KR19980036844A - FFT(Fast Fourier Transform)알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템 - Google Patents

FFT(Fast Fourier Transform)알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템 Download PDF

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성석경
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개시된 내용은 경년열화에 의한 전기설비의 고장을 검출 또는 예측하기 위해 전기설비로부터 추출되는 전력신호의 주파수성분을 FFT(Fast Fourier Transform)방식을 이용한 알고리즘으로 고장을 진단하는 FFT(Fast Fourier Transform)알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 전기설비 고장진단시스템은 경년열화에 의해 발생될 수 있는 전기설비의 고장을 전기설비로 인입되는 전류의 FFT알고리즘으로 분석하여 전문가 지식베이스와 고장유형을 비교판단함으로써, 그 고장을 예측하고 고장의 원인을 쉽게 찾을 수 있는 장점이 있다. 그리고, 기존의 전기설비의 고장진단을 위해 필요한 인원을 절감시키고, 고장진단에 필요한 유지보수비를 감해주는 효과가 있다.

Description

FFT(Fast Fourier Transform)알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템.
본 발명은 전기설비 고장진단시스템에 관한 것으로서, 특히 경년열화에 의한 전기설비의 고장을 검출 또는 예측하기 위해 전기설비로부터 추출되는 전류신호의 주파수성분을 FFT(Fast Fourier Transform)방식의 알고리즘으로 고장을 진단하는 FFT(Fast Fourier Transform)알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템에 관한 것이다.
전기설비는 재해가 발생된 후에라야 그 재해 원인을 치유하는 것이 통상적이었다. 다시말해, 전기설비로 인한 사고가 발생하면 해당 전기설비를 교환 또는 수리하였다. 또, 종래에는 전기설비에 의한 재해를 예방하고자 일정 주기로 점검을 실시 하였다.
그러나, 종래에는 각종 전기설비에 대해 일일이 점검을 실시해야 했으므로 번거로울 뿐만 아니라 점검 작업을 경험에 의존하여 실시하거나 정기적으로 점검작업을 실시하는 정도에 그쳐 효과적으로 사고예방을 달성할 수 없었으며, 다수 인력을 동원하여 점검작업을 수행해야만 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 안출한 것으로서, 그 목적은 경년열화에 의해 발생되는 전기설비의 고장을 검출 또는 예측하기 위하여 3상 전류 및 중성점에 흐르는 전류파를 검출하고, 이 검출파형을 FFT알고리즘을 이용하여 분석하여 분석결과를 전문가의 전기설비 고장지식에 의한 지식베이스와 비교판단하여 고장을 진단 및 예측하는 전기설비의 고장진단시스템을 제공함에 있다.
여기서 전류파형의 고조파 전류분을 검출하기 위하여 FFT(Fast Fourier Transform)알고리즘을 이용한다. 따라서, 본 발명은 검출된 고조파 성분과 크기의 분류에 의해서 각종 고장의 특징을 도출하고 지식베이스를 근거로 한 전문가 알고리즘에 의하여 전기설비의 고장을 진단하고 예측하는 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전기설비 고장진단 시스템의 블록도,
도 2(a)는 본 발명에 따른 전기설비 고장진단 시스템의 전류신호 분석 알고리즘,
도 2(b)는 도 2(a)의 A부분을 상세히 도시한 알고리즘.
※도면의 주요부분에 대한 부호 설명※
10 : 3상 주전원11 : 인입단
12 : 전기설비13 : 연결부
20 : 신호연산처리부21 : 전류신호입력부
22 : FFT신호분석부30 : 퍼스널컴퓨터(PC)
31 : 듀얼포트램(DPRAM)40 : 연산부
따라서, 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 전기설비 고장진단시스템에 있어서, 상기 전기설비의 인입단의 전단에서 전류파형을 측정하고, 이 전류파형의 고조파를 분석하는 신호연산처리부; 및 상기 신호연산처리부에서 분석된 전류파형을 상기 전기설비의 고장유형과 비교판단하기 위해 전문가의 지식베이스를 근거로한 전문가 알고리즘이 내장된 퍼스널컴퓨터를 포함하는 FFT알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템에 있다.
또다른 특징은 전기설비 고장진단시스템에 있어서, 샘플링개수카운트 및 FFT분석의 완료상태에 대해 초기화하고 전기설비로부터의 고조파성분을 샘플링하는 단계, FFT분석결과를 DPRAM에 저장하고 FFT분석완료를 참으로 셋팅하는 단계, PC에서 FFT분석 데이터를 요구하는지를 판단하는 단계를 포함하는 FFT알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템.에 있다.
