KR101903009B1 - 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템 - Google Patents

전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템 Download PDF

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한문섭
이재영
이철규
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Abstract

본 발명의 다양한 실시예는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 전기 철도 차량의 차량용 컴퓨터(CC)와 추진 제어 장치(CI) 사이의 통신 라인으로부터 통신 라인에 영향을 주지 않고 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호 및 축속도를 추출하고, 배전반계전기로부터 전압 및 전류를 계측하며, 통신 라인으로부터 추출된 정보와 계측된 전력량을 동기화하여 표시, 저장 및 전송할 수 있으며, 특히, 측정된 데이터를 이용하여 간단한 방법으로 고장점을 표정할 수 있는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 제공하는데 있다.
이를 위해 본 발명은 전기 철도 차량의 차량 컴퓨터와 추진 제어 장치 사이의 통신 라인에 병렬로 연결되어 상기 통신 라인의 통신 신호를 전송하는 차량 인터페이스 모듈; 상기 차량 인터페이스 모듈에 연결되어, 상기 통신 신호를 변환하여 상기 전기 철도 차량의 추진 정보를 추출하는 통신 프로토콜 분석 모듈; 상기 통신 프로토콜 분석 모듈에 연결되어, 상기 추진 정보를 수신하고, 상기 전기 철도 차량의 배전반계전기에 연결되어 상기 전기 철도 차량의 전압 및 전류를 계측하고 소비 전력을 계산하며, 상기 추진 정보와 상기 소비 전력을 동기화시키는 메인 모듈; 및 상기 메인 모듈에 연결되어, 동기화된 상기 추진 정보와 소비 전력을 표시하고 저장하는 표시 모듈을 포함하는 스마트 미터; 상기 스마트 미터의 상기 표시 모듈에 연결되어 상기 추진 정보와 소비 전력의 이력을 관리 및 모니터링하고, 상기 소비 전력 데이터 중에서 상기 전압 및 전류를 내부 연산하여 전차 선로의 단락 또는 지락 사고로 판단될 경우, 사고 신호를 출력하는 이력 관리부; 및 상기 이력 관리부로부터 사고 신호를 수신할 경우, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하고, 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정하는 고장점 표정부를 포함하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 개시한다.

Description

전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템{System for fault localization using smart energy meter of electric railway cars}
본 발명의 다양한 실시예는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 간선 철도나 고속 철도는 변전소에서 전력 공급 사업자인 한국전력공사로부터 교류 154kV를 수전받아 교류 25kV로 변환하여 사용하고 있으며, 도시 철도는 교류 22.9kV를 수전받아 직류 1500V로 변환하여 사용하고 있다.
또한, 종래에는 철도 전력 계통에서 소비되는 전력량을 측정하기 위해 변전소 등에 고정형 전압 변성기(Voltage Transducer)와 고정형 전류 변성기(Current Transducer)를 설치하고, 고전압, 대전류를 적정한 크기로 변환하여, 소비 전력량을 측정하고 있었다.
따라서, 종래에는 철도 차량 자체에서 실제로 소비하는 전력을 정확하게 측정할 수 있는 부재가 존재하지 않았고, 또한 이를 활용하여 경제적인 운전 패턴을 제공할 수 있는 시스템도 존재하지 않았다.
또한, 종래에는 급전 시스템의 사고 시, 변전소(SS, Substation), 급전구분소(SP, Sectioning post), 보조급전구분소(SSP, Subsectioning post)의 각 단권 변압기에서 고장 전류를 측정하고 전류비를 연산하여 고장점을 표정하였다. 즉, 기존 일반 교류 전기 철도 급전 시스템(분리급전계통)에서의 고장점 표정 방식은 단권 변압기 중성점 흡상전류비 방식을 사용하고 있는데, 이는 고장 지점을 기준으로 양단의 단권 변압기 중성점으로 흐르는 전류를 측정하는 방식으로서, 시스템 구성을 위해 전류 측정 장비, 통신 장비, 고장점 표정 장비 등의 별도 장비들이 필요하여 고가의 설치 비용이 요구되는 문제점이 있다. 