KR102412731B1 - Eco-friendly GIS that can detect dry air leakage using high sensitive vibration sensor and the method using it - Google Patents

Eco-friendly GIS that can detect dry air leakage using high sensitive vibration sensor and the method using it Download PDF

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KR102412731B1
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Abstract

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 복수의 진동 센서를 이용하여 처음 센서에서 진동값을 전달받은 후 일정 시간 후에 다른 신호를 감지한 결과에 따라 데이터를 처리하여 단순히 진동 신호를 주파수 분석하여 이를 데이터베이스화하는 것 보다 우수한 감지 성능을 보여주는 진동 센서를 이용한 GIS 감지 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and after receiving the first vibration value from the sensor using a plurality of vibration sensors, data is processed according to the result of detecting another signal after a predetermined time to simply convert the vibration signal to a frequency. The purpose of the analysis is to provide a GIS detection system using a vibration sensor that shows better detection performance than a database.

Description

고감도 진동 센서를 이용하여 건조공기의 초미세 누설 감지가 가능한 친환경 GIS 및 이를 이용한 계측 방법{Eco-friendly GIS that can detect dry air leakage using high sensitive vibration sensor and the method using it}Eco-friendly GIS that can detect dry air leakage using high sensitive vibration sensor and the method using it

본 발명은 진동 센서를 이용하여 친환경 GIS(GAS INSULATED SWITCHGEAR)의 건조공기(Dry Air) 누설 감지가 가능한 GIS에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건조공기로 절연을 하고 있는 친환경 GIS 외함에 이격되어 배치된 복수의 진동 센서와, 상기 센서로 부터 신호를 검출하기 위한 신호검출부, 검출된 값을 이용하여 누설 여부 및 위치를 진동 신호크기로 나누어 일정 기준에 따라 정립하고, 예상 위험 시점을 계산하여 유저에게 알람을 통해 세부적으로 제시할 수 있는 누설감시부로 구성된 진동 센서를 이용한 누설 감시가 가능한 친환경 GIS에 관한 것이다.The present invention relates to a GIS capable of detecting dry air leakage of an eco-friendly GIS (GAS INSULATED SWITCHGEAR) using a vibration sensor. A plurality of vibration sensors, a signal detection unit for detecting a signal from the sensor, and the presence or absence of leakage using the detected value are divided by the vibration signal size and established according to a certain standard, and the expected dangerous time is calculated and an alarm is given to the user It relates to an eco-friendly GIS capable of monitoring leakage using a vibration sensor composed of a leakage monitoring unit that can be presented in detail through

일반적으로 GIS는 발전소에서 생산된 전력을 부하에 공급하는데 필요한 중요한 기기로 높은 신뢰성이 요구되며, 지속적인 유지관리가 필요한 주요 기기이다. 하지만, 고장시 발생되는 경제적 손실이 매우 크기 때문에 제작 단계에서는 물론 설치운용시 지속적인 점검 및 예방조치가 필요하다. 현재 GIS는 유사한 운전변수 감시 시스템이 적용되어 운용 중이지만, 그럼에도 불구하고 GIS 고장으로 전력 공급이 정지되는 사례가 발생하고 있다. 이에 대한 원인을 분석한 결과, 전기적인 원인, 기계적인 원인 및 누설 문제점으로 인한 고장이 대부분을 차지하고 있는 것으로 평가된다. In general, GIS is an important device required to supply power generated in a power plant to a load, and it requires high reliability and is a major device that requires continuous maintenance. However, since the economic loss that occurs in case of failure is very large, continuous inspection and preventive measures are required not only in the manufacturing stage but also during installation and operation. Currently, GIS is operated with a similar operating variable monitoring system, but there are cases in which power supply is stopped due to GIS failure. As a result of analyzing the causes, it is estimated that failures due to electrical causes, mechanical causes, and leakage problems account for most.

GIS는 2030 탄소중립에 따라 앞으로 GIS의 절연기체를 환경 오염 물질인 SF6가스를 사용하지 못하게 되면서 친환경 절연물인 건조공기(DRY AIR) 등으로 교체가 진행 중에 있다. 이때 절연 성능이 SF6가스보다 떨어진 건조공기는 절연 능력을 확보하기 위하여 기존 GIS보다 충전 압력을 1.0~1.5bar 이상 더 충전하고 있어, 친환경 GIS의 건조공기 누설에 대한 문제가 대두 될 것으로 예상된다.GIS is in the process of being replaced with dry air, an eco-friendly insulating material, as the GIS insulation gas cannot be used as an environmental pollutant, SF6 gas, according to 2030 carbon neutrality. At this time, dry air, whose insulation performance is lower than that of SF6 gas, is charged with a charging pressure of 1.0~1.5 bar more than that of the existing GIS in order to secure insulation ability, so the problem of dry air leakage in eco-friendly GIS is expected to arise.

특히, 기존 GIS에서도 가스 누설 시 사고로 직결되는 경우가 있어 초기에 검출해야 할 필요가 있으며, 가스 누설을 감지하기 위해 압력센서를 적용하고 있지만 한 개의 센서로 복수의 구획을 감시하고 있어 기존에 설치된 압력 센서만 가지고는 누설 위치를 추정할 수 없고 예민한 감시가 부족한 형편이다.In particular, in the case of gas leakage in the existing GIS, it is necessary to detect it at an early stage because it is directly connected to an accident. The leak location cannot be estimated using only the pressure sensor, and sensitive monitoring is insufficient.

따라서, SF6가스로 절연한 GIS의 경우 가스 누설 시 발생하는 고유흡수 파장을 보여주는 FT-IR 필터가 부탁된 휴대용 IR 카메라로 그 위치를 찾고 있다.Therefore, in the case of GIS insulated with SF6 gas, a portable IR camera equipped with an FT-IR filter that shows the natural absorption wavelength that occurs during gas leakage is searching for its location.

하지만 친환경 가스인 건조공기는 누설 시 기존 공기와 동일한 성분이기 때문에 기존에 사용하던 필터부착 카메라로 그 위치를 찾을 수 없다. 이에 따라 친환경 GIS의 누설 위치를 찾아 유지보수 하는데 많은 시간이 소요되고, 안전에도 문제가 되고 있다. However, since dry air, an eco-friendly gas, has the same components as existing air when it leaks, the location cannot be found with the existing filter-attached camera. Accordingly, it takes a lot of time to find and maintain the leak location of the eco-friendly GIS, which is also a problem for safety.

일반적인 주요한 누출 감지 방식은 쉬익 하는 소리를 듣는 것이지만 사실상 많은 환경에서는 듣는 것이 불가능하며 의심되는 누출 부위에 비눗물을 분사하는 방법은 많은 시간과 상부 스페이서 등에는 설치하고 분석하기에 지저분하고 미끄러질 위험이 있다.A common primary leak detection method is to hear a hissing sound, but it is virtually impossible to hear in many environments, and spraying soapy water over a suspected leak takes a lot of time and is messy and slippery to install and analyze on top spacers, etc.

현재 압축 가스 누출을 찾는 주된 방법은 초음파 음향 감지기입니다. 일반적인 초음파 감지기는 센서 2개 이상의 위치에서 신호가 검출되는 시간차를 이용하여 찾는 방법이다.Currently, the main method for finding compressed gas leaks is with ultrasonic acoustic detectors. A general ultrasonic detector is a method of finding a signal using a time difference between two or more sensors.

