KR102064176B1 - Integrated control system for electrical installation systems with maximum efficiency point control and fault diagnosis of motor - Google Patents

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KR102064176B1 KR1020190047378A KR20190047378A KR102064176B1 KR 102064176 B1 KR102064176 B1 KR 102064176B1 KR 1020190047378 A KR1020190047378 A KR 1020190047378A KR 20190047378 A KR20190047378 A KR 20190047378A KR 102064176 B1 KR102064176 B1 KR 102064176B1
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Abstract

The present invention relates to an integrated control system for an electric facility system, capable of controlling a maximum efficiency point of a motor and diagnosing a failure, which comprises: a degradation monitoring device; a motor for driving a facility device; an inverter for varying a motor speed; a motor control device for performing a maximum efficiency point control operation and a failure diagnosis operation; and a remote control device.

Description

모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템{Integrated control system for electrical installation systems with maximum efficiency point control and fault diagnosis of motor}Integrated control system for electrical installation systems with maximum efficiency point control and fault diagnosis of motor

본 발명은 인버터의 입력 및 출력 전력의 실시간 계측을 통해 모터의 최대 효율점 제어와 모터 고장 여부를 감시할 수 있도록 하는 새로운 형태의 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템에 관한 것이다. The present invention provides an integrated control system for an electrical installation system capable of controlling the maximum efficiency point of the motor and monitoring the failure of the motor through the real-time measurement of the input and output power of the inverter. It's about the system.

모터에 의한 전력소비량은 제조업 현장 산업 전력의 70%로 국가 전력 소비량에서 매우 큰 비중을 차지하고 있는 에너지 다소비기기 중 하나이다. 모터의 평균 수명은 15년 이상이며, 전수명 주기 비용을 고려하면 에너지 비용이 차지하는 비중은 약 96%이상으로 전력 사용량 저감에 효과적 수단 중 하나이다. Electric power consumption by motor is 70% of industrial power in manufacturing field, and it is one of the energy consumption devices which occupies a very large part of national power consumption. The average lifespan of a motor is more than 15 years, and considering the life cycle cost, the energy cost accounts for more than 96%, which is one of the effective means of reducing power consumption.

고효율 모터는 환경 보전, 전력 저감, 경비 저감 면에서 크게 주목받고 있으며, 에너지 절감 및 에너지 사용의 효율성 향상을 위해 인버터 구동 전동기와 더불어 인버터의 수요도 증가하는 추세이다. High efficiency motors are receiving great attention in terms of environmental conservation, power reduction, and cost reduction, and the demand for inverters along with inverter driving motors is increasing to save energy and improve efficiency of energy use.

팬, 펌프와 같은 2승 저감 부하 특성을 가지는 모터는 동력양이 회전 속도의 3승에 비례하여, 부하 특성에 맞춘 최적의 속도 제어 시 불필요한 여유 마력을 제거할 수 있기 때문에 에너지 절약이 가능하고, 현장에서 운전자의 경험이나 지식을 기반으로 가동률을 결정하고 있기 때문에 불필요한 마력 이상으로 운전되고 있다. Motors with quadratic reduction load characteristics, such as fans and pumps, can save energy because the amount of power is proportional to the third power of the rotational speed, eliminating unnecessary extra horsepower when controlling the optimum speed according to the load characteristics. Since the operation rate is determined based on the driver's experience and knowledge in the field, it is operating beyond the horsepower required.

모터의 고장분석으로는 온도, 진동, 전기적 감시 기법을 적용 중에 있으나, 산업용에 적용에 있어 온도, 진동 센서 부착은 실질적으로 어려움이 많은 환경이다. Temperature, vibration, and electrical monitoring techniques are being applied to the failure analysis of the motor. However, the temperature and vibration sensors are practically difficult in industrial applications.

한편, 2승 저감을 갖는 모터를 적용되는 주요 산업으로는 하수 종말 처리장, 공장의 환기 시스템 등이 있으며, 이때의 모터는 현장에서 필요 마력이상으로 운전되는 문제가 있다. 또한 모터가 쉼 없이 계속적으로 운전되어, 유지 보수 혹은 고장에 대한 대처 방안도 부족한 문제도 있다. On the other hand, the main industry to apply a motor having a square power reduction, there is a sewage terminal treatment plant, a ventilation system of a factory, etc. At this time, there is a problem that the motor is operated more than necessary horsepower in the field. In addition, the motor continues to run without pause, there is also a problem that there is a lack of measures for maintenance or failure.

국내등록특허 제10-1776163호(등록일자 2017년09월01일)Domestic Patent No. 10-1776163 (Registration date September 01, 2017)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인버터의 입력 및 출력 전력의 실시간 계측을 통해 모터의 최대 효율점 제어와 모터 고장 여부를 감시할 수 있도록 하는 새로운 형태의 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템을 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention is to control the maximum efficiency point of the motor through the real-time measurement of the input and output power of the inverter and control the maximum efficiency point of the new type of motor to monitor whether the motor failure And to provide an integrated control system for electrical installation system capable of diagnosing failure.

그리고 2승 저감을 갖는 모터를 최대 효율점 제어 방식으로 속도 제어함으로써, 불필요한 마력을 제거하여 에너지 낭비 발생을 사전 차단할 수 있도록 하는 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템을 제공하고자 한다. In addition, the integrated control system for the electric installation system that can control the maximum efficiency point of the motor and diagnose the failure, which can eliminate the unnecessary horsepower and prevent the waste of energy in advance by controlling the speed of the motor with the square reduction by the maximum efficiency point control method. To provide.

