KR102079813B1 - 25.8kV class ENVIRONMENT-FRIENDLY SWITCHGEAR HAVING PARTIAL DISCHARGE DIAGNOSIS FUNCTION AND IOT TECHNOLOGY - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 몰드 방식으로 구성되어 부분 방전을 검출하는 UHF 센서가 공기에 노출되지 않아 노이즈에 의한 검출 오류를 최소화할 수 있으며, 또한 수배전반에서 검출된 부분 방전 및 온도를 학습하여 정상 동작 패턴을 획득하고, 이를 근거로 수배전반의 동작 상태를 진단할 수 있도록 하는, 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 관한 것이다.The present invention relates to a 25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnostic function and IoT technology, more specifically, a UHF sensor configured to mold the partial discharge to detect partial discharge is not exposed to air to minimize the detection error due to noise 25.8 kV eco-friendly with the partial discharge diagnosis function and IoT technology to obtain the normal operation pattern by learning the partial discharge and temperature detected in the switchgear, and to diagnose the operating state of the switchgear based on this. It relates to a switchgear.
일반적으로, 부분 방전은 각종 산업체 및 전력계통 변전소에 설치되는 수전설비 및 고압 배전반, 고압 케이블, 변압기, GIS(Gas Insulated Switchgear, 가스절연 개폐장치), 개폐기, 수전설비 등 전력기기 시스템의 어느 한 부분에 생기는 방전을 총칭하는 것이다. 예를 들면, 전극의 첨단 부근에 생기는 코로나 방전, 절연물의 표면을 따라 생기는 연면방전, 절연물 내의 공극에 생기는 보이드 방전 등을 들 수 있다.In general, partial discharge is any part of a power equipment system, such as a power installation, a high voltage switchgear, a high voltage cable, a transformer, a gas insulated switchgear (GIS), a switchgear, and a power receiving facility installed in various industrial and power system substations. This is a generic term for discharges generated in. For example, corona discharge which arises in the vicinity of the tip of an electrode, creeping discharge which arises along the surface of an insulator, void discharge which arises in the space | gap in an insulator, etc. are mentioned.
그런데, 전력기기의 이상 유무 감지 및 절연체의 열화 정도를 감시하고 수리시기를 예측하는 것은 매우 중요하며, 부분 방전의 측정 및 감시로 이러한 예측과 관리가 가능하다. 이러한 목적으로 고압 케이블, 변압기, GIS, 개폐기, 수전설비, 고압반, 저압반, 모터 제어반, 배전반 등 전력기기 시스템 내부 전력설비 등의 다양한 설비에서 부분방전 측정 장치들이 사용되고 있다.However, it is very important to detect the abnormality of the power device and to monitor the degree of deterioration of the insulator and to predict the time of repair, and such prediction and management are possible by measuring and monitoring the partial discharge. For this purpose, partial discharge measuring devices are used in various facilities such as high voltage cables, transformers, GIS, switchgear, power receiving facilities, high voltage panels, low voltage panels, motor control panels, and power distribution panels.
수배전반을 포함한 전력기기에서의 부분방전은 전력기기의 절연 열화시 발생하는 현상으로서 절연 열화의 마지막 단계에서 발생되는 경우가 대부분이기 때문에 열화진단에 가장 우수한 방법으로 평가되고 있다. Partial discharge in power equipment including switchboard is a phenomenon that occurs during insulation deterioration of power equipment, and it is evaluated as the best method for diagnosing deterioration because it occurs in the last stage of insulation deterioration.
이와 같은 부분방전은 그 전자파 신호대역이 넓고 주변의 잡음으로 인하여 검출하기가 용이하지 않아서, 그 검출 방법으로 UHF안테나를 이용하는 방법이 제시되고 있다.Such partial discharge has a wide electromagnetic wave band and is not easy to detect due to ambient noise. Therefore, a method using UHF antenna has been proposed as the detection method.
그러나 종래 UHF 센서는 부분방전을 감시하는 영역에 설치되고, UHF 센서로부터 검출된 신호를 외부로 송신하기 위한 신호라인이 구비되어야 함에 따라 UHF 센서가 공기에 노출되어 노이즈 잡음이 UHF 센서에 의해 검출될 수 있는 문제점이 있다.However, the conventional UHF sensor is installed in the area for monitoring the partial discharge, and the signal line for transmitting the signal detected from the UHF sensor to the outside should be provided, so that the UHF sensor is exposed to the air so that the noise noise can be detected by the UHF sensor. There is a problem that can be.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 몰드 방식으로 구성되어 부분 방전을 검출하는 UHF 센서가 공기에 노출되지 않아 노이즈에 의한 검출 오류를 최소화할 수 있으며, 또한 수배전반에서 검출된 부분 방전 및 온도를 학습하여 정상 동작 패턴을 획득하고, 이를 근거로 수배전반의 동작 상태를 진단할 수 있도록 하는, 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치를 제공함에 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to minimize the detection error caused by noise because the UHF sensor is configured in a mold to detect the partial discharge is not exposed to the air, and also the partial discharge and The present invention provides a 25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnosis function and IoT technology to obtain a normal operation pattern by learning the temperature, and to diagnose the operation state of the switchboard.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치는, 수배전반을 이루는 함체; 및 상기 함체의 내부에 설치되어 수배전반 내부 기기들의 부분 방전 및 온도를 검출하여 진단하는 진단장치를 포함하고, 상기 진단장치는, 상기 부분 방전을 검출하는 UHF 센서; 측정 부위에 부착 설치되어 온도를 검출하는 온도 센서; 상기 UHF 센서와 상기 온도 센서로부터 출력되는 신호를 수신하여 송출하는 중계기; 및 중계기로부터 수신된 신호에 근거하여 부분 방전과 온도를 진단하고, 진단 결과를 외부 기기로 전송하는 진단기를 포함할 수 있다.25.8 kV eco-friendly switchgear with a partial discharge diagnostic function and IoT technology in accordance with an aspect of the present invention for achieving the above object, the enclosure comprising a switchgear; And a diagnosing device installed inside the enclosure to detect and diagnose partial discharges and temperatures of devices inside a switchgear, wherein the diagnostic device comprises: a UHF sensor detecting the partial discharges; A temperature sensor attached to a measurement site to detect a temperature; A repeater for receiving and transmitting signals output from the UHF sensor and the temperature sensor; And a diagnostic device for diagnosing partial discharge and temperature based on a signal received from the repeater and transmitting the diagnostic result to an external device.
상기 진단기는, 상기 중계기로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하고 일정 기간마다 딥러닝(Deep Learning) 방식으로 학습하여, 수배전반이 정상적으로 동작하는 부분 방전 및 온도의 일정한 패턴을 획득하여 저장하고, 상기 획득된 일정한 패턴에 근거해 상기 수배전반의 동작 상태를 진단할 수 있다.The diagnostic apparatus stores the partial discharge and the temperature input from the repeater and learns by a deep learning method every predetermined period of time, thereby obtaining and storing a predetermined pattern of the partial discharge and the temperature in which the switchgear operates normally. The operating state of the switchboard can be diagnosed based on the predetermined pattern.
상기 진단기는, 상기 부분 방전과 상기 온도를 일정 기간마다 딥러닝 방식으로 학습하여, 상기 수배전반이 정상적으로 동작하는 부분 방전 및 온도의 일정한 패턴을 획득하고, 획득된 일정한 패턴에 근거해 상기 수배전반의 동작 상태를 진단하는 인공 지능부; 상기 중계기로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하는 것을 제어하고, 상기 인공 지능부의 학습 결과 및 진단 결과를 외부로 전송하는 것을 제어하는 마이크로 프로세서; 및 상기 중계기로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하거나, 상기 인공 지능부에서 획득한 일정한 패턴을 데이터로 저장하고, 학습 결과나 진단 결과를 데이터로 저장하는 저장부를 포함할 수 있다.The diagnoser learns the partial discharge and the temperature in a deep learning manner at regular intervals to obtain a constant pattern of the partial discharge and the temperature at which the switchgear operates normally, and based on the obtained constant pattern, the operating state of the switchgear. Artificial intelligence to diagnose the; A microprocessor for controlling storing the partial discharge and temperature input from the repeater and transmitting the learning and diagnosis results of the artificial intelligence unit to the outside; And a storage unit for storing the partial discharge and the temperature inputted from the repeater, or storing the predetermined pattern obtained by the artificial intelligence unit as data, and storing the learning or diagnosis result as data.
상기 인공 지능부는, 입력 데이터를 처리하여 요소를 도출하는 요소 도출기; 상기 요소 도출기에서 도출된 요소를 이용하여 DNA 미션을 조직하고, 조직된 DNA 미션을 이용하여 인공신경망 DNA 모델을 구성하며, 구성된 DNA 모델을 학습시키는 학습 엔진; 및 상기 학습 엔진의 학습 결과에 따른 기능을 이해 및 스케줄링 모듈, 판단 및 예측 모듈, 및 추천 및 조치 모듈을 통해 수행하는 조치기를 포함할 수 있다.The artificial intelligence unit may include an element derivator for processing an input data to derive an element; A learning engine for organizing a DNA mission using the elements derived from the element derivator, constructing an artificial neural network DNA model using the organized DNA mission, and learning the constructed DNA model; And an actioner that performs a function according to a learning result of the learning engine through an understanding and scheduling module, a determination and prediction module, and a recommendation and action module.
상기 요소 도출기는, 입력 데이터 중 텍스트를 제외한 비구조화된 데이터를 텍스트 데이터로 변환하는 텍스트 변환 모듈; 상기 텍스트 변환 모듈에서 변환된 텍스트 데이터로부터 정보를 추출하는 정보 추출 모듈; 및 추출된 정보로부터 상기 학습 엔진에 입력될 요소를 도출하는 요소 도출 모듈을 포함할 수 있다.The element deriver may include: a text conversion module configured to convert unstructured data except text among input data into text data; An information extraction module for extracting information from the text data converted by the text conversion module; And an element derivation module for deriving an element to be input to the learning engine from the extracted information.
상기 학습 엔진은, 상기 요소 도출기에서 도출된 요소와 미리 정의된 조직의 미션 내 요소를 비교 및 평가하여 DNA 미션을 자가 조직하는 조직 모듈; 상기 조직된 DNA 미션을 이용하여 딥 러닝 기반으로 학습할 수 있는 인공신경망 DNA 모델을 자가 구성하는 구성 모듈; 및 상기 자가 구성된 DNA 모델을 자가 학습하는 학습 모듈을 포함할 수 있다.The learning engine may include: an organization module configured to self-organize a DNA mission by comparing and evaluating elements derived from the element derivator and elements within a predefined organization mission; A configuration module for self-organizing an artificial neural network DNA model capable of learning on a deep learning basis using the organized DNA mission; And it may include a learning module for self-learning the self-constructed DNA model.
상기 조직 모듈은, 인공신경망 모델에 입력될 요소와 조직 구성 성분의 포지션의 함수로 미리 정의된 조직 미션과, 입력 데이터에서 추출된 요소를 이용해 자가 조직 중인 DNA 미션을 상호 비교한 비교 결과를 이용하여, 입력 데이터에서 추출된 요소를 이용해 체인 및 블록을 구성하며, 구성된 블록과 체인의 콤비네이션인 미션 모듈 및 미션 모듈의 합인 DNA 미션을 조직하고 활성화하는 블록체인 활성화부를 포함할 수 있다.The tissue module uses a comparison result of comparing a tissue mission predefined as a function of a position to be input into an artificial neural network model and a position of tissue components, and a DNA mission under self-organization using an element extracted from input data. It may include a blockchain activation unit for organizing and activating a chain and a block by using elements extracted from input data, and organizing and activating a DNA mission that is a combination of a configured block and a chain.
상기 블록체인 활성화부는, 비교 결과를 이용하여 입력 데이터에서 추출된 요소와 매칭되는 포지션을 연결시키고, 활성화 조건을 만족하는 포지션을 활성화하는 포지션 활성화부; 상기 포지션 활성화부에 의해 활성화된 포지션과 연결되어 있는 포지션을 연속적으로 연결시켜, 복수의 포지션을 상호 연결하는 체인을 생성하는 체인 생성부; 상기 체인 생성부에서 생성된 체인을 구성하는 포지션을 포함하는 블록을 구축하는 블록 구축부; 상기 구축된 블록에 포함된 포지션에 대하여, 조직 미션에 따라 정해진 조건이 충족되면 미션 모듈을 활성화하는 미션 모듈 활성화부; 및 조직 미션의 미션 모듈에 대응하는 모든 미션 모듈이 활성화되면 DNA 미션을 조직하는 미션 조직부를 포함할 수 있다.The blockchain activator may include: a position activator for connecting a position matched with an element extracted from input data using a comparison result and activating a position that satisfies an activation condition; A chain generation unit configured to continuously connect a position connected to a position activated by the position activation unit to generate a chain connecting the plurality of positions; A block construction unit for constructing a block including a position constituting a chain generated by the chain generation unit; A mission module activator for activating a mission module with respect to positions included in the constructed block, when a predetermined condition is satisfied according to an organization mission; And a mission organization unit for organizing the DNA mission when all the mission modules corresponding to the mission modules of the tissue mission are activated.
상기 구성 모듈은, 기능 블록과 체인들을 뉴로블록체인 콤비네이션 기술을 통해 조합하여 기능적 하위 모델을 구성하고, 기능적 하위 모델의 합으로 DNA 모델을 구성할 수 있다.The configuration module may combine functional blocks and chains through a neuroblockchain combination technology to construct a functional submodel, and construct a DNA model by the sum of the functional submodels.
상기 조치기는, 주어진 상황을 이해하거나 의도를 파악하고, 상황 이해 또는 의도 파악 결과를 이용해 스케줄링을 제공하는 이해 및 스케줄링 모듈; 상기 주어진 상황에 대한 판단 및 분석 결과를 제공하고, 발생 가능한 상황을 예측하여 제공하는 판단 및 예측 모듈; 및 분석 결과 및 예측 결과를 이용하여 상기 주어진 상황에 대한 의사결정을 추천하고 이에 따른 조치를 제공하는 추천 및 조치 모듈을 포함할 수 있다.The measurer includes: an understanding and scheduling module for understanding a given situation or identifying intent and providing scheduling using the situation understanding or intent finding result; A determination and prediction module for providing a determination and analysis result for the given situation and for predicting and providing a possible situation; And a recommendation and action module for recommending a decision for the given situation and providing an action according to the analysis result and the prediction result.