진동은 저주파이기에 시간차를 이용한 위치 찾기가 어렵고, 회전기의 경우에는 주파수 분석을 통해 결함의 위치를 추정한다.It is difficult to locate the vibration using the time difference due to the low frequency, and in the case of a rotating machine, the location of the defect is estimated through frequency analysis.

비눗물 또는 초음파 감지기를 사용하여 누출을 찾는 데 걸리는 시간 외에 이러한 기법을 사용하여 장비 아래 또는 위에서 누출을 찾는 도중 안전 문제가 발생할 수 있습니다. 사다리를 오르거나 장비 주변을 기어다니면 위험할 수 있습니다.In addition to the time it takes to find leaks using soapy water or ultrasonic detectors, safety issues can arise while using these techniques to find leaks under or above equipment. Climbing ladders or crawling around equipment can be dangerous.

종래에도 GIS 뿐만 아니라 각종 전력설비 관련하여 운전 상태를 원격으로 감시하는 기술들이 개발되었으나, 본 발명의 주된 기술인 운전 중 진동을 관리할 수 있는 기술이 누락되었거나, 전력설비 특히 GIS의 최적운용을 구현한다는 측면에서는 유사하지만, 대상이 소용량 GIS에 국한되거나, 감시하는 운전 변수가 온도, 전압 및 전류등 전기적 신호에 국한되어 기계적인 건전성을 관리할 수 없었다 (한국특허등록 0337184호, 0817611호).In the past, technologies for remotely monitoring the operating status in relation to various power facilities as well as GIS have been developed, but the main technology of the present invention, which can manage vibration during operation, is missing, or it is said that the optimal operation of power facilities, especially GIS, is realized. Although similar in terms of aspect, mechanical soundness could not be managed because the subject was limited to a small-capacity GIS or the operating variables to be monitored were limited to electrical signals such as temperature, voltage and current (Korean Patent Registration Nos. 0337184 and 0817611).

즉, 전력설비 (GIS)의 기본 기능인 전기적 특성만을 감시/관리함에 따라 기계적인 문제로 인해 발생되는 고장징후를 사전에 파악할 수 없는 단점이 있다. 또한, 일부 기술의 경우 원격으로 감시 및 진단을 구현할 수 있으나, GIS의 기계적 건전성을 평가할 수 있는 구체적인 기술은 개시되어 있지 못하다 (미국공개특허 20070225945호, PCT공개특허 WO06/135994호)In other words, there is a disadvantage in that it is not possible to determine in advance the signs of failure caused by mechanical problems as only the electrical characteristics, which are the basic functions of the power equipment (GIS), are monitored/managed. In addition, in the case of some technologies, monitoring and diagnosis can be implemented remotely, but a specific technology for evaluating the mechanical soundness of GIS has not been disclosed (US Patent Publication No. 20070225945, PCT Publication No. WO06/135994)

특히 GIS 운전 중 외함 및 주요 기기의 진동을 상시 감시할 수 있는 진동 감시 시스템을 통해 계속적으로 측정되는 진동 신호를 주파수 분석하여 이를 데이터베이스화함과 동시에 분석된 진동 신호를 자체 개발한 기준에 의거하여 등급화 하고, 이를 통해 GIS의 진동을 관리할 수 있는 진단 시스템(한국등록특허 제1081982호)은 P파와 S파에 따른 x, y, 및 z축 감지 정보의 세부적인 분석이 어려워 실제 이용하기가 어려웠다.In particular, frequency analysis of continuously measured vibration signals through the vibration monitoring system that can monitor the vibrations of the enclosure and major devices at all times during GIS operation is converted into a database, and the analyzed vibration signals are graded based on self-developed standards. In this way, the diagnostic system (Korea Patent No. 1081982) that can manage the vibration of GIS was difficult to use in practice because it was difficult to analyze the x, y, and z-axis sensing information according to the P wave and the S wave in detail.

종래의 GIS(SF6)의 압력센서 동작을 보면, 기준압력 대비 80% 동작시 Alarm이 발생(4EA 스페이서 中 1EA)하도록 하였고, Alarm 발생시 Fluke제품 사용으로 현장을 확인하였다.If you look at the operation of the conventional GIS (SF6) pressure sensor, an alarm is generated when operating 80% of the reference pressure (1 out of 4 spacers).

이에 반하여 친환경 GIS의 압력센서 동작을 보면, 기준압력 대비 80% 동작시 Alarm이 발생하며(4EA 스페이서 中 1EA) Dry Air 절연 선형성이 부족하고, Alarm 발생시 비눗방울 확인 등을 통해 정확한 위치 추정이 불가능 한 문제가 있었다.On the other hand, if you look at the operation of the pressure sensor of the eco-friendly GIS, an alarm occurs when 80% of the reference pressure is operating (1EA among 4EA spacer), the dry air insulation linearity is insufficient, and when an alarm occurs, it is impossible to accurately estimate the position by checking soap bubbles. There was a problem.

한국특허등록 제0337184호Korean Patent Registration No. 0337184 한국특허등록 제0817611호Korean Patent Registration No. 0817611 미국공개특허 제2007-0225945호US Patent Publication No. 2007-0225945 PCT공개특허 WO06/135994PCT Patent Publication WO06/135994 한국등록특허 제1081982호Korean Patent No. 1081982

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 친환경 GIS의 누설되는 지점을 확정하고, 친환경 가스 누설에 따른 GIS 외함의 진동 특성에 적합한 주파수 대역을 확정하여 신호를 취득하고, 복수의 진동 센서를 이용하여 누기 지점에 따른 신호 크기 패턴을 데이터베이스에 저장하고, 이후 친환경 GIS가 누설 시 외부신호 등 노이즈를 제거하고 측정된 값을 기존 저장된 DB 패턴과 비교하여 누설여부와 누설 위치를 진단하고 사용자에게 제공하여 친환경 GIS를 좀 더 안전하게 운영하고 유지보수를 원활하게 하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, determine the leaking point of the eco-friendly GIS, determine the frequency band suitable for the vibration characteristics of the GIS enclosure according to the eco-friendly gas leak, obtain a signal, and a plurality of vibration sensors saves the signal magnitude pattern according to the leak point in the database using It aims to operate eco-friendly GIS more safely and facilitate maintenance.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 복수개의 지점별로 누설 신호를 진동으로 계측하는 센서부; 상기 센서부로 부터 상시간 또는 멀티플렉서 방식으로 신호를 수신하는 신호검출부; 신호검출부로부터 수신된 신호에서 특정 주파수를 주파수 특정부로 분리하여, 상기 특정 주파수 부분만 분석하고, 일정한 누설지점을 지정하고 각각의 누설지점에서 누설시 측정된 진동신호를 노이즈제거 후 데이터베이스에 저장된 일반 진동과 구분하여 누설여부를 판정하는 누설여부 감시 알고리즘, 및 측정된 진동신호의 패턴을 비교 및 분석하여 동일 또는 유사 패턴을 갖는 진동신호가 가르키는 누설 위치를 확정하기 위한 누설 위치 추정 알고리즘으로 구성된 누설감시부;를 포함하며, 상기 누설 위치 추정 알고리즘은, 상기 진동 센서의 계측된 값을 노이즈를 제거하고 차이를 극대화하기 위하여 특징 주파수 안의 최고값(Vp-p) 뿐만 아니라 특징 주파수 안의 값을 모두 합한 적분값(

