KR102533976B1 - IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 - Google Patents
IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102533976B1 KR102533976B1 KR1020220144106A KR20220144106A KR102533976B1 KR 102533976 B1 KR102533976 B1 KR 102533976B1 KR 1020220144106 A KR1020220144106 A KR 1020220144106A KR 20220144106 A KR20220144106 A KR 20220144106A KR 102533976 B1 KR102533976 B1 KR 102533976B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- circuit breaker
- temperature
- main circuit
- soundness
- evaluation device
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 94
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 87
- 230000036541 health Effects 0.000 claims abstract description 31
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 29
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 19
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 14
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 claims description 13
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 3
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 20
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
- G01R31/3275—Fault detection or status indication
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H17/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves, not provided for in the preceding groups
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
- G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L21/00—Vacuum gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
- G01R19/0092—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/005—Testing of electric installations on transport means
- G01R31/006—Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/12—Testing dielectric strength or breakdown voltage ; Testing or monitoring effectiveness or level of insulation, e.g. of a cable or of an apparatus, for example using partial discharge measurements; Electrostatic testing
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
- G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
- G01R31/3272—Apparatus, systems or circuits therefor
- G01R31/3274—Details related to measuring, e.g. sensing, displaying or computing; Measuring of variables related to the contact pieces, e.g. wear, position or resistance
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N20/00—Machine learning
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
- G16Y40/10—Detection; Monitoring
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
- G16Y40/20—Analytics; Diagnosis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
Abstract
본 발명은 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템에 관한 것으로, 엑추에이터를 포함하는 주회로차단기의 구조 요소 정보를 검출하여 이상 여부를 판단하되, 구조검출부에서 초음파를 이용하여 비접촉식으로 주회로차단기의 구조 검출결과를 수신한 제어부에서 구조 검출결과에서 철도차량의 진동에 의한 왜곡을 보정한 후, 기준 구조와 비교하여 주회로차단기의 구조적 건전성을 평가할 수 있다.
Description
본 발명은 IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 철도차량의 주회로차단기 및 관련 전력기기의 실시간 상태 감시를 통해 유지보수의 최소화 및 최적화를 수행할 수 있는 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.
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.
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.
주회로차단기 등의 철도차량용 전력설비의 건전성 평가과 관련하여, 공개특허 10-2020-0049918호(2020년 5월 11일 공개, 전기철도 전력설비 건전성 평가 장치)가 알려져 있다.
위의 공개특허는 철도차량의 고전압과 고전류를 저전압 신호로 변환하고, 이를 이용하여 전압 데이터와 전류 데이터를 분석하는 기술에 대하여 기재하고 있다.
그러나 철도차량의 주회로차단기는 단순히 전압과 전류 데이터만을 확인하는 것으로는 완전한 상태 감시를 수행할 수 없다.
또한, 철도차량의 주회로차단기는 철도차량의 지붕 외측에 설치되기 때문에 주행풍의 영향 또는 외부 충격에 의해 손상되거나, 기구적인 이상이 발생할 수 있어 구조적 건전성의 평가가 필요하다. 그러나 위의 공개특허의 기술 내용으로는 기구적인 건전성을 평가할 수 없다는 한계가 있다.
아울러 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.
상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명의 목적은, 철도차량의 주회로차단기의 구조적 건전성을 평가할 수 있는 장치, 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 적어도 2개의 솔레노이드 코일을 포함하는 액추에이터를 사용하는 철도차량용 주회로차단기의 상태 감시를 수행할 수 있는 장치, 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
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.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 철도차량용 주회로차단기의 건전성 평가 장치는, 엑추에이터를 포함하는 주회로차단기의 구조 요소 정보를 검출하여 이상 여부를 판단하되, 구조검출부에서 초음파를 이용하여 비접촉식으로 주회로차단기의 구조 검출결과를 수신한 제어부에서 구조 검출결과에서 철도차량의 진동에 의한 왜곡을 보정한 후, 기준 구조와 비교하여 주회로차단기의 구조적 건전성을 평가할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 구조검출부는, 상기 제어부의 제어에 따라 초음파 신호를 발생시키고, 전달된 초음파 신호를 수신하는 펄서 및 리시버와, 상기 펄서 및 리시버에서 발생된 초음파 신호의 임피던스를 정합하는 임피던매칭부와, 임피던스 정합된 초음파 신호를 주회로차단기로 발신하는 발신부와, 주회로차단기를 통해 전달된 초음파 신호를 수신하는 수신부와, 수신부에 수신된 초음파 신호를 증폭하여 상기 제어부로 제공하는 증폭부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 주회로차단기의 진동을 검출하는 진동검출부를 더 포함하여, 진동검출부에서 검출된 진동을 이용하여 구조 검출결과를 보정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 엑추에이터의 개별 구동하는 복수의 솔레노이드 코일의 전류를 하나의 전류검출부를 사용하여 검출하여, 엑추에이터의 이상 여부를 확인할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 주회로차단기의 진공차단기 진공도를 검출하는 진공검출부와, 주회로차단기의 부분 방전 여부를 검출하는 방전검출부와, 온도 및 습도를 검출하는 환경검출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 진공검출부의 검출 결과를 수신한 제어부가 정상 진공도와 검출된 진공도를 비교하여, 진공차단기의 건전성을 평가할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 방전검출부의 검출 결과를 수신한 제어부가 부분 방전 기준값과 비교하여 주회로차단기의 절연부 건전성을 평가할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 환경검출부에서 검출된 온도를 수신한 제어부가 기준 온도와 비교하여 화재 발생 위험을 확인할 수 있다.