상기 온도 센서는, 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서를 포함하고, 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서의 출력은 각각 비교기에 연결되고, 상기 비교기에는 메모리와 상기 마이크로 프로세서가 각각 연결될 수 있다.The temperature sensor may include a first temperature sensor and a second temperature sensor, and outputs of the first temperature sensor and the second temperature sensor may be respectively connected to a comparator, and a memory and the microprocessor may be respectively connected to the comparator. have.
상기 제1 온도 센서에서 감지된 제1 온도 값과, 상기 제2 온도 센서에서 감지된 제2 온도 값이 각각 상기 비교기에 입력되고, 상기 비교기는 제1 온도 값과 제2 온도 값을 비교하여 그 차이 값이 오차 범위를 벗어나면 오류 태그를 상기 메모리의 특정 번지에 기록할 수 있다.The first temperature value sensed by the first temperature sensor and the second temperature value sensed by the second temperature sensor are respectively input to the comparator, and the comparator compares the first temperature value with the second temperature value. If the difference value is out of the error range, the error tag may be written to a specific address of the memory.
상기 마이크로 프로세서는 데이터 전송을 위한 포트들을 통해 상기 메모리로부터 데이터 수신과 기록에 관한 신호를 전달받아서 상기 메모리에 데이터 수신과 기록을 인식할 수 있다.The microprocessor may recognize data reception and recording in the memory by receiving signals regarding data reception and writing from the memory through ports for data transmission.
상기 데이터 전송을 위한 포트들은, 데이터 전송을 인식하기 위한 제 1 포트 및 상기 메모리에 대한 기록(write)을 인식하기 위한 제 2 포트를 포함하며, 상기 제 1 포트 및 상기 제 2 포트는 서로 결합되고, 상기 결합은 상기 제 2 포트의 풀-업(pull-up) 저항의 인에이블 및 디스에이블을 제어하기 위한 제어 신호로서 상기 제 1 포트의 출력을 사용하고, 상기 제 1 포트 및 상기 제 2 포트의 결합 신호는 상기 마이크로 프로세서에 대한 인터럽트 신호로 사용될 수 있다.The ports for data transmission include a first port for recognizing data transmission and a second port for recognizing a write to the memory, the first port and the second port being coupled to each other The coupling uses the output of the first port as a control signal for controlling the enabling and disabling of pull-up resistance of the second port, and the first port and the second port. The combined signal of may be used as an interrupt signal for the microprocessor.
상기 인터럽트 신호가 로우(low)에서 하이(high)로 토글-업되고 미리 결정된 시간이 경과하는 경우, 상기 마이크로 프로세서는 상기 비교기에서 상기 메모리로 데이터 전송이 있음을 인식하고, 상기 인터럽트 신호가 하이(high)에서 로우(low)로 토글-다운되고 소정의 시간 이내에 다시 로우(low)에서 하이로우(high)로 토글-업되는 경우, 상기 마이크로 프로세서는 상기 비교기의 상기 메모리에 대한 기록(write)으로 인식할 수 있다.When the interrupt signal toggles up from low to high and a predetermined time elapses, the microprocessor recognizes that there is a data transfer from the comparator to the memory, and the interrupt signal is high ( When toggled down from high to low and toggled up from low to high again within a predetermined time, the microprocessor writes to the memory of the comparator. I can recognize it.
상기 제1 온도 센서는, 지연 형광물질을 포함하는 유기 발광층을 포함하는 센서부; 상기 센서부의 하부에 위치하며, 외부 온도를 상기 센서부에 전달하는 온도 전달부; 상기 센서부의 상부에 위치하는 제1 전극; 상기 센서부의 하부에 위치하되, 상기 온도 전달부와 이격되어 위치하는 제2 전극; 상기 제2 전극의 하부에 위치하며, 상기 유기 발광층에서 방출된 광량을 측정하는 광량 측정부; 및 상기 온도 전달부 및 상기 제2 전극 사이에 위치하여, 상기 온도 전달부로부터 상기 제2 전극으로의 온도의 전달을 차단하는 온도 차단부를 포함하고, 상기 센서부는 외부의 온도에 의해 상기 지연 형광물질의 전이 효율이 변화하여 상기 온도 전달부를 통해 전달되는 온도에 따라 상기 유기 발광층에서 방출되는 광량이 변화되는 것을 감지할 수 있다.The first temperature sensor may include a sensor unit including an organic light emitting layer including a delayed fluorescent material; Located in the lower portion of the sensor unit, the temperature transmission unit for transmitting an external temperature to the sensor unit; A first electrode positioned above the sensor unit; A second electrode positioned below the sensor part and spaced apart from the temperature transmitting part; A light amount measurer positioned under the second electrode and measuring the amount of light emitted from the organic light emitting layer; And a temperature blocking unit disposed between the temperature transmitting unit and the second electrode to block the transfer of temperature from the temperature transmitting unit to the second electrode, wherein the sensor unit is configured to delay the fluorescent material by an external temperature. It is possible to detect that the amount of light emitted from the organic light emitting layer is changed according to the temperature transmitted through the temperature transfer part by changing the transition efficiency of the.
상기 제2 온도 센서는, 제1 전극; 상기 제1 전극 위에 위치하는 산소 베이컨시 결핍층; 상기 산소 베이컨시 결핍층 위에 위치하는 금속 산화물층; 상기 금속 산화물층 위에 위치하는 산소 베이컨시 충만층; 및 상기 산소 베이컨시 충만층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고, 상기 산소 베이컨시 결핍층, 상기 금속 산화물층 및 상기 산소 베이컨시 충만층 간에 전도성 필라멘트를 통해 전도 경로가 형성될 수 있다.The second temperature sensor may include a first electrode; An oxygen vacancy deficient layer positioned on the first electrode; A metal oxide layer on the oxygen bacon deficient layer; An oxygen vacancy filling layer positioned on the metal oxide layer; And a second electrode positioned on the oxygen vacancy filling layer, and a conductive path may be formed through the conductive filament between the oxygen vacancy deficient layer, the metal oxide layer, and the oxygen vacancy filling layer.
상기 요소 도출기, 상기 학습 엔진 및 상기 조치기가 각각의 기능을 수행하는 데에 도움을 주는 복수의 툴을 제공하는 DNA 툴을 더 포함할 수 있다.The element derivator, the learning engine, and the measurer may further include a DNA tool that provides a plurality of tools to help each perform a function.
상기 DNA 툴은, 비구조화된 데이터를 텍스트로 변환시키는 변환 툴; 정보를 추출하는 추출 툴; DNA 미션의 자가 조직 및 DNA 모델의 자가 구성에 필요한 블록과 체인을 연결하는 콤비네이션 툴; 및 상기 조직 모듈, 상기 구성 모듈 및 상기 학습 모듈이 각각 DNA 미션을 자가 조직하도록 하고, DNA 모델을 자가 구성하고 자가 학습할 수 있도록 하는 자가 적응 툴을 포함할 수 있다.The DNA tool includes a conversion tool for converting unstructured data into text; An extraction tool for extracting information; A combination tool for connecting blocks and chains necessary for self-organization of DNA missions and self-organization of DNA models; And a self-adaptive tool for allowing the tissue module, the configuration module, and the learning module to self-organize the DNA mission, and to self-configure and self-learn the DNA model.
본 발명에 의하면, 몰드 방식으로 구성되어 부분 방전을 검출하는 UHF 센서가 설치됨에 따라 내외부의 밀폐 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 절연가스의 누출에 의한 절연효율의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, as the UHF sensor is installed in a mold system and detects the partial discharge, the sealed state of the inside and the outside can be maintained. Therefore, there is an advantage that can be prevented from lowering the insulation efficiency due to leakage of the insulation gas.
또한, 대기 또는 절연가스와의 접촉이 차단됨에 따라 노이즈 등의 입력을 최소화할 수 있으므로, 검출된 신호의 신뢰성을 확보할 수 있다.In addition, since contact with the atmosphere or the insulating gas is blocked, input of noise and the like can be minimized, thereby ensuring the reliability of the detected signal.
그리고, UHF 센서와 온도 센서를 통해 검출된 부분 방전과 온도를 딥러닝(Deep Learning) 방식으로 학습하여, 수배전반이 정상적으로 동작하는 부분 방전 및 온도의 일정한 패턴을 획득하고, 획득된 일정한 패턴에 근거해 수배전반의 동작 상태를 진단할 수 있다.And, by learning deep discharge (Deep Learning) and the partial discharge and temperature detected by the UHF sensor and the temperature sensor, to obtain a constant pattern of the partial discharge and temperature in which the switchgear operates normally, based on the obtained constant pattern The operating state of the switchboard can be diagnosed.
도 1은 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치를 포함한 수배전반의 외형을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치를 포함한 수배전반의 내부 구성을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 적용된 진단장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진단기의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인공 지능부의 기능 블록을 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 뉴로블록체인 콤비네이션을 이용하여, 조직 모듈에서 DNA 미션을 자가 조직하는 방법을 예를 들어 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 뉴로블록체인 콤비네이션을 이용하여, 구성 모듈에서 DNA 모델을 자가 구성하는 방법을 예를 들어 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 딥 러닝 기반의 자가 적응 학습 기술을 이용한 인공 지능부에서 DNA 툴을 더 포함하는 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 적용된 UHF 센서의 사시도를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 UHF 센서의 분해 사시도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 UHF 센서의 설치 상태 단면도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 적용된 일 실시 예의 센서 안테나의 평면도를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 센서의 온도 검출 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 프로세서의 인식을 위한 제 1 포트 및 제 2 포트의 결합을 설명하기 위한 회로도이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 온도 센서의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제2 온도 센서의 구조를 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a switchgear including a 25.8 kV eco-friendly switchgear with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the present invention.
Figure 2 is a side view showing the internal configuration of a switchgear including a 25.8 kV eco-friendly switchgear with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the present invention.
3 is a view showing the configuration of a diagnostic apparatus applied to the 25.8 kV eco-friendly switchgear with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the present invention.
4 is a view schematically showing the main configuration of a diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a functional block of an artificial intelligence unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a method of self-organizing a DNA mission in a tissue module using a neuroblockchain combination according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a method of self-organizing a DNA model in a configuration module using a neuroblock chain combination according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a configuration further including a DNA tool in an artificial intelligence unit using a deep learning-based self-adaptive learning technology according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view of a UHF sensor applied to a 25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the present invention.
10 is an exploded perspective view of the UHF sensor according to the embodiment of the present invention.
11 is a sectional view showing an installation state of the UHF sensor according to an embodiment of the present invention.
12 is a plan view illustrating a sensor antenna according to an embodiment applied to a 25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnosis function and an IoT technology according to the present invention.
13 is a diagram illustrating an example of a temperature detection configuration of a temperature sensor according to another exemplary embodiment.
14A and 14B are circuit diagrams illustrating a combination of a first port and a second port for recognizing a microprocessor according to an exemplary embodiment of the present invention.
15 is a cross-sectional view illustrating a structure of a first temperature sensor according to another embodiment of the present invention.
16 is a cross-sectional view illustrating a structure of a second temperature sensor according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치를 포함한 수배전반의 외형을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치를 포함한 수배전반의 내부 구성을 나타낸 측면도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a switchgear including a 25.8 kV eco-friendly switchgear with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the invention, Figure 2 is a 25.8 with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the present invention This is a side view showing the internal structure of a switchgear including a kV eco-friendly switchgear.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치는, 육면체 형상으로 전면 도어 및 후면 도어가 구성되는 수배전반을 이루는 함체(10)와, 함체(10)의 내부에 설치되어 수배전반 내부 기기들의 부분 방전 및 온도를 검출하여 진단하는 진단장치(20)를 포함하여 구성된다.1, the 25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnosis function and IoT technology according to the present invention, the
도 2를 참조하면, 함체(10)는 중심부의 프레임을 기준으로 전면측 공간부와 후면측 공간부로 구성되며, 전면측 공간부의 전면부에는 전면 도어(11)가 설치되며, 후면부에는 후면 도어(12)가 설치된다.Referring to Figure 2, the
전면 도어(11) 및 후면 도어(12)에는 잠금장치가 구비되어 관계자 이외에 의한 도어 열림을 방지하여 안전 사고를 방지하도록 구성된다.The
또한, 전면 도어(11)의 내측에는 전면 안전도어가 더 구비된다.In addition, the front safety door is further provided inside the
전면 도어(11)에는 수배전반에서 이루어지는 수전 및 배전 전력 상황, 차단기의 동작 버튼 및 보호 계전기 등의 제어 회로가 설치되는데, 제어 회로를 점검하기 위해 전면 도어(11)를 개방하는 경우가 빈번히 발생된다.The
전면 안전 도어는 전면 도어(11)를 개방하였을 경우 그 내측에 설치된 접속부에 대한 접촉을 방지하기 위한 것으로, 전체적으로 금속 패널로 이루어지되, 주요 부분은 육안으로 확인할 수 있도록 투명창이 구비된다.When the front safety door is opened, the
이에 따라 사용자는 전면 도어(11)를 개방하는 것으로, 전면 안전 도어에 의해 안전 사고를 방지하면서, 전면 안전 도어에 구비된 투명창을 통해 주요 접속부를 육안으로 확인할 수 있는 장점이 있다.Accordingly, the user may open the
다음으로, 본 발명에 따른 개폐장치의 구성에 대해서 설명한다.Next, the structure of the switchgear which concerns on this invention is demonstrated.
도 2를 참조하면, 인입구를 통해 수전된 전력은 부하 개폐기(13)에 연결된다.Referring to FIG. 2, the power received through the inlet is connected to the
부하 개폐기(13, LBS:load breaker switch)는 함체를 관통하는 부싱을 통해 연결된 모선 전력선에 연결되며 무부하 상태에서 전력을 개방하거나 통전시키는 기능을 수행한다. A load breaker switch (LBS) 13 is connected to a bus power line connected through a bushing through the enclosure and performs a function of opening or energizing power under no load.