Figure 112021138679023-pat00001
)을 대푯값으로 선정하여 측정값 > 기준값 이상이고 측정시간 > 기준시간 이상이 측정되어야 주변 센서 값을 동시에 저장하여 크기패턴을 비교하고, 상기 측정값 > 기준값과 측정시간 > 기준시간이 아니면 다시 진동센서를 계측하며, 상기 측정패턴이 일정 누설지점과 동일 또는 유사(측정패턴 = SP#1) 이면 상기 일정 누설지점과 가장 인접한 스페이서의 누설을 판정한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a sensor unit for measuring a leakage signal by vibration for each of a plurality of points; a signal detection unit for receiving a signal from the sensor unit in a constant time or multiplexer manner; In the signal received from the signal detection unit, a specific frequency is separated into a frequency specific unit, only the specific frequency part is analyzed, a certain leak point is designated, and the vibration signal measured when leaking at each leak point is removed from noise and stored in the database. Leak monitoring consisting of a leak monitoring algorithm that determines whether there is a leak, and a leak location estimation algorithm for determining the leak location pointed to by a vibration signal having the same or similar pattern by comparing and analyzing the patterns of the measured vibration signals Including;, wherein the leak location estimation algorithm integrates the maximum value (Vp-p) in the feature frequency as well as the values in the feature frequency in order to remove noise and maximize the difference of the measured value of the vibration sensor. value(
Figure 112021138679023-pat00001
) as a representative value, the measured value > the reference value and the measurement time > the reference time or more must be measured. If the measurement pattern is the same as or similar to the predetermined leakage point (measurement pattern = SP#1), the leakage of the spacer closest to the predetermined leakage point is determined.

상기 누설감시부는 상기 센서부 로부터 신호를 감지 후 다른 감지 센서부로부터 감지가 없다면 진동값을 자동 리셋하여 데이터의 신뢰성을 높인다.The leak monitoring unit automatically resets the vibration value if there is no detection from another detection sensor unit after detecting a signal from the sensor unit to increase data reliability.

상기 누설감시부는 진동 신호 크기, 시간 차이를 데이터베이스 화한다.The leak monitoring unit converts the vibration signal magnitude and time difference into a database.

상기 누설감시부는 패턴을 데이터화하여 분석한 결과로 누설 위치를 자동 제시하고, 예상 위험 시점을 제시한다.The leak monitoring unit automatically suggests the location of the leak as a result of data analysis of the pattern, and presents the expected risk point.

본 발명은 센서부 중 진동센서를 계측하는 단계; 상기 진동 센서의 측정값 > 기준값 이면 주변 센서값 저장후 센서 시간차별 측정패턴을 저장하는 단계; 상기 측정값 > 기준값이 아니면 다시 진동센서를 계측하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#1와 동일(측정패턴 = SP#1) 이면 스페이서#1 누설 판정하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#2와 동일(측정패턴 = SP#2) 이면 스페이서#2 누설 판정하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#3와 동일(측정패턴 = SP#3) 이면 스페이서#3 누설 판정하는 단계;를 포함한다.The present invention comprises the steps of measuring a vibration sensor of the sensor unit; If the measured value of the vibration sensor > reference value, storing the sensor time discrimination measurement pattern after storing the surrounding sensor value; Measuring the vibration sensor again if the measured value > reference value; determining spacer #1 leakage if the measurement pattern is the same as SP#1 (measurement pattern = SP#1); determining spacer #2 leakage if the measurement pattern is the same as SP#2 (measurement pattern = SP#2); and determining the spacer #3 leak if the measurement pattern is the same as SP#3 (measurement pattern = SP#3).

상기 진동센서를 계측하는 단계는, 상기 센서부의 전원 ON 단계; 상기 센서부의 초기화동작 단계; 상기 센서부의 활성화 단계; 상기 센서부의 MEMS를 이용해 좌표 값을 측정하는 단계; 상기 센서부의 벡터 값 계산 단계; 상기 센서부가 모드버스 통신으로 누설감시부에 진동 값 전송 단계;을 포함한다.Measuring the vibration sensor may include: turning on the power of the sensor unit; an initialization operation step of the sensor unit; activating the sensor unit; measuring a coordinate value using the MEMS of the sensor unit; calculating a vector value of the sensor unit; and transmitting the vibration value to the leak monitoring unit by the sensor unit via Modbus communication.

상기 누설감시부가 상기 측정패턴을 데이터화하여 분석한 결과로 누설 위치를 자동 제시하는 단계; 상기 누설감시부가 상기 센서부로 측정하여 계산한 누설의 량을 진동 신호크기로 나누어 일정 기준에 따라 정립하는 단계;를 포함한다.automatically presenting a leak location as a result of the leak monitoring unit analyzing the measurement pattern into data; and dividing the amount of leakage measured by the sensor unit and calculated by the leakage monitoring unit by the amplitude of the vibration signal to establish it according to a predetermined standard.

상기 누설감시부가 예상 위험 시점을 계산하여 유저에게 알람을 통해 제시하는 단계;를 포함한다.and presenting the leak monitoring unit through an alarm to the user by calculating the expected dangerous time point.

본 명세서에서 개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해 되어서는 아니 될 것이다. The technology disclosed herein may have the following effects. However, this does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, so the scope of the disclosed technology should not be construed as being limited thereby.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 센서부 로부터 진동값을 전달받은 후 일정 시간 후에 감지한 결과에 따라 데이터의 처리를 판단할 수 있어 데이터의 신뢰성을 높일 수 있다.According to the present invention, which is made as described above, data processing can be determined according to the sensed result after a predetermined period of time after receiving the vibration value from the sensor unit, thereby increasing data reliability.

또한 본 발명은 누설의 량(미량, 소량, 중량)을 진동 신호크기로 나누어 일정 기준에 따라 정립하고, 상기 누설감시부가 예상 위험 시점을 계산하여 유저에게 알람을 통해 세부적으로 제시(또는 측정된 파형을 HMI(Human Machine Interface)로 구현)할 수 있어 위험에 대한 정확한 대비가 가능하다.In addition, the present invention establishes according to a certain standard by dividing the amount of leakage (small amount, small amount, weight) by the vibration signal size, and the leakage monitoring unit calculates the expected dangerous time and presents it in detail through an alarm to the user (or the measured waveform can be implemented as a Human Machine Interface (HMI), enabling accurate preparation for risks.

또한 본 발명은 스페이서의 누설 판정은 인공지능 기반 패턴 분석에 의해 유사율을 80% 내지 85 % 이상으로 끌어올릴 수 있다.In addition, in the present invention, the leak determination of the spacer can raise the similarity rate to 80% to 85% or more by artificial intelligence-based pattern analysis.

도 1은 종래 발명을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 복수개의 지점별로 감지 정보를 구분하여 진동값을 계산하는 센서부가 부착된 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스페이서의 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 센서부, 신호처리부, 모니터링부 등의 연결 관계 등을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 스페이서 누설에 따른 센서별 신호 크기 패턴 분류의 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 센서부와 누설감시부 등의 연결 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설감시부의 세부 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스페이서 누설 판정 단계를 자세히 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 누설감시부의 프로세서 구조를 A 파트와 B 파트와 C 파트 등으로 나누어 자세히 설명하는 도면이다.
도 10은 도 9의 A 파트를 세부적으로 보여주는 도면이다.
도 11은 도 9의 B 파트를 세부적으로 보여주는 도면이다.
도 12는 도 9의 C 파트를 세부적으로 보여주는 도면이다.
1 is a view showing the prior invention.
FIG. 2 is a view showing a state in which a sensor unit for calculating a vibration value by dividing detection information by a plurality of points is attached according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing the configuration of a spacer according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a connection relationship between a sensor unit, a signal processing unit, a monitoring unit, and the like, according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing an example of signal magnitude pattern classification for each sensor according to spacer leakage according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a connection relationship between a sensor unit and a leak monitoring unit according to another embodiment of the present invention.
7 is a view showing a detailed configuration of a leak monitoring unit according to another embodiment of the present invention.
8 is a view showing in detail the step of determining spacer leakage according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining in detail the structure of the processor of the leak monitoring unit according to another embodiment of the present invention by dividing it into A part, B part, C part, and the like.
FIG. 10 is a view showing in detail part A of FIG. 9 .
11 is a view showing in detail part B of FIG. 9 .
12 is a view showing in detail part C of FIG. 9 .

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.In order to fully understand the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This example is provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art. Accordingly, the shapes of elements in the drawings may be exaggerated to emphasize a clearer description. It should be noted that the same members in each drawing are sometimes shown with the same reference numerals. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations determined to unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.

본 발명은 아래 표 1과 같이 29kV와 25.8kV GIS의 절연 물질인 SF6가스 대신 친환경 재질인 건조공기(Dry Air)를 절연물질로 사용하는 GIS를 제공한다.As shown in Table 1 below, the present invention provides a GIS using dry air, an eco-friendly material, as an insulating material instead of SF6 gas, which is an insulating material for 29kV and 25.8kV GIS.

기존 GIS(SF6)Conventional GIS (SF6) 1.5~2.0 bar1.5 to 2.0 bar 친환경 GISEco-friendly GIS 2.5~3.0 bar2.5 to 3.0 bar

본 발명은 가스절연스위치(GIS : Gas Insulated Switchgear) 금속용기 내에는 도체를 지지하고 친환경 가스인 건조공기의 구획을 설정하는 GIS Spacer와 각종 기기의 절연에 필요한 절연물들을 포함한다.The present invention includes a GIS spacer that supports a conductor in a gas insulated switchgear (GIS) metal container and sets a section for dry air, which is an eco-friendly gas, and insulating materials necessary for insulation of various devices.

본 발명에서는 가스 절연을 위해 내부에 센서를 부착할 수 없는 GIS Spacer의 결함 및 조립설치 과정 중의 불충분한 품질관리에 기인한 GIS에서의 부분방전은 용이하게 전체 파괴에 도달 가능성을 갖고 있으므로, 가스절연에 있어서 부분방전의 문제는 아주 중요하다. In the present invention, partial discharge in the GIS due to the defect of the GIS spacer that cannot attach a sensor to the inside for gas insulation and insufficient quality control during the assembly and installation process has a possibility of easily reaching total destruction. In this case, the problem of partial discharge is very important.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 GIS에서 복수개의 지점별로 진동값을 계산하는 센서부(100);를 포함한다.As shown in FIG. 2 , the present invention includes a sensor unit 100 that calculates vibration values for each of a plurality of points in the GIS.

예를 들어 센서부(100)의 진동값의 가산 또는 감산의 부동 소수점 연산을 실행하고, 그후에 반올림, 정규화, 예외 검출의 후처리를 실행해서 연산결과를 얻는 FPU(Floating Point Unit)를 통해 연산결과를 누설감시부(202)에 전송한다.For example, a floating point operation of the addition or subtraction of the vibration value of the sensor unit 100 is executed, and then rounding, normalization, and post-processing of exception detection are executed to obtain the calculation result through the FPU (Floating Point Unit). is transmitted to the leak monitoring unit 202 .

일실시예로서 본 발명은 복수개의 지점별로 누설 신호를 진동으로 계측하는 센서부(100); 상기 센서부(100)로 부터 상시간 또는 멀티플렉서 방식으로 신호를 수신하는 신호검출부(102); 신호검출부(102)로부터 수신된 신호에서 특정 주파수를 주파수 특정부(104)로 분리하여, 상기 특정 주파수 부분만 분석하고, 일정한 누설지점을 지정하고 각각의 누설지점에서 누설시 측정된 진동신호를 노이즈제거 후 데이터베이스에 저장된 일반 진동과 구분하여 누설여부를 판정하는 누설여부 감시 알고리즘, 및 측정된 진동신호의 패턴을 비교 및 분석하여 동일 또는 유사 패턴을 갖는 진동신호가 가르키는 누설 위치를 확정하기 위한 누설 위치 추정 알고리즘으로 구성된 누설감시부(202);를 포함한다. In one embodiment, the present invention includes a sensor unit 100 for measuring a leak signal as vibration for each of a plurality of points; a signal detection unit 102 for receiving a signal from the sensor unit 100 in a constant time or multiplexer manner; A specific frequency is separated from the signal received from the signal detection unit 102 by the frequency specifying unit 104, only the specific frequency part is analyzed, a certain leak point is designated, and the vibration signal measured when leaking at each leak point is converted to noise. After removal, a leak monitoring algorithm that determines whether there is a leak by distinguishing it from the general vibration stored in the database, and a leak for comparing and analyzing the pattern of the measured vibration signal to determine the leak location pointed to by the vibration signal having the same or similar pattern and a leak monitoring unit 202 configured with a location estimation algorithm.

도 3에 도시된 바와 같이 스페이서(3)는 내부 도체(2)와 외함(1)으로 이루어져 있으며, 외함(1)은 에폭시 몰드로 이루어지고 내부 도체(2)를 통해 통전이 가능하다.As shown in FIG. 3 , the spacer 3 is composed of an inner conductor 2 and an enclosure 1 , and the enclosure 1 is made of an epoxy mold and electricity can be conducted through the inner conductor 2 .

도 4 a, b, c에 도시된 바와 같이 상기 누설 위치 추정 알고리즘은, 상기 진동 센서의 계측된 값을 노이즈를 제거하고 차이를 극대화하기 위하여 특징 주파수 안의 최고값(Vp-p) 뿐만 아니라 특징 주파수 안의 값을 모두 합한 적분값(

Figure 112021138679023-pat00002
)을 대푯값으로 선정하여 측정값 > 기준값 이상이고 측정시간 > 기준시간 이상이 측정되어야 주변 센서 값을 동시에 저장하여 크기패턴을 비교하고, 상기 측정값 > 기준값 또는 측정시간 > 기준시간이 아니면 다시 진동센서를 계측하며, 상기 측정패턴이 일정 누설지점(SP#1)과 동일 또는 유사(측정패턴 = SP#1) 이면 상기 일정 누설지점(SP#1)과 가장 인접한 스페이서의 누설을 판정한다.4 a, b, and c, the leak location estimation algorithm removes noise from the measured value of the vibration sensor and maximizes the difference between the maximum value (Vp-p) in the feature frequency as well as the feature frequency The integral value of the sum of all the values in (
Figure 112021138679023-pat00002
) is selected as a representative value, and when the measured value > reference value and measurement time > reference time or more are measured, the values of the surrounding sensors are simultaneously saved and the size patterns are compared, and if the measured value > reference value or measurement time > is not the reference time, the vibration sensor again If the measurement pattern is the same as or similar to the predetermined leakage point SP#1 (measurement pattern = SP#1), the leakage of the spacer closest to the predetermined leakage point SP#1 is determined.