또한 모터 고장 여부를 예측하고, 모터 혹은 인버터 고장 시 전력 데이터를 저장하여 고장 원인의 보다 신뢰성있는 분석이 가능하도록 하는 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템을 제공하고자 한다. In addition, to provide an integrated control system for electric equipment systems that can predict the failure of the motor and control the maximum efficiency point of the motor and diagnose the failure to save the power data in the event of motor or inverter failure for more reliable analysis of the cause of the failure. do.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects which are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템은, 초음파 발생 상태 및 온도 상태 중 적어도 하나에 기반하여 전기 설비 시스템의 열화 상태를 확인 및 통보하는 열화 감시 장치; 상기 전기 설비 시스템내 설비 장치를 구동시키는 모터; 상기 모터로의 출력 전압 및 출력 주파수 중 적어도 하나를 통해 모터 속도를 가변하는 인버터; 상기 인버터의 입력 및 출력 전력을 계측 및 분석하여, 최대 효율점 제어 동작과 고장 진단 동작을 수행하는 모터 관제 장치; 및 상기 전기 설비 시스템의 동작을 원격 제어함과 동시에 상기 전기 설비 시스템, 상기 모터, 상기 인버터 동작 상태를 실시간 모니터링하는 원격 관제 장치를 포함하며, 상기 모터 관제 장치는 상기 인버터의 입력단과 출력단에 설치된 전압 및 전류 센서들을 통해 상기 인버터의 입력 전력과 출력 전력을 계측 및 통보하는 전력 센싱부; 상기 입력 전력과 상기 출력 전력 중 적어도 하나로부터 유효 전력, 무효 전력, 피상 전력, 누적 전력량, 주파수, 위상, 역률 데이터 중 적어도 하나를 추출 및 출력하는 데이터 가공부; 상기 출력 전력의 주파수 기반으로 모터 속도 및 모터 토크를 파악하는 모터 속도 감지부; 상기 출력 전력에 대한 dq 변환을 수행한 후 출력 전류의 위상과 크기를 확인하고, 상기 출력 전류의 위상과 크기가 불평형 상태이면 모터 고장을 확인 및 통보하는 모터 고장 검출부; 및 지령 속도가 초기 입력되면 지령 속도에 따라 모터 속도를 제어하되, 모터 속도가 지령 속도와 동일해진 후에는 상기 입력 전력과 상기 출력 전력의 유효 전력과 무효 전력을 기반으로 현재 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n))을 산출하고, 기 산출된 과거 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n-1))과의 편차가 최소가 되도록 모터 속도를 반복 제어하는 모터 효율 제어부;를 포함할 수 있다. As a means for solving the above problems, the integrated control system for an electrical equipment system capable of controlling the maximum efficiency point and fault diagnosis of the motor according to an embodiment of the present invention, based on at least one of the ultrasonic generation state and the temperature state A deterioration monitoring device for checking and notifying a deterioration state of the facility system; A motor for driving a facility in the electric facility system; An inverter that varies a motor speed through at least one of an output voltage and an output frequency to the motor; A motor control device configured to measure and analyze input and output power of the inverter to perform a maximum efficiency point control operation and a failure diagnosis operation; And a remote control device for remotely controlling the operation of the electric installation system and simultaneously monitoring the operation state of the electric installation system, the motor, and the inverter, wherein the motor control device includes a voltage installed at an input terminal and an output terminal of the inverter. And a power sensing unit configured to measure and notify input power and output power of the inverter through current sensors. A data processing unit configured to extract and output at least one of active power, reactive power, apparent power, accumulated power amount, frequency, phase, and power factor data from at least one of the input power and the output power; A motor speed detector configured to determine a motor speed and a motor torque based on the frequency of the output power; A motor failure detection unit checking a phase and magnitude of an output current after performing dq conversion on the output power, and checking and notifying a motor failure when the phase and magnitude of the output current are unbalanced; And when the command speed is initially input, the motor speed is controlled according to the command speed. After the motor speed is equal to the command speed, the input / output power at the present time is determined based on the active power and the reactive power of the input power and the output power. A motor that calculates the effective power ratio x (n) and repeatedly controls the motor speed so that the deviation from the calculated effective power ratio x (n-1) of the input / output power at the previous point in time is minimized. It may include an efficiency control unit.

상기 모터 효율 제어부는 상기 모터 속도의 제어 결과에 따라 상기 인버터의 출력 전압과 출력 주파수 중 적어도 하나를 조정하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The motor efficiency control unit may further include a function of adjusting at least one of an output voltage and an output frequency of the inverter according to a control result of the motor speed.

상기 모터 효율 제어부는 현재 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n))을 "

Figure 112019041867594-pat00001
"에 따라 산출하며, 상기 Pout-d는 출력 무효 전력, 상기 Pout-q는 출력 유효 전력, 상기 Pin-d는 입력 무효 전력, 상기 Pin-q는 입력 유효 전력인 것을 특징으로 한다.The motor efficiency controller determines the effective power ratio x (n) of the input / output power at the present time.
Figure 112019041867594-pat00001
Pout-d is output reactive power, Pout-q is output active power, Pin-d is input reactive power, and Pin-q is input active power.

상기 모터 효율 제어부는 현재 시점(n)에서 입출력 전력의 유무효 전력 비율 변화치(y(n)=(x(n-1)-x(n))와 과거 시점(n-1)에서 입출력 전력의 유무효 전력 비율 변화치(y(n)=(x(n-1)-x(n))를 획득 및 비교한 후, 비교 결과가 동일한 상태가 기 설정 횟수 이상 연속 반복될 때에만 모터 속도 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 한다. The motor efficiency control unit changes the effective power ratio change value y (n) = (x (n-1) -x (n)) of the input / output power at the present time point n and the input / output power at the past time point n-1. After acquiring and comparing the effective power ratio change value y (n) = (x (n-1) -x (n)), the motor speed control operation is performed only when the same state of the comparison is repeated for a predetermined number of times or more. It characterized in that to perform.

이때, 상기 모터 효율 제어부는 모터 속도 미증가 상태에서, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 큰 경우에는 모터 속도를 감소시키고, 작은 경우에는 모터 속도를 증가시키고, 모터 속도 증가 상태에서, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 큰 경우에는 모터 속도를 감소시키고, 작은 경우에는 모터 속도를 증가시키는 것을 특징으로 한다. At this time, the motor efficiency control unit decreases the motor speed when the change value y (n-1) of the past time point is larger than the change value y (n) of the present time point while the motor speed is not increased. When the motor speed is increased, and the motor speed is increased, the motor speed is decreased when the change value y (n-1) of the past time point is larger than the change value y (n) of the current time point. It is characterized by increasing the.

상기 모터 관제 장치는 모터 관제 장치 동작에 관련된 정보를 시청각화하여 출력하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The motor control apparatus may further include a display unit which visually visualizes and outputs information related to the operation of the motor control apparatus.

본 발명의 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템은, 전기 설비를 구동시키는 모터의 실시간 계측을 통해 모터의 최대 효율점 제어를 수행함으로써, 2승 저감을 갖는 모터의 불필요한 마력을 제거하여 에너지 낭비 발생을 사전 차단할 수 있도록 한다. The integrated control system for an electric equipment system capable of controlling the maximum efficiency point of the motor and diagnosing a fault of the present invention performs a maximum efficiency point control of the motor through real-time measurement of the motor driving the electrical equipment, thereby achieving a motor having a square power reduction. Eliminates unnecessary horsepower to prevent energy waste.