즉, 활선 상태에서 소정의 전류를 투입, 차단 및 통전하고, 그 전로에 단락 상태가 되어 이상 전류가 흐르면 규정 시간 동안 통전할 수 있는 것으로서, 수변전 설비의 인입구 개폐기로 많이 사용되며 고장 전류는 차단할 수 없다. That is, in the live state, a predetermined current is inputted, cut off, and energized, and a short circuit occurs in the converter, and when an abnormal current flows, it can be energized for a specified time. It is frequently used as an inlet switch of a water substation facility. Can't.
이에 고장 전류는 전력퓨즈를 사용하며 퓨즈의 용단시 결상을 방지하는 목적으로 채용된다. 부하 개폐기는 3상 부하가 있는 경우 트립 장치(Trip Device)가 있는 3극 부하 개폐기와 조합한 전력퓨즈를 사용할 수 있다.The fault current uses a power fuse and is adopted for the purpose of preventing the blow-off of the fuse. The load switch may use a power fuse in combination with a three-pole load switch with a trip device if there is a three-phase load.
부하 개폐기(13)를 대신하여 단로기(DS)가 설치될 수 있다. 단로기(DS:disconnecting switch)는 기기의 점검을 위해 회로를 일시 전원에서 차단하기 위한 것으로서, 활선 상태에서는 절대로 동작시켜서는 안 된다. 이유는 나이프 스위치를 개방할 때 스위치의 블레이드와 클립 간에 아크가 발생되며, 아크의 발생으로 공간이 전리되어 3상 단락이 발생되고, 3상 단락으로 사용자(조작자)가 감전사고에 노출될 위험이 있기 때문이다. 부하 개폐기(13)의 후단에는 계기용 변압 변류기(14)가 설치된다.A disconnector DS may be installed in place of the
계기용 변압 변류기(14, MOF:metering out fit)는 고전압 대전류의 전력을 소정의 전력으로 변성하여 공급하는 기능을 수행하는 것으로, 고압 전기를 수전하여 배전하는 수배전반에서 안전하게 적산 전력량계를 연결하기 위한 것이다. 계기용 변압 변류기(14)의 내부에는 PT와 CT를 조합하여 고전압과 대전류를 저전압과 소전류로 각각 변압/변성하여 적산 전력량계를 설치할 수 있도록 구성된다. 계기용 변압 변류기(14)에는 최대 수용 전력량을 표시하는 최대 수용 전력량계가 연결된다.Transformer transformer current transformer (14, MOF: metering out fit) is a function to convert the power of the high voltage high current to a predetermined power to supply a predetermined power, to connect the integrated wattmeter safely in the switchgear to receive and distribute the high-voltage electricity. . Inside the transformer transformer
또한, 부하 개폐기(13)와 계기용 변압 변류기(14) 사이에 서지(surge) 전압을 접지시키는 피뢰기가 연결된다. 피뢰기는 서지 전압을 접지시키는 기능을 수행한다.In addition, an arrester for grounding a surge voltage is connected between the
전기설비는 그 계통 전압에 따라 임펄스 전압 및 교류 전압 등의 절연강도가 정해져 있으며, 정해진 값 이상의 과전압이 가해지면 전기설비는 절연 파괴된다. 이때, 정해진 임펄스 전압 및 교류 전압을 초과하는 예로 낙뢰 또는 회로의 개폐 등으로 인한 과전압 등이 있다. 이에 따라, 피뢰기는 파고 값이 정해진 값을 초과한 경우 전류를 분류하여 특성 요소(산화아연)에 의해 과전류를 단시간에 접지선을 통해 대지로 방전하고, 속류(정상전류)는 단시간에 차단하여 계통의 정상적인 상태로 자동 복귀시키는 장치이다.Insulation strengths such as impulse voltage and alternating voltage are determined according to the grid voltage of the electrical equipment. If overvoltage is applied, the electrical equipment is destroyed. In this case, an example of exceeding a predetermined impulse voltage and an alternating voltage includes an overvoltage due to a lightning strike or a circuit opening and closing. Accordingly, the arrester classifies the current when the crest value exceeds the predetermined value, discharges the overcurrent to the ground through the ground wire in a short time by the characteristic element (zinc oxide), and interrupts the rapid current (normal current) in the short time to It is a device to automatically return to normal state.
진공 차단기(15, VCB:Vacuum Circuit Breaker)는 계기용 변압 변류기(14)의 후단에 연결되어 과부하 및 단락 사고 등의 이상 전류에 대해 전력을 차단하는 개폐장치이다. 진공 차단기(15)는 과전류, 단락 및 지락 사고 등의 이상 전류 발생시 외부의 보호 계전기에 의해 그 내부의 진공 인터럽터(vacuum-intertupter)에서 진공 소호 방식으로 회로를 차단하여 인명 및 부하기기를 보호하는 차단기이다.The vacuum breaker 15 (VCB: Vacuum Circuit Breaker) is an opening and closing device connected to the rear end of the transformer transformer
보호 계전기는 인터럽트 신호를 발생시켜 진공 차단기(15)에 제공한다.The protection relay generates an interrupt signal and provides it to the
보호 계전기는 진공 차단기와 병렬로 연결되어 전력선의 고장을 감시하며, 전력선의 고장 발생시에 진공 차단기에 트립 신호를 발생시키는 기능을 수행한다. 보호 계전기로는 과전류 계전기(OCR), 과전압 계전기(OVR), 부족전압 계전기(UVR) 및 지락 계전기(GR) 등이 있으며, 설계조건에 따라서 주파수 계전기, 비율차동 계전기, 결상 계전기 및 선택지락 계전기 등이 부가되어 설치될 수 있다.The protection relay is connected in parallel with the vacuum breaker to monitor the power line failure and to generate a trip signal to the vacuum breaker in the event of a power line failure. Protective relays include overcurrent relays (OCR), overvoltage relays (OVR), undervoltage relays (UVR), and ground fault relays (GR) .They include frequency relays, ratio-differential relays, phase-delay relays, and selective ground relays, depending on the design conditions. This can be added and installed.
계기용 변압기(16, PT:potential transformer)는 진공 차단기와 병렬로 연결되어 고전압을 일정 수준의 전압으로 변성하여 제공한다.An instrument transformer (16, PT) is connected in parallel with the vacuum breaker to provide high voltage to a constant level.
계기용 변압기(16)는 전압계, 전력계, 주파수계, 역률계, 보호계전기 및 표시 램프 등 각종 계기용으로 사용할 수 있도록 고압회로의 전압을 저압으로 변압하는 기기로서, 1차측은 전압에 따라 다르지만 2차측 정격전압은 110V로 출력하도록 구성된다.
이때, 코일의 소손 등 고장 전류를 차단하여 사고의 확대를 방지할 목적으로 1차측에 전력 퓨즈가 설치되나, 전력 퓨즈는 계기용 변압기(16)를 보호하는 것이 목적이 아니고, 계기용 변압기(16)에 고장이 생겼을 때 전력 퓨즈가 즉시 끊어져 계기용 변압기(16)를 고압 회로로부터 분리하는 역할을 수행한다.At this time, the power fuse is installed on the primary side for the purpose of preventing the expansion of the accident by blocking the fault current such as burning of the coil, the power fuse is not intended to protect the
변류기(17, CT:current transformer)는 진공 차단기(15)의 후단에 흐르는 전류를 일정 수준의 전류로 변류하여 보호 계전기에 제공한다.A current transformer (CT) 17 converts a current flowing through the rear end of the
변류기(17)는 고압 회로의 대전류를 소전류로 변류하기 위해서 회로에 직렬로 접속하여 사용하는 장치이다. 즉, 변류기(17)에서 변류된 전류는 수배전반의 전류계, 전력계의 전류코일 및 과전류 계전기의 트립 코일의 전원으로 사용된다. 여기서 주의할 것은 변류기 1차 코일에 전류가 흐르는 상태에서 2차측을 개방하면 2차측 단자에 고압이 발생하여 손상 또는 감전사고를 유발하므로 유의하여야 한다.The
몰드 변압기(18)는 차단기(15)의 후단에 설치되어 전력선에 공급되는 전압 및 전류를 일정 수준으로 감압하여 출력한다.The
몰드 변압기(18)는 변압기 본체를 에폭시 수지로 절연하여 몰드화한 것으로서, 크기가 작고 화재 위험이 낮은 장점이 있으나, 충격 전압에 약한 단점이 있다.The
몰드 변압기(18)의 입/출력단에 각각 구비되어 과도 전류를 차단하기 위해 전력퓨즈가 설치되며, 몰드 변압기(18)의 후단에 전력을 분배시키기 위해 버스바가 설치된다.Power fuses are installed at the input / output terminals of the
또한, 버스바의 전단측에 병렬로 설치되어 전압과 전류의 위상 차이를 보상하여 역률을 개선하기 위한 역률 보상부가 설치된다.In addition, the power factor correction unit is installed in parallel at the front end of the bus bar to compensate the phase difference between the voltage and the current to improve the power factor.
역률 보상부는 도면에 도시하지 않았으나, 수전측 전력선에 연결되는 전력용 콘덴서와 스위칭 제어에 따라 전력용 콘덴서의 동작 여부를 결정하는 IGBT 스택으로 구성되는 역률 보상부; IGBT 스택의 동작을 결정하는 스위칭 제어 신호를 출력하는 스위칭신호 제어부; 전력용 콘덴서의 전압과 설정된 제1 기준전압을 비교하여 전압 보상치를 결정하는 전압 제어부; 배전측 전력선에서 검출되는 기본 주파수와 전압 제어부에서 결정된 전압 보상치에 근거하여 배전측 전류를 보상하며, 보상된 전류와 수전측 전력선의 입력전압에서 검출된 위상에 근거하여 역률 보상부에서 출력되는 목표 전류를 생성하는 전류지령 생성부; 및 전류지령 생성부에서 생성된 목표 전류와 역률 보상부에서 출력되는 전류를 검출하여 보상 전류를 생성하고, 생성된 보상 전류에 따라 스위치신호 제어부로 동작 신호를 제공하는 전류 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.Although not shown in the figure, the power factor correction unit includes a power factor correction unit including an IGBT stack configured to determine whether to operate the power capacitor according to switching control and a power capacitor connected to the power receiving side power line; A switching signal controller outputting a switching control signal for determining an operation of the IGBT stack; A voltage controller comparing the voltage of the power capacitor with the set first reference voltage to determine a voltage compensation value; Compensates the distribution side current based on the fundamental frequency detected at the power distribution side power line and the voltage compensation value determined by the voltage controller, and outputs the power factor correction unit based on the compensated current and the phase detected at the input voltage of the power receiving side power line. A current command generation unit generating a current; And a current controller configured to detect a target current generated by the current command generator and a current output from the power factor correction unit to generate a compensation current, and provide an operation signal to the switch signal controller according to the generated compensation current. have.
또한, 역률 보상부의 전단에는 고조파를 제거하는 직렬 리액터가 설치되며, 전력용 콘덴서와 직렬 리액터 사이에 병렬로 설치되어 전력용 콘덴서의 잔류 전하를 방전하는 방전 코일이 구비된다.In addition, a series reactor for removing harmonics is provided at the front end of the power factor correction unit, and a discharge coil is installed in parallel between the power capacitor and the series reactor to discharge residual charge of the power capacitor.
상기와 같은 구성에서, 154 KVA 이상의 특고압을 송전하는 시설에서는 차단기, 단로기, 접지 개폐기 등의 개폐기류와, 변류기, 계기용 변압기, 피뢰기 등의 전력기기 및 버스바 등은 외부와 접촉을 차단하는 밀폐함의 내부에 배치하고 절연가스(SF6)를 충진하여 절연시키는 GIS(가스절연 개폐장치)가 설치된다.In the configuration as described above, in the facility transmitting a special high voltage of 154 KVA or more, the switchgear, such as breakers, disconnectors, ground switchgear, power devices such as current transformers, instrument transformers, lightning arresters, etc. to block the contact with the outside GIS (Gas Insulation Switchgear) is installed inside the enclosure and fills and insulates insulating gas SF 6 .
즉, GIS는 고전압이 인가되는 전기부품 일체를 외부와 접촉이 차단된 상태로 유지하고, 절연을 해치지 않도록 밀폐함으로 감싸며, 밀폐함의 내부에는 폭발의 위험성이 배제된 비연소성과 무독성을 갖는 육불화황(SF6)을 충전하게 된다.That is, GIS keeps all the electrical parts to which high voltage is applied in a state in which contact with the outside is blocked, and wraps it in a sealed enclosure so as not to damage the insulation, and has a non-combustible and non-toxic sulfur hexafluoride which eliminates the risk of explosion in the sealed box. (SF 6 ) will be charged.
이와 같은 GIS로, 특고압 뿐만 아니라 고압에서 큐비클형 GIS가 사용되고 있다. 즉, 수배전반의 함체 내부에도 차단기, 전력용 부스바 등을 일정 형태의 밀폐함 내부에 배치하고, 그 내부를 절연가스로 충전한 큐비클형 GIS가 사용되고 있다.As such a GIS, cubicle-type GIS is used at high pressure as well as high pressure. That is, a cubicle-type GIS in which breakers, power busbars, and the like are placed in a sealed box of a certain type and filled with insulating gas is also used in the enclosure of the switchgear.
다음으로, 부분 방전과 온도를 감지하여 진단하기 위한 진단장치(20)에 대해서 설명한다.Next, a description will be given of a
도 3은 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 적용된 진단장치의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration of a diagnostic device applied to the 25.8 kV eco-friendly switchgear with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the present invention.