도 5에 도시된 바와 같이 누설감시부(202)가 상기 측정패턴을 데이터화하여 분석한 결과로 누설 위치를 자동 제시하며, 상기 누설감시부가 누설의 량(미량, 소량, 중량)을 진동 신호크기로 나누어 일정 기준에 따라 정립하고, 상기 누설감시부가 예상 위험 시점을 계산하여 유저에게 알람을 통해 제시할 수 있다.As shown in FIG. 5 , the leak monitoring unit 202 converts the measurement pattern into data and automatically presents the location of the leak as a result of analysis, and the leak monitoring unit converts the amount of leakage (trace, small amount, weight) into the vibration signal size. It can be divided and established according to a certain standard, and the leakage monitoring unit can calculate the expected risk point and present it to the user through an alarm.

이러한 무선통신을 수행하는 무선통신장치나, 무선인터넷망을 이용한 무선인터넷통신장치 및, CDMA(CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS: 코드분할 다중접속)망, 또는 GSM(GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION)망을 사용할 수 있다.A wireless communication device for performing such wireless communication, a wireless Internet communication device using a wireless Internet network, a CDMA (CODE DIVISION MULTIPLE ACCESS) network, or a GSM (GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMMUNICATION) network can be used. .

일실시예로서 스페이서 누설에 따른 센서별 신호 크기 패턴 분류의 예를 보면 특정 상황에 대한 모니터링을 위한 모니터링부(300)를 통해 각 누설율에 따라 알람을 전송할 수 있다.In an example of the classification of signal magnitude patterns for each sensor according to spacer leakage as an embodiment, an alarm may be transmitted according to each leakage rate through the monitoring unit 300 for monitoring a specific situation.

여기에서 상기 누설율은 허용된 누설을 초과하여 충분한 강도와 기밀이 유지될 수 없는 상태인 경우를 미리 파악하여 알람하기 위해 사용하는 알람 데이터이다. 상기 알람과 알람 데이터는 관리자의 단말기에 표시될 수 있다.Here, the leak rate is alarm data used to detect and alert in advance when a state in which sufficient strength and confidentiality cannot be maintained in excess of an allowed leak. The alarm and alarm data may be displayed on the manager's terminal.

상기 알람 관리도기법으로 Shewhat 차트, 누적합관리도, Exponentially Weighted Moving Average(EWMA; 지수가중이동평균) 등을 사용할 수 있다.As the alarm control chart technique, a Shewhat chart, a cumulative sum control chart, an Exponentially Weighted Moving Average (EWMA; Exponentially Weighted Moving Average), etc. can be used.

도 6에 도시된 바와 같이 상기 센서부(100)로 부터 진동값을 전달받아 분석하고 알람하는 누설감시부(202); 상기 진동값을 전송받아 상위 장치에 전달하는 통신처리부(140);를 포함한다.As shown in FIG. 6, a leak monitoring unit 202 that receives the vibration value from the sensor unit 100, analyzes it, and alarms; and a communication processing unit 140 that receives the vibration value and transmits it to a higher-level device.

구체적으로 LED 제어부(120)는 누설감시부(202)의 제어를 받아 상기 센서부(100)는 SET, RESET(101, 103) 버튼과 7개의 점등/소등 표시부를 제어하고, 전원부(130)로 부터 전력을 제공받는 누설감시부(202)는 통신처리부(140)를 제어하여 허용된 누설을 초과하여 충분한 강도와 기밀이 유지될 수 없는 상태인 경우를 미리 파악하여 알람하기 위해 사용하는 알람과 알람 데이터는 관리자의 단말기에 표시될 수 있다.Specifically, the LED control unit 120 receives the control of the leak monitoring unit 202, and the sensor unit 100 controls the SET, RESET (101, 103) buttons and seven on/off display units, and the power supply unit 130. The leakage monitoring unit 202 receiving power from the communication processing unit 140 controls the communication processing unit 140 to detect in advance a case in which sufficient strength and confidentiality cannot be maintained in excess of the permitted leakage and alarms and alarms used to provide an alarm. The data may be displayed on the manager's terminal.

도 7에 도시된 바와 같이 전원부(130)에 사용되는 파워서플라이(130)의 구조와 누설감시부(202)를 보면, 백업 회로(Backup circuitry)에 연결된 파워 스위치와; 커널 로직(Kernel logic)을 이용한 입출력 로직(I/O logic)으로 전력을 조절하며, PLL, 비교기, OP AMP 등을 통해 변환한다.Looking at the structure of the power supply 130 and the leakage monitoring unit 202 used in the power supply unit 130 as shown in FIG. 7 , a power switch connected to a backup circuitry; Power is controlled by input/output logic (I/O logic) using kernel logic, and converted through PLL, comparator, OP AMP, etc.

도 8에 도시된 바와 같이 본 발명은 센서부(100)의 전원 ON(DC 12~24V) 단계; 상기 센서부(100)의 초기화동작(약 10초) 단계; 상기 센서부(100)의 활성화(MEMS 자가진단) 단계; 상기 센서부(100)의 MEMS를 이용해 좌표 값을 측정하는 단계; 상기 센서부(100)의 벡터 값(진동 값) 계산 단계; 상기 센서부(100)가 모드버스 통신으로 누설감시부에 진동 값 전송 단계;을 포함한다.As shown in Figure 8, the present invention is a power ON (DC 12 ~ 24V) step of the sensor unit 100; an initialization operation (about 10 seconds) of the sensor unit 100; activating the sensor unit 100 (MEMS self-diagnosis); measuring a coordinate value using the MEMS of the sensor unit 100; calculating a vector value (vibration value) of the sensor unit 100; The sensor unit 100 transmits the vibration value to the leak monitoring unit through Modbus communication.

더 구체적으로 측정 단계를 설명하면 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명은 센서부(100) 중 진동센서를 계측하는 단계; 상기 진동 센서의 측정값 > 기준값 이면 주변 센서값 저장후 센서 크기(시간차)별 측정패턴을 저장하는 단계; 상기 측정값 > 기준값이 아니면 다시 진동센서를 계측하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#1와 동일(측정패턴 = SP#1) 이면 스페이서#1의 누설 판정하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#2와 동일(측정패턴 = SP#2) 이면 스페이서#2의 누설 판정하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#3와 동일(측정패턴 = SP#3) 이면 스페이서#3 누설 판정하는 단계;를 포함한다.More specifically, as shown in FIG. 13, the present invention includes the steps of measuring a vibration sensor of the sensor unit 100; If the measurement value of the vibration sensor > reference value, storing the measurement pattern for each sensor size (time difference) after storing the surrounding sensor value; Measuring the vibration sensor again if the measured value > reference value; determining leakage of spacer #1 if the measurement pattern is the same as SP#1 (measurement pattern = SP#1); determining leakage of spacer #2 if the measurement pattern is the same as SP#2 (measurement pattern = SP#2); and determining the spacer #3 leak if the measurement pattern is the same as SP#3 (measurement pattern = SP#3).