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.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 철도차량용 주회로차단기의 건전성 평가 방법은, a) 초음파를 이용하여 주회로차단기의 구조적 건전성을 확인함과 아울러 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 건전성 평가하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 온도패턴은, 각 구성품의 온도에서 외기 온도를 감하여 산출되거나, 외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 비를 산출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 c) 단계에서 구해진 온도패턴을 시계열적으로 배열하여 온도패턴의 변화 추이를 파악하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 온도패턴의 값과 온도패턴의 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
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.
아울러 본 발명의 다른 측면에 따른 철도차량용 주회로차단기의 건전성 평가 시스템은, 상기 건전성 평가 장치와, 상기 건전성 평가 장치에서 검출된 구조적 건전성 정보를 포함한 요소 정보를 수신함과 아울러 이상 여부 판단 결과를 저장하고, 저장된 정보를 학습하여 요소 정보를 이용하여 주회로차단기의 이상 여부를 판단하는 건전성 평가 서버를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 건전성 평가 서버는, 상기 건전성 평가 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 건전성 평가 장치로 송신하는 진단모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서, 상기 건전성 평가 서버는, 상기 진단모듈의 이상 여부 판단결과와 상기 건전성 평가 장치의 이상 여부 판단 결과에 차이가 있는 경우, 상기 건전성 평가 장치의 기준값을 보정하는 보정모듈을 더 포함할 수 있다.
본 발명은, 철도차량용 주회로차단기의 설치 위치에 초음파 검사장치를 부가하여, 주회로차단기의 구조적 특징을 주기적으로 검출하고, 기준 특징과 비교하여 구조적 건전성을 평가할 수 있어, 주회로차단기의 물리적인 손상 여부를 확인하여 대처할 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명은, 상호 저항성분이 다른 유지 코일과 작동 코일을 포함하는 액추에이터를 사용하는 주회로차단기의 상태를 건전성 평가 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.
또한, 본 발명은 보다 다양한 건전성 평가 요소들을 제안하여 보다 정확한 상태의 확인이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도차량용 주회로차단기의 건전성 평가 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 구조검출부의 블록 구성도이다.
도 6은 도 1에서 환경검출부의 블록 구성도이다.
도 7은 제어부에서 수행되는 본 발명 건전성 평가 방법의 일 실시 순서도이다.
도 8은 도 6에서 S50단계의 상세 순서도이다.
도 9는 도 6에서 S60단계의 상세 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 측면에 따른 건전성 평가 시스템의 블록 구성도이다.
도 11은 건전성 평가 서버의 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 구조검출부의 블록 구성도이다.
도 6은 도 1에서 환경검출부의 블록 구성도이다.
도 7은 제어부에서 수행되는 본 발명 건전성 평가 방법의 일 실시 순서도이다.
도 8은 도 6에서 S50단계의 상세 순서도이다.
도 9는 도 6에서 S60단계의 상세 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 측면에 따른 건전성 평가 시스템의 블록 구성도이다.
도 11은 건전성 평가 서버의 블록 구성도이다.
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.
'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.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 철도차량용 주회로차단기의 건전성 평가 장치의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면 본 발명 철도차량용 주회로차단기의 건전성 평가 장치(100)는, 철도차량의 외측에 설치되어 주회로차단기의 구조적 특징을 검출하는 구조검출부(190)와, 주회로차단기의 진동을 검출하는 진동검출부(110)와, 주회로차단기 진공 인터럽터의 진공도를 검출하는 진공검출부(120)와, 부분 방전을 검출하는 방전검출부(130)와, 온도 및 습도를 검출하는 환경검출부(140)와, 주회로차단기의 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.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 철도차량용 주회로차단기의 건전성 평가 장치(100)의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 주회로차단기는 제조사 또는 목적에 따라 다양한 방식으로 구성될 수 있으며, 주회로차단기를 구성하는 구성요소들은 모듈화되어 있을 수 있다.
본 발명 건전성 평가 장치(100)는 주회로차단기의 상태 감시를 위하여 사용되는 것으로, 종래에 비하여 보다 다양한 건전성 평가 요소를 사용하여 보다 구체적인 상태 감시가 가능한 특징이 있다.
특히, 구조검출부(190)는 비접촉 방식으로 주회로차단기의 구조적 특징을 검출하여 주회로차단기의 물리적 손상 여부를 검출할 수 있다.
또한, 전류검출부(150)는 복수의 코일을 가지는 주회로차단기의 액추에이터의 코일 전류를 검출할 수 있는 것으로 할 수 있다.