첨부된 도 3을 참조하면, 진단장치(20)는 UHF 센서(100), 온도센서(200), 중계기(300) 및 진단기(400)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the
UHF 센서(100)는 부분 방전을 검출하는 것으로서, 함체(10) 또는 함체(10) 내부에 구비되는 GIS의 밀폐함에 일체형으로 설치되어 내측에서 발생된 부분 방전을 검출하여 출력하는 기능을 수행한다.The
이러한 UHF 센서(100)는 복수 개로 구비되며, 부분 방전이 빈번하게 발생되는 부근의 함체(10) 또는 절연가스로 충전되는 GIS의 밀폐함에 설치된다.The
진단기(400)는, 중계기(300)로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하고 일정 기간마다 딥러닝(Deep Learning) 방식으로 학습하여, 수배전반이 정상적으로 동작하는 부분 방전 및 온도의 일정한 패턴을 획득하여 저장하고, 획득된 일정한 패턴에 근거하여 상기 수배전반의 동작 상태를 진단한다.The
또한, 진단기(400)는 중계기(300)로부터 입력된 부분 방전과 온도를 입력 변수로 하여, 부분 방전 또는 온도를 X 또는 Y로 설정하고, 부분 방전과 온도를 학습하여, 수배전반이 정상적으로 동작하는 Y=aX+b를 획득하며, 획득된 Y=aX+b에 근거해 중계기(300)로부터 입력된 부분 방전과 온도가 일정 범위로 벗어난 경우에 해당 부분 방전과 온도를 검출한 부분에 동작 이상이 있는 것으로 진단할 수 있다. 이때, Y=aX+b에서 a와 b는 일정 상수이다.In addition, the
진단기(400)는 도 4에 도시된 바와 같이, 인공 지능부(401), 마이크로 프로세서(402) 및 저장부(403)를 포함한다. The
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 진단기의 주요 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 4 is a view schematically showing the main configuration of a diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
인공 지능부(401)는 부분 방전과 온도를 일정 기간(일, 주, 월, 년 등)마다 딥러닝(Deep Learning) 방식으로 학습하여, 수배전반이 정상적으로 동작하는 부분 방전 및 온도의 일정한 패턴을 획득하고, 획득된 일정한 패턴에 근거하여 수배전반의 동작 상태를 진단한다.The
마이크로 프로세서(402)는 중계기(300)로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장부(403)에 저장하는 것을 제어하고, 인공 지능부(401)의 학습 결과 및 진단 결과를 외부로 전송하는 것을 제어한다.The
저장부(403)는 중계기(300)로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하거나, 인공 지능부(401)에서 획득한 일정한 패턴을 데이터로 저장하고, 학습 결과나 진단 결과를 데이터로 저장하게 된다.The
본 발명에 따른 진단기(400)는 전술한 인공 지능부(401), 마이크로 프로세서(402) 및 저장부(403) 이외에도 진단 결과를 외부로 전송하기 위한 통신부와, 진단 결과를 출력하기 위한 출력부를 더 포함할 수 있다. 여기서 출력부는 진단 결과를 화면상으로 출력하는 표시부와, 진단 결과를 음성으로 출력하는 스피커 등을 포함할 수 있다.In addition to the
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 인공 지능부의 기능 블록을 나타낸 구성도이다.5 is a block diagram showing a functional block of an artificial intelligence unit according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 인공 지능부(401)는, 요소 도출기(410), 학습 엔진(420) 및 조치기(430)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, an
즉, 본 발명에서는 구조화된 데이터 및 비구조화된 데이터를 요소 도출기(410)에서 처리하여 요소를 도출하고, 학습 엔진(420)에서 요소를 이용하여 자가 적응 학습을 할 수 있으며, 학습 결과를 이용하는 조치기(430)를 포함하여, 상황 이해 및 스케줄링, 의사결정 및 예측, 추천 및 상황 조치 등을 할 수 있는 시스템을 모듈식으로 제공할 수 있고, 다양한 상황에 맞는 시스템을 맞춤식으로 제공할 수 있다.That is, in the present invention, the structured data and the unstructured data may be processed by the
요소 도출기(410)는 입력 데이터를 처리하여 요소(Elements)를 도출할 수 있다. 즉, 요소 도출기(410)는 구조화된 데이터 및 비구조화된 데이터를 포함하는 입력 데이터로부터 학습 엔진(420)의 입력 정보인 요소를 도출할 수 있는데, 상기 요소 도출기(410)는 텍스트 변환 모듈(411), 정보 추출 모듈(412) 및 요소 도출 모듈(413)을 포함하여 구성될 수 있다.The
텍스트 변환 모듈(411)은 입력 데이터 중 텍스트를 제외한 비구조화된 데이터를 텍스트 데이터로 변환할 수 있다(Text Conversion). 특히, 텍스트 변환 모듈(411)은, 텍스트를 제외한 이미지, 영상, 음성을 포함하는 비구조화된 데이터를 텍스트 데이터로 변환할 수 있다.The
정보 추출 모듈(412)은 텍스트 변환 모듈(11)에서 변환된 텍스트 데이터로부터 정보를 추출할 수 있다(Information Extraction). 또한, 정보 추출 모듈(412)은, 텍스트 변환 모듈(411)에서의 변환 대상이 아닌, 텍스트 형태의 입력 데이터로부터도 필요한 정보를 추출할 수 있다.The
요소 도출 모듈(413)은 추출된 정보로부터 학습 엔진(420)에 입력될 요소를 도출할 수 있다(Element Identification & Elicitation).The
학습 엔진(420)은, 요소 도출기(410)에서 도출된 요소를 이용하여 DNA 미션(DNA Mission)을 자가 조직하고, 자가 조직된 DNA 미션을 이용하여 딥 러닝 기반의 인공 신경망 DNA 모델(DNA Model)을 자가 구성하며, 자가 구성된 DNA 모델을 학습시킬 수 있다. The
본 발명은, 자가 적응 기술과 딥 러닝 기반의 학습 기술을 결합하여, DNA 미션을 자가 조직하고 DNA 모델을 자가 구성하는 학습 엔진(420)을 포함함으로써, 상황을 이해하여 스스로 미션을 파악하고 모델을 만들어 상황을 해결하는 인간 두뇌 메커니즘을 효과적으로 구현할 수 있다. The present invention includes a
도 5에 도시된 바와 같이, 학습 엔진(420)은 조직 모듈(421), 구성 모듈(422) 및 학습 모듈(423)을 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 5, the
조직 모듈(421)은, 인식 대상물을 분석하기 위해 자료들을 조직하는 것으로서, 요소 도출기(410)에서 도출된 요소를 이용하여 DNA 미션을 자가 조직할 수 있다(Self-Organization of DNA Mission). 보다 구체적으로, 조직 모듈(421)은 시간의 흐름에 따라 입력되는 요소와 미리 정의된 인식 대상물(주변 장소) 조직의 미션 요소를 비교 및 평가하여, 시간의 흐름에 따라 변화하는 DNA 미션을 스스로 조직해서 생성할 수 있다. 여기에서, 미션은 미리 정의된 조직의 미션이고, DNA 미션은 본 발명의 조직 모듈(421)이 자가 조직하는 미션으로 서로 상이하다.The
한편, 조직 모듈(421)이 조직하는 DNA 미션은 인식 대상물 자료 조직의 블록(Blocks of Organization)과 체인(Chains)의 콤비네이션일 수 있다. 즉, 조직 모듈(21)은 뉴로블록체인 콤비네이션(Block Chain Combination) 기술을 이용하여, 조직의 블록과 체인을 조합하여 DNA 미션을 조직할 수 있다. 예를 들면, 인식 대상물 분석을 위한 자료 조직에서 각 블록과 그에 대응되는 체인을 콤비네이션하는 것을 예로 들 수 있다. 또한, 실시예에 따라서, DNA 미션은 체인(Chains)의 콤비네이션으로 구성되는 특수 DNA 미션(Special DNA Mission)을 포함할 수 있다.Meanwhile, the DNA mission organized by the
또한, DNA 미션은 미션 모듈의 합으로 구성될 수 있으며, 미션 모듈은 요소 도출기(410)로부터 전달받은 요소와 조직의 포지션(Positions of Organization)의 함수일 수 있다. 이때, 조직 구성 성분의 포지션은 미리 정해질 수 있다.In addition, the DNA mission may be composed of the sum of the mission modules, and the mission module may be a function of the elements received from the element derivator 410 and the positions of the organization. At this time, the position of the tissue component may be predetermined.
본 발명에서는, 인공 지능부(401)가 인간의 임무(미션)를 지원하도록 하기 위하여, 자료의 조직에 대해 특징 검출 미션을 수행하는데 필요한 요소 및 각 특징의 포지션을 고려할 수 있다. 이러한 조직은 예를 들면, 계층형 트리 구조의 형태를 띠거나 병렬형 구조를 띠고 있으며, 계층형 트리 구조에서는 노드와 노드 간 연결(즉, 자료 조직 내에서의 포지션과 포지션 간 연결(체인))이 되어 있고, 이를 조직 전체로 확장해 보면 일정 트리 구조(블록)로 구성된 그룹(조직 내 기상 조건) 간의 연결 즉, 체인으로 볼 수 있다.In the present invention, in order for the
조직 모듈(421)에서 뉴로블록체인 콤비네이션 기술을 이용할 때, 체인이란 자료 구조 내에서의 포지션과 포지션간 연결이고, 조직의 블록이란 하나의 자료 내에서의 포지션(특징)과 포지션(이미지)이 서로 연결되어 모여 있는 그룹으로 하나의 자료가 하나의 블록으로 구성되거나 또는 하나의 자료가 특징 조건에 따라 여러 개의 블록으로 구성될 수 있다.When using the neuroblockchain combination technology in the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 뉴로블록체인 콤비네이션을 이용하여, 조직 모듈에서 DNA 미션을 자가 조직하는 방법을 예를 들어 도시한 도면이다. 6 is a diagram illustrating a method of self-organizing a DNA mission in a tissue module using a neuroblock chain combination according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 딥 러닝 기반의 학습 엔진(420)의 조직 모듈(421)은, 도 6에 도시된 바와 같은 조직의 블록(Block i, Block j, Block k 등)과 체인(Chain l, Chain m, Chain n 등)을 조합하여 DNA 미션을 구성할 수 있다. 구성된 DNA 미션은 요소와 포지션의 함수인 미션 모듈의 합으로 표현될 수 있다.The
또한, DNA 미션은 체인(Chains)의 콤비네이션으로 구성되는 특수 DNA 미션(Special DNA Mission)을 포함할 수 있다. 즉, 실시예에 따라서, 조직의 블록 없이 체인들만의 조합으로 DNA 미션을 구성할 수도 있다.In addition, the DNA mission may include a special DNA mission consisting of a combination of chains. That is, according to the embodiment, the DNA mission may be composed of a combination of chains without block of tissue.
구성 모듈(422)은 자가 조직된 DNA 미션을 이용하여 딥 러닝 기반의 인공 신경망 DNA 모델을 자가 구성할 수 있다(Self-Composition of DNA Model). 즉, 구성 모듈(422)은 조직 모듈(421)로부터 DNA 미션을 전달받아, 딥 러닝 기반으로 학습할 수 있는 인공 신경망 DNA 모델을 스스로 구성해서 만들 수 있다. 구성 모듈(422)에 의해 자가 구성되는 DNA 모델은, 시간의 흐름에 따라 입력되는 요소에 의해 자가 조직된 DNA 미션을 이용하여 구성되기 때문에, 입력 데이터에 따라 유연하게 변화하는 모델일 수 있다.The
DNA 모델은 기능 블록(Blocks of Function)과 체인(Chains)의 콤비네이션일 수 있다. 즉, 구성 모듈(422)은 뉴로블록체인 콤비네이션(Block Chain Combination) 기술을 이용하여, 기능의 블록과 체인을 조합하여 DNA 모델을 조직할 수 있다.The DNA model may be a combination of blocks of functions and chains. That is, the
또한, 구성 모듈(422)은 기능적 하위 모델(Functional Submodel)의 합으로 구성되는 DNA 모델을 자가 구성할 수 있다.In addition, the
여기에서, 기능 블록은 인간 뇌의 상황 판단 방식을 모방하여 인공 신경망 모델에서 학습이 가능하도록 하는 상황에 대한 기능별 집합으로서, DNA 미션에서의 하나의 조직의 블록은 DNA 모델에서 하나의 기능 블록으로 구성될 수 있다. 단순한 상황은 인간이 한 번의 생각만으로도 판단이 가능하겠지만, 복잡한 상황은 한 번의 생각이 아니라 여러 번의 생각에 의해 판단이 가능하다는 가정을 할 수 있다. 미션을 해결하기 위한 모델을 구성하는 과정에서는, 이와 같은 개념을 이용하여, 복잡한 상황을 기능별로 구분하고 판단을 위해 그룹화하는 방식으로 기능 블록과 체인을 조합하여 DNA 모델을 자가 조직할 수 있다.Here, the functional block is a functional set of situations that mimic the human brain situation determination method to enable learning in an artificial neural network model, and one tissue block in the DNA mission is composed of one functional block in the DNA model. Can be. A simple situation may be judged by a single thought by a human being, but a complicated situation may be assumed by a plurality of thoughts rather than a single thought. In the process of constructing a model for solving a mission, such a concept can be used to self-organize a DNA model by combining functional blocks and chains by classifying complex situations by function and grouping them for judgment.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 뉴로블록체인 콤비네이션을 이용하여, 구성 모듈에서 DNA 모델을 자가 구성하는 방법을 예를 들어 도시한 도면이다. 7 is a diagram illustrating a method of self-organizing a DNA model in a configuration module using a neuroblock chain combination according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 딥 러닝 기반의 학습 엔진(420)의 구성 모듈(422)은, 도 7에 도시된 바와 같이 기능 블록(Block)과 체인(Chain)들을 뉴로블록체인 콤비네이션 기술을 통해 조합하여 기능적 하위 모델(Functional Submodel i, Functional Submodel j, Functional Submodel k, Functional Submodel m, Functional Submodel n 등)을 구성하고, 기능적 하위 모델의 합으로 DNA 모델을 구성할 수 있다.The
한편 도 5에서, 학습 모듈(423)은 자가 구성된 DNA 모델을 자가 학습할 수 있다(Self-Learning of DNA Model). 즉, 학습 모듈(423)은 구성 모듈(422)에서 구성된 DNA 모델을 학습시키는 구성으로서, 인공 신경망 기술을 통해 학습을 할 수 있으며, 학습 결과를 조치기(430)에 전달할 수 있다.Meanwhile, in FIG. 5, the
조치기(430)는 이해 및 스케줄링 모듈(431), 판단 및 예측 모듈(432), 및 추천 및 조치 모듈(433)을 통해 학습 엔진(420)의 학습 결과에 따른 기능을 수행할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 조치기(430)는 이해 및 스케줄링 모듈(431), 판단 및 예측 모듈(432), 추천 및 조치 모듈(433)을 포함하여 구성될 수 있으며, 각 모듈이 공통 소프트웨어가 될 수 있다. The
본 발명에 따른 조치기(430)의 구조적인 측면에 대하여 설명하면, 이해 및 스케줄링 모듈(431)은 주어진 상황을 이해하거나 의도를 파악하고, 상황 이해 또는 의도 파악 결과를 이용해 스케줄링을 제공할 수 있다(Understanding & Scheduling).Referring to the structural aspects of the
판단 및 예측 모듈(432)은 주어진 상황에 대한 판단 및 분석 결과를 제공하고, 발생 가능한 상황을 예측하여 제공할 수 있다(Decision & Prediction).The determination and
추천 및 조치 모듈(433)은 분석 결과 및 예측 결과를 이용하여 주어진 상황에 대한 의사결정을 추천하고, 이에 따른 조치를 제공할 수 있다(Recommendation & Action). 이를 위해, 추천 및 조치 모듈(433)은 판단 및 예측 모듈(432)로부터 분석 결과 및 예측 결과를 전달받을 수 있다.The recommendation and
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 딥 러닝 기반의 자가 적응 학습 기술을 이용한 인공 지능부에서 DNA 툴을 더 포함하는 구성을 도시한 도면이다. 8 is a diagram illustrating a configuration further including a DNA tool in an artificial intelligence unit using a deep learning-based self-adaptive learning technique according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 딥 러닝 기반의 자가 적응 학습 기술을 이용한 인공 지능부(401)는, DNA 툴(440)을 더 포함하여 구성될 수 있다.As illustrated in FIG. 8, the
DNA 툴(440)은 요소 도출기(410), 학습 엔진(420) 및 조치기(430)에 복수의 툴을 제공할 수 있다. 즉, DNA 툴(440)은 요소 도출기(410), 학습 엔진(420) 및 조치기(430)가 각각의 기능을 수행하는 데에 도움을 주는 툴을 제공할 수 있다.The
보다 구체적으로, DNA 툴(440)은 비구조화된 데이터를 텍스트로 변환시키는 변환 툴(Conversion Tool)(441), 정보를 추출하는 추출 툴(Extraction Tool)(442), 및 DNA 미션의 자가 조직 및 DNA 모델의 자가 구성에 필요한 블록과 체인을 연결하는 콤비네이션 툴(Combination Tool)(443)을 포함할 수 있다. More specifically, the
또한, 조직 모듈(421), 구성 모듈(422) 및 학습 모듈(423)은 DNA 미션을 자가 조직, DNA 모델을 자가 구성 및 자가 학습할 수 있도록 도움을 주는 자가 적응 툴(Self-Adapted Tool)(444)을 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the
도 9는 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 적용된 UHF 센서의 사시도를 나타낸 도면이고, 도 10은 UHF 센서의 분해 사시도를 나타낸 도면이며, 도 11은 UHF 센서의 설치 상태 단면도를 나타낸 도면이다.9 is a view showing a perspective view of a UHF sensor applied to the 25.8 kV eco-friendly switchgear with a partial discharge diagnostic function and IoT technology according to the invention, Figure 10 is an exploded perspective view of the UHF sensor, Figure 11 is a UHF It is a figure which shows sectional drawing of the installation state of a sensor.