또한 모터 고장 여부를 예측 및 통보할 수 있도록 함으로써, 모터 관리에 소요되는 비용과 시간이 획기적으로 감소될 수 있도록 한다. In addition, by enabling the prediction and notification of motor failures, the cost and time required for motor management can be significantly reduced.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템을 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 제어 및 에너지 열화 감시 시스템을 제공되는 화면들을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 모터 관제 장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 관제 장치의 모터 속도 계측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 관제 장치의 모터 고장 여부 판단 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 관제 장치의 모터 최대 효율점 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 관제 장치의 모터 최대 효율점 제어 방법에 따른 전력 효율을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view showing an integrated control system for an electrical installation system capable of controlling the maximum efficiency point and fault diagnosis of a motor according to an embodiment of the present invention.
2 to 6 are views showing screens provided with a remote control and energy degradation monitoring system according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a motor control apparatus capable of controlling a maximum efficiency point of a motor and diagnosing a failure according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining a motor speed measuring method of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are views for explaining a method of determining whether a motor failure of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining a method of controlling the maximum efficiency point of the motor of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.
12 is a view for explaining the power efficiency according to the motor maximum efficiency point control method of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.The objects and effects of the present invention and the technical configurations for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators.

그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms. The present embodiments are merely provided to complete the disclosure of the present invention and to fully inform the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined by the scope of the claims. It will be. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기 설비 시스템모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템을 도시한 도면이다. 1 is a view showing an integrated control system for an electrical installation system capable of controlling the maximum efficiency point and fault diagnosis of the electrical installation system motor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 시스템(100)은 하수 종말 처리 시스템, 공장 환기 시스템 등에 구비된 각종 전기 설비의 동작을 원격 제어 및 모니터링하기 위한 것으로, 열화 감시 장치(110), 모터(120), 인버터(130), 모터 관제 장치(140), 설비 센서(150), 및 원격 관제 장치(160) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the system 100 of the present invention is for remotely controlling and monitoring the operation of various electric equipments provided in a sewage terminal treatment system, a factory ventilation system, and the like. , An inverter 130, a motor control device 140, a facility sensor 150, a remote control device 160, and the like.

다만, 이하에서는 설명의 편이를 위해 하수 종말 처리 시스템을 전기 설비 시스템, 하수 종말 처리 시스템에 구비되는 펌프를 설비 장치의 일례로 들어 설명하기로 한다. However, hereinafter, for convenience of explanation, the sewage terminal treatment system will be described as an example of the installation equipment, the pump provided in the electrical installation system, sewage terminal treatment system.

열화 감시 장치(110)는 하수 종말 처리 시스템에 분산 설치되어, 설치 지점 각각에서의 아크 또는 방전 발생 여부를 감지하는 초음파 센서와 온도를 감지하는 온도 센서를 다수개 구비한다. 그리고 아크 발생 패턴 및 온도 변화 패턴을 기반으로 설치 지점 각각, 또는 시스템 전체의 열화 상태를 확인 및 통보하도록 한다. The deterioration monitoring apparatus 110 is distributed in the sewage terminal treatment system, and includes a plurality of ultrasonic sensors for detecting whether an arc or discharge occurs at each installation point and a temperature sensor for sensing a temperature. Based on the arc generation pattern and the temperature change pattern, the deterioration status of each installation point or the entire system is checked and notified.

모터(120)는 펌프를 실제 구동하도록 한다. 특히, 본 발명의 모터는 2승 저감 모터로써, 동력량이 모터 속도의 3승에 비례하여, 부하 특성에 맞춘 최적의 속도 제어 시 불필요한 여유 마력을 제거할 수 있도록 한다. 즉, 최적 속도 제어를 통해 에너지 소비랑을 획기적으로 감소시킬 수 있도록 한다. The motor 120 actually drives the pump. In particular, the motor of the present invention is a quadratic reduction motor, the amount of power is proportional to the third power of the motor speed, it is possible to remove the unnecessary margin horsepower at the optimum speed control according to the load characteristics. In other words, the optimum speed control can significantly reduce the energy consumption.

인버터(130)는 입력 전력을 전력 변환하여 출력 전력을 생성하되, 모터 관제 장치(140)의 제어하에 출력 전압과 출력 주파수를 가변하도록 한다. 즉, 출력 전압과 출력 주파수를 통해 모터 속도를 제어할 수 있도록 한다. The inverter 130 converts the input power to generate the output power, but changes the output voltage and the output frequency under the control of the motor controller 140. That is, the motor speed can be controlled through the output voltage and the output frequency.

모터 관제 장치(140)는 인버터(130)의 입력단과 출력단 각각에 설치된 전압 센서와 전류 센서를 구비하고, 이들을 통해 인버터 입력 전력과 출력 전력을 실시간 계측한다. 그리고 계측 결과를 기반으로 인버터(130)의 전력 변환 조건을 수시 조정하고, 이와 동시에 모터(120)의 고장 여부를 산출 및 통보하도록 한다. The motor control device 140 includes a voltage sensor and a current sensor installed at each of an input terminal and an output terminal of the inverter 130, and measure the inverter input power and output power in real time. Then, the power conversion condition of the inverter 130 is adjusted at any time based on the measurement result, and at the same time, the calculation and notification of the failure of the motor 120 are performed.

설비 센서(150)는 전기 설비 시스템의 동작 환경을 센싱 및 통보하도록 한다. 예를 들어, 하수 종말 처리 시스템의 경우 펌프 압력, 펌프 유량, 탱크별 수위, 자동 밸브 위치, 자동 밸브 개도율, 히터 상태 등을 센싱 및 통보할 수 있을 것이다. The facility sensor 150 senses and notifies the operating environment of the electric facility system. For example, a sewage end treatment system may sense and report pump pressure, pump flow rate, tank level, automatic valve position, automatic valve opening rate, heater status, and the like.

원격 관제 장치(160)는 전기 설비 시스템의 동작을 원격 제어함과 동시에 전기 전기 설비 시스템, 모터, 인버터 동작 상태를 실시간 모니터링하도록 한다. 이때, 원격 관제 장치(160)는 PLC 통신 방식, 무선 통신 방식(예를 들어, 로라(Long Range))을 함께 사용하여 전기 설비 시스템, 열화 감시 장치(110), 모터 관제 장치(140), 설비 센서(150) 등과 통신할 수 있도록 한다. 예를 들어, 전기 설비 시스템과는 PLC 통신 방식으로, 열화 감시 장치(110), 모터 관제 장치(140), 설비 센서(150)과는 무선 통신 방식으로 통신할 수 있을 것이다. The remote control device 160 remotely controls the operation of the electrical equipment system and simultaneously monitors the operation status of the electrical equipment system, the motor, and the inverter. In this case, the remote control device 160 uses a PLC communication method, a wireless communication method (for example, Long Range) together, an electric facility system, a degradation monitoring device 110, a motor control device 140, and a facility. Communicate with sensor 150 and the like. For example, the electrical monitoring system may communicate with the degradation monitoring device 110, the motor control device 140, and the facility sensor 150 in a wireless communication method with a PLC communication method.

특히, 본 발명의 원격 관제 장치(160)는 그래픽 기반으로 관제 메뉴를 구성하고, 이를 통해 펌프 구동 환경 설정, PLC 및 인버터 설정, 열화 상태 모니터링, 펌프 상태 모니터링, 인버터 상태 모니터링, 설비 센서 모니터링, 밸브 감시 및 제어 등의 동작을 다양하게 수행할 수 잇도록 한다. In particular, the remote control device 160 of the present invention configures the control menu on a graphic basis, through which the pump driving environment setting, PLC and inverter settings, deterioration status monitoring, pump status monitoring, inverter status monitoring, equipment sensor monitoring, valve Various operations such as monitoring and control can be performed.

보다 구체적으로는, 도 2와 같은 구동 환경 설정 화면을 구성 및 제공함으로써, 사용자로부터 펌프의 동작 설정값, PLC 설정값, 인버터 및 열화 감시 장치 구동 조건 등에 대한 정보를 입력받고, 이에 기반하여 시스템 구동 환경을 전반적으로 제어할 수 있도록 한다. More specifically, by configuring and providing a driving environment setting screen as shown in FIG. 2, the user receives information about an operation setting value of a pump, a PLC setting value, an inverter and a deterioration monitoring device driving condition, and the like, and drives the system based thereon. Allows overall control of the environment.

그리고 전기 설비 시스템 동작 제어값과 모니터링 값을 기반으로 열화 감시 결과, 모터 속도, 펌프 기동 여부, 전력 정보, 누적 유량 정보, 유량계, 압력계, 펌프 상태, 히터 상태, 탱크 상태, 밸브 상태, 센서 상태, 인버터 상태, 운전 모드, 자동 밸브 개도율 등을 파악하고, 이를 사용자에게 일괄 제공하기 위한 화면을 도 3와 같이 구성하여 제공할 수 있도록 한다. Degradation monitoring results, motor speed, pump start, power information, cumulative flow rate information, flow meter, pressure gauge, pump status, heater status, tank status, valve status, sensor status, The inverter state, the operation mode, the automatic valve opening rate, and the like are identified, and a screen for collectively providing them to the user can be configured and provided as shown in FIG. 3.

또한 모터 관제 장치(140)로부터 제공되는 정보를 기반으로 3상 입력 전압/전류, 3상 출력 전압/전류, 인버터 효율, 인버터 벡터, 모터 역률, 모터 현재 속도, 모터 현재 토크 등을 파악하고, 이를 도 4와 같은 화면을 통해 추가 제공할 수 도 있도록 한다. Also, based on the information provided from the motor control device 140, the three-phase input voltage / current, three-phase output voltage / current, inverter efficiency, inverter vector, motor power factor, motor current speed, motor current torque, etc. It may also be able to provide additional through the screen as shown in FIG.

뿐 만 아니라, 알람 발생 조건을 저장 및 관리하며, 알람 발생 조건에 따라 모니터링 결과값을 분석함으로써, 알람 발생 여부를 결정할 수 있도록 한다. 그리고 알람 발생시에는 도 6과 같은 알람 화면을 띄워 현재의 문제점을 보다 신속하게 파악하고, 사용자가 현재 상태에 상응하는 후속 조치를 즉각적으로 취할 수 있도록 한다. In addition, it saves and manages alarm occurrence conditions and analyzes the monitoring result value according to the alarm occurrence conditions to determine whether an alarm has occurred. When an alarm occurs, the alarm screen as shown in FIG. 6 is displayed to identify the current problem more quickly and allow the user to immediately take a follow-up action corresponding to the current state.

더하여, 원격 관제 장치(160)는 전기 설비 시스템 동작 제어값과 모니터링 값을 저장하고 관리하며, 사용자 요청하에 필요 데이터 검색 및 열람할 수도 있도록 한다. 특히, 모터 고장 상태가 일정 시간 이상 유지되면, 인버터를 통해 모터 구동을 중지시키고, 모터 고장 상태 검출 구간(또는 모터 고장 상태 검출 이전 구간)의 데이터를 저장함으로써, 차후 사용자가 이를 기반으로 고장 원인을 정밀 분석할 수 있도록 한다. In addition, the remote control device 160 stores and manages electric system control values and monitoring values, and can also retrieve and view necessary data at the user's request. In particular, if the motor failure state is maintained for more than a certain time, the drive is stopped by the inverter, and the data of the motor failure state detection section (or the section before the detection of the motor failure state) is stored, so that the user can later determine the cause of the failure. Allow for precise analysis.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 모터 관제 장치를 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a motor control apparatus capable of controlling a maximum efficiency point of a motor and diagnosing a failure according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참고하면, 본 발명의 모터 관제 장치는 전력 센싱부(411~414), 데이터 가공부(420), 모터 속도 감지부(430), 모터 고장 검출부(440), 모터 효율 제어부(450), 및 통신부(460) 등을 포함한다. Referring to FIG. 7, the motor control apparatus of the present invention includes a power sensing unit 411 to 414, a data processing unit 420, a motor speed detector 430, a motor failure detector 440, and a motor efficiency controller 450. , And the communication unit 460 and the like.