더욱이, 중성점 전류비 방식과 전차선 전류비 방식의 공통적인 특성은 고장점 표정을 위해 고장 지점 양단의 전류 정보를 변전소 등으로 전달하여야 하고 이를 위해, 통신 장비 간의 거리가 10~30 km로 장거리 통신을 하고 있음으로써, 원거리의 통신으로 전류 데이터를 송수신하기 때문에 송수신 시간 불일치에 의한 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전기 철도 차량의 차량용 컴퓨터(CC)와 추진 제어 장치(CI) 사이의 통신 라인으로부터 통신 라인에 영향을 주지 않고 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호 및 축속도를 추출하고, 배전반계전기로부터 전압 및 전류를 계측하며, 통신 라인으로부터 추출된 정보와 계측된 전력량을 동기화하여 표시, 저장 및 전송할 수 있으며, 특히, 측정된 데이터를 이용하여 간단한 방법으로 고장점을 표정할 수 있는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 GPS 시각 동기화 기술을 적용하여, 기존 방식의 시간 불일치에 의한 전류비 오차를 감소시킬 수 있는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 하나의 고장점 표정 장치만을 설치하여 설비 및 설치 비용을 절감할 수 있는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템은 전기 철도 차량의 차량 컴퓨터와 추진 제어 장치 사이의 통신 라인에 병렬로 연결되어 상기 통신 라인의 통신 신호를 전송하는 차량 인터페이스 모듈; 상기 차량 인터페이스 모듈에 연결되어, 상기 통신 신호를 변환하여 상기 전기 철도 차량의 추진 정보를 추출하는 통신 프로토콜 분석 모듈; 상기 통신 프로토콜 분석 모듈에 연결되어, 상기 추진 정보를 수신하고, 상기 전기 철도 차량의 배전반계전기에 연결되어 상기 전기 철도 차량의 전압 및 전류를 계측하고 소비 전력을 계산하며, 상기 추진 정보와 상기 소비 전력을 동기화시키는 메인 모듈; 및 상기 메인 모듈에 연결되어, 동기화된 상기 추진 정보와 소비 전력을 표시하고 저장하는 표시 모듈을 포함하는 스마트 미터; 상기 스마트 미터의 상기 표시 모듈에 연결되어 상기 추진 정보와 소비 전력의 이력을 관리 및 모니터링하고, 상기 소비 전력 데이터 중에서 상기 전압 및 전류를 내부 연산하여 전차 선로의 단락 또는 지락 사고로 판단될 경우, 사고 신호를 출력하는 이력 관리부; 및 상기 이력 관리부로부터 사고 신호를 수신할 경우, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하고, 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정하는 고장점 표정부를 포함한다.
상기 고장점 표정부는 상기 이력 관리 컴퓨터와, 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 데이터를 각각 송수신하는 데이터 통신부; 상기 송수신되는 데이터를 GPS 시간과 동기화하는 GPS 시각 동기화부; 및 상기 GPS 시간과 동기화된 데이터를 이용하여 고장점을 연산하는 고장점 표정 연산부를 포함할 수 있다.
상기 고장점 표정부는 상기 데이터 통신부를 통하여 GPS 시간 정보를 갖는 사고 신호를 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 각각 송신하고, 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기는 상기 사고 신호의 GPS 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 상기 데이터 통신부를 통하여 상기 고장점 표정부에 송신할 수 있다.
상기 GPS 시각 동기화부는 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 시간 신호와 연동하여 동기화할 수 있다.
상기 고장점 표정 연산부는 상기 GPS 시각 동기화부에 의해 동기화된 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정할 수 있다.
상기 통신 프로토콜 분석 모듈은 상기 차량 인터페이스 모듈에 절연 통신부를 통해 연결될 수 있다.,
상기 통신 프로토콜 분석 모듈은 상기 통신 신호로서 HDLC 신호를 입력받고, 상기 HDLC 신호를 RS232 또는 UART 신호로 변환하며, 상기 RS232 또는 UART 신호로부터 상기 추진 정보를 추출할 수 있다.
상기 추진 정보는 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도 및 차량 시간을 포함할 수 있다.
상기 메인 모듈은 상기 차량 시간으로 상기 메인 모듈의 내부 시간을 대체하여 동기화할 수 있다.
상기 메인 모듈은 상기 배전반계전기에 절연 통신부를 통해 연결될 수 있다.
상기 통신 프로토콜 분석 모듈과 메인 모듈은 제1데이터 버스를 통해 연결되고, 상기 표시 모듈과 메인 모듈은 제2데이터 버스를 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 실시예는 전기 철도 차량의 차량용 컴퓨터(CC)와 추진 제어 장치(CI) 사이의 통신 라인으로부터 통신 라인에 영향을 주지 않고 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호 및 축속도를 추출하고, 배전반계전기로부터 전압 및 전류를 계측하며, 통신 라인으로부터 추출된 정보와 계측된 전력량을 동기화하여 표시, 저장 및 전송할 수 있으며, 특히, 측정된 데이터를 이용하여 간단한 방법으로 고장점을 표정할 수 있는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예는 GPS 시각 동기화 기술을 적용하여, 기존 방식의 시간 불일치에 의한 전류비 오차를 감소시킬 수 있는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 제공한다.
본 발명의 실시예는 하나의 고장점 표정 장치만을 설치하여 설비 및 설치 비용을 절감할 수 있는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터가 전기 철도 차량에 장착된 상태를 개략도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템 중에서 차량 인터페이스 모듈의 설치 위치를 도시한 개략도 및 설치 사진이다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터의 동작을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터 중에서 이력 관리 컴퓨터에 의한 이력 관리 화면의 예이다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템의 전체적 구성을 도시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템 중에서 고장점 표정부의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 모듈, 제어부(컨트롤러), 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 모듈, 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 모듈, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 모듈, 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
일례로, 본 발명에 따른 모듈은 중앙처리장치, 하드디스크 또는 고체상태디스크와 같은 대용량 저장 장치, 휘발성 메모리 장치, 키보드 또는 마우스와 같은 입력 장치, 모니터 또는 프린터와 같은 출력 장치로 이루어진 통상의 상용 컴퓨터에서 운영될 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)은 차량 인터페이스 모듈(110), 통신 프로토콜 분석 모듈(120), 메인 모듈(130) 및 표시 모듈(140)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)은 이력 관리 컴퓨터(150) 및 고장점 표정부(160)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 차량 인터페이스 모듈(110), 통신 프로토콜 분석 모듈(120), 메인 모듈(130) 및 표시 모듈(140)이 스마트 에너지 미터로 정의될 수 있다.
차량 인터페이스 모듈(110)은 전기 철도 차량의 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202)(도 2 참조) 사이의 통신 라인에 병렬로 연결됨으로써, 통신 라인으로부터 특정 방식의 통신 신호를 통신 프로토콜 분석 모듈(120)에 전송하는 역할을 한다. 이러한 차량 인터페이스 모듈(110)은 기존의 통신 라인에 어떠한 전기적 영향을 주어서도 안되므로, 추가적인 종단 저항의 설치나 전원이 연결되지 않는다.
통신 프로토콜 분석 모듈(120)은 차량 인터페이스 모듈(110)에 전기적으로 연결됨으로써, 통신 라인에서 특정 통신 방식으로 송수신되는 통신 신호를 수신하고, 이를 일반적인 컴퓨터가 처리할 수 있는 다른 통신 방식의 통신 신호로 변환한다. 또한, 변환된 통신 신호 중 본 발명에서 필요로 하는 전기 철도 차량의 추진 정보만을 추출한다.
여기서, 통신 프로토콜 분석 모듈(120)과 차량 인터페이스 모듈(110)은 절연 통신부(121)를 통해 연결됨으로써, 상호간 어떠한 전기적 간섭이나 영향을 주지 않도록 한다.
또한, 통신 프로토콜 분석 모듈(120)은 자체적인 알고리즘으로 통신 신호를 변환할 수 있도록 하는 MCU(122), 일정 기간 동안 수신된 통신 신호 및 변환된 통신 신호를 저장할 수 있도록 하는 SRAM(123) 및 통신 신호 처리 전용 컨트롤러(124)(HDLC 컨트롤러)를 포함할 수 있다.
일례로, 전기 철도 차량의 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202)는 보안 강화를 위해 RS485 통신 라인 상에 HDLC 프로토콜로 상호간 통신한다. 따라서, 통신 프로토콜 분석 모듈(120)은 상술한 HDLC 신호를 차량 인터페이스 모듈(110)을 통해 입력받고, 이러한 HDLC 신호를 일반 컴퓨터가 처리할 수 있는 RS232 또는 UART 신호로 변환한다. 또한, 통신 프로토콜 분석 모듈(120)은 변환된 RS232 또는 UART 신호로부터 본 발명에서 필요로 하는 차량의 추진 정보를 추출한다. 실질적으로, 추진 정보의 추출은 통신 프로토콜 분석 모듈(120)에서 수행하거나 또는 하기한 메일 모듈(130)에서 수행할 수 있다.
더욱이, 통신 프로토콜 분석 모듈(120) 또는 메인 모듈(130)은 상술한 추진 정보로서, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도 및 차량 시간을 추출할 수 있다.
메인 모듈(130)은 데이터 버스(139)를 통해 통신 프로토콜 분석 모듈(120)에 전기적으로 연결됨으로써, 상술한 추진 정보를 수신한다. 또한, 메인 모듈(130)은 전기 철도 차량의 배전반계전기(203)(도 2 참조)에 연결됨으로써, 전기 철도 차량의 전압 및 전류를 계측하며, 이로부터 소비 전력을 계산할 수 있다.
특히, 메인 모듈(130)은 상술한 추진 정보와 소비 전력을 메인 모듈(130)의 내부 시간이 아닌 상기 추출된 차량 시간에 맞춰 동기화한다.
따라서, 메인 모듈(130)의 내부 시간과 차량 시간의 불일치에 따른 데이터의 소실이나 이상 현상을 방지할 수 있다. 실질적으로, 본 발명의 발명자들은 메인 모듈(130)의 내부 시간에 맞춰, 메인 모듈(130)이 동작하도록 하는 동시에 차량의 추진 정보(추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도), 전압, 전류 및 소비 전력을 동기화할 경우, 일정 시점 마다 데이터가 소실됨을 발견하였다. 그러나, 상술한 바와 같에 메인 모듈(130)이 내부 시간을 사용하지 않고, 차량의 추진 정보로부터 얻은 차량의 시간을 이용하여 메인 모듈(130)이 동작하도록 하는 동시에, 상술한 동기화 작업을 수행할 경우, 데이터의 소실 현상이 제거됨을 확인하였다.
한편, 메인 모듈(130)은 배전반계전기(203)의 계기용 변압기(PT) 및 계기용 변류기(CT)로부터 전압 및 전류를 각각 센싱하는데, 메인 모듈(130)과 배전반계전기(203) 사이에 어떠한 전기적 간섭이나 영향이 없도록 절연 통신부(131)를 통해 상호간 연결된다. 이러한 절연 통신부(131)는 PT 입력부(132), CT 입력부(133), 절연 필터(134) 및 전력량 계측 IC(135)를 포함할 수 있다. 물론, 메인 모듈(130)은 상술한 추진 정보, 계측된 전압, 전류 및 계산된 소비 전력을 동기화하고 전송하기 위한 MCU(136)를 포함한다. 더불어, 메인 모듈(130)은 별도의 독립된 전원부(138)로부터 전원을 인가받음으로써, 통신 프로토콜 분석 모듈(120)이나 차량 인터페이스 모듈(110)에 전기적 간섭이나 영향을 주지 않는다.
표시 모듈(140)은 메인 모듈(130)에 데이터 버스(149)를 통해 연결됨으로써, 상호간 동기화된 추진 정보와 소비 전력을 표시, 저장 및 전송(유,무선 전송)한다. 즉, 표시 모듈(140)은 차량 운행에 대한 정보인 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도 및 차량 시간과, 계측된 전압, 전류와, 그리고 계산된 소비 전력(순간소비전력, 평균소비전력, 누적 소비전력 등)을 표시, 저장 및 전송한다.
이를 위해, 표시 모듈(140)은 터치 LCD(141)를 포함하고, 또한 주CPU부(142), USB(143), 플래시 메모리(144), 이더넷 포트(145) 및 무선 이더넷 포트(146) 등을 포함한다. 터치 LCD(141)를 통해 사용자에게 지금까지의 소비 전력량을 표시할 수 있고, 또한 USB(143)를 통해 저장된 데이터가 복사될 수 있다.
한편, 이력 관리 컴퓨터(150)는 표시 모듈(140)에 전기적으로 연결됨으로써, 상술한 다양한 추진 정보, 전압, 전류 및 소비 전력의 이력을 관리하고 모니터링할 수 있도록 한다. 이력 관리 컴퓨터(150)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 총사용량, 온실가스 환산량, 구간 사용량, 구간 추진 사용량, 구간 회생 사용량, 기지내 사용량, 기지내 추진 사용량, 기지내 회생 사용량 등의 이력을 관리하도록 한다.
아래의 표 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)을 통한 데이터 취득, 계산을 통한 데이터의 화면 표시, 데이터 저장, 사용자 입력, 저장주기, 암호화 등의 내용을 정리한 것이다.
Figure 112017067015203-pat00001
또한, 아래의 표 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)에서 이력 관리를 위해 필수로 저장되는 내용을 정리한 것이다.
Figure 112017067015203-pat00002
더불어, 아래의 표 3은 사용량 관련하여 저장 항목의 내용을 정리한 것이다.
Figure 112017067015203-pat00003
이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)은 우선 전기 철도 차량의 운행 소비 에너지를 차량 편성 단위로 측정하고, 이에 대한 체계적인 관리와 운행에 따른 차량 편성별 에너지 절감 및 에너지 소비 효율 향상 방안 마련을 가능하도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)은 전기 철도 차량의 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202) 사이의 통신 라인으로부터 통신 라인에 영향을 주지 않고 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도 및 차량 시간을 추출하고, 배전반계전기(203)로부터 전압 및 전류를 계측하며, 통신 라인으로부터 추출된 정보와 계측/계산된 전력량을 동기화하여 표시, 저장 및 전송할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)은 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202) 사이의 통신 라인을 통해 RS485 전송 방식으로 HDLC 전송 모드로 송수신되는 통신 신호를 일반 컴퓨터가 취급할 수 있는 RS232 또는 UART 방식으로 변환하여 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도 및 시간을 용이하게 추출할 수 있도록 하고, 더불어, 스마트 에너지 미터링 장치(100)의 내부 시간 정보를 사용하지 않고, 전기 철도 차량의 통신 라인의 시간 정보를 사용함으로써, 데이터 동기화 시 데이터의 소실이나 이상 현상이 발생하지 않도록 한다.
더불어, 이력 관리 컴퓨터(150)는 상술한 소비 전력 데이터 중에서 전압 및 전류를 내부 연산하여 전차 선로의 단락 또는 지락 사고로 판단될 경우, 사고 신호를 고장점 표정부(160)에 전송한다. 즉, 이력 관리 컴퓨터(150)는 스마트 에너지 미터(표시 모듈(140))로부터 수신된 전압 및 전류가 미리 설정된 단락 또는 지락 사고 시 나타나는 전압 및 전류의 범위/특성을 갖는 것으로 판단될 경우, GPS 시간 신호와 함께 사고 신호를 고장점 표정부(160)에 전송한다.
여기서, 고장점 표정부(160)는 전기 철도 차량에 설치될 수 있으나, 바람직하게는 중앙 관제실 또는 변전소 등에 설치됨으로써, 이력 관리 컴퓨터(150)로부터 실시간으로 GPS 시간 신호와 함께 사고 신호 또는 고장 신호를 수신할 수 있다.
특히, 고장점 표정부(160)는 이력 관리 컴퓨터(150)로부터 사고/고장 신호를 수신할 경우, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)에 사고 신호를 송신하고, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정한다. 이러한 고장점 표정부(160)의 구성 및 동작은 아래에서 다시 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100) 중에서 스마트 에너지 미터가 전기 철도 차량에 장착된 상태를 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일례로, 전기 철도 차량은 전차선으로부터 팬터그래프를 통하여 교류(또는 직류) 전원을 공급받는다. 여기서, 전차선 전압수전경로에 계기용 변압기가 연결되고, 또한 주변압기 1차권선에 계기용 변류기가 각각 연결되며, 이들은 객실 배전반계전기(203)에 연결된다.
여기서, 본 발명에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터는 배전반계전기(203)로부터 통신 라인을 통해 전압 및 전류를 센싱하게 된다.
더불어, 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202) 역시 통신 라인을 통해 상호간 전기적 신호를 주고 받는다. 여기서, 본 발명에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터는 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202) 사이의 통신 라인으로부터 추진 정보(즉, 추진 놋치, 제동 놋치, 제동 신호, 운전실 전후 선택 신호, 축 속도 및 차량 시간)를 획득한다.
이와 같이 하여, 본 발명에 따른 전기 철도차량의 스마트 에너지 미터는 기존 전기/전자 부품에 어떠한 전기적 영향이나 간섭을 주지 않고, 전압, 전류 및 추진 정보와 같은 다양한 정보를 획득할 수 있게 된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100) 중에서 차량 인터페이스 모듈(110)의 설치 위치를 도시한 개략도 및 설치 사진이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202)는 통신 라인을 통해 연결되어 있으며, 차량 인터페이스 모듈(110)은 이러한 통신 라인에 병렬로 접속된다. 물론, 차량 인터페이스 모듈(110)은 통신 프로토콜 분석 모듈(120)에 전기적으로 연결된다.
좀 더 구체적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 차량 인터페이스 모듈(110)은 특정 형태로 제조된 젠더일 수 있다. 즉, 차량 인터페이스 모듈(110)은 일측에 구비된 제1단자(미도시됨)가 차량용 컴퓨터(201)에 설치된 보드에 접속될 수 있고, 타측에 구비된 제2단자(112)가 통신 라인을 통해 추진 제어 장치(202)에 연결될 수 있다. 또한, 제2단자(112)의 측부에 제3단자(113)가 구비될 수 있는데, 이러한 제3단자(113)가 통신 프로토콜 분석 모듈(120)에 전기적으로 접속된다. 여기서, 제2단자(112)와 제3단자(113)는 인쇄회로기판을 통해 병렬로 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100)은 기존의 차량용 컴퓨터(201), 추진 제어 장치(202) 및 통신 라인에 어떠한 전기적 영향이나 간섭도 주지 않고, 통신 라인으로부터 필요한 차량 추진 정보를 용이하게 추출할 수 있다. 물론, 추출된 통신 신호가 HDLC 신호이므로, 이를 일반 컴퓨터가 다룰 수 있는 RS232 또는 UART 신호로 변환하기 위한 통신 프로토콜 분석 모듈(120)이 구비된다.
도 4는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템 중에서 스마트 에너지 미터의 동작을 도시한 순서도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터는 차량 추진 정보 변환 및 추출 단계(S1)와, 추출 시간 정보로 내부 시간 정보를 대체하는 단계(S2)와, 소비 전력 계산 단계(S3)와, 차량 추진 정보와 소비 전력의 동기화 단계(S4)와, 차량 추진 정보 및 소비 전력의 표시/저장 단계(S5)를 포함하는 동작 순서를 포함한다.
차량 추진 정보 변환 및 추출 단계(S1)에서는, 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202) 사이의 통신 라인에 차량 인터페이스 모듈(110)을 병렬로 연결함으로써, 통신 프로토콜 분석 모듈(120)이 통신 신호를 수집하고, 수집된 통신 신호를 컴퓨터가 처리할 수 있는 데이터로 변환하며, 또한 변환된 데이터로부터 필요 정보를 추출하도록 한다. 여기서, 필요 정보는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도 및 차량 시간을 포함할 수 있다.
특히, 통신 프로토콜 분석 모듈(120)은 차량용 컴퓨터(201)와 추진 제어 장치(202) 사이에 RS485 전송 방식으로 HDLC 전송 모드로 송수신되는 통신 신호를 일반 컴퓨터가 취급할 수 있는 RS232 또는 UART 방식으로 변환한 후, 차량 추진 정보를 추출한다.
추출 시간 정보로 내부 시간 정보를 대체하는 단계(S2)에서는, 메인 모듈(130)이 내부 시간을 통신 프로토콜 분석 모듈(120)로부터 얻은 추진 정보 중에서 차량 시간으로 대체하도록 한다. 즉, 메인 모듈(130)은 내부 시간이 아닌 차량 시간을 기준으로 모든 동작이 수행되도록 한다.
소비 전력 계산 단계(S3)에서는, 메인 모듈(130)이 배전반계전기(203)로부터 전압 및 전류를 센싱하고, 센싱된 값으로부터 소비 전력을 계산한다. 즉, 메인 모듈(130)은 순간소비전력, 평균소비전력, 누적 소비전력 등을 계산한다.
차량 추진 정보와 소비 전력의 동기화 단계(S4)에서는, 메인 모듈(130)이 상술한 차량 시간을 기준으로 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호 및 축속도와 같은 추진 정보와, 계측되고 계산된 전압, 전류 및 소비 전력을 동기화하도록 한다.
차량 추진 정보 및 소비 전력의 표시/저장 단계(S5)에서는, 표시 모듈(140)이 상술한 추진 정보, 전압, 전류 및 소비 전력을 사용자에게 표시하고, 저장하도록 한다. 또한, 표시 모듈(140)은 추진 정보, 전압, 전류 및 소비 전력을 이력 관리 컴퓨터(150)에 전송한다.
도 5는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템(100) 중에서 이력 관리 컴퓨터(150)에 의한 이력 관리 화면의 예이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 스마트 에너지 미터링 장치(100) 중 이력 관리 컴퓨터(150)의 모니터를 통해서는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 일시, 차량 번호, 기관사 ID, 운행구간, 총사용량, 구간 사용량, 구간 추진량, 구간 회생량, 사용자, 열처번호, 열차중량, 온실가스 환산량, 기지내 사용량, 기지내 추진량, 기지내 회생략을 숫자로 표시하고, 또한 구간 사용량, 놋치, 속도 등을 그래프로 표시할 수 있다. 더욱이, 구간 사용량 데이터, 기지내 사용량 데이터 등은 시간별로 스프레드 쉬트 형태로 저장됨으로써, 언제든지 불러서 분석을 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템의 전체적 구성을 도시한 개략도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급선구분소(SSP)마다 변전소(SS) 보호 계전기(171), 급전구분소(SP) 보호 계전기(173) 및 보조급전구분소(SSP) 보호 계전기(172)가 각각 구비되며, 이들은 각각 GPS로부터 시간 정보를 수신받는다.
전기 철도 차량에 구비된 스마트 미터 중에서 이력 관리 컴퓨터(150)는 고장점 표정부(160)에 통신 가능하게 연결되어 있으며, 이러한 고장점 표정부(160)는 상술한 변전소(SS) 보호 계전기(171), 급전구분소(SP) 보호 계전기(173) 및 보조급전구분소(SSP) 보호 계전기(172)와 상호간 데이터 통신이 가능하게 되어 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템 중에서 고장점 표정부(160)의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템 중에서 고장점 표정부(160)는 데이터 통신부(161), GPS 시각 동기화부(162) 및 고장점 표정 연산부(163)를 포함할 수 있다. 여기서, 고장점 표정 연산부(163)에는 외부에 상위 감시 제어부(180)가 더 연결될 수 있다.
데이터 통신부(161)는 이력 관리 컴퓨터(150)와, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)로부터 데이터를 각각 송수신한다. 즉, 데이터 통신부(161)는 GPS 시간 정보를 갖는 사고/고장 신호를 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)에 각각 송신한다.