도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 UHF 센서(100)는 센서 플랜지(110), 센서 서포트(120), 센서 안테나(130), 센서 커버(140) 및 커넥터(150)를 포함하여 구성된다.9 to 11, the
센서 플랜지(110)는 밀폐함(B, 또는 함체)의 외측면에 결합되는 것으로서, 형성된 통공(도면부호 미표시)을 관통하는 플랜지 고정나사(111)에 의해 밀폐함(B)과 결합된다.The
이때, 센서 플랜지(110)가 설치되는 밀폐함(B)에 소정의 홀이 형성되고, 센서 플랜지의 외경은 밀폐함(B)에 형성되는 홀의 직경보다 상대적으로 크게 형성된다.At this time, a predetermined hole is formed in the enclosure B in which the
또한, 센서 플랜지(110)가 밀폐함(B)에 결합됨에 따라 밀폐함(B) 내부와 외부를 밀폐시키기 위해, 센서 플랜지(110)와 밀폐함(B)의 접촉면에는 실링을 위한 플랜지오링(113)이 설치된다.In addition, in order to seal the inside and the outside of the enclosure (B) as the
아울러, 플랜지오링(113)이 센서 플랜지(110)의 위치를 가이드하도록 하기 위해, 상기 센서 플랜지(110)에 플랜지홈(112)이 형성된다.In addition, a
센서 서포트(120)는 센서 플랜지(110)의 내측면에 결합되어 후술되는 센서 안테나(130)를 지지하는 것으로서, 중심부가 개구되며 도넛 형상으로 이루어진다.The
센서 서포트(120)의 중심축과 센서 플랜지(110)의 중심축은 동일축 상에 설치될 수 있고, 센서 서포트(120)는 서포트 결합나사(121)에 의해 센서 플랜지(110)에 결합된다.The central axis of the
센서 안테나(130)는 센서 서포트(120)에 부착 설치되고, 부분 방전에 의해 발생되는 주파수를 검출한다.The
부분 방전은 고체 절연물의 공극, 액체 절연물의 기체방울, 이종 절연물의 접촉계면, 금속표면의 첨점에서 일어나는 전극과 전극 사이를 교락하지 않는 불완전한 절연파괴를 의미하며 일종의 방전현상이다. 이와 같은 부분방전이 발생될 경우, 발열, 하전 입자의 충돌, 분자와 이온에 의한 화학작용으로 주변의 고체 절연체에 손상을 입히게 된다.Partial discharge refers to an incomplete breakdown of the electrode that does not intersect between the electrode and the electrode that occur at the voids of the solid insulator, the gas droplets of the liquid insulator, the contact interface of the dissimilar insulator, and the metal surface. When such partial discharge occurs, heat generation, collision of charged particles, chemical reaction by molecules and ions damage the surrounding solid insulator.
부분 방전은 주파수를 동반하게 되는 데, 발생되는 주파수의 영역은 특고압 수배전반의 경우 300MHz ~ 1.5GHz 범위의 극초단파(UHF, Ultra High Frequency)이다.Partial discharge is accompanied by frequency, and the frequency range generated is Ultra High Frequency (UHF) in the range of 300 MHz to 1.5 GHz for the high voltage switchgear.
이에, 센서 안테나(130)는 부분 방전에 의해 동반되는 UHF 주파수를 검출한다.Accordingly, the
도 12는 본 발명에 따른 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치에 적용된 일 실시 예의 센서 안테나의 평면도를 나타낸 도면이다.12 is a plan view showing a sensor antenna according to an embodiment applied to a 25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnosis function and IoT technology according to the present invention.
부분 방전에 의해 발생되는 300MHz ~ 1.5GHz 범위의 극초단파를 검출하기 위해서는 안테나의 패턴이 중요하다.The pattern of the antenna is important for detecting microwaves in the 300MHz to 1.5GHz range caused by partial discharge.
도 12를 참조하면, 센서 안테나(130)는 좌우 한 쌍으로 이루어지되, 좌측과 우측의 안테나는 점대칭을 이루도록 구성된다.Referring to FIG. 12, the
이때, 일측의 안테나 패턴은 부채꼴 형상의 베이스판(131)과 베이스판(131)의 각 변에서 베이스판(131)으로부터 연장 돌출되고 소정의 폭을 가지는 복수 개의 사이드판(132)으로 구성된다.At this time, the antenna pattern of one side is composed of a fan-shaped
여기서, 사이드판(132)은 베이스판(131)의 각 변에서 좌우로 교번되게 구성되고, 사이드판(132)의 폭은 중심부에 근접할수록 작아지며, 사이드판(132)의 선단은 중심 방향으로 테이퍼지도록 형성된다.Here, the
이러한 구성의 사이드판(132)은 좌우 3개씩 구비될 수 있다.The
센서 커버(140)는 밀폐함의 내측에서 센서 플랜지(110)에 결합되고, 센서 서포트(120)와 센서 안테나(130)의 외측부를 밀폐시키는 것으로서, 내측으로 센서 서포트(120)와 센서 안테나(130)를 수용할 수 있는 공간부가 마련된다.The
여기서, 센서 커버(140)는 결합나사에 의해 센서 플랜지(110)에 결합될 수 있다. 이를 위해, 센서 커버(140)의 외측 원주방향으로 커버결합나사(141)가 관통되는 통공이 형성되고, 통공을 통해 커버결합나사(141)에 의해 센서 커버(140)가 센서 플랜지(110)에 결합된다.Here, the
이때, 센서 플랜지(110)와 센서 커버(140) 사이에는, 밀폐를 위한 구성으로, 센서 플랜지(110)에 면접하는 센서 커버(140)의 접촉면에 원주방향으로 커버홈(142)이 형성되고, 커버홈(142)에는 커버오링(143)이 설치된다.At this time, between the
즉, 커버결합나사(141)의 결합에 의해 결합되면서 커버오링(143)이 압축되어 센서 안테나(130)가 밀폐함(B)의 내측 절연가스(또는 공기)에 노출되는 것을 방지하게 된다.That is, the cover O-
커넥터(150)는 센서 플랜지(110)의 외측면에 설치되고, 상기 센서 안테나(130)와 전기적으로 연결되어 신호를 출력하는 기능을 수행한다.The
즉, 커넥터(150)는 센서 안테나(130)에서 검출된 주파수를 외부로 출력하는 것으로서, 커넥터(150)는 센서 안테나(130)를 구성하는 좌측과 우측의 안테나에 각각 신호선(도면에 미표시)으로 연결되게 된다.That is, the
온도센서(200)는 온도를 검출하고자 하는 측정 부위에 부착되어 온도 변화에 따라 발생된 크리스탈의 공진 주파수를 발진하는 것으로서, 온도 변화에 따른 공진 주파수의 변화를 이용한 것이다.The
부연하면, 크리스탈 한 면에 형성된 IDT(interdigital transducer) 전극을 통하여 일정한 주파수를 가진 RF(Radio frequency) 전위를 가하면 1차 압전 효과와 2차 압전 효과가 반복적으로 발생하면서 일정 주파수를 가진 표면 탄성파가 발생한다. 여기서, 발생되는 공진주파수는 온도 변화에 따라 가변되는 데, 설정된 온도에서 발생되는 공진 주파수와 온도 변화에 따라 발진된 공진 주파수는 소정의 차이가 발생된다.In other words, applying a radio frequency (RF) potential having a constant frequency through an interdigital transducer (IDT) electrode formed on one surface of the crystal repeatedly generates a first-order piezoelectric effect and a second-order piezoelectric effect and generates a surface acoustic wave having a constant frequency. do. Here, the generated resonant frequency is varied according to the temperature change, the predetermined difference is generated between the resonant frequency generated at the set temperature and the resonant frequency generated at the temperature change.
이때, 크리스탈에 인가되는 전원은 전력선으로부터 유도되는 유도 기전력을 이용하고, 크리스탈에서 발진된 공진 주파수는 공진기를 이용하여 증폭되어 출력된다.At this time, the power applied to the crystal uses an induced electromotive force derived from the power line, and the resonant frequency oscillated in the crystal is amplified and output using a resonator.
이에 따라, 크리스탈의 고유 진동에 따른 설정된 온도에서의 공진주파수와 온도 변화에 따라 발진된 공진 주파수를 비교하여 온도를 검출할 수 있게 된다.Accordingly, the temperature can be detected by comparing the resonance frequency at the set temperature according to the natural vibration of the crystal with the oscillation frequency oscillated according to the temperature change.
또한, 온도센서(200)에 구비되는 크리스탈의 고유 공진 주파수를 각각 다르게 적용하고, 적용된 크리스탈에 의해 발진된 공진 주파수를 검출하게 되면, 각 온도센서(200)가 설치된 위치를 검출할 수 있게 된다.In addition, when the intrinsic resonant frequency of the crystal provided in the
온도센서(200)는 온도 감시가 요구되는 버스바 및 변압기에 직접 부착되고, 온도의 변화에 따라 주파수를 발진하여 무선으로 중계기(300)에 전송하게 된다.The
중계기(300)는 UHF 센서(100)와 온도센서(200)로부터 출력되는 신호를 수신하여 송출하는 것으로서, UHF 센서(100)로부터 검출된 부분 방전의 주파수와 온도센서(200)로부터 발진되어 출력되는 크리스탈의 공진 주파수를 수신하여 출력한다. 이때, 수신된 각각의 주파수에는 식별코드를 부여하여 출력되게 구성될 수 있다.The
진단기(400)는 중계기(300)로부터 수신된 신호에 근거하여 부분 방전과 온도를 진단하고, 진단 결과를 외부 기기로 전송하는 기능을 수행한다.The
진단기(400)는 UHF 센서(100)와 온도센서(200)로부터 검출된 고주파 신호를 수신하고, 수신된 고주파 신호를 분석하여 부분 방전을 검출하거나, 과열을 검출한다.The
이때, 진단기(400)는 부분 방전 검출 데이터를 누적(계산)하여 수배전반의 이상 유무를 판단하도록 구성될 수 있다.In this case, the
또한, 진단기(400)에서 이루어지는 온도의 검출은 온도센서(200)로부터 출력된 공진주파수를 수신하여, 크리스탈의 고유 진동에 따른 설정된 온도에서의 공진 주파수와 온도 변화에 따라 발진된 공진 주파수를 비교하여 온도를 검출할 수 있게 된다.In addition, the detection of the temperature made by the
아울러, 진단기(400)는 판단된 부분 방전 상태를 영상으로 디스플레이에 표시하거나, 부분방전 검출, 이상 유무 및 과열을 감지하면 감지 사항을 알람으로 관리자의 모바일 기기 등으로 전송하도록 구성될 수 있다.In addition, the
본 발명에 의하면, 몰드 방식으로 구성되어 부분 방전을 검출하는 UHF 센서가 설치됨에 따라 내외부의 밀폐 상태를 유지할 수 있으므로, 절연가스의 누출에 의한 절연효율의 저하를 방지할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, since the UHF sensor configured to detect the partial discharge can be maintained in the mold system, it is possible to maintain the sealed state inside and outside, thereby preventing the reduction of the insulation efficiency due to leakage of the insulating gas.
또한, 대기 또는 절연가스와의 접촉이 차단됨에 따라 노이즈 등의 입력을 최소화할 수 있으므로, 검출된 신호의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.In addition, since contact with the atmosphere or the insulating gas is blocked, input of noise and the like can be minimized, thereby ensuring the reliability of the detected signal.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 센서의 온도 검출 구성 예를 나타낸 도면이다.13 is a diagram illustrating an example of a temperature detection configuration of a temperature sensor according to another exemplary embodiment.
도 13을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 온도 센서(200)는, 제1 온도 센서(210) 및 제2 온도 센서(220)를 포함한다.Referring to FIG. 13, the
제1 온도 센서(210)와 제2 온도 센서(220)의 출력은 각각 비교기(230)에 연결되고, 비교기(230)에는 메모리(403)와 마이크로 프로세서(402)가 각각 연결되어 있다.Outputs of the
즉, 제1 온도 센서(210)에서 감지된 제1 온도 값과, 제2 온도 센서(220)에서 감지된 제2 온도 값이 각각 비교기(230)에 입력되고, 비교기(230)는 제1 온도 값과 제2 온도 값을 비교하여 그 차이 값이 오차 범위를 벗어나면 오류 태그를 메모리(240)에 기록한다.That is, the first temperature value detected by the
이때, 메모리(240)는 데이터 전송과 제어 명령을 전달하기 위한 복수의 라인을 통해 마이크로 프로세서(402)에 연결되어 있다. 메모리(240)는 별도의 저장 매체이거나 저장부(403)의 일부 영역일 수 있다.In this case, the
따라서 마이크로 프로세서(402)는 데이터 전송을 위한 복수의 라인이 연결된 포트들(250)을 통해 메모리(240)로부터 데이터 수신과 기록에 관한 신호를 전달받는다.Accordingly, the
이에, 마이크로 프로세서(402)는 메모리(240)에 데이터 수신과 기록이 있음을 인식하게 된다.Accordingly, the
여기서, 데이터 저장을 위한 메모리(240)는 일반적으로 비휘발성 메모리(NVM)로서 예를 들어 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)일 수 있다. EEPROM으로 구현되는 경우 메모리(240)는 전기적 신호를 가해줌으로써 내부 데이터가 지워지게 되어 데이터 삭제를 위한 전용 이레이저는 필요하지 않으며 하나의 라이터(writer)를 이용해 기록 및 삭제를 수행할 수 있다. 이러한 EEPROM은 약 100만번 정도의 반복 기록 횟수의 제한이 있을 수 있다.The
데이터 전송을 위한 포트들(250)은 데이터 전송을 인식하기 위한 포트(제 1 포트) 및 메모리(240)에 대한 기록(write)을 인식하기 위한 포트(제 2 포트)를 포함할 수 있다. 데이터 전송을 인식하기 위한 제 1 포트는 예를 들어 EH_FD(Energy Harvest Field Detection) 포트를 포함할 수 있다. 메모리(240)에 대한 기록을 인식하기 위한 제 2 포트는 예를 들어 RF_WIP(Radio Frequency Write In Progress) 포트를 포함할 수 있다.The
또한, 복수의 포트들(250)은 중계기(300)로부터 데이터 수신을 위한 포트들도 포함할 수 있다. 예를 들어, I2C 유선 통신의 경우, SCL(serial clock) 포트 및/또는 SDA(serial data) 포트를 통한 유선 통신을 통해 마이크로 프로세서(402)는 중계기(300)를 통해 수신한 두 온도 센서의 차이 값이 오차 범위를 벗어나면 메모리(240)에 오류 태그를 기록할 수 있다.In addition, the plurality of
데이터 전송을 인식하기 위한 제 1 포트의 동작 특성은 다음과 같다. Operation characteristics of the first port for recognizing data transmission are as follows.
여기서, 온도 센서(210, 220)와 비교기(230), 메모리(240) 및 마이크로 프로세서(402)는 전원부(도시되지 않음)로부터 전원을 공급받아 동작한다.Here, the
제 1 포트는 비교기(230)로부터의 데이터 전송 유무를 검출하는 포트로서, 데이터 전송이 확인되면 신호 파형이 토글-업된다. The first port is a port for detecting the presence or absence of data transmission from the
한편, 메모리(240)에 대한 기록을 인식하기 위한 제 2 포트의 동작 특성은 다음과 같다. On the other hand, the operating characteristics of the second port for recognizing the recording to the
전원부로부터 동작 전원을 입력 받고 있는 동안에 비교기(230)가 메모리(240)에 대한 기록(Writing) 동작을 수행하게 되면, 토글-업되어 있던 신호 파형은 토글-다운되며, 일정한 시간이 경과한 이후에 신호 파형은 다시 토글-업된다. When the
제2 포트는 토글-업된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업되었다는 것을 검출함으로써 비교기(230)의 메모리(240)에 대한 기록을 수행하였다는 것을 검출할 수 있다.The second port may detect that a write to
본 발명에 따르면, 비교기(230)가 마이크로 프로세서(402)에 대해 인터럽트를 발생시킴으로써 마이크로 프로세서(402)는 비교기(230)의 데이터 수신 및 메모리 기록을 인식할 수 있다.According to the present invention, the
본 발명은 인터럽트를 위해 두 온도 센서(210, 220)에서 비교기(230)로 데이터 전송을 인식하기 위한 제 1 포트 및 비교기(230)의 메모리(240)에 대한 기록을 인식하기 위한 제 2 포트의 결합을 이용한다. 이때, 제 1 포트는 전술한 바와 같이 EH_HD 포트일 수 있고, 제 2 포트는 RF_WIP 포트일 수 있다.The present invention provides a first port for recognizing a data transfer from two
제 1 포트 및 제 2 포트의 결합 방식은, 제 2 포트의 풀-업(pull-up) 저항의 인에이블 및 디스에이블을 제어하기 위한 제어 신호로서 제 1 포트의 출력을 사용하는 방식을 이용할 수 있다. The combination of the first port and the second port may use a method of using the output of the first port as a control signal for controlling the enabling and disabling of pull-up resistance of the second port. have.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 프로세서의 인식을 위한 제 1 포트 및 제 2 포트의 결합을 설명하기 위한 회로도이다.14A and 14B are circuit diagrams illustrating a combination of a first port and a second port for recognizing a microprocessor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 14a 및 도 14b에서 제 1 포트는 EH-FD 포트이고, 제 2 포트는 RF_WIP 포트인 것으로 설명한다.In FIG. 14A and FIG. 14B, the first port is an EH-FD port, and the second port is an RF_WIP port.
먼저, 제1 온도 센서(210) 및 제2 온도 센서(220)로부터 검출된 온도 데이터가 비교기(230)로 전송되면, 비교기(230)는 두 온도 데이터를 비교하여 그 차이가 오차 범위를 벗어나면 오류 태그를 메모리(240)의 특정 번지에 기록한다.First, when the temperature data detected from the
이때, 메모리(240)는 데이터 전송이 있음을 알리는 온(ON) 신호를 EH_FD로 출력한다. EH_FD 포트의 출력은 마이크로 프로세서(402)의 VCC 포트로 입력되어 동작 전원으로 사용될 수 있고, 비교기(230)로부터 메모리(240)로 데이터 전송이 있음을 인식할 수 있는 신호로도 활용될 수 있다.At this time, the
RF_WIP 신호는 비교기(230)로부터 메모리(240)에 오류 태그의 데이터 기록이 발생되는 경우에 출력이 하이(High)에서 로우(Low)로 토글-다운되고 일정 시간이 경과한 이후에 다시 로우(Low)에서 하이(High)로 토글-업되어 기록이 발생되었다는 것을 알려주는 신호이다.The RF_WIP signal is low after a certain time has elapsed when the output toggles from high to low when a data recording of an error tag is generated from the
이러한 RF_WIP 포트는 기본적으로 오픈-드레인(Open Drain) 포트는 그 특성상 포트 외부에 풀업(pull-up) 저항이 없으면 출력을 발생할 수 없다. 여기서 RF_WIP는 비교기(230)에 데이터 전송이 있다는 것을 전제로 기록 동작이 발생되므로 EH_FD가 로우인 상태에서는 결코 발생될 수 없는 신호이다. 따라서 도 14a 및 도 14b에서 RF_WIP의 풀업 저항의 인에이블 EH_FD 신호에 따라 제어될 수 있도록 EH_FD 포트 및 RF_WIP 포트를 결합한다. 즉, 도 14a 및 도 14b에서 RF_WIP 출력과 GEN INT 단의 출력 신호는 EH_FD 및 RF_WIP의 결합인 EH_FD + RF_WIP로서 구성되어 있다.This RF_WIP port is basically an open-drain port because of its nature, the output can not be generated without a pull-up resistor outside the port. Here, RF_WIP is a signal that can never be generated when EH_FD is low because a write operation occurs on the premise that there is data transmission in the
GEN INT의 출력단의 저항(R11)은 트랜지스터(Q2)의 컬렉터 저항인 동시에 RF_WIP의 풀업 저항이 된다. GEN INT에서 EH_FD가 로우이면 출력단 트랜지스터(Q2)는 도통이 되어 EH_FD + RF_WIP 노드는 GND와 연결되기 때문에 R11은 풀업 저항으로서 동작하지 않는다. EH_FD가 하이이면 출력단 트랜지스터(Q2)는 도통이 되지 않아 R11은 풀업 저항으로서의 동작이 가능하며, EH_FD + RF-WIP은 하이 상태가 되어 데이터 전송이 있다는 것을 인식할 수 있고, 이 상태에서 비교기(230)로부터 메모리(240)로 데이터 기록이 발생하면, EH_FD + RF_WIP 신호는 일정 시간 동안 로우로 토글-다운되었다가 다시 하이로 토글-업되므로, 기록 동작이 발생하였다는 것을 인식할 수 있다.The resistor R11 of the output terminal of GEN INT is a collector resistor of transistor Q2 and a pullup resistor of RF_WIP. If EH_FD is low in GEN INT, R11 does not act as a pull-up resistor because the output transistor Q2 is conductive and the EH_FD + RF_WIP node is connected to GND. If EH_FD is high, output transistor Q2 is not conducting and R11 can operate as a pull-up resistor, and EH_FD + RF-WIP goes high to recognize that there is data transfer. In this state,
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제1 온도 센서의 구조를 나타낸 단면도이다.15 is a cross-sectional view illustrating a structure of a first temperature sensor according to another embodiment of the present invention.
도 15를 참조하면, 본 발명에 따른 제1 온도 센서(210)는 저항 변이식 온도 센서로서, 센서부(510), 온도 전달부(520), 제1 전극(530), 제2 전극(540), 광량 측정부(550) 및 온도 차단부(560)를 포함한다.Referring to FIG. 15, the
센서부(510)는 지연 형광물질을 포함하는 유기 발광층을 포함하여 구성된다.The
온도 전달부(520)는 센서부(510)의 하부에 위치하며, 외부 온도를 센서부(510)에 전달한다.The
제1 전극(530)은 센서부(510)의 상부에 위치한다.The
제2 전극(540)은 센서부(510)의 하부에 위치하되, 온도 전달부(520)와 이격하여 위치한다.The
광량 측정부(550)는 제2 전극(540)의 하부에 위치하며, 유기 발광층에서 방출된 광량을 측정한다.The light
온도 차단부(560)는 온도 전달부(520) 및 제2 전극(540) 사이에 위치하여, 온도 전달부(520)로부터 제2 전극(540)으로의 온도 전달을 차단한다.The temperature blocking unit 560 is positioned between the
센서부(510)는 지연형광물질을 포함하는 유기 발광층을 포함하고 있으므로, 온도 전달부(520)를 통해 전달되는 온도에 따라 유기 발광층에서 방출되는 광량이 변화된다.Since the
즉, 센서부(510)는 유기 발광층에 지연 형광물질을 포함하고 있는 바, 외부의 온도가 유기 발광층에 전달될 경우, 이러한 외부의 온도에 의해 지연 형광의 재계간 전이 효율이 변화하여 유기 발광층에서 방출되는 광량이 변화하게 된다. That is, since the
따라서, 유기 발광층의 발광 효율이 변화하게 되므로, 이러한 유기 발광층의 광량 또는 발광 효율의 변화를 광량 측정부(550)를 통해 측정하여 온도의 변화를 감지할 수 있다. 예컨대, 광량 측정부(550)를 통해 측정되는 광량의 변화량을 기설정된 기준에 대응시켜 온도 변화를 알 수 있다.Therefore, since the luminous efficiency of the organic light emitting layer is changed, it is possible to detect a change in temperature by measuring the change in the light quantity or the luminous efficiency of the organic light emitting layer through the light
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 제2 온도 센서의 구조를 나타낸 단면도이다.16 is a cross-sectional view illustrating a structure of a second temperature sensor according to another embodiment of the present invention.