도 2는 주회로차단기에 적용되는 액추에이터의 일실시 예시도이고, 도 3과 도 4는 각각 액추에이터 구동 회로의 예시도이다.
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.
위와 같은 액추에이터를 구동하기 위하여 제1스위치(80) 및 제2스위치(90)를 포함하여 전원부(70, 71, 72)의 전원을 공급하는 회로를 구현할 수 있다.
즉, 솔레노이드 코일을 상호 병렬 분할 배치되는 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30)을 포함할 수 있다.
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.
제1솔레노이드 코일(20)은 작동 전류의 공급과 유지 전류의 공급이며, 제2솔레노이드 코일(30)의 목적은 작동 전류의 공급을 위한 것이다.
제1솔레노이드 코일(20)의 저항은 제2솔레노이드 코일(30)의 저항에 비하여 더 큰 것으로 한다.
이와 같이 저항의 차이 및 기능의 차이를 가지는 복수의 솔레노이드 코일을 가지는 액추에이터에 대하여 본 발명은 각 솔레노이드 코일의 전류를 검출할 수 있다.
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.
따라서, 본 발명에서 전류검출부(150)는 하나의 전류 센서를 이용하여 제1솔레노이드 코일(20)과 제2솔레노이드 코일(30)의 전류를 검출하도록 구성할 수 있다.
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.
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.
따라서 현재 전류가 공급되는 코일을 구분하고, 현재 전류검출부(150)에서 검출된 검출값이 구분된 코일의 전류값으로 할 수 있다.
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.
제어부(160)는 각 솔레노이드 코일에 대한 전류 기준범위를 가지고 있으며, 검출된 전류를 기준범위와 비교하여 이상여부를 확인할 수 있다.
도 5는 도 1에서 구조검출부(190)의 일실시 블록 구성도이다.
도 5를 참조하면, 구조검출부(190)는 초음파를 발생시키고, 수신하는 펄서 및 리시버(191)와, 펄서 및 리시버(191)의 임피던스를 매칭시키는 임피던스 매칭부(192)와, 임피던스 매칭부(192)를 통해 매칭된 초음파를 주회로차단기로 발신하는 발신부(193)와, 주회로차단기를 통과한 초음파를 수신하는 수신부(194)와, 수신부(194)의 검출결과를 증폭하여 상기 제어부(160)로 제공하는 증폭부(195)를 포함할 수 있다.
상기 제어부(160)는 프로그램에 따라 설정된 주기로 펄서 및 리시버(191)를 동작시킨다.
펄서 및 리시버(191)는 특정한 주파수를 가지는 초음파 신호를 발생시키며, 발생된 초음파 신호는 임피던스 매칭부(192)에서 임피던스 매칭된 후, 발신부(193)를 통해 주회로차단기로 발신된다.
이때, 발신부(193)는 주회로차단기와는 이격되어 비접촉식으로 초음파를 발신한다.
주회로차단기에 전달된 초음파는 주회로차단기를 통과하면서 주파수 등에 변화가 발생하며, 이와 같은 변화는 수신부(194)에 수신되며, 수신부(194)에 수신된 초음파 신호는 증폭부(195)에 의해 증폭된 후, 제어부(160)에 제공된다.
제어부(160)는 수신된 초음파 신호를 기준 초음파 신호와 비교하여 그 차이를 구하고, 차이의 정도에 따라 주회로차단기의 구조적 건전성을 평가한다.
이때, 구조적 건전성의 평가 결과를 표시부(170)에 표시될 수 있으며, 통신부(180)를 통해 외부로 송신될 수 있다. 또한 제어부(160)는 수신된 초음파 신호 자체도 외부로 송신할 수 있다.
제어부(160)는 구조적 건전성 평가 전에 진동검출부(110)의 진동 검출 결과를 이용하여 수신된 초음파 신호를 보정할 수 있다. 진동검출부(110)는 주회로차단기의 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.
이러한 진동은 초음파를 이용한 구조적 특징의 검출을 왜곡시키는 요인이 될 수 있으며, 제어부(160)는 진동검출부(110)의 진동 검출 결과를 이용하여 구조검출부(190)에서 검출된 신호를 보정하는 것으로 한다.
진동검출부(110)는 지속적인 주회로차단기의 하중방향 진동을 검출하며, 제어부(160)는 기준 진동과 비교하여 주회로차단기의 진동 이상을 검출할 수 있다.
주회로차단기의 진동 이상은 각 부품을 고정하는 볼트 등의 체결 이상, 부품의 손상에 의한 진동 이상일 수 있으며, 이러한 이상의 종류를 이후 설명하는 건전성 평가 시스템에서 구분하는 것으로 할 수 있다.
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.
방전검출부(130)는 주회로차단기에서 발생하는 방전을 감지한다. 부분방전은 기계적 스트레스 또는 절연 노화에 의해 발생할 수 있으며, 방전검출부(130)를 주회로차단기의 주요 절연부에 장착하여, 부분방전을 검출하여 절연특성의 열화 여부를 점검할 수 있다.