이 때 각 스페이서의 누설 판정은 인공지능 기반 패턴 분석에 의해 유사율을 80% 내지 85 % 이상으로 끌어올릴 수 있다.At this time, the leakage determination of each spacer can raise the similarity rate to 80% to 85% or more by artificial intelligence-based pattern analysis.

상기 분석을 위한 프로세서에 포함되는 분류 모듈에 의한 추론 및 분류 방법으로는 간단하게는 조건(If-Then) 규칙이 사용될 수 있으며, 본 발명에 따른 진동 센서의 정보를 아우르는 복잡한 시스템의 경우 퍼지 논리로 계산하는 퍼지 논리(Fuzzy Logic, FL) 모듈, 퍼지 군집화 방법으로 계산하는 퍼지 군집화(Fuzzy Clustering) 모듈, 통계학적 학습 알고리즘으로 계산하는 신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모듈 등이 사용될 수 있다.As a method of inference and classification by the classification module included in the processor for the analysis, a condition (If-Then) rule can be simply used, and in the case of a complex system encompassing the information of the vibration sensor according to the present invention, fuzzy logic is used. A fuzzy logic (FL) module for calculation, a fuzzy clustering module for calculation by a fuzzy clustering method, an artificial neural network (ANN) module for calculation by a statistical learning algorithm, etc. may be used.

일실시예로서 본 발명은 상기 노이즈제거기법을 통한 진동 센서의 측정값 > 기준값 이면 주변 센서값 저장후 센서 시간차별 측정패턴을 저장하는 단계; 상기 측정값 > 기준값이 아니면 다시 진동센서를 계측하는 단계; 상기 측정패턴이 제1 누설지점(SP#1)과 동일 또는 유사(측정패턴 = SP#1) 이면 스페이서#1의 누설을 판정하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#2와 동일 또는 유사(측정패턴 = SP#2) 이면 스페이서#2의 누설을 판정하는 단계; 상기 측정패턴이 SP#3와 동일 또는 유사(측정패턴 = SP#3) 이면 스페이서#3의 누설을 판정하는 단계;를 포함한다.In one embodiment, the present invention comprises the steps of: if the measurement value of the vibration sensor through the noise removal technique > reference value, storing the sensor time discrimination measurement pattern after storing the surrounding sensor value; Measuring the vibration sensor again if the measured value > reference value; determining leakage of the spacer #1 when the measurement pattern is the same as or similar to the first leakage point SP#1 (measurement pattern = SP#1); determining leakage of spacer #2 if the measurement pattern is the same as or similar to SP#2 (measurement pattern = SP#2); and determining the leakage of spacer #3 if the measurement pattern is the same as or similar to SP#3 (measurement pattern = SP#3).

여기에서 측정패턴은 측정된 피크값의 평균을 이용하거나, 측정 패턴이 상기 데이터베이스에 저장된 각 누설지점의 누설 패턴(기준값)과의 차이를 오차값으로 하여 오차의 평균을 이용하여 패턴비교를 할 수 있다.Here, the measurement pattern uses the average of the measured peak values, or the difference between the measurement pattern and the leakage pattern (reference value) of each leakage point stored in the database as an error value. have.

또한 각 번호는 임으로 부여된 누설지점과 스페이서로서 누설 판정은 실시간으로 반복적으로 전체 스페이서를 따라 진행될 수 있다.In addition, each number is an arbitrarily assigned leak point and spacer, and leak determination can be performed repeatedly along the entire spacer in real time.

상기 측정패턴의 전체 오차값이 상기 전체 기준값의 95% 미만이면 녹색 LED로 정상을 표시하고, 95% 내지 100% 미만이면 황색 LED로 주의를 표시하며, 100% 이상이면 적색 LED로 경고를 표시하여 예상 위험 시점을 계산하여 유저에게 알람을 통해 세부적으로 제시할 수 있어 위험에 대한 정확한 대비가 가능하다.If the total error value of the measurement pattern is less than 95% of the total reference value, a green LED indicates normal, if it is 95% to less than 100%, a yellow LED indicates caution, and if more than 100%, a red LED displays a warning. It is possible to accurately prepare for danger by calculating the expected time of danger and presenting it to the user in detail through an alarm.

이하 도 9에 도시된 바와 같이 A 파트와 B 파트와 C 파트 등으로 나누어 자세히 설명한다.Hereinafter, as shown in FIG. 9, it will be described in detail by dividing it into A part, B part, C part, and the like.

도 10에 도시된 바와 같이 누설감시부의 프로세서 디버깅을 위한 JTAG(joint test action group), 상기 프로세서에 대한 다중 인터럽트 동작을 컨트롤하기 위한 NVIC(Nested vector interrupt controller), 상기 프로세서의 지시에 따라서, 가산, 감산등의 부동 소수점 연산을 실행하고, 그후에 반올림, 정규화, 예외 검출의 후처리를 실행해서 연산결과를 얻는 FPU(Floating Point Unit), 상기 프로세서의 데이터 출력 변환 결과를 받아들이기 위해 데이터 준비 신호 생성을 위한 DRDY(Data-Ready signal)을 포함하는 A1 파트와;10, a joint test action group (JTAG) for processor debugging of the leak monitoring unit, a nested vector interrupt controller (NVIC) for controlling multiple interrupt operations for the processor, addition according to the instructions of the processor, Floating point unit (FPU) that performs floating-point operations such as subtraction, and then performs post-processing of rounding, normalization, and exception detection to obtain an operation result, and generating a data preparation signal to receive the data output conversion result of the processor A1 part including a DRDY (Data-Ready signal) for;

센서부(100)의 12 비트 아날로그 디지털 컨버터를 포함하는 A2 파트;로 구성된다.Part A2 including the 12-bit analog-to-digital converter of the sensor unit 100; consists of.

또한 도 11에 도시된 바와 같이 3.3 V에서 1.8V의 파워를 공급하는 Power를 포함하는 B1 파트와; 상기 Power를 일정 시간 동안 후에 작동되도록 제어하는 power-on reset (POR)을 통해 서플라이 슈퍼비젼(Supply Supervision)을 포함하는 B2 파트와; RC(Resistor/Capacitor), HS(High Speed Crystal/Resonator)를 조절하여 OSC(오실레이터)에 연결되는 B3 파트 및 B4 파트와; real-time clock (RTC)과 AWU(Auto Wakeup) 기능과 백업 기능을 갖는 B5 파트;로 구성된다.In addition, as shown in FIG. 11, the B1 part including Power for supplying power from 3.3V to 1.8V; a B2 part including a supply supervisor through a power-on reset (POR) that controls the power to be operated later for a predetermined time; B3 part and B4 part connected to OSC (oscillator) by controlling RC (Resistor/Capacitor) and HS (High Speed Crystal/Resonator); It consists of a real-time clock (RTC) and AWU (Auto Wakeup) function and a B5 part with a backup function.

도 12에 도시된 바와 같이 Watchdog timers(independent, window)를 포함하는 C1 파트와; 비교기(GP Comparator )로 구성된 C2 파트와; 오피 앰프와 디지털아날로그 컨버터(DAC) 등으로 구성된 C3 파트;로 구성된다.As shown in Fig. 12, a C1 part including Watchdog timers (independent, window); C2 part composed of a comparator (GP Comparator) and; The C3 part is composed of an operational amplifier and a digital-to-analog converter (DAC).