전력 센싱부(411~414)는 인버터(130)의 입력단에 연결된 3상 전압 센서(411)와 3상 전류 센서(412), 인버터(130)의 출력단에 연결된 3상 전압 센서(411)와 3상 전류 센서(412)를 구비하고, 이들을 통해 인버터(130)의 입력 전압, 입력 전류, 출력 전압, 출력 전류를 계측 및 통보한다.  The power sensing units 411 to 414 are three-phase voltage sensors 411 and three-phase current sensors 412 connected to the input terminal of the inverter 130, three-phase voltage sensors 411 and three connected to the output terminals of the inverter 130. A phase current sensor 412 is provided through which the input voltage, input current, output voltage, and output current of the inverter 130 are measured and reported.

데이터 가공부(420)는 인버터(130)의 입력은 계통 3상 전압과 전류로 고정된 60Hz의 주파수를 가진다. 이에 인버터 입력을 1920Hz(32 Sample)의 샘플링을 통해 디지털 값을 검출하여 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform)와 주파수 연산을 통해 필요 데이터로 가공하도록 한다. 예를 들어, 입/출력 전력으로부터 유효, 무효, 피상, 누적 전력량과 입/출 전력의 주파수, 위상, 역률 데이터를 획득 및 출력할 수 있을 것이다. The data processing unit 420 has an input of the inverter 130 having a frequency of 60 Hz fixed by a system three-phase voltage and current. Therefore, the inverter input is digitally detected by sampling at 1920Hz (32 Sample) and processed into necessary data through discrete Fourier transform and frequency calculation. For example, it may be possible to obtain and output effective, reactive, apparent, cumulative power amounts and frequency, phase, and power factor data of input / output power from input / output power.

모터 상태 감지부(430)는 전력 센싱부(411~414)를 통해 계측된 출력 전압 또는 출력 전류의 주파수 기반으로 모터 속도 및 모터 토크를 파악하도록 한다. The motor state detecting unit 430 determines the motor speed and the motor torque based on the frequency of the output voltage or the output current measured by the power sensing units 411 to 414.

참고로, 인버터(130)의 입력 전력과 달리 인버터의 출력 전력은 가변되는 주파수(모터 속도)를 가지고 있기 때문에 별도의 주파수 계측용 아날로그 회로가 필요하다. 이에 본 발명은 도 8에서와 같이 구성되는 제로 크로싱 디텍터를 구비하고, 이를 통해 출력 전압 또는 출력 전류의 주파수를 검출한다. 그리고 수학식 1에 따라 현재 검출된 주파수를 모터 속도로 환산하도록 한다. For reference, unlike the input power of the inverter 130, since the output power of the inverter has a variable frequency (motor speed), a separate analog circuit for frequency measurement is required. Accordingly, the present invention includes a zero crossing detector configured as shown in FIG. 8, and detects the frequency of the output voltage or the output current. Then, the current detected frequency is converted into motor speed according to Equation 1.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112019041867594-pat00002
Figure 112019041867594-pat00002

이때, 모터 극수는 모터 종류에 따라 결정되는 상수 값이다. At this time, the number of motor poles is a constant value determined according to the motor type.

수학식 1의 모터 속도를 기반으로 수학식 2에 의해 모터 토크 또한 산출할 수 있다. The motor torque may also be calculated by Equation 2 based on the motor speed of Equation 1.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019041867594-pat00003
Figure 112019041867594-pat00003

이때, 모터 효율은 모터 종류에 따라 결정되는 상수 값이다. At this time, the motor efficiency is a constant value determined according to the motor type.

모터 고장 검출부(440)는 출력 전압과 출력 전류에 대한 dq 변환을 수행하고, dq 변환 결과를 기반으로 불평형 상태 발생 여부를 확인함으로써, 모터의 고장 여부를 확인 및 통보할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에서는 모터의 고장 여부를 인버터의 출력 전압/전류의 dq변환을 통해 파악할 수 있도록 한다. The motor failure detection unit 440 performs a dq conversion on the output voltage and the output current, and checks whether or not an unbalance condition occurs based on the dq conversion result, so as to confirm and notify the failure of the motor. That is, in the present invention, it is possible to determine whether the failure of the motor through the dq conversion of the output voltage / current of the inverter.

d축은 모터의 자속이 발생하는 축으로 고정자 U상 권선에서 발생한 자속의 방향으로 선정하고, q축은 d축과 직교를 이루는 축으로 토크를 발생하는 전류의 축으로 선정한다. The d-axis is the axis in which the magnetic flux of the motor is generated and is selected in the direction of the magnetic flux generated in the stator U-phase winding, and the q-axis is selected as the axis of the current generating torque in the axis perpendicular to the d-axis.

인버터의 출력 전압/전류를 dq의 변환을 통해 정지 좌표계와 회전 좌표계로 표현하게 되면, 각 좌표계에서의 신호 발생 패턴이 도 9와 도 10에서와 같이 모터의 고장 여부에 따라 전혀 상이해지게 된다. 이는 정상적인 모터의 전압과 전류는 동일한 위상과 크기를 가지나, 고장상태의 모터의 전압과 전류는 불평형 상태의 위상과 크기를 가지기 때문이다. When the output voltage / current of the inverter is expressed in the stationary coordinate system and the rotational coordinate system through the conversion of dq, the signal generation pattern in each coordinate system is completely different depending on whether the motor is broken as shown in FIGS. 9 and 10. This is because the voltage and current of a normal motor have the same phase and magnitude, but the voltage and current of a faulty motor have the phase and magnitude of an unbalanced state.

이에 본 발명에서는 인버터의 출력 전압/전류를 dq 변환한 후, 이때의 신호 발생 패턴을 통해 모터의 고장 여부를 손쉽게 확인하도록 한다. Therefore, in the present invention, after converting the output voltage / current of the inverter dq, it is easy to check whether the motor failure through the signal generation pattern at this time.

정지 좌표계는 좌표축이 회전하지 않고 정지된 좌표계로, 수학식 3과 같이 표현될 수 있다. The stationary coordinate system is a coordinate system in which the coordinate axis is not rotated and is stopped, and may be expressed as in Equation 3 below.

[수학식 3][Equation 3]

Figure 112019041867594-pat00004
Figure 112019041867594-pat00004

회전 좌표계는 정지 좌표계 벡터 합의 방향으로 d-q축도 함께 회전하는 좌표계로, 이는 각속도 w로 회전하는 좌표계이며, 수학식 4에서와 같이 정지좌표계로부터 회전 좌표계로 구할 수 있다. 이때 각 속도는 전압의 주파수 값으로 구할 수 있다.The rotation coordinate system is a coordinate system that also rotates the d-q axis together in the direction of the stationary coordinate vector sum, which is a coordinate system that rotates at an angular velocity w, and can be obtained as the rotation coordinate system from the stationary coordinate system as in Equation 4. At this time, each speed can be obtained by the frequency value of the voltage.

[수학식 4][Equation 4]

Figure 112019041867594-pat00005
Figure 112019041867594-pat00005

모터 효율 제어부(450)는 최대 효율점 제어 방식으로 모터 속도를 수시 가변함으로써, 모터에 의해 에너지 소비량이 최소가 될 수 있도록 한다. 이를 위해, 지령 속도가 초기 입력되면 지령 속도에 따라 모터 속도를 제어하되, 모터 속도가 지령 속도와 동일해진 후에는 상기 입력 전력과 상기 출력 전력의 유효 전력과 무효 전력을 기반으로 현재 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n))을 산출하고, 기 산출된 과거 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n))과의 편차가 최소가 되도록 모터 속도를 반복 제어한다. 또한 모터 속도의 제어 결과에 따라 인버터(130)의 출력 전압과 출력 주파수 중 적어도 하나를 추가 제어하고, 이를 통해 모터 속도가 실질적으로 가변될 수 있도록 한다. The motor efficiency control unit 450 may vary the motor speed from time to time in the maximum efficiency point control scheme, thereby minimizing energy consumption by the motor. To this end, when the command speed is initially input, the motor speed is controlled according to the command speed. After the motor speed is equal to the command speed, the input / output at the present time is based on the active power and the reactive power of the input power and the output power. The effective and non-effective power ratio x (n) of the electric power is calculated, and the motor speed is repeatedly controlled so that the deviation from the calculated and invalid power ratio (x (n)) of the input / output power at the past point in time is minimized. In addition, at least one of the output voltage and the output frequency of the inverter 130 is further controlled according to the control result of the motor speed, thereby allowing the motor speed to be substantially changed.

통신부(460)는 원격 관제 장치(160) 및 인버터(130)와의 유선 또는 무선 통신을 지원하기 위한 유선 통신 모듈과 무선 통신 모듈을 구비할 수 있으며, 예를 들어, 원격 관제 장치(160)와는 로라(Long Range)와 같은 무선 통신 방식을 통해 통신하고, 인버터(130)와는 이더넷과 같은 유선 통신 방식을 통해 통신할 수 있다. 물론, 필요시에는 RS 232/422/485 등과 같은 유선 통신 모듈을 구비하고, 이들을 통해 각종 외부 장치와의 통신을 직접 수행할 수도 있도록 한다. The communication unit 460 may include a wired communication module and a wireless communication module for supporting wired or wireless communication with the remote control device 160 and the inverter 130. It communicates through a wireless communication method such as Long Range, and communicates with the inverter 130 through a wired communication method such as Ethernet. Of course, if necessary, it is provided with a wired communication module such as RS 232/422/485, it is possible to directly communicate with various external devices through them.

표시부(470)는 모니터, 알람소자, 스피커 등을 구비하고, 모터 관제 장치를 통해 획득된 각종 데이터를 시청각적으로 안내할 수도 있도록 한다. 예를 들어, 유효 전력량, 무효 전력량, 피상 전력량, 누적 전력량, 전력 주파수,위상, 역률 데이터, 모터 속도, 모터 토크, 및 모터 고장 여부 등에 대한 정보를 시각 또는 청각화하여 제공할 수 있도록 한다. The display unit 470 may include a monitor, an alarm device, a speaker, and the like, and may visually guide various data acquired through the motor control device. For example, it is possible to visually or audibly provide information on an effective power amount, reactive power amount, apparent power amount, cumulative power amount, power frequency, phase, power factor data, motor speed, motor torque, and motor failure.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 관제 장치의 모터 최대 효율점 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 11 is a view for explaining a method of controlling the maximum efficiency point of the motor of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

먼저, 모터의 정격 속도와 정격 부하(예를 들어, 100%)에 대한 지령이 입력되면(S1), 모터 관제 장치(140)는 인버터(130)의 출력 전압 및 출력 주파수 적어도 하나를 통해 모터 속도를 제어하기 시작한다. First, when a command for a rated speed of the motor and a rated load (for example, 100%) is input (S1), the motor control apparatus 140 may output the motor speed through at least one of the output voltage and the output frequency of the inverter 130. Start to control.

그러면 모터 관제 장치(140)는 모터 속도를 검출하기 시작하고(S2), 만약 몬터 속도가 지령 속도와 동일해지면(S3), 모터 관제 장치(140)는 이때의 인버터 입력 및 출력 전력을 계측하고, 이로부터 입력 유효/무효 전력과 출력 유효/무효 전력을 추출하도록 한다(S4). Then, the motor controller 140 starts to detect the motor speed (S2), and if the monster speed is equal to the commanded speed (S3), the motor controller 140 measures the inverter input and output power at this time, From this it is to extract the input active / reactive power and output active / reactive power (S4).

그리고 수학식 5을 기반으로 입력 유효/무효 전력과 출력 유효/무효 전력으로부터 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n))을 산출하도록 한다(S5). And based on Equation 5 to calculate the effective power ratio (x (n)) of the input and output power from the input active / reactive power and the output active / reactive power (S5).

[수학식 5] [Equation 5]

Figure 112019041867594-pat00006
Figure 112019041867594-pat00006

이때, Pout-d는 출력 무효 전력, Pout-q는 출력 유효 전력, Pin-d는 입력 무효 전력, Pin-q는 입력 유효 전력이다. At this time, Pout-d is output reactive power, Pout-q is output active power, Pin-d is input reactive power, and Pin-q is input active power.

그리고 모터 속도의 증가 여부를 확인한 후(S6), 증가하지 않은 경우 "No" 구문을 실행하고, 증가하는 경우에는 "Yes" 구문을 실행하도록 한다. After checking whether the motor speed is increased (S6), if it does not increase, execute the "No" statement, and if it increases, execute the "Yes" statement.

먼저, "No" 구문에서는 현재 시점(n)에서 입출력 전력의 유무효 전력 비율 변화치(y(n)=(x(n-1)-x(n))를 산출한 후, 현재 시점의 변화치(y(n))과 과거 시점의 변화치(y(n-1))과 비교한다(S7). First, in the "No" syntax, the effective power ratio change value y (n) = (x (n-1) -x (n)) of the input / output power at the current time point n is calculated, and then the change value of the current time point ( y (n)) and the change value y (n-1) of the past time point are compared (S7).