도 16을 참조하면, 본 발명에 따른 제2 온도 센서(220)는 제1 전극(610), 산소 베이컨시 결핍층(Deficient Oxygen Vacancy Layer)(620), 금속 산화물층(active layer)(630), 산소 베이컨시 충만층(Sufficient Oxygen Vacancy Layer)(640) 및 제2 전극(650)을 포함한다.Referring to FIG. 16, the
즉, 제2 온도 센서(220)는 제1 전극(610) 위에 산소 베이컨시 결핍층(620)이 위치하고, 산소 베이컨시 결핍층(620) 위에 금속 산화물층(630)이 위치하며, 금속 산화물층(630) 위에 산소 베이컨시 충만층(640)이 위치하며, 산소 베이컨시 충만층(640) 위에 제2 전극(650)이 위치한 구조를 갖는다.That is, in the
본 발명의 다른 실시 예에 따른 제2 온도 센서(220)는, 금속 산화물층(630)을 사용한 저항 변이 금속 산화물 기반 온도 센서이다. The
금속 산화물층(630)은 소자에 국부적으로 온도를 감지하는 층으로서, 온도에 따라 저항 변이(전류 변화)가 발생한다.The
제2 온도 센서(220)는, 금속 산화물층(630)과, 금속 산화물층(630)의 상부 층인 산소 베이컨시 충만층(640) 및 금속 산화물층(630)의 하부 층인 산소 베이컨시 결핍층(620)에 전도성 필라멘트(conducting filament)를 통해 전도 경로(conducting path)가 형성됨으로써, 이를 통해 온도에 따라 저항값이 변화하는 금속 산화물층(630)을 국부화시켜 소자 동작에 불안정한 영향을 주는 요소들(sub-oxide, defect 등)을 억제할 수 있다.The
즉, 제2 온도 센서(220)는 금속 산화물층(630)만을 온도 감지 동작에 사용하기 위해 금속 산화물층(630)의 상부 층과 하부 층에 구비된 전도성 필라멘트를 통해 각각 전도 경로를 형성시켜 저항변이 금속 산화물을 국부화하며, 이를 통해 기존 온도 센서보다 민감도(Sensivity)가 높고 안정된 금속 산화물 기반 온도 센서를 실현한 것이다.That is, the
산소 베이컨시 결핍층(620)은 금속 산화물층(630)의 하부에 위치하여 산소 베이컨시(Oxygen Vacancy)가 결핍된 산화물층으로서, 박막(film) 내의 적은 양의 oxygen vacancy에 의해 금속 산화물층(630)의 상부층에 비해 상대적으로 수 nm 정도의 매우 얇은 전도 경로(conducting path)를 형성시킬 수 있다. 산소 베이컨시 결핍층(620)은 예컨대, TiO2를 포함할 수 있다.The oxygen
금속 산화물층(630)은 In을 함유하는 산화물 반도체 또는 In 및 Ga를 함유하는 산화물 반도체로 구현할 수 있다. 또한, 산화물 반도체층은 I형(진성)으로 하기 위해, 탈수화 또는 탈수소화를 행할 수 있다.The
산소 베이컨시 충만층(640)은 금속 산화물층(630)의 상부에 위치하여 산소 베이컨시가 풍부한 산화물층으로서, 박막(film) 내의 충분한 oxygen vacancy에 의해 금속 산화물층의 하부층에 비해 상대적으로 넓은 전도 경로(conducting path)를 형성시킬 수 있다. 산소 베이컨시 충만층(640)은 예컨대, TaOx-5를 포함할 수 있다.The oxygen vacancy-filling
또한, 제2 온도 센서(220)는 금속-절연체-전이(Metal-Insulator-Transition, MIT) 특성을 갖는 titanium oxide (TiOx) 기반 온도 센서로 구현할 수 있다.In addition, the
그리고, 제2 온도 센서(220)는 다음 수학식1과 같이 온도 변화에 따른 저항 변화의 비율인 저항 온도 계수(Temperature Coefficient of Resistance, TCR)를 가질 수 있다.The
여기서, R은 기준 저항(reference resistance)을 나타내고, dT는 특정 온도 범위(specific temperature range)를 나타내며, dR은 특정 온도 범위 이상의 저항의 크기 변화(change in magnitude of resistance over a specific temperature range)를 나타낸다.Here, R represents a reference resistance, dT represents a specific temperature range, dR represents a change in magnitude of resistance over a specific temperature range. .
따라서, 본 발명에 따른 제2 온도 센서(220)는 저항변이 금속산화물 기반 온도 센서(resistance change metal oxide based temperature sensor)로서, 감지하는 모든 온도 범위에서 균일한 저항 변화 특성 뿐만 아니라 우수한 민감도(25%/1℃ 저항변화)를 가질 수 있다.Accordingly, the
산화물 반도체는, 예를 들면 질소, 또는 희가스(아르곤, 헬륨 등)의 불활성 기체 분위기하, 혹은 감압하에서의 가열 처리를 행한 경우, 산화물 반도체층은 가열 처리에 의해 산소 결핍형인 산소 베이컨시 결핍층(620)이 되어 저저항화, 즉 N형화(N-화 등)될 수 있다.For example, when the oxide semiconductor is subjected to heat treatment under an inert gas atmosphere of nitrogen or a rare gas (argon, helium, or the like) or under reduced pressure, the oxide semiconductor layer is oxygen-deficient oxygen vacancies
또한, 산화물 반도체층에 접하는 산소 베이컨시 충만층(640)을 형성하여, 산화물 반도체층을 산소 과잉인 상태로 함으로써 고저항화, 즉 I형화시킬 수 있다. In addition, by forming the oxygen vacancy-filling
한편, 탈수화 또는 탈수소화는, 질소, 또는 희가스(아르곤, 헬륨 등)의 불활성 기체 분위기하, 혹은 감압하에서의 350℃ 이상, 바람직하게는 400℃ 이상 기판의 변형점 미만의 가열 처리를 행하여, 산화물 반도체층의 함유 수분 등의 불순물을 저감하는 처리이다.On the other hand, dehydration or dehydrogenation is carried out by heating in an inert gas atmosphere of nitrogen or a rare gas (argon, helium, or the like) or at a reduced pressure of 350 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher, or lower than the strain point of the substrate, It is the process of reducing impurities, such as containing moisture of a semiconductor layer.
탈수화 또는 탈수소화는, 탈수화 또는 탈수소화 후의 산화물 반도체층에 대하여 TDS로 450℃까지 측정을 행하여도 물의 2개의 피크, 적어도 300℃ 부근에 나타나는 하나의 피크가 검출되지 않을 정도의 열처리 조건으로 한다. 따라서, 탈수화 또는 탈수소화가 행해진 산화물 반도체층을 이용한 반도체 소자에 대하여 TDS로 450℃까지 측정을 행하여도 적어도 300℃ 부근에 나타나는 물의 피크는 검출되지 않는다.Dehydration or dehydrogenation is performed under heat treatment conditions such that two peaks of water and one peak appearing at least about 300 ° C. are not detected even if the oxide semiconductor layer after dehydration or dehydrogenation is measured up to 450 ° C. with TDS. do. Therefore, even if the semiconductor device using the oxide semiconductor layer subjected to dehydration or dehydrogenation is measured up to 450 ° C by TDS, the peak of water appearing at least around 300 ° C is not detected.
그리고, 산화물 반도체층에 대하여 탈수화 또는 탈수소화를 행하는 가열 온도(T)로부터 온도를 낮출 때, 탈수화 또는 탈수소화를 행한 같은 노(爐)를 이용하여 대기에 접하지 않고, 물 또는 수소를 다시 혼입시키지 않는 것이 중요하다. 탈수화 또는 탈수소화를 행하여, 산화물 반도체층을 저저항화, 즉 N형화(N-화 등)시킨 후, 고저항화시켜 I형으로 한 산화물 반도체층을 이용하여 반도체 소자를 제작하면, 스위칭 소자의 스레시홀드 전압값을 플러스로 할 수 있고, 소위 노멀리-오프(normally-off)의 반도체 소자를 실현할 수 있다. Then, when the temperature is lowered from the heating temperature T for performing dehydration or dehydrogenation of the oxide semiconductor layer, water or hydrogen is not contacted with the same furnace subjected to dehydration or dehydrogenation. It is important not to remix. When the semiconductor device is fabricated using an oxide semiconductor layer which has been dehydrated or dehydrogenated to reduce the resistance of the oxide semiconductor layer, i.e., N-type (N - type, etc.), and then increase the resistance to form I-type, the switching element The threshold voltage value can be made positive, so that a so-called normally-off semiconductor element can be realized.
또한, 가열 온도(T)로부터 낮추는 가스 분위기는, 가열 온도(T)까지 승온(昇溫)한 가스 분위기와 다른 가스 분위기로 전환해도 좋다. 예를 들면, 탈수화 또는 탈수소화를 행한 같은 노에서 대기에 접하게 하는 일 없이, 노 내부를 고순도의 산소 가스 또는 N2O 가스로 채워 냉각을 행한다.The gas atmosphere lowered from the heating temperature T may be switched to a gas atmosphere different from the gas atmosphere heated up to the heating temperature T. FIG. For example, the inside of the furnace is filled with high purity oxygen gas or N 2 O gas for cooling without contacting the atmosphere in the same furnace where dehydration or dehydrogenation is performed.
탈수화 또는 탈수소화를 행하는 가열 처리에 의해 막 중의 함유 수분을 저감시킨 후, 수분을 포함하지 않는 분위기(이슬점(露点)이 -40℃ 이하, 바람직하게는 -60℃ 이하) 하에서 서랭(또는 냉각)한 산화물 반도체막을 이용하여, 반도체 소자의 전기 특성을 향상시킴과 동시에, 양산성과 고성능의 양쪽 모두를 구비할 수 있다.After the water content in the film is reduced by heat treatment for dehydration or dehydrogenation, cooling (or cooling) is carried out under an atmosphere containing no water (dew point is -40 ° C or lower, preferably -60 ° C or lower). By using the oxide semiconductor film, the electrical properties of the semiconductor element can be improved, and both mass production and high performance can be provided.
그리고, 탈수화 또는 탈수소화한 산화물 반도체층의 적어도 일부를 산소 과잉의 상태로 함으로써, 고저항화, 즉 I형화시켜 채널 형성 영역을 형성한다. 또한, 탈수화 또는 탈수소화한 산화물 반도체층의 일부를 산소 과잉의 상태로 하는 처리로서는, 탈수화 또는 탈수소화한 산화물 반도체층에 접하는 산화물 절연막의 스퍼터법의 성막, 또는 산화물 절연막 성막 후의 가열 처리, 또는 산화물 절연막 성막 후의 산소를 포함하는 분위기에서의 가열 처리, 또는 산화물 절연막 성막 후의 불활성 가스 분위기하에서 가열한 후에 산소 분위기에서 냉각하는 처리, 산화물 절연막 성막 후의 불활성 가스 분위기하에서 가열한 후에 초건조 에어(이슬점이 -40℃ 이하, 바람직하게는 -60℃ 이하)로 냉각하는 처리 등에 의해 행한다.Then, at least a part of the dehydrated or dehydrogenated oxide semiconductor layer is in an excess of oxygen, whereby a high resistance, i.e., an I-type is formed to form a channel formation region. Moreover, as a process which makes a part of dehydration or dehydrogenation of the oxide semiconductor layer into an excess state of oxygen, sputtering film-forming of the oxide insulating film which contact | connects the dehydration or dehydrogenation of the oxide semiconductor layer, or heat processing after oxide-film insulation film formation, Or heat treatment in an atmosphere containing oxygen after oxide insulation film formation, or heating in an inert gas atmosphere after oxide insulation film formation, followed by cooling in oxygen atmosphere, and heating in an inert gas atmosphere after oxide insulation film formation. The cooling is carried out at -40 ° C or lower, preferably -60 ° C or lower).
또한, 탈수화 또는 탈수소화한 산화물 반도체층의 적어도 일부(전극층과 중첩되는 부분)를 선택적으로 산소 과잉의 상태로 함으로써, 고저항화, 즉 I형화시킬 수도 있다. 이것에 의해, 채널 형성 영역을 형성할 수 있다. 예를 들면, 탈수화 또는 탈수소화한 산화물 반도체층 위에 접하여 Ti 등의 금속 전극으로 이루어지는 일측 전극층이나 다른측 전극층을 형성하고, 일측 전극층이나 다른측 전극층과 중첩되지 않는 노출 영역을 선택적으로 산소 과잉인 상태로 하여 채널 형성 영역을 형성할 수 있다. 선택적으로 산소 과잉의 상태로 하는 경우, 일측 전극층과 중첩되는 고저항 일측 영역과, 다른측 전극층과 중첩되는 고저항 다른측 영역이 형성되고, 고저항 일측 영역과 고저항 다른측 영역과의 사이의 영역이 채널 형성 영역이 된다. 즉, 채널 형성 영역이 일측 전극층 및 다른측 전극층의 사이에 자기 정합적으로 형성된다.Further, at least a part (part overlapping with the electrode layer) of the dehydrated or dehydrogenated oxide semiconductor layer can be made to have a high oxygen resistance, that is, I-type. As a result, the channel formation region can be formed. For example, one side electrode layer or the other side electrode layer which consists of metal electrodes, such as Ti, is formed in contact with the dehydrated or dehydrogenated oxide semiconductor layer, and the exposed area | region which does not overlap with one side electrode layer or the other side electrode layer selectively has excess oxygen. The channel formation region can be formed in a state. In the case of selectively oxygen excess, a high resistance one region overlapping with one electrode layer and a high resistance other region overlapping with the other electrode layer are formed, and between the high resistance one region and the high resistance other region. The region becomes a channel forming region. That is, the channel formation region is formed self-aligned between the one electrode layer and the other electrode layer.
이것에 의해, 전기 특성이 양호하고 신뢰성이 좋은 박막 층을 가지는 반도체 장치를 제작하여, 제공하는 것이 가능하게 된다.This makes it possible to manufacture and provide a semiconductor device having a thin film layer having good electrical characteristics and high reliability.
또한, 일측 전극층과 중첩한 산화물 반도체층에 있어서 고저항 일측 영역을 형성함으로써, 구동 회로를 형성했을 때의 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다. 구체적으로는, 고저항 일측 영역을 형성함으로써, 일측 전극층으로부터 고저항 일측 영역, 채널 형성 영역에 걸쳐, 도전성을 단계적으로 변화시킬 수 있는 구조로 할 수 있다. 그 때문에, 일측 전극층을 고전원 전위(VDD)를 공급하는 배선에 접속하여 동작시키는 경우, 다른 전극층과 일측 전극층과의 사이에 고전계가 인가되어도 고저항 일측 영역이 버퍼가 되어 국소적인 고전계가 인가되지 않고, 박막 소자의 내압을 향상시킨 구성으로 할 수 있다.In addition, by forming the high resistance one region in the oxide semiconductor layer overlapping with the one electrode layer, it is possible to improve the reliability when the driving circuit is formed. Specifically, by forming the high-resistance one side region, it is possible to have a structure in which the conductivity can be changed step by step from the one electrode layer to the high-resistance one side region and the channel formation region. Therefore, when the one electrode layer is connected to the wiring for supplying the high power supply potential VDD and operated, the high resistance one region is buffered and the local high field is not applied even if a high field is applied between the other electrode layer and the one electrode layer. Instead, it can be set as the structure which improved the breakdown voltage of a thin film element.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 몰드 방식으로 구성되어 부분 방전을 검출하는 UHF 센서가 공기에 노출되지 않아 노이즈에 의한 검출 오류를 최소화할 수 있으며, 또한 수배전반에서 검출된 부분 방전 및 온도를 학습하여 정상 동작 패턴을 획득하고, 이를 근거로 수배전반의 동작 상태를 진단할 수 있도록 하는 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, the UHF sensor configured in a mold manner to detect partial discharge is not exposed to air, thereby minimizing detection error due to noise, and also by learning the partial discharge and temperature detected by the switchgear. A 25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnosis function and IoT technology for acquiring a normal operation pattern and diagnosing an operating state of a switchgear can be realized.