예를 들어 상기 프로세서의 DRDY(Data-Ready signal)를 통해 진동값을 전달받은 후 일정 시간(1초) 후에 감지가 없다면 Watchdog timers(independent, window)의 리셋 후 데이터 출력 변환 결과를 받아들이기 위해 데이터 준비 신호를 다시 생성한다. For example, if there is no detection after a certain period of time (1 second) after receiving the vibration value through the DRDY (Data-Ready signal) of the processor, after resetting the watchdog timers (independent, window), the data output is converted to accept the data output conversion result. Re-generate the ready signal.

상기 Watchdog timers는 예측 및 감지 알고리즘 등을 이용한 학습 모듈을 통해 트레이닝된 Emergency Stop Function부를 통해 Safety Watchdog 기능을 제공할 수 있다.The watchdog timers may provide a safety watchdog function through an Emergency Stop Function unit trained through a learning module using a prediction and detection algorithm, and the like.

이 때 추가되는 워치독 타이머 진단 장치는, 외부 디바이스로부터의 명령에 따라 스톱 명령 모드 등에 진입하기 전에, 워치독 타이머에게 비유효 트리거 신호를 출력한 다음, 워치독 타이머가 리셋 신호를 출력하는지 여부에 따라 워치독 타이머가 오동작 중인지 여부를 진단할 수도 있다.At this time, the added watchdog timer diagnosis apparatus outputs an invalid trigger signal to the watchdog timer before entering the stop command mode according to a command from an external device, and then determines whether the watchdog timer outputs a reset signal. Accordingly, it is possible to diagnose whether the watchdog timer is malfunctioning.

예를 들어 실시간 1초 ~ 1분 주기로 계측된 데이터를 이용하여 RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘 적용을 통해 Safety Watchdog 운전상태 확인 및 설정 기능 제공이 가능하다.For example, by applying the LSTM algorithm for correcting the learning error of the RNN technique using data measured in real-time 1 second to 1 minute cycles, it is possible to check the operation status of the Safety Watchdog and provide the setting function.

복수개의 지점별로 감지 정보를 구분하여 진동값을 계산하는 센서부(100)는 자연증폭방출에 의해 광대역 파장 영역의 광신호를 발생하고 피드백 입력된 광신호를 증폭하는 광 증폭기; 수평방향으로 이동 가능하며 일정 속도로 회전하는 하나 이상의 슬릿을 이용하여 상기 광증폭기의 출력 광신호 에서 특정 파장을 필터링하는 파장 선택 필터; 및 상기 파장 선택 필터에서 필터링한 파장의 광신호의 일부는 상기 광증폭기로 피드백시키고, 상기 광신호의 나머지는 출력단으로 출력하는 광 커플러를 포함한다.The sensor unit 100 for calculating a vibration value by classifying sensing information for each of a plurality of points includes: an optical amplifier generating an optical signal in a broadband wavelength region by natural amplification emission and amplifying a feedback input optical signal; a wavelength selection filter for filtering a specific wavelength from the output optical signal of the optical amplifier using one or more slits movable in the horizontal direction and rotating at a constant speed; and an optical coupler that feeds back a portion of the optical signal of the wavelength filtered by the wavelength selection filter to the optical amplifier and outputs the remainder of the optical signal to an output terminal.

또한 본 발명은 가속도 센서, 자이로스코프 센서, 광섬유 진동 센서, 레이저 진동계; 등을 사용할 수 있는 데, 진동형 자이로센서의 전하출력을 받아 전압신호로 변환하는 전하전압변환부;를 포함하여 감지한 결과를 정확하게 파악할 수 있다.In addition, the present invention is an acceleration sensor, a gyroscope sensor, an optical fiber vibration sensor, a laser vibration meter; etc. can be used, including a charge-to-voltage converter that receives the charge output of the vibration-type gyro sensor and converts it into a voltage signal, so that the detection result can be accurately identified.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다.Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meanings as commonly understood by one of ordinary skill in the art described in this document.

본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어는 본 문서 외의 다양한 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Unless explicitly defined in this document, it should not be construed in an idealistic or overly formal sense. In some cases, terms defined in this document cannot be interpreted to exclude various embodiments other than this document.

예를 들어 내부 도체(2)와 외함(1)으로 이루어져 있는 스페이서(3)는 에폭시 몰드에 나노 필러를 혼합 할 수 있으며, 나노 필러로 사용 될 수 있는 탄소나노튜브는 다중벽탄소나노튜브 (Grade: CM-95, Hanwha Nanotech Co.,), 단일벽탄소나노튜브 (Grade: ASP-100F, Hanwha Nanotech Co.,) 등이 있다.For example, the spacer 3 consisting of the inner conductor 2 and the enclosure 1 can mix nano fillers in the epoxy mold, and the carbon nanotubes that can be used as nano fillers are multi-walled carbon nanotubes (Grade). : CM-95, Hanwha Nanotech Co.,), single-walled carbon nanotube (Grade: ASP-100F, Hanwha Nanotech Co.,), etc.

100 : 센서부, 진동센서
102 : 신호검출부
104 : 주파수 특정부
202 : 누설감시부
300 : 모니터링부
100: sensor unit, vibration sensor
102: signal detection unit
104: frequency specifying part
202: leak monitoring unit
300: monitoring unit

Claims (8)

