASTER, 온습도 센서칩(310)은 SLAVE가 된다.That is, the AVR MCU 320 and the temperature / humidity sensor chip 310 are interfaced by I2C communication, and the AVR MCU 320 is the MASTER and the temperature and humidity sensor chip 310 is the SLAVE.

이때, 온습도 센서칩(310)에서 측정된 데이터는 AVR MCU(320)로 전송되어 캘리브레이션 작업을 거친 후 온습도 데이터는 RS485통신모듈(330)을 통하여 하이브리드모니터링장치(400)로 전송되어 진다.At this time, the data measured by the temperature / humidity sensor chip 310 is transmitted to the AVR MCU 320 and subjected to calibration, and then the temperature and humidity data is transmitted to the hybrid monitoring device 400 through the RS485 communication module 330.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 외형도이다.8 is an external view of a hybrid monitoring apparatus applied to an ESS power conditioning system having a UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시한 바와 같이, 하이브리드 모니터링장치(400)의 전면은 Graphic LCD(471), 상태표시용 LED(472, POWER, RUN, ERROR, COMM), 기능 설정키(473, ENTER, ESC, UP, DOWN, RIGHT, LEFT), UHF 절연열화, 진동, 온도, 습도 알람용 LED(474)로 구성되어 진다.8, the front of the hybrid monitoring device 400 includes a graphic LCD 471, a status display LED 472, POWER, RUN, ERROR, COMM, a function setting key 473, ENTER, ESC, UP , DOWN, RIGHT, LEFT), LEDs 474 for UHF insulation deterioration, vibration, temperature and humidity alarms.

즉, MMI부에 의해 제공되는 신호를 출력하게 되는 것이다.That is, the signal provided by the MMI unit is output.

특히, 본 발명에서는 절연열화, 진동, 온도 및 습도를 각각 주의, 경보, 위험으로 표시할 수 있도록 구성하는 것을 특징으로 한다.Particularly, the present invention is characterized in that insulation deterioration, vibration, temperature, and humidity can be indicated as caution, alarm, and danger respectively.

이를 통해 현재 상태가 안전한지, 불안한 상태인지를 관리자들이 즉각적으로 알 수 있으며, 필요에 따라 알람출력부를 구성하게 되면 주의, 경보, 위험을 청각적으로도 확인할 수 있게 될 것이다.This allows administrators to immediately know whether the current state is safe or unstable and configures the alarm output as needed to be able to audibly monitor alarms, alerts and risks.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 내부 블록도이다.9 is an internal block diagram of a hybrid monitoring apparatus applied to an ESS power conditioning system having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis functions according to an embodiment of the present invention.

도 9에 도시한 바와 같이, 하이브리드모니터링장치(400)는 PCS랙(10)의 전면에 취부되어 상기 UHF감지센서(100), 3축진동가속도센서(200), 온습도감지센서(300)로부터 수집된 감지데이터를 토대로 설정된 기준데이터를 벗어나게 되면 이상 상태로 분석하여 사용자에게 경고 알람을 제공하게 된다.9, the hybrid monitoring apparatus 400 is mounted on the front surface of the PCS rack 10 and is connected to the UHF sensor 100, the three-axis acceleration sensor 200, and the temperature / humidity sensor 300 If it is out of the reference data set based on the sensed data, it is analyzed as an abnormal state and a warning alarm is provided to the user.

이를 위하여, 개략적으로 설명하자면, UHF감지센서(100)로부터 전자파 신호를 입력받아 High Pass Filter(HPF)와 Low Pass Filter(LPF)로 구성된 RF모듈에서 변조를 실시하고, 변조된 전자파 신호는 ADC에서 디지털 신호로 변환되며, ADC에서 출력된 디지털 신호는 DSP에서 시간 도메인과 주파수 도메인으로 분할 변환되어 TF-MAP에서 절연열화 신호로 분석되어 MMI부를 통해 주의, 경보, 위험 LED를 점등되어 육안확인을 가능하게 하고, DO 접점을 통해 현장경보를 발령하며, LAN 통신을 통해 원격감시를 할 수 있도록 구성된다.To this end, the RF signal is received from the UHF detection sensor 100 and modulated by an RF module including a high pass filter (HPF) and a low pass filter (LPF) The digital signal output from the ADC is divided into time domain and frequency domain in the DSP and analyzed as an insulation deterioration signal in the TF-MAP. Through the MMI part, attention, alarm, Alarms are issued via DO contacts, and remote monitoring is possible via LAN communication.

좀 더 구체적으로 각 구성요소별로 하기와 같이 설명하도록 하겠다.More specifically, each component will be described as follows.

상기 하이브리드모니터링장치(400)는, RF모듈(410), ADC(420, Analog to Digital Converter), 제1RS485통신모듈(430), 제2RS485통신모듈(440), UART(450, Universal Asynchronous Receiver/Transmitter), DSP(460), MMI부(470), DO(480), LAN통신부(490)를 포함하여 구성되게 된다.The hybrid monitoring apparatus 400 includes an RF module 410, an ADC 420, a first RS 485 communication module 430, a second RS 485 communication module 440, a UART 450, a Universal Asynchronous Receiver / Transmitter A DSP 460, an MMI unit 470, a DO 480, and a LAN communication unit 490.

상기 RF모듈(410)은 High Pass Filter(HPF)와 Low Pass Filter(LPF)로 구성되며, 상기 UHF감지센서(100)로부터 전자파 신호를 입력받아 변조(Modulation)를 실시하기 위한 기능을 수행하게 된다.The RF module 410 includes a high pass filter (HPF) and a low pass filter (LPF), and performs a function of receiving an electromagnetic wave signal from the UHF detection sensor 100 and performing modulation .

즉, 도 10에 도시한 바와 같이, RF모듈(410)은 UHF감지센서(100)로부터 입력된 0.3 ~ 3.0㎓ 전자파 신호를 High Pass Filter(HPF)와 Low Pass Filter(LPF)에서 필터링할 때, 통과대역(Band Pass)을 변경하여 변조를 하게 되는데 High Pass Filter(HPF)에서는 0.2, 0.6, 1.1㎓ 대역을 필터링할 수 있고, Low Pass Filter(LPF)에서는 0.8, 1.5, 2.0㎓ 대역을 필터링할 수 있도록 설정 가능하다.10, when the RF module 410 filters the 0.3 to 3.0 GHz electromagnetic wave signal input from the UHF detection sensor 100 using a high pass filter (HPF) and a low pass filter (LPF) The high pass filter (HPF) filters 0.2, 0.6, and 1.1㎓ bands and the low pass filter (LPF) filters the 0.8, 1.5, and 2.0㎓ bands. .

이때, ADC(420, Analog to Digital Converter)는 상기 RF모듈에 의해 변조된 전자파 신호를 디지털 신호로 변환하게 되는 것이다.At this time, the ADC 420 converts the electromagnetic wave signal modulated by the RF module into a digital signal.

한편, 상기 제1RS485통신모듈(430)은 3축진동가속도센서(200)에서 측정된 X, Y, Z축 데이터를 획득하게 되며, 상기 제2RS485통신모듈(440)은 온습도감지센서(300)에서 측정된 온도, 습도 데이터를 획득하게 되는 것이다.The first RS 485 communication module 430 acquires the X, Y, and Z axis data measured by the three-axis acceleration sensor 200 and the second RS 485 communication module 440 acquires the X, Y, And obtains the temperature and humidity data.

이때, 상기 UART(450, Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)는 상기 제1RS485통신모듈(430)과 제2RS485통신모듈(440)과 연결되어 측정된 X, Y, Z축 데이터와 온도, 습도 데이터를 하기의 DSP(460)로 제공하는 기능을 수행하게 된다.The UART 450 is connected to the first RS 485 communication module 430 and the second RS 485 communication module 440 and transmits measured X, Y, Z axis data and temperature and humidity data to the URS 450, The DSP 460 performs a function of providing the data to the DSP 460.

그리고 본 발명의 핵심 구성요소인 DSP(460, Digital Signal Processor)는 ADC(420)에서 출력된 디지털 신호를 획득하여 시간 도메인과 주파수 도메인으로 분할 변환한 후, TF-MAP(Time-Frequency MAP)을 이용하여 절연 열화 신호를 분석하여 분석 결과를 MMI부(470)로 전송하여 출력시키며, 3축진동가속도센서(200)에서 측정된 X, Y, Z축 데이터를 UART(450)로부터 획득하여 수정 메르칼리 진도계급표 상의 진도를 분석하여 MMI부(470)로 전송하여 출력시키며, 온습도감지센서(300)에서 측정된 온도, 습도 데이터를 UART(450)로부터 획득하여 설정된 온도, 습도값과 비교 분석하여 MMI부(470)로 전송하여 출력시키는 기능을 수행하게 된다.The digital signal processor (DSP) 460, which is a core component of the present invention, acquires a digital signal output from the ADC 420 and divides the digital signal into a time domain and a frequency domain, and then performs a TF-MAP And outputs the analysis results to the MMI unit 470. The X, Y and Z axis data measured by the three-axis vibration acceleration sensor 200 are acquired from the UART 450, The temperature and humidity data measured by the temperature and humidity sensor 300 are compared with the temperature and humidity values obtained from the UART 450 and analyzed to determine the MMI (470) and outputs the same.

도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 적용되는 하이브리드 모니터링장치의 DSP 블록도이다.11 is a block diagram of a DSP of a hybrid monitoring apparatus applied to a power conditioning system for ESS having UHF insulation deterioration, vibration, and temperature and humidity monitoring diagnosis function according to an embodiment of the present invention.

도 11에 도시한 바와 같이, 상기 DSP(460, Digital Signal Processor)는, 절연열화분석모드부(461), 3축진동분석모드부(462), 온습도분석모드부(463)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.11, the DSP (Digital Signal Processor) 460 includes an insulation deterioration analysis mode unit 461, a triaxial vibration analysis mode unit 462, and a temperature / humidity analysis mode unit 463 .

상기 절연열화분석모드부(461)는 ADC(420)에서 출력된 디지털 신호를 획득하여 시간 도메인과 주파수 도메인으로 분할 변환한 후, TF-MAP(Time-Frequency MAP)을 이용하여 절연 열화 신호를 분석하여 MMI부(470)로 주의, 경보, 위험 중 적어도 어느 하나의 점등 신호를 제공하게 된다.The isolation deterioration analysis mode unit 461 acquires a digital signal output from the ADC 420, divides the digital signal into a time domain and a frequency domain, and then analyzes the insulation deterioration signal using a time-frequency map (TF-MAP) And provides the MMI unit 470 with at least one of a warning signal, an alarm signal, and a danger signal.

이를 통해 육안으로 확인이 가능하게 된다.This makes it possible to confirm with the naked eye.

그리고 DO(480, Digital Output)로 접점 신호를 제공하여 현장 경보를 발령시키고, LAN통신부(490)로 분석 정보를 제공하여 원격 감시가 가능하도록 한다.Then, a contact signal is provided to the DO (480, Digital Output) to issue a field alarm, and the LAN communication unit 490 provides analysis information to enable remote monitoring.

도 12에 도시한 바와 같이, TF-MAP 분석화면을 제공하게 되는데, RF모듈에서 변조된 전자파 신호는 ADC에서 디지털 신호로 변환되며, ADC에서 출력된 디지털 신호는 DSP에서 시간 도메인과 주파수 도메인으로 분할 변환 되는데, TF-MAP의 시간 도메인에 분포된 UHF 전자파 신호와 주파수 도메인에 분포된 UHF 전자파 신호의 밀집된 분포대역(①, ②)을 중심으로 절연열화 진행여부를 판단하게 되며 밀집된 분포대역에서 먼 곳으로 분산되어진 신호는 노이즈로 처리되어 분석의 정밀도를 높일 수 있다.As shown in FIG. 12, the TF-MAP analysis screen is provided. The electromagnetic wave signal modulated by the RF module is converted into a digital signal by the ADC, and the digital signal output from the ADC is divided into a time domain and a frequency domain in the DSP (1) and (2) of the UHF electromagnetic signals distributed in the time domain of the TF-MAP and the UHF electromagnetic signals distributed in the frequency domain are used to determine whether or not the insulation deterioration progresses, The signal that has been dispersed into the signal can be processed as noise to improve the accuracy of the analysis.

상기 3축진동분석모드부(462)는 3축진동가속도센서(200)에서 측정된 X, Y, Z축 데이터를 UART(450)로부터 획득 후, 수정 메르칼리 진도계급표 상의 진도를 분석하여 MMI부(470)로 진도 Ⅳ단계는 주의, Ⅴ단계는 경보, Ⅵ단계 이상에서는 위험 점등 신호를 제공하고, DO(480, Digital Output)로 접점 신호를 제공하여 현장 경보를 발령시키고, LAN통신부(490)로 분석 정보를 제공하여 원격 감시가 가능하도록 한다.The three-axis vibration analysis mode unit 462 analyzes the magnitude of the X-ray, the Y-axis, and the Z-axis data measured by the three-axis vibration acceleration sensor 200 from the UART 450, 470), the warning signal in step IV, the warning signal in step V, and the danger signal in step VI are provided, and a contact signal is provided to the DO (480, Digital Output) Provide analysis information to enable remote monitoring.

도 13에 도시한 바와 같이, 가속도값이 0.015 ~ 0.02 범위 내에 존재하게 되면 주의 단계로 분석하게 되는 것이며, 이에 따라 주의 점등 신호를 MMI부(470)로 제공하게 되며, 주의 점등 엘이디를 점멸시키게 되는 것이다.As shown in FIG. 13, if the acceleration value is within the range of 0.015 to 0.02, analysis is performed in a caution step. Accordingly, a warning light signal is provided to the MMI unit 470, will be.

한편, 도 14의 경우에는 초기화면으로 원격 감시를 위한 IP 주소를 설정하게 되면 LAN통신부(490)를 통해 UHF 절연열화 정보, 진동 정보, 온습도 정보를 원격지에서도 확인이 가능하게 된다.14, if an IP address for remote monitoring is set as an initial screen, UHF insulation deterioration information, vibration information, and temperature / humidity information can be confirmed remotely through the LAN communication unit 490.

상기 온습도분석모드부(463)는 온습도감지센서(300)에서 측정된 온도, 습도 데이터를 UART(450)로부터 획득하여 설정된 온도, 습도값과 비교 분석하여 MMI부(470)로 주의, 경보, 위험 중 적어도 어느 하나의 점등 신호를 제공하고, DO(480, Digital Output)로 접점 신호를 제공하여 현장 경보를 발령시키고, LAN통신부(490)로 분석 정보를 제공하여 원격 감시가 가능하도록 한다.The temperature and humidity analysis mode unit 463 compares the temperature and humidity data measured by the temperature and humidity sensor 300 with the temperature and humidity values obtained from the UART 450 and analyzes the temperature and humidity data, And provides a contact signal to the DO 480 (Digital Output) to issue a site alarm. The LAN communication unit 490 provides analysis information to enable remote monitoring.

예를 들어, 설정된 온도가 주의일 경우에 40~49℃, 경보일 경우에 50~69℃, 위험일 경우에 70℃ 이상으로 설정하게 되면 UART(450)로부터 획득된 온도가 41℃일 경우에 주의 점등 신호를 MMI부(470)로 제공하게 되며, 주의 점등 엘이디를 점멸시키게 되는 것이다.For example, if the set temperature is set to 40 to 49 ° C in case of caution, 50 to 69 ° C in case of alarm, and 70 ° C or more in case of danger, if the temperature obtained from UART 450 is 41 ° C The attention light signal is provided to the MMI unit 470, and the attention light LED is blinked.

한편, 부가적인 양태에 따라, 온습도감지센서(300)는 온도센서를 포함하여 구성할 수 있다.Meanwhile, according to an additional aspect, the temperature and humidity sensor 300 may be configured to include a temperature sensor.

도 15에 도시한 바와 같이, 상기 온도센서(300a)는 온도 검출지점에 면접촉되는 베이스플레이트(310); 상기 베이스플레이트(310)에 설치되어 상기 PCS 내부의 유도기전력으로부터 동작전원을 출력하는 동작전원공급모듈(320); 상기 동작전원공급모듈(320)에서 출력되는 전원으로 일정한 주파수를 가진 RF(Radio frequency) 전위를 출력하는 IDT(interdigital transducer) 전극(330); 상기 IDT 전극(330)에서 출력되는 RF 전위에 의해 발진하는 크리스탈 모듈(340); 상기 크리스탈 모듈(340)에서 발진되는 진동을 증폭하는 발진모듈(350); 및 상기 발진모듈(350)에서 출력되는 주파수를 출력하는 공진코일(360)을 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown in Fig. 15, the temperature sensor 300a includes a base plate 310 which is in surface contact with a temperature detection point; An operation power supply module 320 installed in the base plate 310 to output operation power from the induction electromotive force inside the PCS; An interdigital transducer (IDT) electrode 330 for outputting an RF (Radio Frequency) potential having a predetermined frequency to the power output from the operation power supply module 320; A crystal module 340 oscillated by an RF potential output from the IDT electrode 330; An oscillation module 350 for amplifying vibrations generated in the crystal module 340; And a resonance coil 360 for outputting a frequency output from the oscillation module 350. [

온도센서(300a)는 온도를 검출하고자 하는 PCS에 부착되어 온도 변화에 따라 발생된 크리스탈의 공진주파수를 발진하여 출력하는 것으로서, 온도 변화에 따른 공진주파수의 변화를 이용한 것이다.The temperature sensor 300a is attached to the PCS to detect the temperature, and oscillates and outputs the resonance frequency of the crystal generated according to the temperature change. The temperature sensor 300a uses the change of the resonance frequency according to the temperature change.

부연하면, 크리스탈 한 면에 형성된 IDT(interdigital transducer) 전극을 통하여 일정한 주파수를 가진 RF(Radio frequency) 전위를 가하면 2차 압전효과가 반복적으로 발생하면서 일정 주파수를 가진 표면탄성파가 발생한다. In addition, if an RF (radio frequency) potential having a constant frequency is applied through an IDT (interdigital transducer) electrode formed on one side of a crystal, a secondary piezoelectric effect is repeatedly generated, and a surface acoustic wave having a predetermined frequency is generated.

여기서, 표면탄성파에 의해 크리스탈은 발진하여 공진주파수를 출력하는데, 크리스탈에서 출력되는 공진주파수는 온도 변화에 따라 가변된다. Here, the crystal is oscillated by the surface acoustic wave to output the resonance frequency, and the resonance frequency output from the crystal varies according to the temperature change.

즉, 설정된 온도에서의 발생되는 공진주파수와 온도 변화에 따라 발진된 공진주파수는 소정의 차이가 발생된다.That is, a predetermined difference occurs between the resonance frequency generated at the set temperature and the resonance frequency oscillated according to the temperature change.

이때, 크리스탈에 인가되는 전원은 전력선으로부터 유도되는 유도 기전력을이용하고, 크리스탈에서 발진된 공진주파수는 공진기를 이용하여 증폭되어 출력된다.At this time, the power applied to the crystal uses the induced electromotive force derived from the power line, and the resonance frequency generated from the crystal is amplified and output using the resonator.

이에 따라, 크리스탈의 고유 진동에 따른 설정된 온도에서의 공진주파수와 온도 변화에 따라 발진된 공진주파수를 비교하여 온도를 검출할 수 있게 된다.Accordingly, it is possible to detect the temperature by comparing the oscillated resonance frequency according to the resonance frequency and the temperature change at the set temperature according to the natural vibration of the crystal.

또한, 온도센서에 구비되는 크리스탈의 고유 공진주파수를 각각 다르게 적용하고, 적용된 크리스탈에 의해 발진된 공진주파수를 검출하게 되면, 각 온도센서(300a)가 설치된 위치를 검출할 수 있게 된다.Further, by applying different resonance frequencies of the crystals provided in the temperature sensor and detecting the resonance frequency generated by the applied crystal, the position where each temperature sensor 300a is installed can be detected.

따라서, 본 발명에서 PCS 내부에 온도센서를 구성하고, PCS 외부에 일정 간격으로 온도센서를 구성할 경우에 PCS 내부에서 온도가 설정된 온도 이상으로 감지될 경우에, 외부의 온도센서에서도 각기 다른 온도값을 전송하게 된다.Therefore, in the present invention, when a temperature sensor is constructed inside the PCS and a temperature sensor is formed outside the PCS at a predetermined interval, when the temperature is detected to be higher than a set temperature in the PCS, .

이때, 내부 온도와 외부 온도를 서로 비교하여 어느 위치에서 화재 혹은 기타 온도를 높인 원인을 발생시켰는지를 판단할 수 있게 된다.At this time, the internal temperature and the external temperature can be compared with each other to determine from which position the cause of the fire or other temperature increase is caused.

이때, 상기 온도센서는 온도의 변화에 따라 주파수를 발진하여 무선으로 DSP로 송출하게 된다.At this time, the temperature sensor oscillates the frequency according to the change of the temperature, and sends it to the DSP wirelessly.

따라서, 상기 DSP에는 크리스탈 방식의 주파수를 획득하기 위한 크리스탈용RF모듈과 크리스탈용ADC가 구비되며, 상기 크리스탈용ADC를 통해 획득된 온도 데이터를 분석하게 되는 것이다.Accordingly, the DSP includes an RF module for crystal and a crystal ADC for obtaining a crystal-type frequency, and analyzes the temperature data acquired through the ADC for crystal.

이때, 온습도분석모드부(463) 대신에 온도분석모드부를 구성하게 되며, 이를 통해 설정된 온도값과 비교 분석하여 MMI부(470)로 주의, 경보, 위험 중 적어도 어느 하나의 점등 신호를 제공하고, DO(480, Digital Output)로 접점 신호를 제공하여 현장 경보를 발령시키고, LAN통신부(490)로 분석 정보를 제공함으로써, 원격 감시가 가능하도록 구성하게 된다.At this time, instead of the temperature / humidity analysis mode unit 463, a temperature analysis mode unit is constructed. The MMI unit 470 provides at least one of a warning signal, an alarm signal, and a danger signal, DO (480, Digital Output) to issue a site alarm and provide analysis information to the LAN communication unit 490, thereby enabling remote monitoring.

구체적으로 설명하자면, 상기 베이스플레이트(310)는 온도 검출지점에 면접촉되는 형상을 가지는데, 예를 들어, 소정의 판 형상으로 이루어지고, 일측에는 온도 검출 대상에 나사 결합하기 위한 홈(311)이 형성된다.Specifically, the base plate 310 has a shape in which the base plate 310 is in surface contact with a temperature detection point, for example, a predetermined plate shape, and a groove 311 for screwing to a temperature detection object is formed on one side, .

이때, 동작전원공급모듈(320)은 베이스플레이트(310)에 설치되어 상기 PCS 내부의 유도기전력으로부터 동작 전원을 출력하게 된다.At this time, the operation power supply module 320 is installed on the base plate 310 and outputs operation power from the induction electromotive force inside the PCS.

즉, PCB기판에 유도코일이 나선형으로 배치된 형태로 이루어지는데, 유도코일의 길이에 비례하여 유도되는 기전력이 증가되게 된다. That is, the induction coil is arranged in a spiral shape on the PCB substrate, and the electromotive force induced in proportion to the length of the induction coil is increased.

이에, 동작전원공급모듈(320)에서 출력되는 동작 전원은 균일한 동작 전원을 출력하도록 저항 및 콘덴서를 더 포함하여 구성될 수 있다.Accordingly, the operation power supply output from the operation power supply module 320 may further include a resistor and a capacitor to output a uniform operation power supply.

그리고 IDT(interdigital transducer) 전극(330)을 형성함으로써, 동작전원공급모듈(320)에서 출력되는 전원으로 일정한 주파수를 가진 RF(Radio frequency) 전위를 출력하게 된다.By forming the IDT (interdigital transducer) electrode 330, an RF (Radio Frequency) potential having a constant frequency is output to the power output from the operation power supply module 320.

이때, IDT 전극(330)의 상측에 형성된 크리스탈 모듈(340)을 통해 IDT 전극(330)에서 출력되는 RF 전위에 의해 발진하게 된다.At this time, the signal is oscillated by the RF potential output from the IDT electrode 330 through the crystal module 340 formed on the IDT electrode 330.

크리스탈은 압전효과의 특성을 갖는 소자의 한 종류로서, 매우 정밀한 기준 신호원이며 광범위의 전자기기에 응용되고 있다.Crystal is a kind of device that has the characteristics of piezoelectric effect and is a very precise reference source and is applied to a wide range of electronic devices.

여기서, 압전효과란 어떤 특정의 결정성 재료(예를 들면, 크리스탈 등)에 응력을 가하면, 응력의 기계적 스트레스에 비례하여 결정성 재료표면 사이에 전장이 발생되고(1차 압전효과), 반대로 결정성재료표면 사이에 전장을 걸어주면 결정성 재료에 기계적인 변형이 생기는 것으로(2차 압전효과), 전기적 에너지와 기계적 에너지가 상호 변형되는 특이한 현상을 의미한다.Here, the piezoelectric effect refers to a phenomenon that when a stress is applied to a specific crystalline material (e.g., a crystal or the like), an electric field is generated between the surfaces of the crystalline material in proportion to the mechanical stress of the stress (primary piezoelectric effect) When the electric field is applied between the surfaces of the material, mechanical deformation occurs in the crystalline material (secondary piezoelectric effect), which means that the electric energy and the mechanical energy are mutually deformed.

따라서, 상기 동작전원공급모듈(320)에서 출력되는 전원을 IDT(interdigital transducer) 전극(330)을 통해 크리스탈에 인가하게 되면, 상기 크리스탈에는 2차 압전효과가 반복적으로 발생하면서 일정 주파수를 가진 탄성파가 발생한다.Accordingly, when the power output from the operation power supply module 320 is applied to the crystal through the IDT (interdigital transducer) electrode 330, a secondary piezoelectric effect is repeatedly generated in the crystal, and an elastic wave having a constant frequency Occurs.

상기 탄성파는 크리스탈을 공진시키게 되는데, 크리스탈의 공진 주파수는 크리스탈의 주변 온도와 상관관계가 있다.The elastic waves resonate the crystal, and the resonance frequency of the crystal correlates with the ambient temperature of the crystal.

즉, 크리스탈의 기본 공진주파수와 온도에 따른 변화된 공진주파수의 차이를 분석하면, 온도를 검출할 수 있게 된다. That is, by analyzing the difference between the fundamental resonance frequency of the crystal and the changed resonance frequency according to the temperature, the temperature can be detected.

또한, 크리스탈의 두께는 크리스탈의 기본 공진주파수를 결정하는 중요한 인자이다. In addition, the thickness of the crystal is an important factor determining the fundamental resonance frequency of the crystal.

부연하면, 크리스탈의 가공 두께에 따라 공진주파수를 가변시킬 수 있으므로, 공진주파수가 각각 다른 크리스탈을 온도센서에 적용하고, 온도센서가 설치된 위치의 온도센서에 대한 공진주파수를 미리 지정하여 저장하게 되면, 검출된 공진주파수에 대한 위치를 확인할 수 있다.In other words, since the resonance frequency can be varied according to the thickness of the crystal, if a crystal having a different resonance frequency is applied to the temperature sensor and the resonance frequency for the temperature sensor at the position where the temperature sensor is installed is previously specified and stored, The position of the detected resonance frequency can be confirmed.

이때, 발진모듈(350)을 통해 상기 크리스탈 모듈(340)에서 발진되는 진동을 증폭하게 되며, 공진코일(360)에 의해 상기 발진모듈(350)에서 출력되는 주파수를 출력하게 되는 것이다.At this time, the vibration generated by the crystal module 340 is amplified through the oscillation module 350, and the frequency output from the oscillation module 350 is outputted by the resonance coil 360.

또한, 상기 동작전원공급모듈(320), IDT 전극(330), 크리스탈 모듈(340), 발진모듈(350) 및 공진코일(360)을 보호하기 위한 보호캡(370)이 상기 베이스플레이트(310) 상부에 결합된다.A protection cap 370 for protecting the operation power supply module 320, the IDT electrode 330, the crystal module 340, the oscillation module 350 and the resonance coil 360 is formed on the base plate 310, Respectively.

이와 같은 구성의 온도센서는 검출하고자 하는 위치에 간단히 설치할 수 있고, 유도기전력을 통해 발생된 전원으로 동작되며, 크리스탈의 공진주파수를 무선으로 출력함에 따라 온도를 용이하게 검출할 수 있음은 물론, 크리스탈의 고유공진주파수에 따라 위치를 파악할 수 있다.The temperature sensor having such a configuration can be easily installed at a position to be detected, operated by the power generated by the induction electromotive force, can easily detect the temperature as the resonance frequency of the crystal is outputted by radio, The position can be grasped according to the natural resonance frequency of the resonator.

도 16은 일 실시 예에 따른 크리스탈의 온도에 따른 공진주파수의 범위를 나타낸 그래프이다.16 is a graph showing a range of a resonance frequency according to temperature of a crystal according to an embodiment.

크리스탈의 공진주파수는 425 ~ 442MHz의 범위에서 각각의 공진주파수가 서로 중첩되지 않도록 12개로 구분하여 구성된다.The resonance frequency of the crystal is divided into 12 groups so that the respective resonance frequencies do not overlap with each other in the range of 425 to 442 MHz.

예를 들어, 검출된 공진주파수의 범위가 425.0 ~ 426.4MHz인 경우, 제1온도센서에서 출력된 주파수로 확인할 수 있고, 상기 제1온도센서가 설치되는 위치를 검출할 수 있게 된다.For example, when the range of the detected resonance frequency is 425.0 to 426.4 MHz, it can be confirmed by the frequency outputted from the first temperature sensor, and the position where the first temperature sensor is installed can be detected.

따라서, 본 발명에서 PCS 내부에 온도센서를 구성하고, PCS 외부에 일정 간격으로 온도센서를 구성할 경우에 PCS 내부에서 온도가 설정된 온도 이상으로 감지될 경우에, 외부의 온도센서에서도 각기 다른 온도값을 전송하게 된다.Therefore, in the present invention, when a temperature sensor is constructed inside the PCS and a temperature sensor is formed outside the PCS at a predetermined interval, when the temperature is detected to be higher than a set temperature in the PCS, .

한편, 상기 하이브리드모니터링장치(400)는 온도센서(300a)별 출력되는 공진주파수 범위, 온도센서별 설치 위치, 온도센서별 고유식별 정보, 이벤트 발생 온도 정보를 포함하여 구성되는 메모리부를 더 포함하여 구성할 수 있다.The hybrid monitoring device 400 further includes a memory unit including a resonance frequency range output by the temperature sensor 300a, an installation position of each temperature sensor, unique identification information of each temperature sensor, and event occurrence temperature information, can do.

이때, 상기 메모리부는 실시간으로 감지된 온도 정보를 저장할 수도 있다.At this time, the memory unit may store temperature information sensed in real time.

예를 들어, 제1온도센서의 공진주파수의 범위 - 425.0 ~ 426.4MHz, 설치 위치 - PCS 칩, 고유식별 정보 - 11를 저장하고, 제2온도센서의 공진주파수의 범위- 426.5 ~ 427.8MHz, 설치 위치 - 랙의 최상측, 고유식별 정보 - 12를 저장하고, 제3온도센서의 공진주파수의 범위- 427.9 ~ 429.3MHz, 설치 위치 - 랙의 최하측, 고유식별 정보 - 13를 저장하게 되며, 이벤트 발생 온도는 40℃ 이상이라는 정보를 저장하게 된다.For example, the range of the resonance frequency of the first temperature sensor - 425.0 to 426.4 MHz, the mounting position - PCS chip, the unique identification information - 11 is stored, the resonance frequency range of the second temperature sensor is 426.5 to 427.8 MHz, The position of the rack, the unique identification information - 12, the resonance frequency range of the third temperature sensor - 427.9 to 429.3 MHz, the mounting position - the lowest position of the rack, unique identification information - And the generated temperature is 40 ° C or more.

이때, DSP(460)에서는 각각의 온도센서들로부터 일정 간격으로 출력되는 공진주파수를 수신하여 어느 온도센서에서 출력되는 공진주파수인지를 분석하게 된다.At this time, the DSP 460 receives the resonance frequency output from each of the temperature sensors at a predetermined interval, and analyzes the resonance frequency output from the temperature sensor.

예를 들어, 수신된 공진주파수가 426MHz라면, 설치 위치는 PCS 칩이며, 고유식별 정보는 11이라는 정보를 판단할 수 있게 된다.For example, if the received resonance frequency is 426 MHz, the installation position is the PCS chip, and the information that the unique identification information is 11 can be determined.

그리고, 온도는 크리스탈의 고유 진동에 따른 설정된 온도에서의 공진 주파수와 온도 변화에 따라 발진된 공진주파수를 비교하여 온도를 검출할 수 있게 되는데, 만약 검출된 온도가 41℃라면, 이벤트 발생 온도 조건에 해당하므로 경고 알람을 발생시키게 된다.The temperature can be detected by comparing the oscillated resonance frequency according to the resonance frequency and the temperature change according to the natural vibration of the crystal. If the detected temperature is 41 ° C, A warning alarm is generated.

또한, 부가적인 양태에 따라, 하이브리드모니터링장치(400)는 수집된 온도데이터를 토대로 설정된 이벤트 발생 온도 조건을 벗어나는 온도센서의 설치 위치, 고유식별 정보, 검출 온도 정보를 추출하여 LAN통신부(490)로 추출데이터를 제공하기 위한 이벤트발생온도처리부를 더 포함하여 구성할 수 있다.In addition, in accordance with an additional aspect, the hybrid monitoring device 400 extracts the installation location, unique identification information, and detected temperature information of the temperature sensor that deviate from the event occurrence temperature condition set based on the collected temperature data, And an event occurrence temperature processing unit for providing the extracted data.

즉, 설정된 온도값을 초과한다면 각종 화재의 원인을 야기시키기 때문에 실시간으로 이벤트 발생시 해당 온도와 위치 정보를 제공함으로써, 관리자는 어느 위치에서 온도가 급작스럽게 상승하였는 지를 판단할 수가 있게 된다.In other words, if the set temperature value is exceeded, various fire causes are caused. Therefore, when the event occurs in real time, the manager provides the temperature and position information so that the manager can judge from which position the temperature rises suddenly.

제1온도센서The first temperature sensor 제2온도센서The second temperature sensor 제3온도센서The third temperature sensor 검출온도Detection temperature 41℃41 C 45℃45 ° C 60℃60 ° C 설치 위치Installation Location PCS 칩PCS chip 랙의 최상측Top side of the rack 랙의 최하측Bottom of rack

종래 기술들은 온도가 이벤트 발생 조건을 초과할 경우에 단순히 경고 알람만 제공하고 있지만, 본 발명의 경우에는 이벤트 발생 위치를 예측할 수가 있게 된다.The prior arts provide only a warning alarm when the temperature exceeds the event occurrence condition, but in the case of the present invention, the event occurrence position can be predicted.

예를 들어, 상기 표 1을 참조하여 설명하면, 제1온도센서의 온도는 40℃, 제2온도센서의 온도는 45℃, 제3온도센서의 온도는 60℃로 검출되었다면, 관리자는 제3온도센서의 위치에 문제가 있다고 판단할 수 있게 된다.For example, referring to Table 1, if the temperature of the first temperature sensor is 40 ° C, the temperature of the second temperature sensor is 45 ° C, and the temperature of the third temperature sensor is detected as 60 ° C, It can be judged that there is a problem in the position of the temperature sensor.

이때, 해당 온도센서의 위치 정보를 동시에 제공함으로써, 관리자는 현재 랙의 최하측에 문제가 발생하고 있어 이에 따라 주변으로 온도 상승을 일으키고 있음을 예측할 수 있게 되어 해당 위치에 구성된 전자기기 혹은 부품들을 신속하게 확인할 수 있게 되는 것이다.At this time, by providing the position information of the temperature sensor at the same time, the manager can predict that the lowermost side of the rack is presently in trouble, thereby raising the temperature to the periphery. Thus, .