이러한 본 발명의 구성은 이하 참조된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전기설비 고장진단 시스템의 블록도이다. 도시한 바와 같이, 통상 전기설비는 3상주전원(10)에서 전기설비(12)로 인입되는 인입단(11)에 연결되어 있다. 이 3상주전원(10)에서 인입단(11)으로 연결되는 연결부(13)에는 3상주전원(10)의 전류파형을 검출하는 검출센서(미도시)가 부착되어 있다. 이 검출센서는 전류파형을 화상으로 나타내도록 DSP보드와 같은 신호연산처리부(20)에 연결되어 검출되는 전류파형을 보낸다. 이 신호연산처리부(20)에는 검출된 전류신호를 입력받는 전류신호입력부(21)가 형성되어 있다. 이 전류신호입력부(21)는 신호연산처리부(20) 상에 형성된 FFT신호분석부(22)로 전류신호를 출력한다. 따라서, FFT신호분석부(22)는 전류파형을 분석하여 퍼스널컴퓨터(30)에 내장된 듀얼포트램(DPRAM)(31)으로 분석데이터를 저장시킨다. 이 듀얼포트램(31)은 퍼스날컴퓨터(이하, PC라 함)(30)에 형성되어 결합되어있다. 듀얼포트램(31)에 저장된 전류파형분석데이터는 연산부(40)에서 변수가 설정되고 지식베이스와 이들 지식베이스와 비교하는 알고리즘에 의해 연산된다. 따라서, 여기서 연산된 데이터는 전기설비의 고장을 진단하고 또는 예측하는 데이터로 출력된다.
그리고, 도 2(a) 및 (b)는 도 1에서 검출된 전류파형의 고조파를 FFT(Fast Fourier Transform)방식으로 분석하는 알고리즘을 나타낸 순서도이다. 도시한 바와같이, 샘플개수카운트의 초기값을 0으로 설정하고, 샘플링이 완료되지 않은 것으로 초기화하며 FFT분석이 완료되지 않은 것으로 초기화한다(단계100). 이렇게 설정된 초기값에 의해 전류파형 데이터는 샘플링이 되고, 샘플링이 완료되었는지에 대해 참인가 거짓인가를 판단하는 과정으로 진행된다(단계 101). 따라서, 샘플링 완료가 참이 아니면 즉, 샘플링이 완료되지 않았으면 다시 단계 101로 되돌아와 다시 샘플링을 하고, 참이면 FFT분석완료가 거짓인가를 판단하는 단계로 진행한다(단계102). 그리고, 단계 102에서 FFT분석완료가 거짓이 아니면 PC에서 FFT분석 데이터를 요구하는가에 대해 판단하는 단계(단계104)로 진행된다. 만약, 단계102의 값이 거짓이라면 FFT분석 결과를 PC의 듀얼포트램(DPRAM)에 저장하고, FFT분석완료를 참으로 셋팅한다(단계103). 그리고, PC에서 데이터를 요구하는지 하지 않는지 판단하는 단계로 출력된다. 단계 104에서 PC에서 데이터를 요구하지 않으면 다시 단계 101로 돌아가 샘플링과 FFT수행을 한다. 그리고, PC에서 데이터를 요구하면 단계 100과 같이 샘플개수카운트를 0으로 초기화하고, 샘플링완료를 거짓으로 초기화하며, FFT분석완료를 거짓이라 초기화하여 다시 단계 101을 따라 샘플링과 FFT수행을 하게 된다(단계 105).
이와아울러, 도 2(a)의 A부분을 상세히 도시한 도2(b)에서 보는 바와같이, 샘플링한 결과를 저장하기 위해 샘플링완료가 참인지 거짓인지 판단하는 단계 101에서 샘플링완료가 참이면 샘플링한 결과들을 저장하고 샘플링개수카운트를 수행한다(단계 200). 또한, 샘플링완료가 참이 아니면 샘플링완료를 참으로 셋팅하고 이 단계를 무시한다(단계 201). 그리고, 샘플링과정을 끝낸다.
본 발명에 따른 전기설비 고장진단시스템은 경년열화에 의해 발생될 수 있는 전기설비의 고장을 전기설비로 인입되는 전류의 FFT알고리즘으로 분석하여 전문가 지식베이스와 고장유형을 비교판단함으로써, 그 고장을 예측하고 고장의 원인을 쉽게 찾을 수 있는 장점이 있다. 그리고, 기존의 전기설비의 고장진단을 위해 필요한 인원을 절감시키고, 고장진단에 필요한 유지보수비를 감해주는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 전기설비 고장진단시스템에 있어서,
    상기 전기설비의 인입단의 전단에서 전류파형을 측정하고, 이 전류파형의 고조파를 분석하는 신호연산처리부; 및
    상기 신호연산처리부에서 분석된 전류파형을 상기 전기설비의 고장유형과 비교판단하도록 전문가의 지식베이스를 근거로한 전문가 알고리즘이 내장된 퍼스널컴퓨터를 포함하는 FFT알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 신호연산처리부에는 상기 전기설비의 고조파 전류분을 분석하도록 FFT(Fast Fourier Transform)방식을 이용한 전류파형의 FFT신호 분석 알고리즘을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기설비 FFT알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템.
  3. 전기설비 고장진단시스템에 있어서,
    샘플링개수카운트 및 FFT분석의 완료상태에 대해 초기화하고 전기설비로부터의 고조파성분을 샘플링하는 단계;
    FFT분석결과를 DPRAM에 저장하고 FFT분석완료를 참으로 셋팅하는 단계;
    PC에서 FFT분석 데이터를 요구하는지를 판단하는 단계를 포함하는 FFT알고리즘을 이용한 전기설비 고장진단 시스템.
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