고감도 진동 센서를 이용하여 건조공기(Dry Air)의 초미세 누설 감지가 가능한 친환경 GIS(GAS INSULATED SWITCHGEAR)를 이용한 계측 방법에 있어서,
복수개의 지점별로 누설 신호를 진동으로 계측하는 센서부(100);
상기 센서부(100)로 부터 상시간 또는 멀티플렉서 방식으로 신호를 수신하는 신호검출부(102);
신호검출부(102)로부터 수신된 신호에서 특정 주파수를 주파수 특정부(104)로 분리하여, 상기 특정 주파수 부분만 분석하고, 일정한 누설지점을 지정하고 각각의 누설지점에서 누설시 측정된 진동신호를 노이즈제거 후 데이터베이스에 저장된 일반 진동과 구분하여 누설여부를 판정하는 누설여부 감시 알고리즘, 및 측정된 진동신호의 패턴을 비교 및 분석하여 동일 또는 유사 패턴을 갖는 진동신호가 가르키는 누설 위치를 확정하기 위한 누설 위치 추정 알고리즘으로 구성된 누설감시부(202);를 포함하는 센서부(100)를 이용하여 건조공기 누설 감지가 가능한 친환경 GIS를 이용한 계측 방법에 있어,
상기 센서부 중 진동센서를 계측하는 단계;
상기 진동 센서의 측정값 > 기준값 이면 주변 센서값 저장후 센서 시간차별 측정패턴을 저장하는 단계;
상기 측정값 > 기준값이 아니면 다시 진동센서를 계측하는 단계;
상기 측정패턴이 일정 누설지점(SP#n)과 동일 또는 유사(측정패턴 = SP#n) 이면 상기 일정 누설지점(SP#n)과 가장 인접한 지점의 스페이서의 누설로 판정하는 단계;를 포함하며,
누설감시부가 상기 측정패턴을 데이터화하여 분석한 결과로 누설 위치를 자동 제시하며, 상기 누설감시부가 누설의 량을 진동 신호크기로 나누어 일정 기준에 따라 정립하고, 상기 누설감시부가 예상 위험 시점을 계산하여 유저에게 알람을 통해 제시하는 데 있어, 스페이서 누설에 따른 센서별 신호 크기 패턴 분류에 따라 특정 상황에 대한 모니터링을 위한 모니터링부(300)를 통해 센서별 신호 크기 패턴 분류에 의한 각 누설율에 따라 알람을 전송하고, 상기 누설율은 허용된 누설을 초과하여 일정 강도와 기밀이 유지될 수 없는 상태인 경우를 미리 파악하여 알람하기 위해 사용하는 알람 데이터로서, 상기 알람과 알람 데이터는 관리자의 단말기에 표시되며,
상기 누설여부 감시 알고리즘은 상기 알람 데이터의 상기 센서부의 실시간 주파수를 관리하여 감시하기 위한 관리도기법으로 지수가중이동평균(Exponentially Weighted Moving Average; EWMA)을 사용하고,
상기 각 스페이서의 누설 판정은 인공지능 기반 패턴 분석을 위한 프로세서에 포함되는 분류 모듈에 의한 추론 및 분류 방법으로 조건(If-Then) 규칙이 사용되며,
상기 프로세서에는 퍼지 논리로 계산하는 퍼지 논리(Fuzzy Logic, FL) 모듈, 퍼지 군집화 방법으로 계산하는 퍼지 군집화(Fuzzy Clustering) 모듈, 및 통계학적 학습 알고리즘으로 계산하는 신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모듈이 사용되고,
상기 프로세서의 DRDY(Data-Ready signal)를 통해 진동값을 전달받은 후 일정 시간 후에 감지가 없다면 워치독 타이머의 리셋 후 데이터 출력 변환 결과를 받아들이기 위해 데이터 준비 신호를 다시 생성하고,
상기 워치독 타이머는 누설여부 감시 알고리즘을 이용한 학습 모듈을 통해 트레이닝된 워치독 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 고감도 진동 센서를 이용하여 건조공기의 초미세 누설 감지가 가능한 친환경 GIS를 이용한 계측 방법.
In a measurement method using an eco-friendly GIS (GAS INSULATED SWITCHGEAR) capable of detecting ultrafine dry air leakage using a high-sensitivity vibration sensor,
a sensor unit 100 for measuring a leak signal as vibration for each of a plurality of points;
a signal detecting unit 102 for receiving a signal from the sensor unit 100 in a constant time or multiplexer manner;
A specific frequency is separated from the signal received from the signal detection unit 102 by the frequency specifying unit 104, only the specific frequency part is analyzed, a certain leak point is designated, and the vibration signal measured when leaking at each leak point is converted into noise. After removal, a leak monitoring algorithm that determines whether there is a leak by distinguishing it from the general vibration stored in the database, and a leak for comparing and analyzing the pattern of the measured vibration signal to determine the leak location pointed to by the vibration signal having the same or similar pattern In a measurement method using an eco-friendly GIS that can detect dry air leakage using the sensor unit 100 including; a leak monitoring unit 202 composed of a location estimation algorithm,
measuring a vibration sensor in the sensor unit;
If the measured value of the vibration sensor > reference value, storing the sensor time discrimination measurement pattern after storing the surrounding sensor value;
Measuring the vibration sensor again if the measured value > reference value;
If the measurement pattern is the same as or similar to the predetermined leakage point (SP#n) (measurement pattern = SP#n), determining the leakage of the spacer at the point closest to the predetermined leakage point (SP#n); ,
The leakage monitoring unit automatically presents the leak location as a result of data analysis of the measurement pattern, the leakage monitoring unit divides the amount of leakage by the vibration signal size and establishes it according to a certain standard, and the leakage monitoring unit calculates the expected dangerous time In presenting to the user through an alarm, the alarm according to each leakage rate by the signal magnitude pattern classification for each sensor through the monitoring unit 300 for monitoring a specific situation according to the signal magnitude pattern classification for each sensor according to the spacer leakage and the leakage rate exceeds the allowed leakage, and is alarm data used to detect and alarm in advance when a certain strength and confidentiality cannot be maintained, and the alarm and alarm data are displayed on the manager's terminal becomes,
The leak monitoring algorithm uses an exponentially weighted moving average (EWMA) as a management chart technique for managing and monitoring the real-time frequency of the sensor unit of the alarm data,
The leak determination of each spacer uses a conditional (If-Then) rule as an inference and classification method by a classification module included in a processor for artificial intelligence-based pattern analysis,
The processor includes a fuzzy logic (FL) module for calculating by fuzzy logic, a fuzzy clustering module for calculating by a fuzzy clustering method, and an artificial neural network (ANN) module for calculating by a statistical learning algorithm. used,
If there is no detection after a certain period of time after receiving the vibration value through the DRDY (Data-Ready signal) of the processor, reset the watchdog timer and generate a data preparation signal again to accept the data output conversion result,
The watchdog timer provides a watchdog function trained through a learning module using a leak monitoring algorithm. A measurement method using an eco-friendly GIS capable of detecting ultra-fine leakage of dry air using a high-sensitivity vibration sensor.
청구항 1에 있어서,
상기 워치독 타이머의 진단 장치는, 외부 디바이스로부터의 명령에 따라 스톱 명령 모드에 진입하기 전에, 워치독 타이머에게 비유효 트리거 신호를 출력한 다음, 워치독 타이머가 리셋 신호를 출력하는지 여부에 따라 워치독 타이머가 오동작 중인지 여부를 진단한 다음,
실시간으로 계측된 상기 알람 데이터를 이용하여 RNN 기법의 학습 오류 보정을 위한 LSTM 알고리즘 적용을 통해 Safety Watchdog 운전상태 확인 및 설정 기능 제공이 가능한 것을 특징으로 하는 고감도 진동 센서를 이용하여 건조공기의 초미세 누설 감지가 가능한 친환경 GIS를 이용한 계측 방법.
The method according to claim 1,
The watchdog timer diagnosis apparatus outputs an invalid trigger signal to the watchdog timer before entering the stop command mode according to a command from an external device, and then outputs a watchdog timer according to whether the watchdog timer outputs a reset signal. After diagnosing whether the dock timer is malfunctioning,
Using the alarm data measured in real time, the LSTM algorithm for correcting the learning error of the RNN technique is applied to check the operation status of the Safety Watchdog and provide a setting function. A measurement method using eco-friendly GIS that can be detected.
청구항 1에 있어서,
상기 스페이서(3)는 에폭시 몰드에 나노 필러를 혼합하며, 상기 나노 필러로 사용 될 수 있는 탄소나노튜브는 다중벽탄소나노튜브, 단일벽탄소나노튜브인 것을 특징으로 하는 고감도 진동 센서를 이용하여 건조공기의 초미세 누설 감지가 가능한 친환경 GIS를 이용한 계측 방법.
The method according to claim 1,
The spacer 3 mixes nano fillers in an epoxy mold, and the carbon nanotubes that can be used as the nano fillers are dried using a high-sensitivity vibration sensor, characterized in that they are multi-wall carbon nanotubes or single-wall carbon nanotubes. A measurement method using eco-friendly GIS that can detect ultra-fine air leaks.
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