또한, 환경검출부(140)는 온도 센서와 습도 센서를 포함하여 온도와 습도를 검출하는 것으로 한다.
도 6은 환경검출부(140)의 블록 구성도이다.
도 6을 참조하면 환경검출부는 적어도 하나 이상의 외부온도센서(141)와, 복수의 내부온도센서(142) 및 습도센서(143)를 포함할 수 있다.
습도센서(143)는 다수로 마련될 수 있으며, 주회로차단기 내측 및 외측의 습도를 검출하여 제어부(160)로 제공할 수 있다. 습도센서(143)에서 검출된 주회로차단기 내부와 외부의 습도 정보를 수신한 제어부(160)는 내부와 외부 습도 차이가 정상적인지 확인할 수 있다.
제어부(160)는 내부와 외부의 습도 차이가 기준값 미만인 경우 주회로차단기의 침수 또는 누수로 판단하고, 표시부(170)에 침수 점검을 표시하고 통신부(180)를 통해 외부에 송신할 수 있다.
통신부(180)는 무선 통신을 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 건전성 평가 장치(100)가 IoT 기기로 작용할 수 있도록 외부의 서버로 수집된 데이터를 송신할 수 있다.
상기 내부온도센서(142)는 주회로차단기의 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.
외부온도센서(141)는 주회로차단기의 외부온도를 검출한다.
외부온도센서(141)를 이용하여 주회로차단기의 외부온도를 검출하는 이유 및 작용에 대하여 좀 더 구체적으로 설명한다.
본 발명 건전성 평가 장치는, 구성품들의 온도와 외부 온도를 검출하여 구성품들의 경년열화를 확인하여, 잔여 수명을 예측할 수 있다. 이러한 잔여 수명의 예측에 대하여 보다 상세히 설명한다.
도 7은 제어부(160)에서 수행되는 본 발명 건전성 평가 방법의 일 실시 순서도이다.
도 7을 참조하면 제어부(160)에서 다수의 내부온도센서(142)를 통해 주회로차단기를 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 건전성 평가하는 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.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 건전성 평가 방법의 실시 예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에서는 전력기기의 내부 온도와 외부 온도를 함께 검출하여, 주회로차단기의 내부 온도와 외부 온도의 차를 구하고, 이를 이용하여 온도 건전성 평가 및 경년열화 추정을 수행한다.
이를 위하여 내부온도센서(142)와 외부온도센서(141)를 사용한다.
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.
내부온도센서(142)는 그 종류에 무관하게 적용할 수 있다.
내부온도센서(142)는 설치시 각각이 검출하는 구성품의 종류를 확인하여, 내부온도센서(142)와 구성품의 종류를 1:1 매칭하여, 매칭정보를 메모리에 저장할 수 있다.
또한, 외부온도센서(141)는 주회로차단기의 외부 온도를 검출하는 것으로 한다.
외부온도센서(141) 또한 그 종류에 무관하게 본 발명의 수행에 적용될 수 있다.
S10단계에서는 주회로차단기의 내부 구성품의 온도를 검출하고, S20단계에서는 주회로차단기의 외부 온도를 검출한다.
S10단계와 S20단계 각각의 온도 검출결과는 제어부(160)로 입력된다.
제어부(160)는 통상의 프로세서를 사용할 수 있다.
제어부(160)는 S30단계와 같이 동일 시간에 검출된 S10단계의 각 구성품 온도 검출결과와 S20단계의 외기 온도 검출결과의 차이를 이용하여 온도패턴을 구한다.
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.
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.
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.
특히 온도패턴은 주기적으로 수집되는 것으로 할 수 있다. 온도패턴의 수집주기는 임의로 설정될 수 있다.
이처럼 얻어진 온도패턴은 제어부(160)에서 S40단계와 같이 시계열적으로 배치되어, 각 구성품에 대한 온도패턴의 변화를 검출할 수 있다.
그 다음, S50단계에서는 온도패턴의 변화 추이를 검출하여, 화재 발생 가능성을 예측한다.
좀 더 구체적으로, 도 8은 S50단계의 상세 순서도이다.
도 8을 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).
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.
화재위험 설정온도 미만이면, 현재 설정 기울기 이상의 변화 구간이 설정 횟수 이상 발생했는지 확인한다(S53).
설정 횟수 이상 발생하지 않은 경우에는 다시 S51단계를 재수행하고, 설정 횟수 이상 발생한 경우에는 경년열화 추정을 수행한다(S60).
이와 같은 과정을 통해 외기 온도의 영향을 배제한 구성품의 온도와 온도 변화 추이를 확인하여, 보다 정확한 구성품의 온도를 검출하고 그에 따른 화재 위험을 건전성 평가할 수 있다.
도 9는 경년열화 추정 단계의 상세 순서도이다.
도 9를 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.
주회로차단기의 구성품들은 고온에서 장시간 동작하는 것으로, 고온에서 장시간 노출되는 경우 재료에 따라 고유 원소의 결핍층이 형성되거나, 입계로의 불순물의 석출 정도에 차이가 있을 수 있다.