그러면, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)가 사고/고장 신호의 GPS 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 데이터 통신부(161)를 통하여 송신하게 된다. 즉, GPS 시간 정보를 포함하는 사고 신호를 수신한 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)는 각각 사고 신호의 시간을 기준으로 동시간의 전류 데이터를 전송한다.
또한, GPS 시각 동기화부(162)는 송수신되는 데이터를 GPS 시간과 동기화한다. 즉, GPS 시각 동기화부(162)는 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 시간 신호와 연동하여 동기화하고, 이를 고장점 표정 연산부(163)에 전송한다.
다르게 설명하면, GPS 시각 동기화부(162)는 변전소(SS) 보호 계전기(171)로부터 수신된 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 보호 계전기(173)로부터 수신된 전류 데이터와, 그리고 보조급전구분소(SSP) 보호 계전기(172)로부터 수신된 전류 데이터가 동일한 시간 정보를 가질 수 있도록 하여 동일한 시간에서의 전류 데이터가 비교될 수 있도록 GPS 시각으로 동기화한다.
고장점 표정 연산부(163)는 GPS 시간과 동기화된 데이터를 이용하여 고장점을 연산한다. 즉, 고장점 표정 연산부(163)는 GPS 시각 동기화부(162)에 의해 동기화된 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정한다.
즉, 고장점 표정 연산부(163)는 GPS 시각 동기화부(162)에 의해 동기화된 변전소(SS)의 보호 계전기(171)로부터 수신된 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(173,172)로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정한다. 특히, 고장점 표정 연산부(163)는 고장 지점을 화면에 디스플레이하고, 이러한 고장 지점 정보를 상위 감시 제어부(180)로 송신할 수 있다.
다르게 설명하면, 기존에는 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP) 마다 고장점 표정을 위한 장비와 보호 계전기를 각각 설치하여 운영하고 있었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 기존 방식과 다르게 별도의 고장점 표정 장치가 필요하지 않고 보호 계전기(171,173,172)만으로 구성하여 설비에 대한 비용을 절감할 수 있다. 또한, GPS 시각 동기화 기술을 적용함으로써, 기존 방식의 시간 불일치에 의한 전류비 오차를 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 방법을 도시한 순서도이다.
먼저, 스마트 에너지 미터에 의해 전기 철도 차량에 인가되는 전압 및 전류가 계측되며, 계측된 값은 이력 관리 컴퓨터(150)로 전송된다(S11).
이어서, 이력 관리 컴퓨터(150)에 의해 계측된 전압 및 전류로부터 전차선로의 단락 또는 지락 사고 유무가 판단된다(S12). 즉, 미리 설정된 단락 또는 지락 사고 시의 전압 및/또는 전류의 범위에 상술한 계측된 전압 및 전류가 해당될 경우, 사고/고장으로 판단된다.
사고/고장으로 판단될 경우 사고/고장 신호가 고장점 표정부(160)로 전송된다(S13). 즉, GPS 시간 정보를 갖는 고장 신호가 고장점 표정부(160)의 데이터 통신부(161)에 전송된다.
이어서, 고장점 표정부(160)는 데이터 통신부(161)를 통하여 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)에 상술한 사고 시의 시간에 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청이 이루어진다(S14).
즉, 데이터 통신부(161)에 의해 모든 보호 계전기(171,173,172)에 고장 판단 시간 기준의 동기화된 전류 데이터를 송신하도록 요청이 이루어진다.
이어서, 데이터 통신부(161)에 의해 시간 동기화된 전류 데이터가 수신된다.(S15) 즉, 데이터 통신부(161)에 의해 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기(171,173,172)로부터 상술한 고장 판단 시간에 동기화된 전류 데이터가 수신되는데, 이러한 동기화는 GPS 시각 동기화부(162)에 의해 수행된다.
