KR102533975B1 - IoT network and AI-based circuit breaker monitoring device, method and system - Google Patents

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KR102533975B1
KR102533975B1 KR1020220144105A KR20220144105A KR102533975B1 KR 102533975 B1 KR102533975 B1 KR 102533975B1 KR 1020220144105 A KR1020220144105 A KR 1020220144105A KR 20220144105 A KR20220144105 A KR 20220144105A KR 102533975 B1 KR102533975 B1 KR 102533975B1
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circuit breaker
main circuit
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이승석
서지원
유상진
송기성
장인호
안인호
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주식회사 비츠로이엠
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Abstract

The present invention relates to a monitoring device, method and system. Element information of a main circuit breaker including an actuator is detected to determine whether there is an abnormality, and a current of a plurality of solenoid coils which individually drive the actuator is detected using a single current detection unit to check whether the actuator is abnormal.

Description

IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 모니터링 장치, 방법 및 시스템{IoT network and AI-based circuit breaker monitoring device, method and system}IoT network and AI-based circuit breaker monitoring device, method and system for railway vehicles

본 발명은 IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 철도차량의 주회로차단기 및 관련 전력기기의 실시간 상태 감시를 통해 유지보수의 최소화 및 최적화를 수행할 수 있는 모니터링 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an IoT network and AI-based circuit breaker monitoring device, method, and system for railway vehicles, and more particularly, to minimize and optimize maintenance through real-time status monitoring of main circuit breakers and related power devices of railway vehicles. It relates to a monitoring device, method and system that can be.

일반적으로, 철도차량용 주회로차단기(MCB)는 평상시에는 철도의 궤도 상부에 설치되어 있는 전차선과 고속차량에 설치된 팬터그라프(Pantagraph)를 경유한 전차선 전원(단상 27.5KV)계통을 개폐하고, 고속차량 내부에 탑재된 주변압기 2차측 이후의 차량 내부 전기회로에 이상이 발생되었을 때, 이를 신속히 차단하여 주 회로를 보호하는 역할을 한다.In general, the main circuit breaker (MCB) for railway vehicles opens and closes the power supply (single-phase 27.5KV) system via the catenary installed on the upper part of the railway track and the pantograph installed in the high-speed vehicle at normal times, and When an abnormality occurs in the electric circuit inside the vehicle after the secondary side of the main transformer mounted inside, it quickly blocks it to protect the main circuit.

주회로차단기는 단로 스위치의 조작을 위한 솔레노이드 코일을 포함하는 전자식 액추에이터를 포함하고 있으며, 전자식 액추에이터는 솔레노이드 코일의 전류 공급상태에 따라 투입 또는 개방 상태를 나타내는 플런저를 포함할 수 있다.The main circuit breaker includes an electronic actuator including a solenoid coil for operating a disconnect switch, and the electronic actuator may include a plunger indicating a closed or open state according to the current supply state of the solenoid coil.

주회로차단기 등의 철도차량용 전력설비의 모니터링과 관련하여, 공개특허 10-2020-0049918호(2020년 5월 11일 공개, 전기철도 전력설비 모니터링 장치)가 알려져 있다.Regarding monitoring of power facilities for railway vehicles such as main circuit breakers, Patent Publication No. 10-2020-0049918 (published on May 11, 2020, Electric Railway Power Facilities Monitoring Device) is known.

위의 공개특허는 철도차량의 고전압과 고전류를 저전압 신호로 변환하고, 이를 이용하여 전압 데이터와 전류 데이터를 분석하는 기술에 대하여 기재하고 있다.The above published patent describes a technology for converting high voltage and high current of a railway vehicle into a low voltage signal and analyzing voltage data and current data using the same.

그러나 철도차량의 주회로차단기는 단순히 전압과 전류 데이터만을 확인하는 것으로는 완전한 상태 감시를 수행할 수 없다.However, the main circuit breaker of the railway vehicle cannot perform complete state monitoring by simply checking the voltage and current data.

이는 주회로차단기에 설치된 솔레노이드 코일에 의한 여자 전류의 발생, 전기적 스트레스에 따른 다양한 상태 이상 정보를 검출해야 주회로차단기의 상태를 완전히 감시할 수 있다.In order to completely monitor the state of the main circuit breaker, it is necessary to detect the generation of excitation current by the solenoid coil installed in the main circuit breaker and information on various abnormal conditions caused by electrical stress.

특히 본 발명의 출원인의 등록특허 10-2406038(2022년 6월 2일 등록, 철도차량용 주회로차단기의 전자식 액추에이터 및 그 구동회로)에 기재된 바와 같이 복수의 솔레노이드 코일을 사용하는 특징적인 액추에이터를 사용하는 주회로차단기에 대하여 보다 구체적인 감시 장치, 방법 및 시스템의 개발이 요구되고 있다.In particular, as described in Registered Patent No. 10-2406038 (registered on June 2, 2022, electronic actuator of main circuit breaker for railway vehicles and its driving circuit) of the applicant of the present invention, using a characteristic actuator using a plurality of solenoid coils Development of a more specific monitoring device, method and system for the main circuit breaker is required.

USUS 06542077 06542077 B1B1 USUS 06542076 06542076 B1B1 USUS 07336156 07336156 B1B1 USUS 07397363 07397363 B1B1 USUS 10546441 10546441 B1B1

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 목적은, 적어도 2개의 솔레노이드 코일을 포함하는 액추에이터를 사용하는 철도차량용 주회로차단기의 상태 감시를 수행할 수 있는 장치, 방법 및 시스템을 제공함에 있다.In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a device, method and system capable of monitoring the state of a main circuit breaker for a railway vehicle using an actuator including at least two solenoid coils.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다양한 상태 감시 요소를 검출하고, 다양한 주회로차단기의 상태에 대한 빅데이터를 획득하고, 데이터 학습에 의해 개별 철도차량용 주회로차단기의 상태를 확인할 수 있는 장치, 방법 및 시스템을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to detect various status monitoring elements, acquire big data on the status of various main circuit breakers, and to check the status of main circuit breakers for individual railway vehicles by data learning, a device, a method, and the like. in providing the system.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 철도차량용 주회로차단기의 모니터링 장치는, 엑추에이터를 포함하는 주회로차단기의 요소 정보를 검출하여 이상 여부를 판단하되, 상기 엑추에이터의 개별 구동하는 복수의 솔레노이드 코일의 전류를 하나의 전류검출부를 사용하여 검출하여, 엑추에이터의 이상 여부를 확인할 수 있다.An apparatus for monitoring a main circuit breaker for a railway vehicle according to an aspect of the present invention for solving the above technical problem is to detect element information of a main circuit breaker including an actuator to determine whether or not there is an abnormality, and individually drive the actuator It is possible to check whether the actuator is abnormal by detecting the current of a plurality of solenoid coils using one current detector.

본 발명의 실시 예에서, 요소 정보는, 주회로차단기의 진동, 진공차단기의 진공도, 부분 방전 여부, 온도 및 습도를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the element information may further include vibration of the main circuit breaker, vacuum level of the vacuum breaker, partial discharge, temperature, and humidity.

본 발명의 실시 예에서, 검출된 상기 요소 정보를 기준값 또는 기준 범위와 비교하여 이상 여부를 판단하는 제어부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the controller may further include a control unit that compares the detected element information with a reference value or a reference range to determine whether there is an abnormality.

본 발명의 실시 예에서, 상기 요소 정보가 진동 정보일 때, 상기 제어부는 정상 진동 파형과 검출된 진동 정보의 파형을 비교하여, 주회로차단기의 결합 이상 또는 손상 여부를 확인할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the element information is vibration information, the control unit compares a normal vibration waveform with a waveform of the detected vibration information to determine whether the main circuit breaker is coupled abnormally or damaged.

본 발명의 실시 예에서, 상기 요소 정보가 진공도일 때, 상기 제어부는 정상 진공도와 검출된 진공도를 비교하여, 진공차단기의 이상 여부를 확인할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the element information is the degree of vacuum, the controller may compare the normal degree of vacuum and the detected degree of vacuum to determine whether the vacuum circuit breaker is abnormal.

본 발명의 실시 예에서, 상기 요소 정보가 부분 방전 정보일 때, 상기 제어부는 부분 방전 기준값과 비교하여 주회로차단기의 절연부 손상 여부를 확인할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the element information is partial discharge information, the control unit can check whether the insulation of the main circuit breaker is damaged by comparing it with a partial discharge reference value.

본 발명의 실시 예에서, 상기 요소 정보가 온도 정보일 때, 상기 제어부는 기준 온도와 비교하여 화재 발생 위험을 확인할 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the element information is temperature information, the control unit can check the risk of fire by comparing it with a reference temperature.

본 발명의 실시 예에서, 상기 온도 정보는 주회로차단기의 외부 온도 정보와 주회로차단기 내부 온도 정보를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 내부 온도 정보에서 외부 온도 정보의 영향을 제외시킨 후, 화재 발생 위험을 확인할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature information includes external temperature information of the main circuit breaker and internal temperature information of the main circuit breaker, and the controller excludes the influence of the external temperature information from the internal temperature information, and then a fire occurs. risk can be identified.

본 발명의 실시 예에서, 상기 제어부의 이상 여부 판단결과를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a display unit for displaying a result of determining whether or not the control unit has an abnormality may be further included.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 철도차량용 주회로차단기의 모니터링 방법은, a) 복수의 내부온도센서를 통해 주회로차단기의 내부 구성품의 온도를 개별 검출하는 단계와, b) 외부온도센서를 이용하여 주회로차단기의 외기 온도를 검출하는 단계와, c) 각 구성품의 온도에서 외기 온도의 영향을 제외시키는 온도패턴을 산출하는 단계와, d) 상기 온도패턴의 값을 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링하는 단계를 포함할 수 있다.In addition, a method for monitoring a main circuit breaker for a railway vehicle according to another aspect of the present invention includes a) individually detecting the temperature of internal components of the main circuit breaker through a plurality of internal temperature sensors, and b) using an external temperature sensor. detecting the outside air temperature of the main circuit breaker, c) calculating a temperature pattern that excludes the influence of the outside air temperature from the temperature of each component, and d) monitoring the possibility of a fire by checking the value of the temperature pattern steps may be included.

본 발명의 실시 예에서, 상기 온도패턴은, 각 구성품의 온도에서 외기 온도를 감하여 산출되거나, 외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 비를 산출하여 된 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the temperature pattern may be calculated by subtracting the outdoor temperature from the temperature of each component or by calculating the temperature ratio of each component to the outdoor temperature.

본 발명의 실시 예에서, 상기 c) 단계에서 구해진 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 온도패턴의 변화 추이를 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a step of chronologically arranging the temperature patterns obtained in step c) to determine a change trend of the temperature pattern may be further included.

본 발명의 실시 예에서, 상기 온도패턴의 값과 온도패턴의 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the method may further include estimating a remaining lifespan of each component by using the temperature pattern value and the change trend of the temperature pattern.

본 발명의 실시 예에서, 상기 잔여 수명을 추정하는 단계는, 상기 온도패턴의 값에 따른 제1추정값을 산출하고, 온도패턴의 변화 추이에 따라 보정값을 결정하여, 상기 제1추정값을 보정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the step of estimating the remaining lifespan may include calculating a first estimate value according to the value of the temperature pattern, determining a correction value according to a change trend of the temperature pattern, and correcting the first estimate value. can

아울러 본 발명의 다른 측면에 따른 철도차량용 주회로차단기의 모니터링 시스템은, 주회로차단기의 모니터링 장치와, 상기 모니터링 장치에서 검출된 요소 정보를 수신함과 아울러 이상 여부 판단 결과를 저장하고, 저장된 정보를 학습하여 요소 정보를 이용하여 주회로차단기의 이상 여부를 판단하는 모니터링 서버를 포함할 수 있다.In addition, a monitoring system for a main circuit breaker for a railway vehicle according to another aspect of the present invention receives a main circuit breaker monitoring device and element information detected by the monitoring device, stores abnormality determination results, and learns the stored information. It may include a monitoring server that determines whether or not the main circuit breaker is abnormal using element information.

본 발명의 실시 예에서, 상기 모니터링 서버는, 상기 모니터링 장치에서 검출된 요소 정보를 수신함과 아울러 이상 여부 판단 결과를 분류하여 저장하는 빅데이터 처리모듈과, 상기 빅데이터 처리모듈에 저장된 정보를 기계학습하여 주회로차단기의 이상 여부를 판단하는 학습모듈과, 상기 학습모듈의 이상 여부를 판단 결과를 상기 모니터링 장치로 송신하는 진단모듈을 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the monitoring server includes a big data processing module that receives element information detected by the monitoring device, classifies and stores abnormality determination results, and machine learning information stored in the big data processing module. and a learning module for determining whether or not the main circuit breaker is abnormal, and a diagnosis module for transmitting a result of determining whether the learning module is abnormal or not to the monitoring device.

본 발명의 실시 예에서, 상기 모니터링 서버는, 상기 진단모듈의 이상 여부 판단결과와 상기 모니터링 장치의 이상 여부 판단 결과에 차이가 있는 경우, 상기 모니터링 장치의 기준값을 보정하는 보정모듈을 더 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the monitoring server may further include a correction module for correcting a reference value of the monitoring device when there is a difference between a result of determining whether the diagnosis module is abnormal and a result of determining whether the monitoring device is abnormal. there is.

본 발명은, 상호 저항성분이 다른 유지 코일과 작동 코일을 포함하는 액추에이터를 사용하는 주회로차단기의 상태를 모니터링 할 수 있으며, 검출된 데이터를 이용하여 빅데이터를 구현하고, 빅데이터를 이용하여 현장의 주회로차단기의 상태를 분석하도록 구성함으로써, 철도차량용 주회로차단기의 유지 및 보수에 요구되는 시간 및 비용을 감축할 수 있는 효과가 있다.The present invention can monitor the state of a main circuit breaker using an actuator including a holding coil and an operating coil with different mutual resistance components, implement big data using detected data, and use big data to By configuring to analyze the state of the main circuit breaker, there is an effect of reducing the time and cost required for maintenance and repair of the main circuit breaker for railway vehicles.

또한, 본 발명은 보다 다양한 모니터링 요소들을 제안하여 보다 정확한 상태의 확인이 가능한 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of enabling more accurate status confirmation by proposing more various monitoring elements.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도차량용 주회로차단기의 모니터링 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 주회로차단기에 적용되는 액추에이터의 일실시 예시도이다.
도 3과 도 4는 각각 도 2의 액추에이터를 구동하기 위한 회로의 회로도이다.
도 5는 도 1에서 환경검출부의 블록 구성도이다.
도 6은 제어부에서 수행되는 본 발명 모니터링 방법의 일 실시 순서도이다.
도 7은 도 6에서 S50단계의 상세 순서도이다.
도 8은 도 6에서 S60단계의 상세 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.
도 10은 모니터링 서버의 블록 구성도이다.
1 is a block diagram of a monitoring device for a main circuit breaker for railway vehicles according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view of an actuator applied to a main circuit breaker.
3 and 4 are circuit diagrams of circuits for driving the actuator of FIG. 2, respectively.
5 is a block configuration diagram of an environment detection unit in FIG. 1 .
6 is a flowchart illustrating an embodiment of the monitoring method of the present invention performed by a control unit.
7 is a detailed flowchart of step S50 in FIG. 6 .
8 is a detailed flowchart of step S60 in FIG. 6 .
9 is a block diagram of a monitoring system according to another aspect of the present invention.
10 is a block diagram of a monitoring server.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, and may be implemented in various forms and various changes may be made. However, the description of the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention and to completely inform those skilled in the art of the scope of the invention to which the present invention belongs. In the accompanying drawings, the size of the components is enlarged from the actual size for convenience of description, and the ratio of each component may be exaggerated or reduced.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the above terms. The above terms may only be used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a 'first element' may be named a 'second element', and similarly, a 'second element' may also be named a 'first element'. can Also, singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art unless otherwise defined.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도차량용 주회로차단기의 모니터링 장치의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a monitoring device for a main circuit breaker for railway vehicles according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면 본 발명 철도차량용 주회로차단기의 모니터링 장치(100)는, 주회로차단기(1)의 진동을 검출하는 진동검출부(110)와, 주회로차단기(1) 진공 인터럽터의 진공도를 검출하는 진공검출부(120)와, 부분 방전을 검출하는 방전검출부(130)와, 온도 및 습도를 검출하는 환경검출부(140)와, 주회로차단기(1)의 솔레노이드 코일 전류를 검출하는 전류검출부(150)와, 상기 각 검출부들에서 검출된 데이터를 이용하여 이상 여부를 진단하는 제어부(160)와, 상기 제어부(160)의 진단 결과를 표시하는 표시부(170)와, 제어부(160)의 진단결과를 외부에 송신하는 통신부(180)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, the monitoring device 100 of the main circuit breaker for railway vehicles of the present invention includes a vibration detection unit 110 that detects vibration of the main circuit breaker 1 and detects the vacuum level of the vacuum interrupter of the main circuit breaker 1. A vacuum detector 120 detects partial discharge, a discharge detector 130 detects partial discharge, an environment detector 140 detects temperature and humidity, and a current detector 150 detects the solenoid coil current of the main circuit breaker 1. ), the control unit 160 for diagnosing abnormality using the data detected by each of the detection units, the display unit 170 for displaying the diagnosis result of the control unit 160, and the diagnosis result of the control unit 160 It may be configured to include a communication unit 180 that transmits to the outside.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 철도차량용 주회로차단기의 모니터링 장치(100)의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the monitoring device 100 of the main circuit breaker for railway vehicles according to the present invention constructed as described above will be described in more detail.

먼저, 주회로차단기는 제조사 또는 목적에 따라 다양한 방식으로 구성될 수 있으며, 주회로차단기를 구성하는 구성요소들은 모듈화되어 있을 수 있다.First, the main circuit breaker may be configured in various ways depending on the manufacturer or purpose, and components constituting the main circuit breaker may be modularized.

본 발명 모니터링 장치(100)는 주회로차단기의 상태 감시를 위하여 사용되는 것으로, 종래에 비하여 보다 다양한 모니터링 요소를 사용하여 보다 구체적인 상태 감시가 가능한 특징이 있다.The monitoring device 100 of the present invention is used to monitor the state of the main circuit breaker, and has a feature that more specific state monitoring is possible using more various monitoring elements than in the prior art.

특히 전류검출부(150)는 복수의 코일을 가지는 주회로차단기의 액추에이터의 코일 전류를 검출할 수 있는 것으로 할 수 있다.In particular, the current detection unit 150 can detect a coil current of an actuator of a main circuit breaker having a plurality of coils.

도 2는 주회로차단기에 적용되는 액추에이터의 일실시 예시도이고, 도 3과 도 4는 각각 액추에이터 구동 회로의 예시도이다.2 is an exemplary diagram of an actuator applied to the main circuit breaker, and FIGS. 3 and 4 are exemplary diagrams of an actuator driving circuit, respectively.

액추에이터는 하우징(10)과, 하우징(10)의 내측에 설치되는 제1솔레노이드 코일(20) 및 제2솔레노이드 코일(30)과, 상기 제1솔레노이드 코일(20) 및 제2솔레노이드 코일(30)의 내경부 일부에 접하는 구동 플런저(40)와, 스프링(60)에 의해 개방 상태로의 복원력을 가지며, 상기 구동 플런저(40)의 내경부에 일부가 삽입되는 가동 플런저(50)를 포함하여 구성될 수 있다.The actuator includes a housing 10, a first solenoid coil 20 and a second solenoid coil 30 installed inside the housing 10, the first solenoid coil 20 and the second solenoid coil 30 A driving plunger 40 in contact with a part of the inner diameter of the drive plunger 40 having a restoring force to an open state by a spring 60 and a movable plunger 50 having a part inserted into the inner diameter of the drive plunger 40 It can be.

위와 같은 액추에이터를 구동하기 위하여 제1스위치(80) 및 제2스위치(90)를 포함하여 전원부(70, 71, 72)의 전원을 공급하는 회로를 구현할 수 있다.In order to drive the actuator as described above, a circuit for supplying power to the power units 70, 71, and 72 including the first switch 80 and the second switch 90 may be implemented.

즉, 솔레노이드 코일을 상호 병렬 분할 배치되는 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30)을 포함할 수 있다.That is, the solenoid coils may include a first solenoid coil 20 and a second solenoid coil 30 that are divided and arranged in parallel with each other.

제1솔레노이드 코일(20)은 독립적으로 전류가 공급될 수 있으며, 제2솔레노이드 코일(30)은 항상 제1솔레노이드 코일(20)과 함께 전류가 공급되거나 차단되는 종속적 제어가 수행되는 것으로 한다.The first solenoid coil 20 may be supplied with current independently, and the second solenoid coil 30 always performs dependent control in which current is supplied or cut off together with the first solenoid coil 20.

제1솔레노이드 코일(20)은 작동 전류의 공급과 유지 전류의 공급이며, 제2솔레노이드 코일(30)의 목적은 작동 전류의 공급을 위한 것이다.The first solenoid coil 20 supplies the operating current and the holding current, and the purpose of the second solenoid coil 30 is to supply the operating current.

제1솔레노이드 코일(20)의 저항은 제2솔레노이드 코일(30)의 저항에 비하여 더 큰 것으로 한다.The resistance of the first solenoid coil 20 is greater than that of the second solenoid coil 30.

이와 같이 저항의 차이 및 기능의 차이를 가지는 복수의 솔레노이드 코일을 가지는 액추에이터에 대하여 본 발명은 각 솔레노이드 코일의 전류를 검출할 수 있다. As such, for an actuator having a plurality of solenoid coils having different resistances and different functions, the current of each solenoid coil can be detected according to the present invention.

이를 위하여 상기 전류검출부(150)는 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30)의 전류를 검출한다. 전류검출부(150)는 복수의 코일형 또는 옴형 전류센서를 포함할 수 있으나, 인접한 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30)의 전류를 개별 검출하기 위해서는 하드웨어의 구성이 복잡하게 되며, 각각의 전자기 특성에 의해 전류의 검출이 용이하지 않을 수 있다.To this end, the current detection unit 150 detects the currents of the first solenoid coil 20 and the second solenoid coil 30 . The current detection unit 150 may include a plurality of coil-type or ohmic-type current sensors, but the hardware configuration is complicated in order to individually detect the current of the adjacent first solenoid coil 20 and second solenoid coil 30 , it may not be easy to detect the current due to each electromagnetic characteristic.

따라서, 본 발명에서 전류검출부(150)는 하나의 전류 센서를 이용하여 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30)의 전류를 검출하도록 구성할 수 있다.Therefore, in the present invention, the current detection unit 150 can be configured to detect the current of the first solenoid coil 20 and the second solenoid coil 30 using one current sensor.

전류검출부(150)는 상기 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30) 각각에서 발생하는 자기장을 검출하는 자기장 센서일 수 있다. 즉, 검출된 자기장을 전류 또는 전압으로 검출하는 센서인 것으로 한다.The current detector 150 may be a magnetic field sensor that detects a magnetic field generated from each of the first solenoid coil 20 and the second solenoid coil 30 . That is, it is assumed that the sensor detects the detected magnetic field as current or voltage.

이때 전류검출부(150)의 검출 결과는 제어부(160)로 제공되며, 제어부(160)는 전류검출부(150)에서 검출된 자기장에 따른 전류를 기준값과 비교하여 제1솔레노이드 코일(20)에만 전류가 공급되었는지, 아니면 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30) 모두에 전류가 공급되었는지 확인할 수 있다.At this time, the detection result of the current detection unit 150 is provided to the control unit 160, and the control unit 160 compares the current according to the magnetic field detected by the current detection unit 150 with a reference value so that only the first solenoid coil 20 generates current. supply, or whether current is supplied to both the first solenoid coil 20 and the second solenoid coil 30.

따라서 현재 전류가 공급되는 코일을 구분하고, 현재 전류검출부(150)에서 검출된 검출값이 구분된 코일의 전류값으로 할 수 있다.Accordingly, coils to which current is currently supplied may be identified, and the current detection value detected by the current detection unit 150 may be used as the current value of the identified coils.

이와 같은 구성에 의하여 본 발명은 전류검출부(150)의 구성을 간단하게 하면서도 서로 다른 두 솔레노이드 코일의 코일 전류를 검출할 수 있다. 이러한 코일 전류 검출값을 확인하여 제어부(160)는 액추에이터의 정상 동작 여부를 확인할 수 있다.According to this configuration, the present invention can detect coil currents of two different solenoid coils while simplifying the configuration of the current detection unit 150. By checking the coil current detection value, the control unit 160 can check whether the actuator is normally operating.

제어부(160)는 각 솔레노이드 코일에 대한 전류 기준범위를 가지고 있으며, 검출된 전류를 기준범위와 비교하여 이상여부를 확인할 수 있다.The control unit 160 has a current reference range for each solenoid coil, and can compare the detected current with the reference range to check whether there is an abnormality.

진동검출부(110)는 주회로차단기(1)의 자중방향으로의 진동을 검출하는 센서인 것으로 할 수 있다. 본 발명은 철도차량용 주회로차단기에 적용되는 것이며, 철도차량용 주회로차단기는 차량의 상부측에 설치되며, 철도차량의 운행시 발생하는 진동이 지속적으로 작용하게 된다.The vibration detection unit 110 may be a sensor that detects vibration of the main circuit breaker 1 in its own weight direction. The present invention is applied to a main circuit breaker for railway vehicles, and the main circuit breaker for railway vehicles is installed on the upper side of the vehicle, and vibrations generated during operation of the railway vehicle continuously act.

진동검출부(110)는 지속적인 주회로차단기의 하중방향 진동을 검출하며, 제어부(160)는 기준 진동과 비교하여 주회로차단기(1)의 진동 이상을 검출할 수 있다.The vibration detection unit 110 continuously detects vibration in the load direction of the main circuit breaker, and the control unit 160 can detect abnormal vibration of the main circuit breaker 1 by comparing it with the reference vibration.

주회로차단기(1)의 진동 이상은 각 부품을 고정하는 볼트 등의 체결 이상, 부품의 손상에 의한 진동 이상일 수 있으며, 이러한 이상의 종류를 이후 설명하는 모니터링 시스템에서 구분하는 것으로 할 수 있다.The vibration abnormality of the main circuit breaker 1 may be a fastening abnormality such as a bolt fixing each part or a vibration abnormality caused by damage to a part, and these kinds of abnormalities may be classified in a monitoring system to be described later.

진공검출부(120)는 진공차단기의 진공도를 검출한다. 진공검출부(120)에서 검출된 진공차단기의 진공도는 제어부(160)로 제공되며, 제어부(160)는 검출된 진공도를 이용하여 진공차단기의 상태를 감시할 수 있다.The vacuum detection unit 120 detects the degree of vacuum of the vacuum circuit breaker. The degree of vacuum of the vacuum circuit breaker detected by the vacuum detection unit 120 is provided to the controller 160, and the controller 160 may monitor the state of the circuit breaker using the detected degree of vacuum.

방전검출부(130)는 주회로차단기(1)에서 발생하는 방전을 감지한다. 부분방전은 기계적 스트레스 또는 절연 노화에 의해 발생할 수 있으며, 방전검출부(130)를 주회로차단기(1)의 주요 절연부에 장착하여, 부분방전을 검출하여 절연특성의 열화 여부를 점검할 수 있다.The discharge detection unit 130 detects discharge generated in the main circuit breaker 1 . Partial discharge may occur due to mechanical stress or aging of insulation, and the discharge detection unit 130 may be installed in the main insulation part of the main circuit breaker 1 to detect partial discharge and check whether insulation characteristics are deteriorated.

또한, 환경검출부(140)는 온도 센서와 습도 센서를 포함하여 온도와 습도를 검출하는 것으로 한다.In addition, the environment detection unit 140 includes a temperature sensor and a humidity sensor to detect temperature and humidity.

도 5는 환경검출부(140)의 블록 구성도이다.5 is a block configuration diagram of the environment detection unit 140.

도 5를 참조하면 환경검출부는 적어도 하나 이상의 외부온도센서(141)와, 복수의 내부온도센서(142) 및 습도센서(143)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the environment detection unit may include at least one external temperature sensor 141 , a plurality of internal temperature sensors 142 and a humidity sensor 143 .

습도센서(143)는 다수로 마련될 수 있으며, 주회로차단기(1) 내측 및 외측의 습도를 검출하여 제어부(160)로 제공할 수 있다. 습도센서(143)에서 검출된 주회로차단기(1) 내부와 외부의 습도 정보를 수신한 제어부(160)는 내부와 외부 습도 차이가 정상적인지 확인할 수 있다. A plurality of humidity sensors 143 may be provided, and humidity inside and outside the main circuit breaker 1 may be detected and provided to the control unit 160 . The control unit 160 receiving humidity information of the inside and outside of the main circuit breaker 1 detected by the humidity sensor 143 may check whether the difference between inside and outside humidity is normal.

제어부(160)는 내부와 외부의 습도 차이가 기준값 미만인 경우 주회로차단기(1)의 침수 또는 누수로 판단하고, 표시부(170)에 침수 점검을 표시하고 통신부(180)를 통해 외부에 송신할 수 있다. The control unit 160 determines that the main circuit breaker 1 is flooded or leaked when the difference between the inside and outside humidity is less than the reference value, displays the flood check on the display unit 170, and transmits it to the outside through the communication unit 180. there is.

통신부(180)는 무선 통신을 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 모니터링 장치(100)가 IoT 기기로 작용할 수 있도록 외부의 서버로 수집된 데이터를 송신할 수 있다.The communication unit 180 may use wireless communication, and may transmit collected data to an external server so that the monitoring device 100 according to the present invention can act as an IoT device.

상기 내부온도센서(142)는 주회로차단기(1)의 구성품들의 온도를 각각 검출하는 것으로 할 수 있다. 이때 구성품은 액추에이터 등 기계적 동작 부품을 포함할 수 있으며, 액추에이터를 구동하는 구동회로에도 장착될 수 있다. 내부온도센서(142)를 이용하여 구성품의 온도를 검출함으로써 이상 과열을 검출하여 화재 발생 위험을 감시할 수 있다.The internal temperature sensor 142 may detect the temperature of the components of the main circuit breaker 1, respectively. At this time, the component may include a mechanical operating part such as an actuator, and may be mounted on a driving circuit for driving the actuator. By detecting the temperature of the component using the internal temperature sensor 142, it is possible to monitor the risk of fire occurrence by detecting abnormal overheating.

외부온도센서(141)는 주회로차단기(1)의 외부온도를 검출한다. The external temperature sensor 141 detects the external temperature of the main circuit breaker 1.

외부온도센서(141)를 이용하여 주회로차단기(1)의 외부온도를 검출하는 이유 및 작용에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.The reason and operation of detecting the external temperature of the main circuit breaker 1 using the external temperature sensor 141 will be described in more detail.

본 발명 모니터링 장치는, 구성품들의 온도와 외부 온도를 검출하여 구성품들의 경년열화를 확인하여, 잔여 수명을 예측할 수 있다. 이러한 잔여 수명의 예측에 대하여 보다 상세히 설명한다.The monitoring device according to the present invention detects the temperature and external temperature of the components, confirms aging of the components, and predicts the remaining lifespan. The prediction of the remaining life will be described in more detail.

도 6은 제어부(160)에서 수행되는 본 발명 모니터링 방법의 일 실시 순서도이다.6 is a flowchart illustrating an embodiment of the monitoring method of the present invention performed by the controller 160.

도 6을 참조하면 제어부(160)에서 다수의 내부온도센서(142)를 통해 주회로차단기(1)를 구성하는 구성품들의 온도를 검출하는 단계(S10)와, 외부온도센서(141)를 통해 주회로차단기 외측의 외기 온도를 검출하는 단계(S20)와, 제어부(160)에서 상기 구성품들의 온도와 외기 온도를 이용하여 패턴화하는 온도패턴 산출단계(S30)와, 상기 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 각 구성품에 대한 기간별 온도패턴 변화를 확인하는 단계(S40)와, 온도패턴의 시간적 변화 추이를 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링하는 단계(S50)와, 메모리(도면 미도시)에 저장된 각 구성품의 종류와 기능 정보와 상기 패턴화된 각 구성품의 온도 패턴을 이용하여 경년열화 정도를 추정하는 단계(S60)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 6 , the control unit 160 detects the temperature of the components constituting the main circuit breaker 1 through a plurality of internal temperature sensors 142 (S10), and the external temperature sensor 141 through the main circuit breaker 141. A step of detecting the outdoor temperature outside the circuit breaker (S20), a temperature pattern calculation step (S30) in which the controller 160 uses the temperature of the components and the outdoor temperature to pattern the temperature pattern, and arranges the temperature pattern in time series. (S40) checking the temperature pattern change for each component over time (S40), monitoring the possibility of fire by checking the temporal change trend of the temperature pattern (S50), and each component stored in a memory (not shown) It is configured to include a step (S60) of estimating the degree of aging deterioration using the type and function information and the temperature pattern of each of the patterned components.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 모니터링 방법의 실시 예에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the monitoring method of the present invention configured as described above will be described in more detail.

먼저, 본 발명에서는 전력기기의 내부 온도와 외부 온도를 함께 검출하여, 주회로차단기의 내부 온도와 외부 온도의 차를 구하고, 이를 이용하여 온도 모니터링 및 경년열화 추정을 수행한다.First, in the present invention, the internal temperature and the external temperature of the power device are detected together, the difference between the internal temperature and the external temperature of the main circuit breaker is obtained, and temperature monitoring and aging deterioration estimation are performed using this.

이를 위하여 내부온도센서(142)와 외부온도센서(141)를 사용한다.For this purpose, an internal temperature sensor 142 and an external temperature sensor 141 are used.

이때 내부온도센서(142)는 앞서 설명한 바와 같이 온도의 검출이 필요한 구성품들 각각의 온도를 검출하는 것으로, 내부온도센서(142)의 수는 온도 검출이 필요한 구성품과 같은 수로 마련된다.At this time, as described above, the internal temperature sensor 142 detects the temperature of each of the components requiring temperature detection, and the number of internal temperature sensors 142 is the same as the number of components requiring temperature detection.

내부온도센서(142)는 그 종류에 무관하게 적용할 수 있다.The internal temperature sensor 142 can be applied regardless of its type.

내부온도센서(142)는 설치시 각각이 검출하는 구성품의 종류를 확인하여, 내부온도센서(142)와 구성품의 종류를 1:1 매칭하여, 매칭정보를 메모리에 저장할 수 있다.When installed, the internal temperature sensor 142 checks the type of component each detects, performs 1:1 matching between the internal temperature sensor 142 and the type of component, and stores matching information in a memory.

또한, 외부온도센서(141)는 주회로차단기의 외부 온도를 검출하는 것으로 한다. In addition, the external temperature sensor 141 detects the external temperature of the main circuit breaker.

외부온도센서(141) 또한 그 종류에 무관하게 본 발명의 수행에 적용될 수 있다.The external temperature sensor 141 can also be applied to the implementation of the present invention regardless of its type.

S10단계에서는 주회로차단기의 내부 구성품의 온도를 검출하고, S20단계에서는 주회로차단기의 외부 온도를 검출한다. In step S10, the temperature of internal components of the main circuit breaker is detected, and in step S20, the external temperature of the main circuit breaker is detected.

S10단계와 S20단계 각각의 온도 검출결과는 제어부(160)로 입력된다.The temperature detection result of each step S10 and S20 is input to the control unit 160.

제어부(160)는 통상의 프로세서를 사용할 수 있다.The controller 160 may use a normal processor.

제어부(160)는 S30단계와 같이 동일 시간에 검출된 S10단계의 각 구성품 온도 검출결과와 S20단계의 외기 온도 검출결과의 차이를 이용하여 온도패턴을 구한다.The control unit 160 obtains a temperature pattern by using the difference between the temperature detection result of each component in step S10 and the outdoor temperature detection result in step S20, which are detected at the same time as in step S30.

여기서 각 구성품의 온도 검출결과는 차이가 있을 수 있으며, 동일 시점에서 외기 온도는 하나의 값으로 측정되므로, 외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 특징을 구할 수 있다.Here, the temperature detection result of each component may be different, and since the outdoor temperature is measured as one value at the same time point, the temperature characteristics of each component with respect to the outdoor temperature can be obtained.

본 발명에서 사용하는 온도의 패턴화는 구성품의 온도 검출결과에서 외기 온도를 감하여 이룰 수 있으며, 다른 예로서 구성품의 온도 검출결과를 외기 온도로 나누어 상대적인 비를 검출할 수도 있다.The temperature patterning used in the present invention can be achieved by subtracting the outdoor temperature from the temperature detection result of the component, and as another example, a relative ratio can be detected by dividing the temperature detection result of the component by the outdoor temperature.

이처럼 온도패턴은 온도를 이용한 처리시 외기 온도의 영향을 배제한 값을 형성하기 위한 것으로, 외기의 영향을 제외한 실제 주회로차단기의 운전시 발생하는 각 구성품의 온도 변화를 확인할 수 있다. As such, the temperature pattern is to form a value that excludes the influence of outside air temperature during processing using temperature, and it is possible to check the temperature change of each component that occurs during actual operation of the main circuit breaker excluding the influence of outside air.

특히 온도패턴은 주기적으로 수집되는 것으로 할 수 있다. 온도패턴의 수집주기는 임의로 설정될 수 있다.In particular, the temperature pattern may be periodically collected. The collection period of the temperature pattern may be arbitrarily set.

이처럼 얻어진 온도패턴은 제어부(160)에서 S40단계와 같이 시계열적으로 배치되어, 각 구성품에 대한 온도패턴의 변화를 검출할 수 있다.The obtained temperature patterns are time-sequentially arranged in step S40 in the control unit 160, and changes in temperature patterns for each component can be detected.

그 다음, S50단계에서는 온도패턴의 변화 추이를 검출하여, 화재 발생 가능성을 예측한다.Next, in step S50, the change trend of the temperature pattern is detected, and the possibility of fire occurrence is predicted.

좀 더 구체적으로, 도 7은 S50단계의 상세 순서도이다. More specifically, FIG. 7 is a detailed flowchart of step S50.

도 7을 참조하면 온도패턴의 변화 추이가 설정된 기울기 이상으로 변화되는 구간이 발생했는지 판단(S51)하고, 설정된 기울기 이상의 변화 구간이 있으면 현재 온도패턴의 값이 화재위험 설정온도 이상인지 확인한다(S52).Referring to FIG. 7, it is determined whether a section in which the trend of change in the temperature pattern is changed to more than a set slope has occurred (S51), and if there is a section in which the change in the slope is greater than or equal to the set slope, it is checked whether the value of the current temperature pattern is equal to or greater than the set fire risk temperature (S52). ).

상기 S52단계의 확인 결과 화재위험 설정온도 이상이면, 화재위험 경보를 발령한다(S54). 이때의 화재위험 경보는 표시부(170)에 표시됨과 아울러 통신부(180)를 통해 외부에 송신된다.As a result of the check in the step S52, if the fire risk set temperature is higher, a fire risk alarm is issued (S54). The fire risk alert at this time is displayed on the display unit 170 and transmitted to the outside through the communication unit 180.

화재위험 설정온도 미만이면, 현재 설정 기울기 이상의 변화 구간이 설정 횟수 이상 발생했는지 확인한다(S53).If it is less than the fire risk set temperature, it is checked whether the change section of the current set slope or more has occurred more than the set number of times (S53).

설정 횟수 이상 발생하지 않은 경우에는 다시 S51단계를 재수행하고, 설정 횟수 이상 발생한 경우에는 경년열화 추정을 수행한다(S60).If it does not occur more than the set number of times, step S51 is performed again, and if it occurs more than the set number of times, aging deterioration estimation is performed (S60).

이와 같은 과정을 통해 외기 온도의 영향을 배제한 구성품의 온도와 온도 변화 추이를 확인하여, 보다 정확한 구성품의 온도를 검출하고 그에 따른 화재 위험을 모니터링할 수 있다.Through this process, the temperature of the component excluding the influence of the outside temperature and the temperature change trend can be checked, and the temperature of the component can be more accurately detected and the risk of fire can be monitored accordingly.

도 8은 경년열화 추정 단계의 상세 순서도이다.8 is a detailed flowchart of the aging deterioration estimation step.

도 8을 참조하면 경년열화 추정 단계(S60)는, 메모리에 저장된 해당 구성품의 재료 특성을 확인하는 단계(S61)와, 해당 구성품이 가동 부품인지 고정 부품인지 확인하는 구성품 종류 확인 단계(S62)와, 확인된 재료 특성과 구성품의 종류 특성에 따라 온도패턴의 크기 및 변화 추이를 이용하여 해당 구성품의 열화도를 추정하는 단계(S63)를 포함한다.Referring to FIG. 8 , the aging deterioration estimation step (S60) includes a step (S61) of checking the material properties of the corresponding component stored in the memory, and a step (S62) of checking the type of the component to determine whether the corresponding component is a movable part or a fixed part (S62). , Estimating the degree of deterioration of the corresponding component using the size and change trend of the temperature pattern according to the confirmed material characteristics and the type characteristics of the component (S63).

주회로차단기의 구성품들은 고온에서 장시간 동작하는 것으로, 고온에서 장시간 노출되는 경우 재료에 따라 고유 원소의 결핍층이 형성되거나, 입계로의 불순물의 석출 정도에 차이가 있을 수 있다.Components of the main circuit breaker operate at high temperatures for a long time, and when exposed to high temperatures for a long time, depending on the material, a layer deficient in a specific element may be formed or there may be a difference in the degree of precipitation of impurities into grain boundaries.

메모리에는 재료에 따른 고유 원소의 결핍층 형성도와, 불순물의 석출 정도에 대한 값이 저장되어 있으며, S61단계에서는 이와 같은 재료 특성을 확인하여 내부 구조 변화에 의한 상태를 확인할 수 있다.In the memory, values for the degree of formation of the deficient layer of the specific element and the degree of precipitation of impurities are stored in the memory, and in step S61, the state due to the change in the internal structure can be confirmed by checking the material characteristics.

또한, S62단계에서는 구성품의 종류를 확인한다. 이때 구성품의 종류는 구성품의 기계적 성질을 확인하기 위한 것으로, 구성품이 기계적으로 가동되는 것일 때는 기계적 가동에 따른 스트레스가 반복적으로 발생하여 경년열화에 따른 기대 수명이 가동하지 않고 고정 설치된 구성품에 비하여 더 짧은 특징이 있다.In addition, in step S62, the type of component is confirmed. At this time, the type of component is to check the mechanical properties of the component. When a component is mechanically operated, stress due to mechanical operation repeatedly occurs, so the expected life due to aging deterioration is shorter than that of a component that is not operated and is fixedly installed. It has a characteristic.

이와 같이 구성품의 기계적 가동 여부를 확인하여, 경년열화를 추정하여 보다 정확한 경년열화 추정을 수행할 수 있다.In this way, it is possible to perform more accurate aging deterioration estimation by estimating aging deterioration by checking whether or not the components are mechanically operated.

그 다음, 제어부(160)는 앞서 구해진 온도패턴의 크기와 온도패턴의 증가 추이를 이용하여 해당 구성품의 경년열화를 추정한다. 즉 구성품의 수명을 예측하고 교체 시기를 추정할 수 있다. Then, the control unit 160 estimates aging deterioration of the corresponding component using the size of the temperature pattern obtained previously and the increasing trend of the temperature pattern. In other words, it is possible to predict the life of components and estimate the replacement time.

구체적인 경년열화 추정은 순차적으로 이루어질 수 있다.Detailed aging deterioration estimation can be made sequentially.

먼저, 온도패턴의 크기를 확인하여 구성품의 재질에 따른 수명을 예측한다(제1추정값).First, the size of the temperature pattern is checked to predict the lifespan according to the material of the component (first estimated value).

그 다음, 구성품의 종류에 따라 상기 구해진 제1추정값을 보정하여 제2추정값을 구한다.Then, a second estimate value is obtained by correcting the obtained first estimate value according to the type of component.

이때 제2추정값을 보정하기 위한 보정값은 가동 없이 고정된 구성품은 0, 가동품인 구성품의 경우는 -N의 값을 부여할 수 있다. 여기서 N은 임의의 수로 제1추정값이 나타내는 잔여 수명을 가동품의 경우 더 줄이는 보정을 수행하여 제2추정값을 구하게 된다.At this time, as a correction value for correcting the second estimated value, a value of 0 for a fixed component without operation and a value of -N for a component that is a movable component may be assigned. Here, N is an arbitrary number, and the second estimation value is obtained by performing correction to further reduce the remaining life indicated by the first estimation value in the case of a movable product.

그 다음, 온도패턴의 증가 추이를 이용하여 제2추정값을 보정하여 최종 수명 예측 결과인 제3추정값을 추정한다.Then, a third estimate value, which is a final life prediction result, is estimated by correcting the second estimate value by using the trend of increase in the temperature pattern.

이때 제3추정값을 추정하기 위한 보정값은 -X/n의 식으로 구할 수 있다.At this time, a correction value for estimating the third estimation value can be obtained by an equation of -X/n.

X는 해당 구성품의 온도패턴 추이의 기울기이며, n은 상수인 것으로 한다.X is the slope of the temperature pattern transition of the component, and n is assumed to be a constant.

즉, 기울기가 클수록 보정값의 절대값은 더 커지게 되며, 온도패턴의 변화 추이가 급하게 변화될수록 잔여 수명 추정치가 더 짧아지도록 보정된다.That is, the larger the slope, the larger the absolute value of the correction value, and the more rapid the change trend of the temperature pattern is, the shorter the estimated remaining lifespan is corrected.

이처럼 추정된 경년열화 정도는 표시부(170) 등에 표시되거나, 통신부(180)를 통해 관리자가 인식할 수 있도록 처리할 수 있다. The estimated degree of aging deterioration can be displayed on the display unit 170 or the like, or can be processed through the communication unit 180 so that a manager can recognize it.

이와 같이 본 발명은 외기 온도를 제외한 주회로차단기 내부 구성품의 온도를 이용하여 화재 위험의 모니터링이 가능함과 아울러 구성품 온도 및 구성품의 온도 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정할 수 있다.As such, the present invention can monitor the fire risk using the temperature of the internal components of the main circuit breaker excluding the outside temperature, and can estimate the remaining life of each component using the temperature of the components and the temperature change trend of the components.

이와 같은 구성을 통해 본 발명은 철도차량에 모니터링 장치(100)를 부가하여, 주회로차단기(1)의 전반적인 상태를 실시간 확인할 수 있으며, 자체적으로 특정 부품의 잔여 수명을 예측할 수 있는 특징이 있다.Through this configuration, the present invention has the feature of adding the monitoring device 100 to the railway vehicle to check the overall state of the main circuit breaker 1 in real time, and predicting the remaining life of a specific part itself.

도 9는 본 발명의 다른 측면에 따른 모니터링 시스템의 블록 구성도이다.9 is a block diagram of a monitoring system according to another aspect of the present invention.

도 9를 참조하면 본 발명의 다른 측면에 따른 모니터링 시스템은 다수의 모니터링 장치(100)와, 상기 모니터링 장치(100) 각각의 통신부(180)에서 송신되는 모니터링 데이터들을 수집하여, 주회로차단기(1)에 대한 빅데이터를 구축함과 아울러 기계학습을 통해 주회로차단기(1)를 자동 점검하는 모니터링 서버(200)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 9, the monitoring system according to another aspect of the present invention collects monitoring data transmitted from a plurality of monitoring devices 100 and each communication unit 180 of the monitoring devices 100, and the main circuit breaker 1 ) It is configured to include a monitoring server 200 that builds big data for and automatically checks the main circuit breaker 1 through machine learning.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 모니터링 시스템의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

먼저, 모니터링 장치(100)는 앞서 도 1 및 도 5를 참조하여 설명한 예와 동일한 것이며, 진동검출부(110), 진공검출부(120), 방전검출부(130), 환경검출부(140), 전류검출부(150), 제어부(160), 표시부(170) 및 통신부(180)를 포함한다.First, the monitoring device 100 is the same as the example described above with reference to FIGS. 1 and 5, and includes a vibration detection unit 110, a vacuum detection unit 120, a discharge detection unit 130, an environment detection unit 140, and a current detection unit ( 150), a control unit 160, a display unit 170 and a communication unit 180.

제어부(160)는 통신부(180)을 통해 주회로차단기(1)의 진동, 진공도, 부분 방전 발생여부, 온도 및 습도 정보, 솔레노이드 코일의 전류 검출값을 송신한다.The control unit 160 transmits the vibration of the main circuit breaker 1, the degree of vacuum, whether or not partial discharge has occurred, temperature and humidity information, and the current detection value of the solenoid coil through the communication unit 180.

이때, 제어부(160)는 앞선 실시예에서 자체적으로 판단된 진동 이상, 진공 이상, 절연부 손상도, 부품의 잔여 수명 추정 결과 및 액추에이터의 정상 동작 여부를 함께 송신할 수 있다.In this case, the control unit 160 may also transmit the self-determined vibration abnormality, vacuum abnormality, degree of damage to the insulation part, the result of estimating the remaining lifespan of the component, and whether the actuator is normally operated.

도 10은 모니터링 서버(200)의 블록 구성도이다.10 is a block diagram of the monitoring server 200.

도 10을 참조하면 모니터링 서버(200)는 상기 모니터링 장치(100)의 통신부(180)와 통신하는 통신부(210)와, 상기 통신부(210)를 통해 수집된 데이터와 상기 모니터링 장치(100)의 판단 결과를 저장하여 주회로차단기(1) 감시에 대한 빅데이터를 구현하는 빅데이터 처리모듈(220)과, 상기 빅데이터 처리모듈(220)의 빅데이터를 학습하되, 개별 검출 요소별로 학습하여 개별 요소에 대한 이상 여부 판단을 수행하는 학습모듈(230)과, 상기 학습모듈(230)의 판단결과에 따라 특정 주회로차단기(1)의 진단 결과를 상기 통신부(210)를 통해 송신하는 진단모듈(240)과, 상기 진단모듈(240)의 진단 결과와 상기 빅데이터 처리모듈(220)의 상기 모니터링 장치(100)의 판단결과를 비교하여 차이가 있는 경우, 상기 모니터링 장치(100)의 기준 범위 또는 기준값의 보정치를 생성하여, 상기 통신부(210)를 통해 모니터링 장치(100)로 송신하는 보정모듈(250)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 10, the monitoring server 200 includes a communication unit 210 that communicates with the communication unit 180 of the monitoring device 100, data collected through the communication unit 210, and determination of the monitoring device 100. The big data processing module 220 that implements big data for the monitoring of the main circuit breaker 1 by storing the result, and learning the big data of the big data processing module 220, learning by individual detection element to learn individual elements A learning module 230 that determines whether or not there is an abnormality for , and a diagnosis module 240 that transmits the diagnosis result of a specific main circuit breaker 1 through the communication unit 210 according to the judgment result of the learning module 230 ) and the diagnosis result of the diagnosis module 240 and the judgment result of the monitoring device 100 of the big data processing module 220 are compared, and if there is a difference, the reference range or reference value of the monitoring device 100 It is configured to include a correction module 250 that generates a correction value of and transmits it to the monitoring device 100 through the communication unit 210.

앞서 설명한 바와 같이 모니터링 장치(100)는 주회로차단기(1)에 대한 여러 모니터링 정보들을 검출할 뿐만 아니라 검출된 정보를 이용하여 제어부(160)에서 해당 정보를 확인하여 정상 여부를 판단하게 된다. 이러한 판단은 제어부(160)에서 기준 범위나 기준값을 기준으로 검출된 정보들의 대소를 비교하여 이루어진다.As described above, the monitoring device 100 not only detects various pieces of monitoring information about the main circuit breaker 1, but also uses the detected information to check the corresponding information in the controller 160 to determine whether it is normal. This determination is made by comparing the size of information detected by the control unit 160 based on a reference range or reference value.

이러한 기준 범위나 기준값을 임계적인 성질을 가지며, 기준 범위나 기준값의 설정에 따라 매우 민감하게 이상 판정이 수행될 수 있다.Such a reference range or reference value has a critical property, and abnormality determination can be performed very sensitively according to the setting of the reference range or reference value.

예를 들어, 기준값이 지나치게 낮거나 높아서, 상시 검출값과 거의 차이가 없는 경우 약간의 검출 오차 발생에도 주회로차단기(1)의 특정 이상이 발생한 것으로 검출될 수 있기 때문이다.This is because, for example, when the reference value is too low or too high and there is little difference from the regular detection value, it can be detected that a specific abnormality of the main circuit breaker 1 has occurred even if a slight detection error occurs.

본 발명은 보다 유연한 모니터링 시스템의 제공을 위하여 모니터링 서버(200)를 사용하여, 좀 더 정확한 이상 검출을 할 수 있으며, 모니터링 서버(200)의 이상 판단 결과와 상기 모니터링 장치(100)의 이상 판단 결과가 서로 다를 때에는 모니터링 장치(100)의 제어부에서 사용하는 기준값 또는 기준범위를 적절하게 보정하여 보다 유연한 모니터링 시스템을 구현할 수 있다.In order to provide a more flexible monitoring system, the present invention uses the monitoring server 200 to perform more accurate abnormality detection, and the abnormality determination result of the monitoring server 200 and the abnormality determination result of the monitoring device 100 When is different from each other, it is possible to implement a more flexible monitoring system by properly correcting the reference value or reference range used by the control unit of the monitoring device 100.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 빅데이터 처리모듈(220)은 통신부(210)를 통해 수집된 데이터와 상기 모니터링 장치(100)의 제어부(160)에서 주회로차단기(1)의 특정 요소들 각각에 대한 이상 여부 판단 결과를 저장한다.To explain this in more detail, the big data processing module 220 transmits data collected through the communication unit 210 and specific elements of the main circuit breaker 1 in the control unit 160 of the monitoring device 100, respectively. Stores the result of determining whether or not there is an abnormality for

본 발명의 모니터링 장치(100)는 적어도 철도차량에 하나 씩 설치되며, 설정된 주기마다 수집된 데이터와 이상 여부 판단 결과가 수집되기 때문에 많은 데이터가 짧은 시간 내에 수집될 수 있다.The monitoring device 100 of the present invention is installed one by one in at least one railroad car, and since collected data and abnormality determination results are collected at each set period, a lot of data can be collected in a short time.

빅데이터 처리모듈(220)은 수집된 데이터를 각 요소마다 분류하여 저장할 수 있다.The big data processing module 220 may classify and store the collected data for each element.

여기서 요소는 모니터링 장치(100)의 각 검출부에서 검출된 값인 것으로 할 수 있다. 예를 들어 진동 데이터, 진공 데이터, 방전 데이터, 온도 및 습도 데이터, 전류 데이터를 개별 요소로 분류하여 저장할 수 있다.Here, the element may be a value detected by each detection unit of the monitoring device 100 . For example, vibration data, vacuum data, discharge data, temperature and humidity data, and current data may be classified and stored as individual elements.

또한, 각 요소마다 각 제어부(160)가 판단한 이상 여부에 대한 판단 결과를 연계하여 저장한다.In addition, for each element, the determination result of whether each controller 160 determines whether or not there is an abnormality is linked and stored.

이와 같은 상태에서 학습모듈(230)은 수집된 데이터 및 이상 판단 결과를 이용하여 학습을 수행한다. 이때의 기계학습은 그 종류에 무관하게 본 발명에 적용할 수 있다.In this state, the learning module 230 performs learning using the collected data and abnormality determination results. Machine learning at this time can be applied to the present invention regardless of its type.

이때의 학습 또한 각 요소마다 이루어지는 것으로 할 수 있다.Learning at this time may also be performed for each element.

이후, 학습모듈(230)은 수집되는 데이터를 학습하여 특정 모니터링 장치(100)가 모니터링하는 주회로차단기(1)의 각 요소별 상태를 판단할 수 있다.Then, the learning module 230 can determine the state of each element of the main circuit breaker 1 monitored by the specific monitoring device 100 by learning the collected data.

예를 들어 주회로차단기(1)의 전류 검출결과에 이상 있음으로 판단할 수 있다.For example, it can be determined that there is an abnormality in the current detection result of the main circuit breaker 1.

이와 같은 판단 결과를 진단모듈(240)에서 확인하고, 필요시 검증한 후 통신부(210)를 통해 모니터링 장치(100)로 송신한다. 모니터링 장치(100)는 수신된 결과를 표시부(170)에 표시할 수 있다.This judgment result is checked in the diagnostic module 240, verified if necessary, and transmitted to the monitoring device 100 through the communication unit 210. The monitoring device 100 may display the received result on the display unit 170 .

또한, 보정모듈(250)은 상기 진단모듈(240)의 진단 결과와 상기 빅데이터 처리모듈(220)의 상기 모니터링 장치(100)의 제어부(160)에서 판단한 결과를 비교한다.In addition, the correction module 250 compares the diagnosis result of the diagnosis module 240 with the result determined by the controller 160 of the monitoring device 100 of the big data processing module 220 .

모두 동일하게 특정 요소에 대한 이상 판단인 경우에는 보정모듈(250)은 기준값의 보정을 실행하지 않으며, 제어부(160)에서 판단한 결과가 주회로차단기(1)의 특정 요소 이상이고, 진단모듈(240)의 진단 결과는 정상일 때 현재 제어부(160)의 기준값을 보정하는 보정 데이터를 통신부(210)를 통해 모니터링 장치(100)로 송신한다.All the same, if it is determined that a specific element is abnormal, the correction module 250 does not perform the correction of the reference value, and the result determined by the control unit 160 is more than a specific element of the main circuit breaker 1, and the diagnosis module 240 When the diagnosis result of ) is normal, correction data for correcting the reference value of the current control unit 160 is transmitted to the monitoring device 100 through the communication unit 210.

모니터링 장치(100)는 보정 데이터가 수신되면, 메모리에 저장하여 제어부(160)의 판단 기준값 또는 기준 범위를 변경한다. When the correction data is received, the monitoring device 100 stores it in a memory and changes the reference value or reference range of the control unit 160 .

이와 같은 과정을 통해 본 발명은 보다 유연한 상태 감시를 수행할 수 있게 된다.Through this process, the present invention can perform more flexible state monitoring.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Embodiments according to the present invention have been described above, but these are merely examples, and those skilled in the art will understand that various modifications and embodiments of equivalent range are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

100:모니터링 장치 110:진동검출부
120:진공검출부 130:방전검출부
140:환경검출부 150:전류검출부
160:제어부 170:표시부
180:통신부 200:모니터링 서버
210:통신부 220:빅데이터 처리모듈
230:학습모듈 240:진단모듈
250:보정모듈
100: monitoring device 110: vibration detection unit
120: vacuum detection unit 130: discharge detection unit
140: environment detection unit 150: current detection unit
160: control unit 170: display unit
180: communication unit 200: monitoring server
210: communication unit 220: big data processing module
230: learning module 240: diagnosis module
250: correction module

Claims (17)

액추에이터를 포함하는 주회로차단기의 진동을 검출하는 진동검출부와, 주회로차단기 진공 인터럽터의 진공도를 검출하는 진공검출부와, 부분 방전을 검출하는 방전검출부와, 온도 및 습도를 검출하는 환경검출부와, 주회로차단기의 솔레노이드 코일 전류를 검출하는 전류검출부와, 상기 진동검출부, 상기 진공검출부, 상기 방전검출부, 상기 환경검출부 및 상기 전류검출부 각각에서 검출된 데이터를 이용하여 이상 여부를 진단하는 제어부와, 상기 제어부의 진단 결과를 표시하는 표시부와, 상기 제어부의 진단결과를 외부에 송신하는 통신부를 포함하되,
상기 환경검출부는,
상기 주회로차단기의 외기 온도를 검출하는 외부온도센서; 및
상기 주회로차단기의 내부 구성품들의 온도를 각각 검출하는 다수의 내부온도센서를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 구성품들의 온도와 외기 온도의 차를 구하여 온도패턴을 구하고, 기 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 각 구성품에 대한 기간별 온도패턴의 시간적 변화 추이를 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링함과 아울러 메모리에 저장된 각 구성품의 재질에 따라 수명을 예측하고, 각 구성품이 고정품인지 가동품인지에 따라 서로 다른 보정값을 적용하여 예측된 수명을 보정하여 경년열화를 추정하되,
상기 보정값으로 보정된 값을 온도패턴 추이의 기울기를 상수로 나눈 보정값을 적용하여 최종 수명 예측 결과를 구하는 것을 특징으로 하는 모니터링 장치.
A vibration detection unit for detecting vibration of the main circuit breaker including an actuator, a vacuum detection unit for detecting the vacuum level of the main circuit breaker vacuum interrupter, a discharge detection unit for detecting partial discharge, an environment detection unit for detecting temperature and humidity, A current detection unit for detecting the current of the solenoid coil of the circuit breaker, a control unit for diagnosing an abnormality using data detected by the vibration detection unit, the vacuum detection unit, the discharge detection unit, the environment detection unit, and the current detection unit, respectively; A display unit for displaying the diagnosis result of and a communication unit for transmitting the diagnosis result of the control unit to the outside,
The environment detection unit,
an external temperature sensor for detecting an external air temperature of the main circuit breaker; and
Including a plurality of internal temperature sensors for respectively detecting the temperature of the internal components of the main circuit breaker,
The control unit,
The temperature pattern is obtained by obtaining the difference between the temperature of the above components and the outdoor temperature, and the temperature pattern is arranged in a time-series manner to check the temporal change of the temperature pattern for each component for each period to monitor the possibility of fire occurrence and store in memory. Predict the life of each component according to the material, and estimate aging deterioration by correcting the predicted life by applying different correction values depending on whether each component is a fixed or movable product,
A monitoring device characterized in that a final life prediction result is obtained by applying a correction value obtained by dividing the value corrected by the correction value by the slope of the temperature pattern trend by a constant.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete a) 복수의 내부온도센서를 통해 주회로차단기의 내부 구성품의 온도를 개별 검출하는 단계;
b) 외부온도센서를 이용하여 주회로차단기의 외기 온도를 검출하는 단계;
c) 각 구성품의 온도에서 외기 온도의 영향을 제외시키는 온도패턴을 산출하는 단계; 및
d) 상기 온도패턴의 값을 확인하여 화재 발생 가능성을 모니터링하는 단계를 포함하되,
상기 c) 단계에서 구해진 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 온도패턴의 변화 추이를 파악하는 단계; 및
상기 온도패턴의 값과 온도패턴의 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정하는 단계를 더 포함하고,
상기 잔여 수명의 추정은,
상기 온도패턴의 크기 및 구성품의 재질에 따른 제1추정값을 산출하고, 개별 구성품이 고정 부품인지 아니면 가동 부품인지에 따라 결정되는 보정값을 이용하여 상기 제1추정값을 보정하여 제2추정값을 구한 후, 온도패턴의 증가 추이를 이용하여 상기 제2추정값을 보정하여 제3추정값을 구하는 것을 특징으로 하는 주회로차단기의 모니터링 방법.
a) individually detecting temperatures of internal components of the main circuit breaker through a plurality of internal temperature sensors;
b) detecting the outside temperature of the main circuit breaker using an outside temperature sensor;
c) calculating a temperature pattern that excludes the influence of outside air temperature from the temperature of each component; and
d) monitoring the possibility of fire by checking the value of the temperature pattern,
chronologically arranging the temperature patterns obtained in the step c) to determine a change trend of the temperature patterns; and
Further comprising the step of estimating the remaining life of each component using the temperature pattern value and the change trend of the temperature pattern,
Estimation of the remaining life,
A first estimate value is calculated according to the size of the temperature pattern and the material of the component, and a second estimate value is obtained by correcting the first estimate value using a correction value determined according to whether the individual component is a fixed part or a movable part. , The monitoring method of the main circuit breaker characterized in that the third estimated value is obtained by correcting the second estimated value using the increasing trend of the temperature pattern.
제10항에 있어서,
상기 온도패턴은,
각 구성품의 온도에서 외기 온도를 감하여 산출되거나,
외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 비를 산출하여 된 것을 특징으로 하는 주회로차단기의 모니터링 방법.
According to claim 10,
The temperature pattern is
It is calculated by subtracting the outside air temperature from the temperature of each component,
A monitoring method of the main circuit breaker, characterized in that by calculating the temperature ratio of each component to the outside air temperature.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 주회로차단기의 모니터링 장치; 및
상기 모니터링 장치에서 검출된 요소 정보를 수신함과 아울러 이상 여부 판단 결과를 저장하고, 저장된 정보를 학습하여 요소 정보를 이용하여 주회로차단기의 이상 여부를 판단하는 모니터링 서버를 포함하는 모니터링 시스템.
The monitoring device of the main circuit breaker of claim 1; and
A monitoring system including a monitoring server that receives element information detected by the monitoring device, stores abnormality determination results, learns the stored information, and determines whether the main circuit breaker is abnormal using element information.
제15항에 있어서,
상기 모니터링 서버는,
상기 모니터링 장치에서 검출된 요소 정보를 수신함과 아울러 이상 여부 판단 결과를 분류하여 저장하는 빅데이터 처리모듈;
상기 빅데이터 처리모듈에 저장된 정보를 기계학습하여 주회로차단기의 이상 여부를 판단하는 학습모듈; 및
상기 학습모듈의 이상 여부를 판단 결과를 상기 모니터링 장치로 송신하는 진단모듈을 포함하는 모니터링 시스템.
According to claim 15,
The monitoring server,
A big data processing module for receiving the element information detected by the monitoring device and classifying and storing abnormality determination results;
a learning module for machine learning the information stored in the big data processing module and determining whether the main circuit breaker is abnormal; and
A monitoring system comprising a diagnostic module for transmitting a result of determining whether the learning module is abnormal to the monitoring device.
제16항에 있어서,
상기 모니터링 서버는,
상기 진단모듈의 이상 여부 판단결과와 상기 모니터링 장치의 이상 여부 판단 결과에 차이가 있는 경우, 상기 모니터링 장치의 기준값을 보정하는 보정모듈을 더 포함하는 모니터링 시스템.
According to claim 16,
The monitoring server,
The monitoring system further comprises a correction module for correcting a reference value of the monitoring device when there is a difference between a result of determining whether the diagnosis module is abnormal and a result of determining whether the monitoring device is abnormal.
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