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.
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.
이와 같이 구성품의 기계적 가동 여부를 확인하여, 경년열화를 추정하여 보다 정확한 경년열화 추정을 수행할 수 있다.
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.
구체적인 경년열화 추정은 순차적으로 이루어질 수 있다.
먼저, 온도패턴의 크기를 확인하여 구성품의 재질에 따른 수명을 예측한다(제1추정값).
그 다음, 구성품의 종류에 따라 상기 구해진 제1추정값을 보정하여 제2추정값을 구한다.
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.
그 다음, 온도패턴의 증가 추이를 이용하여 제2추정값을 보정하여 최종 수명 예측 결과인 제3추정값을 추정한다.
이때 제3추정값을 추정하기 위한 보정값은 -X/n의 식으로 구할 수 있다.
X는 해당 구성품의 온도패턴 추이의 기울기이며, n은 상수인 것으로 한다.
즉, 기울기가 클수록 보정값의 절대값은 더 커지게 되며, 온도패턴의 변화 추이가 급하게 변화될수록 잔여 수명 추정치가 더 짧아지도록 보정된다.
이처럼 추정된 경년열화 정도는 표시부(170) 등에 표시되거나, 통신부(180)를 통해 관리자가 인식할 수 있도록 처리할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 외기 온도를 제외한 주회로차단기 내부 구성품의 온도를 이용하여 화재 위험의 건전성 평가이 가능함과 아울러 구성품 온도 및 구성품의 온도 변화 추이를 이용하여 각 구성품의 잔여 수명을 추정할 수 있다.
이와 같은 구성을 통해 본 발명은 철도차량에 건전성 평가 장치(100)를 부가하여, 주회로차단기의 전반적인 상태를 실시간 확인할 수 있으며, 자체적으로 특정 부품의 잔여 수명을 예측할 수 있는 특징이 있다.
도 10은 본 발명의 다른 측면에 따른 건전성 평가 시스템의 블록 구성도이다.
도 10을 참조하면 본 발명의 다른 측면에 따른 건전성 평가 시스템은 다수의 건전성 평가 장치(100)와, 상기 건전성 평가 장치(100) 각각의 통신부(180)에서 송신되는 건전성 평가 데이터들을 수집하여, 주회로차단기에 대한 빅데이터를 구축함과 아울러 기계학습을 통해 주회로차단기를 자동 점검하는 건전성 평가 서버(200)를 포함하여 구성된다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 건전성 평가 시스템의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.
먼저, 건전성 평가 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.
제어부(160)는 통신부(180)을 통해 주회로차단기의 진동, 진공도, 부분 방전 발생여부, 온도 및 습도 정보, 솔레노이드 코일의 전류 검출값을 송신한다.
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.
도 11은 건전성 평가 서버(200)의 블록 구성도이다.
도 11을 참조하면 건전성 평가 서버(200)는 상기 건전성 평가 장치(100)의 통신부(180)와 통신하는 통신부(210)와, 상기 통신부(210)를 통해 수집된 데이터와 상기 건전성 평가 장치(100)의 판단 결과를 저장하여 주회로차단기 감시에 대한 빅데이터를 구현하는 빅데이터 처리모듈(220)과, 상기 빅데이터 처리모듈(220)의 빅데이터를 학습하되, 주회로차단기의 구조적 건전성을 확인함과 아울러 개별 검출 요소별로 학습하여 개별 요소에 대한 이상 여부 판단을 수행하는 학습모듈(230)과, 상기 학습모듈(230)의 판단결과에 따라 특정 주회로차단기의 진단 결과를 상기 통신부(210)를 통해 송신하는 진단모듈(240)과, 상기 진단모듈(240)의 진단 결과와 상기 빅데이터 처리모듈(220)의 상기 건전성 평가 장치(100)의 판단결과를 비교하여 차이가 있는 경우, 상기 건전성 평가 장치(100)의 기준 범위 또는 기준값의 보정치를 생성하여, 상기 통신부(210)를 통해 건전성 평가 장치(100)로 송신하는 보정모듈(250)을 포함하여 구성된다.
앞서 설명한 바와 같이 건전성 평가 장치(100)는 주회로차단기의 구조적 건전성을 포함한 여러 건전성 평가 정보들을 검출할 뿐만 아니라 검출된 정보를 이용하여 제어부(160)에서 해당 정보를 확인하여 건전성을 판단하게 된다. 이러한 판단은 제어부(160)에서 기준 범위나 기준값을 기준으로 검출된 정보들의 대소를 비교하여 이루어진다.
이러한 기준 범위나 기준값을 임계적인 성질을 가지며, 기준 범위나 기준값의 설정에 따라 매우 민감하게 이상 판정이 수행될 수 있다.
예를 들어, 주회로차단기의 구조적 건전성 평가를 위한 기준 구조와 구조검출부(190)에서 검출된 구조의 비교 기준값이 지나치게 낮거나 높아서, 약간의 검출 오차 발생에도 주회로차단기의 구조적 이상이 발생한 것으로 검출될 수 있기 때문이다.