마지막으로, 고장점 표정 연산부(163)에 의해, 사고/고장 시의 변전소(SS) 보호 계전기(171)의 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 보호 계전기(173)의 전류 데이터와, 보조급전구분소(SSP) 보호 계전기(172)의 전류 데이터로부터 전류비가 연산되어 고장 지점이 정확하게 도출된다(S16). 즉, 고장점 표정 연산부(163)에 의해 전류비가 연산되고 고장 지점이 도출되어 화면에 현시되고 상위 감시 제어부(180)에 송신이 이루어진다. 다르게 설명하면, 연산된 전류비에 급전 구간 선로의 전체 길이(예를 들면, 변전소(SS)로부터 보조급전구분소(SSP)까지의 길이)를 곱하여 고장지점을 연산할 수 있다. 이러한 변전소(SS) 보호 계전기(171)의 전류 데이터와, 급전구분소(SP) 보호 계전기(173)의 전류 데이터와, 보조급전구분소(SSP) 보호 계전기(172)의 전류 데이터로부터 전류비가 연산되어 고장 지점이 도출되는 알고리즘은 이미 알려진 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100; 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템
110; 차량 인터페이스 모듈 120; 통신 프로토콜 분석 모듈
121; 절연 통신부 122; MCU
123; SRAM 124; 컨트롤러
130; 메인 모듈 131; 절연 통신부
132; PT 입력부 133; CT 입력부
134; 필터 135; 전력량 계측 IC
136; MCU 138; 전원부
139; 데이터 버스 140; 표시 모듈
141; 터치 LCD 142; 주CPU부
143; USB 144; 플래시 메모리
145; 이더넷 포트 146; 무선 이더넷 포트
149; 데이터 버스 150; 이력 관리 컴퓨터
160; 고장점 표정부 161; 데이터 통신부
162; GPS 시각 동기화부 163; 고장점 표정 연산부
171; 변전소(SS) 보호 계전기 172; 보조 급전구분소(SSP) 보호 계전기
173; 급전 구분소(SP) 보호 계전기
180; 상위 감시 제어부 201; 차량용 컴퓨터
202; 추진 제어 장치 203; 배전반계전기

Claims (11)

  1. 전기 철도 차량의 차량 컴퓨터와 추진 제어 장치 사이의 통신 라인에 병렬로 연결되어 상기 통신 라인의 통신 신호를 전송하는 차량 인터페이스 모듈; 상기 차량 인터페이스 모듈에 연결되어, 상기 통신 신호를 변환하여 상기 전기 철도 차량의 추진 정보를 추출하는 통신 프로토콜 분석 모듈; 상기 통신 프로토콜 분석 모듈에 연결되어, 상기 추진 정보를 수신하고, 상기 전기 철도 차량의 배전반계전기에 연결되어 상기 전기 철도 차량의 전압 및 전류를 계측하고 소비 전력을 계산하며, 상기 추진 정보와 상기 소비 전력을 상기 차량 컴퓨터의 시간에 동기화시키는 메인 모듈; 및 상기 메인 모듈에 연결되어, 동기화된 상기 추진 정보와 소비 전력을 표시하고 저장하는 표시 모듈을 포함하는 스마트 미터;
    상기 스마트 미터의 상기 표시 모듈에 연결되어 상기 추진 정보와 소비 전력의 이력을 관리 및 모니터링하고, 상기 소비 전력 데이터 중에서 상기 전압 및 전류를 내부 연산하여 전차 선로의 단락 또는 지락 사고로 판단될 경우, 사고 신호를 출력하는 이력 관리부; 및
    상기 이력 관리부로부터 사고 신호를 수신할 경우, 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 사고 신호를 송신하고, 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 계산하여 고장 지점을 표정하는 고장점 표정부를 포함하고,
    상기 통신 프로토콜 분석 모듈은 상기 통신 신호로서 HDLC 신호를 입력받고, 상기 HDLC 신호를 RS232 또는 UART 신호로 변환하며, 상기 RS232 또는 UART 신호로부터 상기 추진 정보를 추출함을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고장점 표정부는
    상기 이력 관리부와, 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 데이터를 각각 송수신하는 데이터 통신부;
    상기 송수신되는 데이터를 GPS 시간과 동기화하는 GPS 시각 동기화부; 및
    상기 GPS 시간과 동기화된 데이터를 이용하여 고장점을 연산하는 고장점 표정 연산부를 포함함을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 고장점 표정부는 상기 데이터 통신부를 통하여 GPS 시간 정보를 갖는 사고 신호를 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기에 각각 송신하고,
    상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기는 상기 사고 신호의 GPS 시간 기준으로 동시간의 전류 데이터를 상기 데이터 통신부를 통하여 상기 고장점 표정부에 송신함을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 GPS 시각 동기화부는 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터를 GPS 시간 신호와 연동하여 동기화함을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 고장점 표정 연산부는 상기 GPS 시각 동기화부에 의해 동기화된 상기 변전소(SS), 급전구분소(SP) 및 보조급전구분소(SSP)의 보호 계전기로부터 수신된 전류 데이터로부터 전류비를 연산하여 고장 지점을 표정함을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 프로토콜 분석 모듈은 상기 차량 인터페이스 모듈에 절연 통신부를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 추진 정보는 추진놋치, 제동놋치, 제동신호, 운전실전후선택신호, 축속도 및 차량 시간을 포함함을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 메인 모듈은 상기 차량 시간으로 상기 메인 모듈의 내부 시간을 대체하여 동기화함을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 모듈은 상기 배전반계전기에 절연 통신부를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 프로토콜 분석 모듈과 메인 모듈은 제1데이터 버스를 통해 연결되고, 상기 표시 모듈과 메인 모듈은 제2데이터 버스를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 전기 철도 차량의 스마트 에너지 미터를 이용한 고장점 표정 시스템.
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