이상에서 설명된 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다.The power conditioning system for ESS with the UHF insulation deterioration and vibration and temperature and humidity monitoring diagnostic functions described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded on a computer readable medium.

컴퓨터 판독 가능한 매체는 프로세서에 의해 액세스 가능한 임의의 매체일 수 있다. 이러한 매체는 휘발성 및 비휘발성 매체 둘 다, 착탈식과 비착탈식 매체, 통신 매체, 저장 매체 및 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다.The computer readable medium may be any medium accessible by the processor. Such media can include both volatile and nonvolatile media, removable and non-removable media, communication media, storage media, and computer storage media.

통신 매체는 컴퓨터 판독 가능한 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 반송파 또는 기타 전송 메커니즘 등의 변조된 데이터 신호의 기타 데이터를 포함할 수 있고, 공지된 임의의 기타 형태의 정보 전달 매체를 포함할 수 있다.A communication medium may include computer readable instructions, data structures, program modules, other data of a modulated data signal such as a carrier wave or other transmission mechanism, and may include any other form of information delivery medium known in the art.

저장 매체는 RAM, 플래시 메모리, ROM, EPROM, 전기적으로 소거 가능한 판독 전용 메모리("EEPROM"), 레지스터, 하드 디스크, 착탈식 디스크, 콤팩트 디스크 판독 전용 메모리("CD-ROM"), 또는 공지된 임의의 기타 형태의 저장 매체를 포함할 수 있다.The storage medium may be any type of storage medium such as RAM, flash memory, ROM, EPROM, electrically erasable read only memory ("EEPROM"), registers, hard disk, removable disk, compact disk read only memory Or any other type of storage medium.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments or constructions. You can understand that you can do it. The embodiments described above are therefore to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

100 : UHF감지센서
200 : 3축진동가속도센서
300 : 온습도감지센서
400 : 하이브리드모니터링장치100: UHF detection sensor
200: 3-axis vibration acceleration sensor
300: Temperature and humidity sensor
400: Hybrid monitoring device

Claims (5)

UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템에 있어서,
외부잡음에 의한 영향을 최소화시키고, PCS(20) 내부에 설치된 전자기기의 노후화, 불량, 외란으로 인한 절연 열화에 의해 발생되는 초고조파 대역의 주파수를 감지하는 UHF감지센서(100);
PCS랙(10)에 설치 구성되어 PCS랙에 가해지는 이상 진동 발생시 3축(X, Y, Z) 방향의 가속도를 측정할 수 있는 3축진동가속도센서(200);
PCS 내부의 온도 및 습도를 측정할 수 있는 온습도감지센서(300);
PCS랙(10)의 전면에 취부되어 상기 UHF감지센서(100), 3축진동가속도센서(200), 온습도감지센서(300)로부터 수집된 감지데이터를 토대로 설정된 기준데이터를 벗어나게 되면 이상 상태로 분석하여 사용자에게 경고 알람을 제공하기 위한 하이브리드모니터링장치(400);
를 포함하여 구성되고,
상기 UHF감지센서(100)는,
절연열화 발생시 방사되는 전자파 신호를 검출할 수 있도록 목표주파수 범위가 0.3 ~ 3.0㎓인 등각 스파이럴 안테나가 내장되며, 초고조파 대역을 포함하는 범위에서 0.3 ~ 3.0㎓의 주파수 대역에 대해 전자파 신호를 검출하도록 구성되고,
상기 등각 스파이럴 안테나(110)는,
한 쌍의 도체가 중심으로부터 나선형으로 퍼지는 형상으로, 외측으로 진행될수록 상대적으로 폭이 넓어지는 구조로 구성되며,
상기 3축진동가속도센서(200)는,
저주파수 대역의 가속도를 정밀하게 측정할 수 있도록 측정범위(Full Scale) ± 2G, 분해능(Resolution) 1 mG/LSB의 ADXL362 (ANALOG DEVICES) 3축 가속도칩(210)을 포함하고,
상기 온습도감지센서(300)는,
측정범위 -40℃ ∼ +125℃, 정밀도 ± 0.3℃, 분해능 14bit 이고, 습도사양은 측정범위 0 ∼ 100%RH, 정밀도 ± 3.8%RH, 분해능 14bit인 온습도 센서칩(310)을 포함하되,
상기 온습도감지센서(300)에서 온도를 검출하는 온도센서(300a)는,
온도 검출지점에 면접촉되는 베이스플레이트(310);
상기 베이스플레이트(310)에 설치되어 상기 PCS 내부의 유도기전력으로부터 동작전원을 출력하는 동작전원공급모듈(320);
상기 동작전원공급모듈(320)에서 출력되는 전원으로 일정한 주파수를 가진 RF(Radio frequency) 전위를 출력하는 IDT(interdigital transducer) 전극(330);
상기 IDT 전극(330)에서 출력되는 RF 전위에 의해 발진하는 크리스탈 모듈(340);
상기 크리스탈 모듈(340)에서 발진되는 진동을 증폭하는 발진모듈(350); 및
상기 발진모듈(350)에서 출력되는 주파수를 출력하는 공진코일(360);
을 포함하여 이루어지며,
상기 하이브리드모니터링장치(400)는,
상기 온도센서(300a) 별 출력되는 공진주파수 범위, 온도센서별 설치 위치, 온도센서별 고유식별 정보, 이벤트 발생 온도 정보를 포함하여 구성되는 메모리부; 및
수집된 온도 정보를 토대로 설정된 이벤트 발생 온도 조건을 벗어나는 온도센서의 설치 위치, 고유식별 정보, 검출 온도 정보를 추출하여 제공하기 위한 이벤트발생온도처리부를 포함하여 이벤트 발생시 해당 온도와 위치 정보를 제공하는 것을 특징으로 하는 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템.
1. A power conditioning system for an ESS having UHF insulation deterioration, vibration and temperature and humidity monitoring diagnosis function,
A UHF sensing sensor 100 that minimizes the influence of external noise and senses a frequency of an ultra-high frequency band generated by deterioration of insulation due to deterioration and deterioration of electronic equipment installed in the PCS 20;
A three-axis acceleration sensor 200 installed in the PCS rack 10 and capable of measuring accelerations in three axes (X, Y, Z) when abnormal vibration is applied to the PCS rack;
A temperature and humidity sensing sensor 300 capable of measuring temperature and humidity inside the PCS;
When it is mounted on the front surface of the PCS rack 10 and deviates from the reference data set based on the sensing data collected from the UHF sensing sensor 100, the three-axis acceleration sensor 200, and the temperature / humidity sensing sensor 300, A hybrid monitoring device (400) for providing a warning alarm to a user;
And,
The UHF detection sensor 100 includes:
A spiral antenna having a target frequency range of 0.3 to 3.0 GHz is incorporated to detect an electromagnetic wave signal radiated when an insulation deterioration occurs, and an electromagnetic wave signal is detected in a frequency band of 0.3 to 3.0 GHz in a range including an ultra-high frequency band Respectively,
The isochronous spiral antenna (110)
A pair of conductors is formed in a spiral shape extending from the center, and a structure in which the width becomes relatively wider as it goes outward,
The three-axis vibration acceleration sensor (200)
And includes an ADXL362 (ANALOG DEVICES) three-axis acceleration chip 210 having a full scale of ± 2G and a resolution of 1 mG / LSB for precisely measuring the acceleration in the low frequency band,
The temperature / humidity sensor 300 may include a temperature /
Humidity sensor chip 310 having a measurement range of -40 ° C to + 125 ° C, a precision of ± 0.3 ° C and a resolution of 14 bits, and a humidity specification of 0 to 100% RH, a precision of ± 3.8% RH and a resolution of 14 bits,
The temperature sensor (300a) for detecting the temperature in the temperature / humidity sensor (300)
A base plate (310) in surface contact with a temperature detection point;
An operation power supply module 320 installed in the base plate 310 to output operation power from the induction electromotive force inside the PCS;
An interdigital transducer (IDT) electrode 330 for outputting an RF (Radio Frequency) potential having a predetermined frequency to the power output from the operation power supply module 320;
A crystal module 340 oscillated by an RF potential output from the IDT electrode 330;
An oscillation module 350 for amplifying vibrations generated in the crystal module 340; And
A resonance coil 360 for outputting a frequency output from the oscillation module 350;
, ≪ / RTI >
The hybrid monitoring device (400)
A memory unit including a resonance frequency range output by the temperature sensor 300a, an installation position for each temperature sensor, unique identification information for each temperature sensor, and event occurrence temperature information; And
And an event occurrence temperature processor for extracting and providing an installation position, unique identification information, and detected temperature information of a temperature sensor that deviates from an event occurrence temperature condition that is set based on the collected temperature information, and provides the corresponding temperature and position information when an event occurs Features of UHF insulation conditioning, power conditioning system for ESS with vibration, temperature and humidity monitoring diagnosis function.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 하이브리드모니터링장치(400)는,
High Pass Filter(HPF)와 Low Pass Filter(LPF)로 구성되며, 상기 UHF감지센서(100)로부터 전자파 신호를 입력받아 변조(Modulation)를 실시하기 위한 RF모듈(410),
상기 RF모듈에 의해 변조된 전자파 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 ADC(420, Analog to Digital Converter),
상기 3축진동가속도센서(200)에서 측정된 X, Y, Z축 데이터를 획득하기 위한 제1 RS485통신모듈(430),
상기 온습도감지센서(300)에서 측정된 온도, 습도 데이터를 획득하기 위한 제2 RS485통신모듈(440),
상기 제1 RS485통신모듈(430)과 제2 RS485통신모듈(440)과 연결되어 측정된 X, Y, Z축 데이터와 온도, 습도 데이터를 하기의 DSP(460)로 제공하기 위한 UART(450, Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),
상기 ADC(420)에서 출력된 디지털 신호를 획득하여 시간 도메인과 주파수 도메인으로 분할 변환한 후, TF-MAP(Time-Frequency MAP)을 이용하여 절연 열화 신호를 분석하여 분석 결과를 MMI부(470)로 전송하여 출력시키며, 상기 3축진동가속도센서(200)에서 측정된 X, Y, Z축 데이터를 UART(450)로부터 획득하여 수정 메르칼리 진도계급표 상의 진도를 분석하여 MMI부(470)로 전송하여 출력시키며, 상기 온습도감지센서(300)에서 측정된 온도, 습도 데이터를 UART(450)로부터 획득하여 설정된 온도, 습도값과 비교 분석하여 MMI부(470)로 전송하여 출력시키는 DSP(460, Digital Signal Processor)를 포함하여 구성되는 UHF 절연열화와 진동 및 온습도 감시진단 기능을 구비한 ESS용 파워컨디셔닝시스템.
The method according to claim 1,
The hybrid monitoring device (400)
An RF module 410 composed of a high pass filter (HPF) and a low pass filter (LPF) for receiving an electromagnetic wave signal from the UHF detection sensor 100 and performing modulation,
An ADC (Analog to Digital Converter) 420 for converting an electromagnetic wave signal modulated by the RF module into a digital signal,
A first RS485 communication module 430 for acquiring X, Y and Z axis data measured by the three-axis vibration acceleration sensor 200,
A second RS 485 communication module 440 for obtaining temperature and humidity data measured by the temperature / humidity sensor 300,
A UART 450 for providing the measured X, Y and Z axis data and the temperature and humidity data to the DSP 460 connected to the first RS 485 communication module 430 and the second RS 485 communication module 440, Universal Asynchronous Receiver / Transmitter),
The digital signal output from the ADC 420 is divided into a time domain and a frequency domain. The digital signal is analyzed using an TF-MAP (Time-Frequency MAP) And acquires the X, Y and Z axis data measured by the three-axis vibration acceleration sensor 200 from the UART 450 and analyzes the magnitude of the magnitude of the corrected magnitude magnitude degree table to be transmitted to the MMI unit 470 And outputs the temperature and humidity data measured by the temperature and humidity sensing sensor 300 to the MMI unit 470 by comparing the measured temperature and humidity data with the temperature and humidity values acquired from the UART 450, Signal Processor) and UHF insulation deterioration and vibration, temperature and humidity monitoring.
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