본 발명은 보다 유연한 건전성 평가 시스템의 제공을 위하여 건전성 평가 서버(200)를 사용하여, 좀 더 정확한 이상 검출을 할 수 있으며, 건전성 평가 서버(200)의 이상 판단 결과와 상기 건전성 평가 장치(100)의 이상 판단 결과가 서로 다를 때에는 건전성 평가 장치(100)의 제어부에서 사용하는 기준값 또는 기준범위를 적절하게 보정하여 보다 유연한 건전성 평가 시스템을 구현할 수 있다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 빅데이터 처리모듈(220)은 통신부(210)를 통해 수집된 데이터와 상기 건전성 평가 장치(100)의 제어부(160)에서 주회로차단기의 구조적 건전성 요소를 포함하는 특정 요소들 각각에 대한 이상 여부 판단 결과를 저장한다.
본 발명의 건전성 평가 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.
빅데이터 처리모듈(220)은 수집된 데이터를 각 요소마다 분류하여 저장할 수 있다.
여기서 요소는 건전성 평가 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.
또한, 각 요소마다 각 제어부(160)가 판단한 이상 여부에 대한 판단 결과를 연계하여 저장한다.
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.
이때의 학습 또한 각 요소마다 이루어지는 것으로 할 수 있다.
이후, 학습모듈(230)은 수집되는 데이터를 학습하여 특정 건전성 평가 장치(100)가 건전성 평가하는 주회로차단기의 각 요소별 상태를 판단할 수 있다.
예를 들어 주회로차단기의 전류 검출결과에 이상 있음으로 판단할 수 있다.
이와 같은 판단 결과를 진단모듈(240)에서 확인하고, 필요시 검증한 후 통신부(210)를 통해 건전성 평가 장치(100)로 송신한다. 건전성 평가 장치(100)는 수신된 결과를 표시부(170)에 표시할 수 있다.
또한, 보정모듈(250)은 상기 진단모듈(240)의 진단 결과와 상기 빅데이터 처리모듈(220)의 상기 건전성 평가 장치(100)의 제어부(160)에서 판단한 결과를 비교한다.
모두 동일하게 특정 요소에 대한 이상 판단인 경우에는 보정모듈(250)은 기준값의 보정을 실행하지 않으며, 제어부(160)에서 판단한 결과가 주회로차단기의 특정 요소 이상이고, 진단모듈(240)의 진단 결과는 정상일 때 현재 제어부(160)의 기준값을 보정하는 보정 데이터를 통신부(210)를 통해 건전성 평가 장치(100)로 송신한다.
건전성 평가 장치(100)는 보정 데이터가 수신되면, 메모리에 저장하여 제어부(160)의 판단 기준값 또는 기준 범위를 변경한다.
이와 같은 과정을 통해 본 발명은 보다 유연한 상태 감시를 수행할 수 있게 된다.
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.
100:건전성 평가 장치 110:진동검출부
120:진공검출부 130:방전검출부
140:환경검출부 150:전류검출부
160:제어부 170:표시부
180:통신부 190:구조검출부
191:펄서 및 리시버 192:임피던스 매칭부
193:발신부 194:수신부
195:증폭부 200:건전성 평가 서버
210:통신부 220:빅데이터 처리모듈
230:학습모듈 240:진단모듈
250:보정모듈
120:진공검출부 130:방전검출부
140:환경검출부 150:전류검출부
160:제어부 170:표시부
180:통신부 190:구조검출부
191:펄서 및 리시버 192:임피던스 매칭부
193:발신부 194:수신부
195:증폭부 200:건전성 평가 서버
210:통신부 220:빅데이터 처리모듈
230:학습모듈 240:진단모듈
250:보정모듈
Claims (17)
- 엑추에이터를 포함하는 주회로차단기의 구조 요소 정보를 검출하여 이상 여부를 판하되, 제어부의 제어에 따라 초음파 신호를 발생시키고, 전달된 초음파 신호를 수신하는 펄서 및 리시버와, 상기 펄서 및 리시버에서 발생된 초음파 신호의 임피던스를 정합하는 임피던매칭부와, 임피던스 정합된 초음파 신호를 주회로차단기로 발신하는 발신부와, 주회로차단기를 통해 전달된 초음파 신호를 수신하는 수신부와, 수신부에 수신된 초음파 신호를 증폭하여 상기 제어부로 제공하는 증폭부와, 상기 주회로차단기의 진동을 검출하는 진동검출부와, 기 엑추에이터의 개별 구동하는 복수의 솔레노이드 코일의 전류를 하나의 전류검출부와, 주회로차단기의 진공차단기 진공도를 검출하는 진공검출부와, 주회로차단기의 부분 방전 여부를 검출하는 방전검출부와, 온도 및 습도를 검출하는 환경검출부를 포함는 구조검출부를 포함하고,
구조검출부에서 초음파를 이용하여 비접촉식으로 주회로차단기의 구조 검출결과를 수신한 제어부에서 구조 검출결과에서 철도차량의 진동에 의한 왜곡을 보정한 후, 기준 구조와 비교하여 주회로차단기의 구조적 건전성을 평가하며,
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 건전성 평가 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 진공검출부의 검출 결과를 수신한 제어부가 정상 진공도와 검출된 진공도를 비교하여, 진공차단기의 건전성을 평가하는 건전성 평가 장치. - 제1항에 있어서,
상기 방전검출부의 검출 결과를 수신한 제어부가 부분 방전 기준값과 비교하여 주회로차단기의 절연부 건전성을 평가하는 건전성 평가 장치. - 제1항에 있어서,
상기 환경검출부에서 검출된 온도를 수신한 제어부가 기준 온도와 비교하여 화재 발생 위험을 확인하는 건전성 평가 장치. - 제8항에 있어서,
상기 환경검출부에서 검출된 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 확인하는 건전성 평가 장치. - a) 초음파를 이용하여 주회로차단기의 구조적 건전성을 확인함과 아울러 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 건전성 평가하는 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 건전성 평가 방법. - 제10항에 있어서,
상기 온도패턴은,
각 구성품의 온도에서 외기 온도를 감하여 산출되거나,
외기 온도에 대한 각 구성품의 온도 비를 산출하여 된 것을 특징으로 하는 주회로차단기의 건전성 평가 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항의 주회로차단기의 건전성 평가 장치; 및