단계 S7의 비교 결과, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 크면(S8), 현재 시점의 유무효 전력 비율(x(n))과 변화치(y(n))를 과거 시점 값(x(n-1), y(n-1))으로 업데이트한 후(S9), 동일 상태가 10회 이상 연속 발생하는 지 확인한다(S10). 즉, 외부의 외란 혹은 입출력의 노이즈 등의 문제로 오차 비율이 매우 큰 폭으로 변경될 수 있음을 고려하여, 동일 상태가 10회 이상 연속 반복될 때에만 현재 모터가 최적 효율이 아니라고 판단하도록 한다. As a result of the comparison of step S7, when the change value y (n-1) of the past viewpoint is larger than the change value y (n) of the present viewpoint (S8), the effective power ratio x (n) and the change value of the present viewpoint After updating (y (n)) to past viewpoint values (x (n-1), y (n-1)) (S9), it is checked whether the same state occurs 10 times or more continuously (S10). That is, in consideration of external disturbance or noise of input / output, the error rate may be changed very largely, and it is determined that the current motor is not optimal efficiency only when the same state is repeated 10 times or more continuously.

이에 동일 상태가 10회 이상 연속 반복되면, 반복 횟수(count)을 "0"으로 초기화시킨 후(S11), 현재 모터 속도를 기 설정치(3%)만큼 감소시켜 모터 효율이 최적화될 수 있도록 한다(S12). If the same state is repeated 10 times or more continuously, after initializing the number of repetitions (count) to "0" (S11), the current motor speed is reduced by a predetermined value (3%) so that the motor efficiency can be optimized ( S12).

그리고 단계 S7의 비교 결과, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 작으면(S8), 현재 시점의 유무효 전력 비율(x(n))과 변화치(y(n))를 과거 시점 값(x(n-1), y(n-1))으로 업데이트한다(S13).As a result of the comparison of step S7, if the change value y (n-1) of the past viewpoint is smaller than the change value y (n) of the present viewpoint (S8), the effective power ratio x (n) of the present viewpoint. And the change value y (n) are updated to past viewpoint values x (n-1) and y (n-1) (S13).

그리고 동일 상태가 10회 이상 연속 반복되면(S14), 반복 횟수(count)을 "0"으로 초기화시킨 후(S15), 현재 모터 속도를 기 설정치(3%)만큼 증가시켜 모터 효율이 조정될 수 있도록 한다(S16). If the same state is repeated 10 times or more consecutively (S14), the number of repetitions (count) is initialized to "0" (S15), and the current motor speed is increased by a preset value (3%) so that the motor efficiency can be adjusted. (S16).

그리고 "Yes" 구문에서도 현재 시점(n)에서 입출력 전력의 유무효 전력 비율 변화치(y(n)=(x(n-1)-x(n))를 산출한 후, 현재 시점의 변화치(y(n))과 과거 시점의 변화치(y(n-1))과 비교한다(S17). Also, in the "Yes" syntax, the effective power ratio change value y (n) = (x (n-1) -x (n)) of the input / output power at the current point n is calculated, and then the change point y at the present point in time. (n)) and the change value (y (n-1)) of the past time point (S17).

단계 S17의 비교 결과, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 크면(S18), 현재 시점의 유무효 전력 비율(x(n))과 변화치(y(n))를 과거 시점 값(x(n-1), y(n-1))으로 업데이트한다(S19). As a result of the comparison of step S17, if the change value y (n-1) of the past viewpoint is larger than the change value y (n) of the present viewpoint (S18), the effective power ratio x (n) and the change value of the present viewpoint (y (n)) is updated with past viewpoint values (x (n-1), y (n-1)) (S19).

그리고 동일 상태가 10회 이상 연속 반복되면(S20), 반복 횟수(count)을 "0"으로 초기화시킨 후(S21), 현재 모터 속도를 기 설정치(3%)만큼 감소시켜 모터 효율이 최적화될 수 있도록 한다(S22). If the same state is repeated 10 times or more continuously (S20), after initializing the number of repetitions (count) to "0" (S21), the motor efficiency can be optimized by reducing the current motor speed by a preset value (3%). (S22).

반면, 단계 S17의 비교 결과, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 작으면(S18), 현재 시점의 유무효 전력 비율(x(n))과 변화치(y(n))를 과거 시점 값(x(n-1), y(n-1))으로 업데이트한다(S23). On the other hand, when the comparison result of step S17 shows that the change value y (n-1) of the past viewpoint is smaller than the change value y (n) of the present viewpoint (S18), the effective power ratio x (n) of the present viewpoint. ) And the change value y (n) are updated to past viewpoint values x (n-1) and y (n-1) (S23).

그리고 동일 상태가 10회 이상 연속 반복될 때에(S24), 반복 횟수(count)을 "0"으로 초기화시킨 후(S25), 현재 모터 속도를 기 설정치(3%)만큼 증가시켜 모터 효율이 조정될 수 있도록 한다(S26). When the same state is repeated 10 times or more continuously (S24), after initializing the number of repetitions (count) to "0" (S25), the motor efficiency can be adjusted by increasing the current motor speed by a preset value (3%). (S26).

도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 관제 장치의 모터 최대 효율점 제어 방법에 따른 전력 효율을 설명하기 위한 도면이다. 12 is a view for explaining the power efficiency according to the motor maximum efficiency point control method of the motor control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 12에서와 같이, 본 발명은 모터 속도를 수시 가변함으로써, 모터 효율이 극대화될 수 있도록 하고, 이에 따라 정격 운전시와 달리 에너지 소비량(피상 전력)이 효과적으로 감소될 수 있음을 알 수 있다. As shown in Figure 12, the present invention by varying the motor speed from time to time, so that the motor efficiency can be maximized, it can be seen that the energy consumption (apparent power) can be effectively reduced unlike the rated operation.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (6)

초음파 발생 상태 및 온도 상태 중 적어도 하나에 기반하여 전기 설비 시스템의 열화 상태를 확인 및 통보하는 열화 감시 장치;
상기 전기 설비 시스템내 설비 장치를 구동시키는 모터;
상기 모터로의 출력 전압 및 출력 주파수 중 적어도 하나를 통해 모터 속도를 가변하는 인버터;
상기 인버터의 입력 및 출력 전력을 계측 및 분석하여, 최대 효율점 제어 동작과 고장 진단 동작을 수행하는 모터 관제 장치; 및
상기 전기 설비 시스템의 동작을 원격 제어함과 동시에 상기 전기 설비 시스템, 상기 모터, 상기 인버터 동작 상태를 실시간 모니터링하는 원격 관제 장치를 포함하며,
상기 모터 관제 장치는
상기 인버터의 입력단과 출력단에 설치된 전압 및 전류 센서들을 통해 상기 인버터의 입력 전력과 출력 전력을 계측 및 통보하는 전력 센싱부;
상기 입력 전력과 상기 출력 전력 중 적어도 하나로부터 유효 전력, 무효 전력, 피상 전력, 누적 전력량, 주파수, 위상, 역률 데이터 중 적어도 하나를 추출 및 출력하는 데이터 가공부;
상기 출력 전력의 주파수 기반으로 모터 속도 및 모터 토크를 파악하는 모터 속도 감지부;
상기 출력 전력에 대한 dq 변환을 수행한 후 출력 전류의 위상과 크기를 확인하고, 상기 출력 전류의 위상과 크기가 불평형 상태이면 모터 고장을 확인 및 통보하는 모터 고장 검출부; 및
지령 속도가 초기 입력되면 지령 속도에 따라 모터 속도를 제어하되, 모터 속도가 지령 속도와 동일해진 후에는 상기 입력 전력과 상기 출력 전력의 유효 전력과 무효 전력을 기반으로 현재 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n))을 산출하고, 기 산출된 과거 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n-1))과의 편차가 최소가 되도록 모터 속도를 반복 제어하는 모터 효율 제어부;를 포함하며,
상기 모터 효율 제어부는
현재 시점(n)에서 입출력 전력의 유무효 전력 비율 변화치(y(n)=(x(n-1)-x(n))와 과거 시점(n-1)에서 입출력 전력의 유무효 전력 비율 변화치(y(n)=(x(n-1)-x(n))를 획득 및 비교한 후, 비교 결과가 동일한 상태가 기 설정 횟수 이상 연속 반복될 때에만 모터 속도 제어 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템.
A deterioration monitoring device for checking and notifying a deterioration state of the electrical installation system based on at least one of the ultrasonic generation state and the temperature state;
A motor for driving a facility in the electric facility system;
An inverter that varies a motor speed through at least one of an output voltage and an output frequency to the motor;
A motor control device configured to measure and analyze input and output power of the inverter to perform a maximum efficiency point control operation and a failure diagnosis operation; And
Remote control device for remotely controlling the operation of the electrical equipment system and at the same time monitoring the operating state of the electrical equipment system, the motor, the inverter,
The motor control device
A power sensing unit configured to measure and notify input power and output power of the inverter through voltage and current sensors installed at input and output terminals of the inverter;
A data processing unit configured to extract and output at least one of active power, reactive power, apparent power, accumulated power amount, frequency, phase, and power factor data from at least one of the input power and the output power;
A motor speed detector configured to determine a motor speed and a motor torque based on the frequency of the output power;
A motor failure detector for checking a phase and magnitude of an output current after performing a dq conversion on the output power, and checking and notifying a motor failure if the phase and magnitude of the output current are unbalanced; And
When the command speed is initially input, the motor speed is controlled according to the command speed. After the motor speed becomes equal to the command speed, the input / output power at the present time is based on the active power and the reactive power of the input power and the output power. The motor efficiency for calculating the reactive power ratio x (n) and repeatedly controlling the motor speed so that the deviation from the calculated effective power ratio x (n-1) of the input / output power at the past time point is minimized. A control unit;
The motor efficiency control unit
Change in the effective power ratio of the input / output power at the present time point n (y (n) = (x (n-1) -x (n)) and change in the effective power ratio of the input / output power at the past point in time n-1. After acquiring and comparing (y (n) = (x (n-1) -x (n)), the motor speed control operation is performed only when the same state of the comparison results in a repetition more than a preset number of times. Integrated control system for electrical installation system that can control the maximum efficiency point of the motor and diagnose the fault.
제1항에 있어서, 상기 모터 효율 제어부는
상기 모터 속도의 제어 결과에 따라 상기 인버터의 출력 전압과 출력 주파수 중 적어도 하나를 조정하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템.
The method of claim 1, wherein the motor efficiency control unit
And controlling at least one of an output voltage and an output frequency of the inverter according to the control result of the motor speed.
제1항에 있어서, 상기 모터 효율 제어부는
현재 시점에서의 입출력 전력의 유무효 전력 비율(x(n))을 "
Figure 112019075833370-pat00020
"에 따라 산출하며, 상기 Pout-d는 출력 무효 전력, 상기 Pout-q는 출력 유효 전력, 상기 Pin-d는 입력 무효 전력, 상기 Pin-q는 입력 유효 전력인 것을 특징으로 하는 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템.
The method of claim 1, wherein the motor efficiency control unit
The effective power ratio (x (n)) of input / output power at the present time is "
Figure 112019075833370-pat00020
And Pout-d is output reactive power, Pout-q is output active power, Pin-d is input reactive power, and Pin-q is input effective power. Integrated control system for electrical installation systems with point control and fault diagnosis.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 모터 효율 제어부는
모터 속도 미증가 상태에서, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 큰 경우에는 모터 속도를 감소시키고, 작은 경우에는 모터 속도를 증가시키고,
모터 속도 증가 상태에서, 과거 시점의 변화치(y(n-1))가 현재 시점의 변화치(y(n)) 보다 큰 경우에는 모터 속도를 감소시키고, 작은 경우에는 모터 속도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템.
The method of claim 1, wherein the motor efficiency control unit
In the non-motor speed increase state, when the change value y (n-1) of the past time point is larger than the change value y (n) of the present time point, the motor speed is decreased, and when it is small, the motor speed is increased,
In the motor speed increasing state, when the change value y (n-1) of the past time point is larger than the change value y (n) of the present time point, the motor speed is decreased, and when it is small, the motor speed is increased. Integrated control system for electrical installation systems that allows maximum efficiency control and fault diagnosis of motors.
제1항에 있어서,
모터 관제 장치 동작에 관련된 정보를 시청각화하여 출력하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모터의 최대 효율점 제어 및 고장 진단이 가능한 전기 설비 시스템용 통합 관제 시스템.
The method of claim 1,
An integrated control system for an electrical installation system capable of controlling the maximum efficiency point of the motor and diagnosing a failure, further comprising a display unit which visually visualizes and outputs information related to the operation of the motor control apparatus.
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