본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, and thus, the embodiments described above are exemplary in all respects and are limited. It must be understood as not. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. .
10 : 함체 11 : 전면 도어
12 : 후면 도어 13 : 부하 개폐기
14 : 계기용 변압 변류기 15 : 진공 차단기
16 : 계기용 변압기 17 : 변류기
18 : 몰드 변압기 20 : 진단장치
100 : UHF 센서 111 : 플랜지 고정나사
112 : 플랜지 홈 110 : 센서 플랜지
120 : 센서 서포트 121 : 서포트 결합나사
130 : 센서 안테나 131 : 베이스판
132 : 사이드판 140 : 센서 커버
141 : 커버 결합나사 142 : 커버홈
143 : 커버오링 150 : 커넥터
200 : 온도센서 210 : 제1 온도센서
220 : 제2 온도센서 230 : 비교기
240 : 메모리 300 : 중계기
400 : 진단기 401 : 인공 지능부
402 : 마이크로 프로세서 403 : 저장부
410 : 도출기 411 : 텍스트 변환 모듈
412 : 정보 추출 모듈 413 : 요소 도출 모듈
420 : 학습 엔진 421 : 조직 모듈
422 : 구성 모듈 423 : 학습 모듈
430 : 조치기 431 : 이해 및 스케줄링 모듈
432 : 판단 및 예측 모듈 433 : 추천 및 조치 모듈
440 : DNA 툴 441 : 변환 툴
442 : 추출 툴 443 : 콤비네이션 툴
DS : 단로기 510 : 센서부
520 : 온도 전달부 530 : 제1 전극
540 : 제2 전극 550 : 광량 측정부
560 : 온도 차단부 610 : 제1 전극
620 : 산소 베이컨시 결핍층 630 : 금속 산화물층
640 : 산소 베이컨시 충만층 650 : 제2 전극10: enclosure 11: front door
12: rear door 13: load switch
14 instrument transformer
16
18: mold transformer 20: diagnostic device
100: UHF sensor 111: flange fixing screw
112: flange groove 110: sensor flange
120: sensor support 121: support coupling screw
130
132: side plate 140: sensor cover
141: cover coupling screw 142: cover groove
143: Cover O-ring 150: Connector
200: temperature sensor 210: first temperature sensor
220: second temperature sensor 230: comparator
240: memory 300: repeater
400: diagnostic unit 401: artificial intelligence
402: microprocessor 403: storage
410: derivator 411: text conversion module
412: information extraction module 413: element derivation module
420: Learning Engine 421: Organization Module
422
430: Action 431: Understanding and Scheduling Module
432: Judgment and Prediction Module 433: Recommendation and Action Module
440: DNA Tool 441: Conversion Tool
442: Extraction Tool 443: Combination Tool
DS: Disconnector 510: Sensor
520: temperature transfer unit 530: first electrode
540: second electrode 550: light quantity measuring unit
560: temperature blocking unit 610: first electrode
620: oxygen deprivation layer 630: metal oxide layer
640: full layer of oxygen bacon 650: second electrode
Claims (5)
상기 함체의 내부에 설치되어 수배전반 내부 기기들의 부분 방전 및 온도를 검출하여 진단하는 진단장치를 포함하고,
상기 진단장치는,
상기 부분 방전을 검출하는 UHF 센서;
측정 부위에 설치되어 온도를 검출하는 온도 센서;
상기 UHF 센서와 상기 온도 센서로부터 출력되는 신호를 수신하여 송출하는 중계기; 및
상기 중계기로부터 수신된 신호에 근거하여 부분 방전과 온도를 진단하고, 진단 결과를 외부 기기로 전송하는 진단기를 포함하고,
상기 진단기는,
상기 중계기로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하고 일정 기간마다 딥러닝(Deep Learning) 방식으로 학습하여, 수배전반이 정상적으로 동작하는 부분 방전 및 온도의 일정한 패턴을 획득하여 저장하고, 상기 획득된 일정한 패턴에 근거하여 상기 수배전반의 동작 상태를 진단하되,
상기 부분 방전과 상기 온도를 일정 기간마다 딥러닝 방식으로 학습하여, 상기 수배전반이 정상적으로 동작하는 부분 방전 및 온도의 일정한 패턴을 획득하고, 획득된 일정한 패턴에 근거해 상기 수배전반의 동작 상태를 진단하는 인공 지능부;
상기 중계기로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하는 것을 제어하고, 상기 인공 지능부의 학습 결과 및 진단 결과를 외부로 전송하는 것을 제어하는 마이크로 프로세서; 및
상기 중계기로부터 입력된 부분 방전과 온도를 저장하거나, 상기 인공 지능부에서 획득한 일정한 패턴을 데이터로 저장하고, 학습 결과나 진단 결과를 데이터로 저장하는 저장부를 포함하고,
상기 온도 센서는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서를 포함하고,
상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서의 출력은 각각 비교기에 연결되고, 상기 비교기에는 메모리와 상기 마이크로 프로세서가 각각 연결되며,
상기 제1 온도 센서에서 감지된 제1 온도 값과, 상기 제2 온도 센서에서 감지된 제2 온도 값이 각각 상기 비교기에 입력되고, 상기 비교기는 제1 온도 값과 제2 온도 값을 비교하여 그 차이 값이 오차 범위를 벗어나면 오류 태그를 상기 메모리의 특정 번지에 기록하며,
상기 마이크로 프로세서는 데이터 전송을 위한 포트들을 통해 상기 메모리로부터 데이터 수신과 기록에 관한 신호를 전달받아서 상기 메모리에 데이터 수신과 기록이 있음을 인식하며,
상기 데이터 전송을 위한 포트들은 데이터 전송을 인식하기 위한 제 1 포트 및 상기 메모리에 대한 기록(write)을 인식하기 위한 제 2 포트를 포함하며,
상기 제 1 포트 및 상기 제 2 포트는 서로 결합되고,
상기 결합은 상기 제 2 포트의 풀-업(pull-up) 저항의 인에이블 및 디스에이블을 제어하기 위한 제어 신호로서 상기 제 1 포트의 출력을 사용하고,
상기 제 1 포트 및 상기 제 2 포트의 결합 신호는 상기 마이크로 프로세서에 대한 인터럽트 신호로 사용되며,
상기 인터럽트 신호가 로우에서 하이로 토글-업되고 미리 결정된 시간이 경과하는 경우, 상기 마이크로 프로세서는 상기 비교기에서 상기 메모리로 데이터 전송이 있음을 인식하고,
상기 인터럽트 신호가 하이에서 로우로 토글-다운되고 소정의 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업되는 경우, 상기 마이크로 프로세서는 상기 비교기의 상기 메모리에 대한 기록(write)으로 인식하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치.
An enclosure forming a switchboard; And
It is installed inside the enclosure includes a diagnostic device for detecting and diagnosing the partial discharge and temperature of the devices inside the switchgear,
The diagnostic device,
A UHF sensor detecting the partial discharge;
A temperature sensor installed at a measurement site and detecting a temperature;
A repeater for receiving and transmitting signals output from the UHF sensor and the temperature sensor; And
A diagnostic device for diagnosing partial discharge and temperature based on a signal received from the repeater and transmitting a diagnosis result to an external device;
The diagnostic device,
By storing the partial discharge and the temperature input from the repeater and learning by a deep learning method every predetermined period, to obtain and store a constant pattern of the partial discharge and temperature in which the switchgear operates normally, and to the obtained constant pattern On the basis of the diagnosis of the operating state of the switchboard,
By learning the partial discharge and the temperature in a deep learning method every predetermined period, an artificial pattern for acquiring a constant pattern of the partial discharge and the temperature in which the switchgear operates normally, and diagnosing the operation state of the switchgear based on the obtained pattern. Intelligence unit;
A microprocessor for controlling storing the partial discharge and temperature input from the repeater and transmitting the learning and diagnosis results of the artificial intelligence unit to the outside; And
It includes a storage unit for storing the partial discharge and the temperature input from the repeater, or storing a predetermined pattern obtained from the artificial intelligence unit as data, and stores the learning or diagnostic results as data,
The temperature sensor includes a first temperature sensor and a second temperature sensor,
Outputs of the first temperature sensor and the second temperature sensor are respectively connected to a comparator, and the comparator is connected to a memory and the microprocessor, respectively.
The first temperature value sensed by the first temperature sensor and the second temperature value sensed by the second temperature sensor are respectively input to the comparator, and the comparator compares the first temperature value with the second temperature value. If the difference is outside the error range, an error tag is written to a specific address in the memory.
The microprocessor receives a signal regarding data reception and writing from the memory through ports for data transmission and recognizes that there is data reception and writing in the memory.
The ports for data transmission include a first port for recognizing data transmission and a second port for recognizing a write to the memory,
The first port and the second port are coupled to each other,
The coupling uses the output of the first port as a control signal for controlling the enabling and disabling of the pull-up resistance of the second port,
The combined signal of the first port and the second port is used as an interrupt signal for the microprocessor,
When the interrupt signal toggles from low to high and a predetermined time elapses, the microprocessor recognizes that there is a data transfer from the comparator to the memory,
When the interrupt signal is toggled down from high to low and back up from low to high again within a predetermined time period, the microprocessor recognizes the comparator as writing to the memory. 25.8 kV eco-friendly switchgear with discharge diagnostics and IoT technology.
상기 제1 온도 센서는,
지연 형광물질을 포함하는 유기 발광층을 포함하는 센서부;
상기 센서부의 하부에 위치하며, 외부 온도를 상기 센서부에 전달하는 온도 전달부;
상기 센서부의 상부에 위치하는 제1 전극;
상기 센서부의 하부에 위치하되, 상기 온도 전달부와 이격되어 위치하는 제2 전극;
상기 제2 전극의 하부에 위치하며, 상기 유기 발광층에서 방출된 광량을 측정하는 광량 측정부; 및
상기 온도 전달부 및 상기 제2 전극 사이에 위치하여, 상기 온도 전달부로부터 상기 제2 전극으로의 온도의 전달을 차단하는 온도 차단부를 포함하고,
상기 센서부는 외부의 온도에 의해 상기 지연 형광물질의 전이 효율이 변화하여 상기 온도 전달부를 통해 전달되는 온도에 따라 상기 유기 발광층에서 방출되는 광량이 변화되는 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치.
The method of claim 1,
The first temperature sensor,
A sensor unit including an organic light emitting layer including a delayed fluorescent material;
Located in the lower portion of the sensor unit, the temperature transmission unit for transmitting an external temperature to the sensor unit;
A first electrode positioned above the sensor unit;
A second electrode positioned below the sensor part and spaced apart from the temperature transmitting part;
A light amount measurer positioned under the second electrode and measuring the amount of light emitted from the organic light emitting layer; And
Located between the temperature transmission unit and the second electrode, including a temperature blocking unit for blocking the transfer of temperature from the temperature transmission unit to the second electrode,
The sensor unit detects the partial discharge diagnosis function of changing the amount of light emitted from the organic light emitting layer according to the temperature transmitted through the temperature transfer part by changing the transition efficiency of the delayed fluorescent material by an external temperature; 25.8 kV eco-friendly switchgear with IoT technology.
상기 제2 온도 센서는,
제1 전극;
상기 제1 전극 위에 위치하는 산소 베이컨시 결핍층(Deficient Oxygen Vacancy Layer);
상기 산소 베이컨시 결핍층 위에 위치하는 금속 산화물층(active layer);
상기 금속 산화물층 위에 위치하는 산소 베이컨시 충만층(Sufficient Oxygen Vacancy Layer); 및
상기 산소 베이컨시 충만층 위에 위치하는 제2 전극을 포함하고,
상기 산소 베이컨시 결핍층, 상기 금속 산화물층 및 상기 산소 베이컨시 충만층 간에 전도성 필라멘트(conducting filament)를 통해 전도 경로(conducting path)가 형성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치.
The method of claim 2,
The second temperature sensor,
A first electrode;
An oxygen vacancy deprivation layer positioned on the first electrode;
A metal oxide layer (active layer) disposed on the oxygen bacon deficient layer;
A Sufficient Oxygen Vacancy Layer positioned on the metal oxide layer; And
A second electrode positioned on the oxygen filling layer;
A conduction path is formed between the oxygen vacancy deficient layer, the metal oxide layer, and the oxygen vacancy-filled layer through conducting filaments. 25.8 kV eco-friendly switchgear.
상기 메모리는,
데이터 전송과 제어 명령을 전달하기 위한 복수의 라인을 통해 상기 마이크로 프로세서에 연결되는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치.
The method of claim 3, wherein
The memory,
25.8 kV eco-friendly switchgear with partial discharge diagnostic function and IoT technology, characterized in that connected to the microprocessor via a plurality of lines for transmitting data transmission and control commands.
상기 진단기는,
부분 방전 검출 데이터를 누적하여 수배전반의 이상 유무를 판단하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 부분방전 진단 기능 및 IoT 기술을 구비한 25.8 kV 친환경 개폐장치.The method of claim 4, wherein
The diagnostic device,
25.8 kV eco-friendly switchgear equipped with a partial discharge diagnostic function and IoT technology characterized in that it is configured to accumulate partial discharge detection data to determine the abnormality of the switchgear.
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