상기 건전성 평가 장치에서 검출된 구조적 건전성 정보를 포함한 요소 정보를 수신함과 아울러 이상 여부 판단 결과를 저장하고, 저장된 정보를 학습하여 요소 정보를 이용하여 주회로차단기의 이상 여부를 판단하는 건전성 평가 서버를 포함하는 건전성 평가 시스템. - 제15항에 있어서,
상기 건전성 평가 서버는,
상기 건전성 평가 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 건전성 평가 장치로 송신하는 진단모듈을 포함하는 건전성 평가 시스템. - 제16항에 있어서,
상기 건전성 평가 서버는,
상기 진단모듈의 이상 여부 판단결과와 상기 건전성 평가 장치의 이상 여부 판단 결과에 차이가 있는 경우, 상기 건전성 평가 장치의 기준값을 보정하는 보정모듈을 더 포함하는 건전성 평가 시스템.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220144106A KR102533976B1 (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 |
| KR1020220153236A KR20240062852A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치 |
| KR1020220153237A KR20240062853A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220144106A KR102533976B1 (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220153237A Division KR20240062853A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 방법 |
| KR1020220153236A Division KR20240062852A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102533976B1 true KR102533976B1 (ko) | 2023-05-18 |
Family
ID=86545241
Family Applications (3)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220144106A KR102533976B1 (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 |
| KR1020220153237A KR20240062853A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 방법 |
| KR1020220153236A KR20240062852A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치 |
Family Applications After (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220153237A KR20240062853A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 방법 |
| KR1020220153236A KR20240062852A (ko) | 2022-11-02 | 2022-11-16 | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (3) | KR102533976B1 (ko) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020032804A (ko) * | 2000-10-27 | 2002-05-04 | 정영수 | 주전원 차단기 |
| JP2002184275A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Meidensha Corp | 真空遮断器の真空度監視方法とその装置 |
| US6542076B1 (en) | 1993-06-08 | 2003-04-01 | Raymond Anthony Joao | Control, monitoring and/or security apparatus and method |
| US6542077B2 (en) | 1993-06-08 | 2003-04-01 | Raymond Anthony Joao | Monitoring apparatus for a vehicle and/or a premises |
| KR20030091939A (ko) * | 2000-11-14 | 2003-12-03 | 유켄 고교 가부시키가이샤 | 전자조작장치 |
| US7336156B2 (en) | 2003-04-08 | 2008-02-26 | Hitachi, Ltd. | Communication apparatus, communication method and installation method of railway vehicle-facility intra communication system |
| US7397363B2 (en) | 1993-06-08 | 2008-07-08 | Raymond Anthony Joao | Control and/or monitoring apparatus and method |
| KR20100002815A (ko) * | 2008-06-30 | 2010-01-07 | 서울산업대학교 산학협력단 | 자왜효과를 이용한 구조건전성평가용 비접촉 초음파장치 |
| KR101957409B1 (ko) * | 2018-10-25 | 2019-03-14 | 김병근 | 지진 감지 및 자기진단 기능이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 전동기 제어반, 분전반) |
| US10546441B2 (en) | 2013-06-04 | 2020-01-28 | Raymond Anthony Joao | Control, monitoring, and/or security, apparatus and method for premises, vehicles, and/or articles |
| KR102079813B1 (ko) * | 2020-01-28 | 2020-02-20 | 주식회사 한국이알이시 | 부분방전 진단 기능 및 ＩｏＴ 기술을 구비한 25.8 ｋＶ 친환경 개폐장치 |
| KR20200024467A (ko) * | 2018-08-28 | 2020-03-09 | 인에이블 주식회사 | 레일 변위 측정 시스템 |
| KR20220028254A (ko) * | 2020-08-28 | 2022-03-08 | 현대로오텍(주) | 3상전원 차단기의 수명예측장치 |
-
2022
- 2022-11-02 KR KR1020220144106A patent/KR102533976B1/ko active IP Right Grant
- 2022-11-16 KR KR1020220153237A patent/KR20240062853A/ko unknown
- 2022-11-16 KR KR1020220153236A patent/KR20240062852A/ko unknown
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7397363B2 (en) | 1993-06-08 | 2008-07-08 | Raymond Anthony Joao | Control and/or monitoring apparatus and method |
| US6542076B1 (en) | 1993-06-08 | 2003-04-01 | Raymond Anthony Joao | Control, monitoring and/or security apparatus and method |
| US6542077B2 (en) | 1993-06-08 | 2003-04-01 | Raymond Anthony Joao | Monitoring apparatus for a vehicle and/or a premises |
| KR20020032804A (ko) * | 2000-10-27 | 2002-05-04 | 정영수 | 주전원 차단기 |
| KR20030091939A (ko) * | 2000-11-14 | 2003-12-03 | 유켄 고교 가부시키가이샤 | 전자조작장치 |
| JP2002184275A (ja) * | 2000-12-12 | 2002-06-28 | Meidensha Corp | 真空遮断器の真空度監視方法とその装置 |
| US7336156B2 (en) | 2003-04-08 | 2008-02-26 | Hitachi, Ltd. | Communication apparatus, communication method and installation method of railway vehicle-facility intra communication system |
| KR20100002815A (ko) * | 2008-06-30 | 2010-01-07 | 서울산업대학교 산학협력단 | 자왜효과를 이용한 구조건전성평가용 비접촉 초음파장치 |
| US10546441B2 (en) | 2013-06-04 | 2020-01-28 | Raymond Anthony Joao | Control, monitoring, and/or security, apparatus and method for premises, vehicles, and/or articles |
| KR20200024467A (ko) * | 2018-08-28 | 2020-03-09 | 인에이블 주식회사 | 레일 변위 측정 시스템 |
| KR101957409B1 (ko) * | 2018-10-25 | 2019-03-14 | 김병근 | 지진 감지 및 자기진단 기능이 구비된 수배전반(고압반, 저압반, 전동기 제어반, 분전반) |
| KR102079813B1 (ko) * | 2020-01-28 | 2020-02-20 | 주식회사 한국이알이시 | 부분방전 진단 기능 및 ＩｏＴ 기술을 구비한 25.8 ｋＶ 친환경 개폐장치 |
| KR20220028254A (ko) * | 2020-08-28 | 2022-03-08 | 현대로오텍(주) | 3상전원 차단기의 수명예측장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20240062852A (ko) | 2024-05-09 |
| KR20240062853A (ko) | 2024-05-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2545695C (en) | Method and system for predicting remaining life for motors featuring on-line insulation condition monitor | |
| JP5079878B2 (ja) | 遠隔監視装置 | |
| US9823289B2 (en) | Automated digital earth fault system | |
| KR101574613B1 (ko) | 원격 설정 기능이 있는 초고주파 전기신호 검출에 의한 부분방전 감시진단 시스템 | |
| US9910093B2 (en) | Generator neutral ground monitoring device utilizing direct current component measurement and analysis | |
| KR101874286B1 (ko) | 전력설비 모니터링 및 진단 시스템 | |
| CN101523680B (zh) | 电气故障限制系统 | |
| CN104931862A (zh) | 用于监测配电盘的状态的诊断系统 | |
| EP2810134B1 (en) | Monitoring of primary devices in a power system | |
| KR102380883B1 (ko) | 온도센서와 uhf센서를 이용하여 과열 및 절연이상 상태 감시가 가능한 배전반(고압반, 저압반, 전동기제어반, 분전반) | |
| JP5584253B2 (ja) | 遠隔監視装置 | |
| KR102533976B1 (ko) | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 건전성 평가 장치, 방법 및 시스템 | |
| KR101334030B1 (ko) | 변압기의 이상 감지 시스템 | |
| KR102533975B1 (ko) | IoT 네트워크 및 AI 기반 철도차량용 차단기 모니터링 장치, 방법 및 시스템 | |
| KR20150118456A (ko) | 감시 장치의 부분방전 진단 방법 | |
| CN112577974B (zh) | 一种电缆接头故障检测装置、系统及方法 | |
| CN118138153B (zh) | 一种射频电缆在线故障监测装置及其监测方法 | |
| JP2000215766A (ja) | モニタリング診断装置 | |
| KR102582311B1 (ko) | 모니터링 기능이 내장된 전력기기 | |
| KR102572628B1 (ko) | 생산설비 통합 관리 시스템 | |
| WO2022064843A1 (ja) | 機器診断システム | |
| CN118138153A (zh) | 一种射频电缆在线故障监测装置及其监测方法 | |
| CN116793535A (zh) | 确定高压开关柜测温装置异常的方法、装置和系统 | |
| CN117471233A (zh) | 接触网验电检测方法、装置、设备及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |