KR20100112734A - On-site complex abnormal diagnosis method of induction motor - Google Patents

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KR20100112734A
KR20100112734A KR1020090031169A KR20090031169A KR20100112734A KR 20100112734 A KR20100112734 A KR 20100112734A KR 1020090031169 A KR1020090031169 A KR 1020090031169A KR 20090031169 A KR20090031169 A KR 20090031169A KR 20100112734 A KR20100112734 A KR 20100112734A
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강동식
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윤영우
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한국전기연구원
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Abstract

PURPOSE: An on-site complex abnormal diagnosis method of an induction motor is provided to allow a user to efficiently maintain the induction motor by diagnosing various kinds of fault. CONSTITUTION: The characteristics of an induction motor are calculated from a vibration signal and a current signal(104). The feature values of a reference load rate are curved fitted and are calculated. The feature values of a breakdown characteristic map and induction motor are normalized(105). The feature of a group is extracted from the corrected feature values(106). The extracted feature is classified(107). The type of the problem is diagnosed in reference to the extracted value(108).

Description

유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법{On-site complex abnormal diagnosis method of induction motor}On-site complex abnormal diagnosis method of induction motor

본 발명은 유도전동기의 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도전동기의 정상 작동 여부를 진단하기 위하여, 유도전동기의 진동 신호 및 전류 신호로부터 검출되는 특징값들을 계산하고, 계산된 특징값들에 대한 선별적인 추출 과정을 통하여, 하나 이상의 특징값들로부터 유도전동기의 결함 상태를 진단함으로써 유도전동기에 발생된 다양한 종류의 고장 상태를 진단하여 유도전동기의 효과적인 유지·보수가 가능하도록 하는 유도전동기의 고장 진단 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for diagnosing a failure of an induction motor, and more particularly, in order to diagnose whether the induction motor is normally operated, calculating characteristic values detected from vibration signals and current signals of the induction motor, and calculating the calculated characteristic values. Through selective extraction process for the induction motor, it is possible to diagnose various kinds of failure states generated in the induction motor by diagnosing the fault condition of the induction motor from one or more characteristic values. It relates to a failure diagnosis method.

유도전동기는 작동에 따라 회전자의 동적 편심, 정적 편심, 회전자 바 단락, 고정자 권선 층간 단락, 베어링 불량 등과 같이 다양한 유도전동기의 결함이 발생하게 되며, 이러한 결함들이 발생하는 경우 유도전동기 작동 중 안전사고로 연결될 수 있어 유도전동기의 상태를 정확하게 진단할 수 있는 유도전동기의 고장 진단 방법이 다양하게 연구되고 있다.Induction motors may cause various induction motor defects such as dynamic eccentricity of the rotor, static eccentricity, rotor bar short circuit, stator winding interlayer short circuit, bearing failure, and so on. Various methods of diagnosing faults of induction motors that can be connected to accidents and accurately diagnose the state of induction motors have been studied.

이러한 유도전동기의 고장 진단 방법은 주로 진동기법을 이용하여 설비 결함의 조기 발견 및 설비 가동 중단시간의 감소 등을 위하여 진행되어 왔지만, 진동기법만으로는 전동기 결함의 조기발견 및 설비의 정확한 분석이 어렵게 되어, 전류, 전압, 자속특성 등의 특성 분석을 통한 회전기기의 정밀 진단 필요성이 대두되게 되었다.The failure diagnosis method of the induction motor has been mainly performed for the early detection of equipment defects and the reduction of downtime by using the vibration technique, but the vibration technique alone makes it difficult to detect the motor defects early and accurately analyze the equipment. The necessity of precise diagnosis of rotating equipment has emerged by analyzing the characteristics of current, voltage and magnetic flux.

산업현장에서의 회전기기(팬, 펌프, 압축기, 교반기 등) 또는 왕복운동 기기들에 사용되는 유도전동기의 전류, 전압, 자속, 온도, 진동신호 등의 데이터를 현장에서 획득하여 전동기 고정자 권선의 절연이상, 회전자의 파손, 공극의 불안정 등을 진단하고, 과도전류에 의한 베어링 또는 축 손상 등의 모니터링과 정확한 진단, 수명 예측, 그리고 결함의 조기 발견을 수행할 수 있도록 다양한 기법들을 활용하는 새로운 진단기술들이 개발되고 있다.Insulation of stator winding of motor by acquiring data such as current, voltage, magnetic flux, temperature, vibration signal of induction motor used in rotating equipment (fan, pump, compressor, stirrer, etc.) or reciprocating equipment in industrial field New diagnostics that utilize various techniques to diagnose faults, breakage of rotors, instability of voids, and to monitor and correct bearing or shaft damage due to transients, to perform accurate diagnosis, to predict life, and to detect defects early. Technologies are being developed.

이러한 진단기술로서, 전류의 주파수 성분을 이용하여 유도전동기를 진단하기 위한 MCSA(Motor Current Signature Analysis) 기법이 개발되어 있다. MCSA 기법은 센서없이 원격에서 전동기의 상태를 감시할 수 있을 뿐만 아니라, 전동기의 회전자 바 불량에 효율적이며, 기타 전기적 고장 탐지에 유용하다는 장점이 있는 반면, 기계적 비정상 상태 진단에는 정확도가 낮다는 단점이 있다. 따라서, 전류신호만을 이용한 진단기법을 보완하기 위하여 전류와 전압신호를 동시에 사용하는 ESA(Electrical Signature Analysis) 기법이 추가적으로 도입되었다.As such a diagnosis technique, a motor current signature analysis (MCSA) technique for diagnosing an induction motor using a frequency component of a current has been developed. The MCSA technique can remotely monitor the state of the motor without a sensor, and is effective for the rotor bar failure of the motor and useful for detecting other electrical failures. There is this. Therefore, an ESA (Electrical Signature Analysis) technique that uses a current and a voltage signal at the same time is additionally introduced to complement a diagnosis technique using only a current signal.

한편, 유도전동기의 상태를 진단하기 위하여 이용되는 전기적 신호로는 인가전류 및 전압, 순시 인가전력, 모터 공극 토크 등이 있으며, 이들 신호들을 이용하 여 시간축, 주파수축, 시간-주파수축 예측기법을 이용하여 비정상상태에 대한 해석을 실시하고 있으며, 회전수를 추정하기 위하여 축편심 주파수 탐지 및 극통과 주파수 탐지 방법이 이용되고 있다. 다만, 이러한 전기적 신호를 통한 해석 방법은 고분해능의 주파수 분석법이 필요하며, 이를 위해서는 긴 시간 측정해야 하는 번거로움과 데이터를 처리하는데 과다한 시간이 요구되는 문제점이 존재하였다.On the other hand, the electrical signals used for diagnosing the state of the induction motor include applied current and voltage, instantaneous applied power, motor void torque, and the like. These signals are used to predict the time axis, frequency axis, and time-frequency axis. In order to estimate the rotational speed, axial eccentric frequency detection and pole passing frequency detection are used. However, such an electrical signal analysis method requires a high resolution frequency analysis method, which requires a long time measurement and an excessive time for processing data.

특히, 고정자 전류 분석과 같은 전기적 신호를 이용하는 경우, 실제 유도전동기에서 발생 가능한 결함 중 고정자 권선, 회전자 바 단락 등의 결함은 용이하게 검출이 가능하나, 베어링 손상과 같은 기계적 결함은 검출의 정확성이 낮아지는 문제가 존재한다.In particular, when electrical signals such as stator current analysis are used, defects such as stator windings and rotor bar short-circuits that can occur in actual induction motors can be easily detected. There is a problem of being lowered.

또한, 종래 기술에 따라 유도전동기의 고장 진단을 수행하는 경우, 각각의 결함에 대하여 결함 발생 여부를 판단할 수 밖에 없어, 여러가지 결함이 복합적으로 발생하고 있는 복합 결함 상태를 진단할 수 없는 문제점이 존재하였으며, 고장 진단 시 단순히 결함의 유무를 판단할 뿐, 결함의 정도를 구분할 수 없어 실제 유도전동기의 이상 작동 상태에 대한 정확한 진단이 어려운 문제점이 존재하였다.In addition, when performing a fault diagnosis of an induction motor according to the prior art, it is necessary to determine whether or not a defect occurs for each defect, and there is a problem in that it is not possible to diagnose a complex defect state in which various defects are complex. In addition, it is difficult to accurately diagnose the abnormal operation state of an induction motor because it is not possible to distinguish the degree of defects simply by determining the presence or absence of a defect when diagnosing a failure.

이에 본 발명에서는 유도전동기의 고장을 진단하는 방법에 있어서, 유도전동기의 기계적·전기적 결함을 효과적으로 검출할 수 있도록, 진동 신호 및 고정자 전류 신호에 대한 측정 및 부하율을 반영한 분석을 통하여, 고정자 권선 불량, 회전자 편심, 베어링 손상과 같은 유도전동기에서 실제 발생하고 있는 복합적인 결함들을 일회적 진단에 의하여 정확하게 검출할 수 있으며, 검출된 결함의 정도에 대한 진단까지 수행할 수 있는 유도전동기의 복합 고장 진단 방법을 제공한다.Therefore, in the present invention, in the method of diagnosing the failure of the induction motor, the stator winding failure, through the analysis reflecting the measurement and the load factor for the vibration signal and the stator current signal to effectively detect the mechanical and electrical defects of the induction motor, The complex fault diagnosis method of the induction motor which can accurately detect the complex defects actually occurring in the induction motor such as rotor eccentricity and the bearing damage by one-time diagnosis, and can also diagnose the degree of the detected defects to provide.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다음과 같은 구성을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides the following configuration.

본 발명은 유도전동기의 고장 진단 방법에 있어서, a) 미리 설정된 기준 부하율에 따라, 정상 상태 및 고장 상태에 대한 특징값으로 이루어진 고장 특징 맵을 작성하는 단계와; b) 진단용 유도전동기의 진동 신호 및 전류 신호로부터 진단용 유도전동기의 특징값을 계산하는 단계와; c) 상기 기준 부하율에 대한 특징값들을 커브피팅하여, 상기 진단용 유도전동기의 실제 부하율에 해당하는 보정된 특징값들을 계산하는 단계와; d) 고장 특징 맵의 특징값 및 진단용 유도전동기의 특징값에 대한 정규화를 수행하는 단계와; e) 실제 부하율이 반영된 보정된 특징값 중 고장 종류의 구분이 가능하도록 군집을 형성하는 특징값을 추출하는 단계와; f) 추출된 특징값의 군집에 대하여, 진단용 유도전동기의 계산된 특징값으로부터 소정의 임계 값 이내에 포함되는지 여부에 따라 하나 이상의 상기 추출된 특징값의 군집을 분류하는 단계와; g) 분류된 특징값의 군집 중 최대 비율의 군집 및 상기 최대 비율의 군집과 비율차가 소정 진단 파라미터 내인 군집을 검출하고, 검출된 군집에 대응하는 고장 종류를 진단하는 단계로; 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법을 제공한다.In the fault diagnosis method of the induction motor, the method comprises the steps of: a) creating a fault characteristic map comprising a characteristic value for a steady state and a fault condition according to a preset reference load ratio; b) calculating characteristic values of the diagnostic induction motor from the vibration signal and the current signal of the diagnostic induction motor; c) curve fitting feature values for the reference load factor to calculate corrected feature values corresponding to the actual load factor of the diagnostic induction motor; d) normalizing the feature values of the fault feature map and the feature values of the diagnostic induction motor; e) extracting feature values forming a cluster from among the corrected feature values reflecting the actual load rate so as to distinguish the failure types; f) classifying a cluster of the extracted feature values according to whether the cluster of extracted feature values is included within a predetermined threshold value from the calculated feature value of the diagnostic induction motor; g) detecting a cluster of the maximum ratio among the clusters of the classified feature values and a cluster whose ratio and the difference between the maximum ratio cluster are within a predetermined diagnostic parameter and diagnosing a failure type corresponding to the detected cluster; An on-site complex failure diagnosis method of an induction motor is provided.

이 경우, 상기 a) 단계의 상기 기준 부하율은 0%, 25%, 50%, 75%, 100%의 부하율인 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법을 제공한다.In this case, the reference load ratio of the step a) provides an on-site combined failure diagnosis method of the induction motor, characterized in that the load ratio of 0%, 25%, 50%, 75%, 100%.

또한, 상기 a) 단계의 고장 상태의 종류는 회전자의 동적 편심, 회전자의 정적 편심, 회전자 바 단락, 고정자 권선 층간 단락, 베어링 불량으로 구성된 일군의 결함으로부터 선택된 하나 이상의 결함인 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법을 제공한다.In addition, the kind of failure state of step a) is one or more defects selected from the group consisting of a dynamic eccentricity of the rotor, a static eccentricity of the rotor, a short circuit of the rotor bar, a short circuit between the stator windings, and a bad bearing. An on-site complex failure diagnosis method of an induction motor is provided.

그리고, 상기 a) 단계의 상기 고장 상태들은 고장 상태의 정도에 따라 경·중의 상태로 구분되어, 각각의 상태에 대한 특징값이 독립적으로 저장된 고장 특징 맵이 작성되는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법을 제공한다.In addition, the fault conditions of step a) are classified into light and heavy conditions according to the degree of the fault condition, and a fault feature map in which feature values for each state are independently stored is generated. -Site complex fault diagnosis method is provided.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the on-site complex failure diagnosis method of the induction motor according to the present invention has the following effects.

첫째, 진동 신호 및 고정자 전류 신호를 검출하고, 진단 대상에 해당하는 유도전동기의 실제 부하율을 반영하여 분석을 수행할 수 있으므로, 유도전동기의 기계적 결함 및 전기적 결함 모두에 대하여 정확한 진단이 가능한 효과가 있다.First, since the vibration signal and the stator current signal can be detected and the analysis can be performed by reflecting the actual load rate of the induction motor corresponding to the diagnosis target, accurate diagnosis can be made for both mechanical and electrical defects of the induction motor. .

둘째, 다양한 결함이 복합적으로 발생된 유도전동기의 고장 상태에 대하여 복수의 결함 각각에 대한 고장 발생 여부를 일회적 진단 방법에 의하여 정확하게 진단하는 복합 진단이 가능하도록 하는 효과가 있다.Second, there is an effect to enable a complex diagnosis that accurately diagnoses the failure of each of a plurality of defects by the one-time diagnosis method for the failure state of the induction motor in which various defects are generated in combination.

셋째, 유도전동기의 결함 발생 여부 뿐만 아니라 결함의 경·중과 같은 결함의 정도를 판별할 수 있어 유도전동기의 유지·보수를 효과적으로 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.Third, it is possible to determine whether the induction motor defects occur as well as the degree of defects such as light and medium defects, so that the maintenance and repair of the induction motor can be effectively performed.

넷째, 간단한 특징 추출 및 분석 과정을 통한 고장 진단 방법을 제공함으로써, 간단한 설비로도 유도전동기의 고장 진단을 정확하게 수행할 수 있으므로, 유도전동기의 운전신뢰성을 향상시키고 고장으로 인한 파급효과를 최소화시키는 효과가 있다.Fourth, by providing a fault diagnosis method through a simple feature extraction and analysis process, the fault diagnosis of the induction motor can be accurately performed even with a simple facility, thereby improving the operational reliability of the induction motor and minimizing the ripple effect due to the failure. There is.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 유도전동기의 복합 고장 진단 방법에 있어서, 유도전동기의 기계적·전기적 결함을 감지하기 위하여, 진동 신호 및 고정자 전류 신호로부터 계산된 특징값을 추출하고, 부하율이 반영된 분석을 통하여 소정의 임계값 내에 해당하는 특징값의 군집 중 소정의 진단 파라미터 내에 해당되는 특징값의 군집을 추출하여 유도전동기에서 발생된 복합 결함을 검출할 수 있음은 물론, 미리 제공된 소정의 데이터를 통하여 검출된 결함 데이터와 비교함으로써 결함의 정도를 판단할 수 있는 유도전동기의 복합 고장 진단 방법을 제공한다.In the present invention for achieving the above object, in the complex failure diagnosis method of the induction motor, in order to detect the mechanical and electrical defects of the induction motor, the characteristic value calculated from the vibration signal and the stator current signal, and the load factor is reflected analysis By extracting a cluster of feature values corresponding to a predetermined diagnostic parameter from a cluster of feature values corresponding to a predetermined threshold value through the detection of complex defects generated in the induction motor, as well as through a predetermined data provided in advance The present invention provides a complex failure diagnosis method of an induction motor capable of determining a degree of a defect by comparing the detected defect data.

본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법에서는 고장 진단을 위하여 유도전동기로부터 진동 신호와 고정자의 전류 신호를 동시에 측정하고, 고장 진단을 위한 진동 신호 및 전류 신호에 대한 특징값을 계산하는 단계가 우선적으로 수행된다. 그리고, 계산된 특징값들은 유도전동기의 현재 작동 상태를 반영하여, 결함 진단에 적합하다고 판단되는 소정의 특징값을 추출하는 단계를 거친 다음, 미리 계산된 고장 특징맵의 특징값과 추출된 특징값을 비교하여 임계값 및 진단 파라미터의 설정 범위에 의하여 유도전동기의 결함 발생 여부를 판단하게 된다.In the on-site complex fault diagnosis method of an induction motor according to the present invention, the vibration signal and the stator current signal are simultaneously measured from the induction motor for fault diagnosis, and the characteristic values for the vibration signal and the current signal for fault diagnosis are calculated. The step is performed first. Then, the calculated feature values reflect the current operating state of the induction motor, and after extracting predetermined feature values determined to be suitable for fault diagnosis, the feature values of the pre-calculated fault feature map and the extracted feature values By comparing this, it is determined whether a fault occurs in the induction motor based on the threshold and the setting range of the diagnostic parameter.

따라서, 계산된 특징값 및 각 결함에 대하여 미리 작성된 특징값의 데이터를 임계값 및 진단 파라미터의 설정 범위에 따라 동시에 비교·분석할 수 있어 한번의 진단으로 복합 결함을 진단할 수 있는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법을 제공한다.Therefore, it is possible to simultaneously compare and analyze the calculated feature values and the data of feature values previously prepared for each defect according to the threshold and the setting range of the diagnostic parameter, and to turn on the induction motor that can diagnose a complex defect in one diagnosis. -Site complex fault diagnosis method is provided.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부된 도면의 도 1은 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법이 실제 수행되는 과정을 순차적으로 도시하고 있는 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법은 데이터 취득 단계, 진동 및 전류 신호를 이용하여 특징값을 계산하는 단계, 정규화 단계, 특징값의 추출 단계, 특징값의 분류 단계, 고장 판단 단계를 거치도록 구성된다.FIG. 1 of the accompanying drawings is a flowchart sequentially illustrating a process of actually performing the on-site complex failure diagnosis method of an induction motor according to the present invention. As shown in FIG. 1, the on-site complex failure diagnosis method of an induction motor according to the present invention includes a data acquisition step, a step of calculating a feature value using vibration and current signals, a normalization step, a step of extracting a feature value, It is configured to go through the classification step of the feature value, the failure determination step.

본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법에서의 각 단계에 대한 구체적인 설명에 앞서, 결함 판단을 위하여 계산되는 특징값들을 살펴보면 아래와 같다.Prior to the detailed description of each step in the on-site complex failure diagnosis method of the induction motor according to the present invention, the feature values calculated for defect determination are as follows.

특징값이란 유도전동기에 관한 시간 영역 또는 주파수 영역의 파라미터를 의미하는 것으로, 본 발명에서의 결함 판단을 위한 특징값들은 슬립과 회전속도에 종속적인 특징값과(이하, ‘제1그룹’이라 한다.), 슬립과 회전속도에 독립된 특징값(이하, ‘제2그룹’이라 한다.)으로 구분되는 두가지 그룹으로 분류된다.The feature value refers to a parameter of a time domain or a frequency domain of an induction motor. The feature values for determining a defect in the present invention are characterized by a slip value and a rotation speed-dependent feature value (hereinafter referred to as 'first group'). .), It is classified into two groups, which are divided into characteristic values independent of slip and rotation speed (hereinafter referred to as 'second group').

상기 제1그룹에 해당하는 특징값은 검출된 진동 신호로부터 계산되는 특징값과 전류 신호로부터 계산되어지는 특징값으로 구분되며, 진동 신호로부터는 베어링 결함의 결함 주파수를 계산하고, 전류 신호로부터는 각각 고정자 권선 층간 단락, 회전자 바 단락, 편심 결함의 결함 주파수를 계산한다.The feature value corresponding to the first group is divided into a feature value calculated from the detected vibration signal and a feature value calculated from the current signal, and the fault frequency of the bearing defect is calculated from the vibration signal, and from the current signal, respectively. Calculate the fault frequency of stator winding interlayer short circuit, rotor bar short circuit, and eccentricity fault.

진동 신호는 실제 베어링 결함에 대한 진단율이 가장 정확하므로, 베어링의 내륜 및 외륜에 대한 결함을 진단하기 위하여, 베어링 내·외륜의 결함 주파수를 계산한다.Since the vibration signal has the most accurate diagnosis rate for actual bearing defects, the defect frequencies of the inner and outer rings of the bearing are calculated to diagnose the defects of the inner and outer rings of the bearing.

베어링 내륜의 결함 주파수는The fault frequency of the bearing inner ring

Figure 112009021681618-PAT00001
Figure 112009021681618-PAT00001

이며, 베어링 외륜의 결함 주파수는The fault frequency of the bearing outer ring is

Figure 112009021681618-PAT00002
Figure 112009021681618-PAT00002

(n: 베어링의 볼수 , fr: 회전주파수 (Hz))(n: number of bearings, f r : rotational frequency (Hz))

본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법은 주로 저압 유도전동기의 고장 진단을 위한 것으로서, 상기 내·외륜의 베어링 결함 주파수 계산식은 베어링의 볼 수가 6 ~ 12일때 사용되는 계산식으로서, 저압 유도전동기의 일반적인 볼 수를 고려할 때 통상적으로 사용 가능하다.On-site complex failure diagnosis method of the induction motor according to the present invention is mainly for the failure diagnosis of low-pressure induction motor, the bearing fault frequency calculation formula of the inner and outer ring is a calculation formula used when the number of ball bearings 6 ~ 12, Considering the general view of induction motors, they are commonly available.

한편, 전류 신호로는 고정자 권선 층간 단락 결함, 회전자 바 단락, 편심 진단을 수행하게 되는데, 각각의 결함주파수를 검토하면,On the other hand, as a current signal, short circuit defects between stator windings, rotor bar short circuits, and eccentric diagnosis are performed.

고정자 권선 층간 단락 결함의 결함주파수는The fault frequency of the stator winding interlayer short circuit fault is

Figure 112009021681618-PAT00003
Figure 112009021681618-PAT00003

(fo: 공급주파수(supply frequency), l: 1, 2, 3,……, k: 1, 3, 5,……, p: 극 쌍(pole pairs), s: 슬립(slip))(f o : supply frequency, l: 1, 2, 3, ……, k: 1, 3, 5, ……, p: pole pairs, s: slip)

이며, 이 경우, 고정자 권선 층간 단락 결함의 결함주파수는 l, k에 의하여 결정되나, 데이터처리 속도, 메모리 용량 등을 고려, 소정의 값들(실험 결과, k값은 1, 3, 5 까지, l값은 1, 2, 3, 4, 5 일 때까지 계산하여도 결함 진단에 충분하다.)까지 연산을 수행하도록 설정함이 바람직하다.In this case, the defect frequency of the stator winding interlayer short-circuit defect is determined by l and k. However, considering the data processing speed and memory capacity, predetermined values (experimental results, k values up to 1, 3, 5, l It is desirable to set the value up to 1, 2, 3, 4, 5 until the calculation is sufficient for fault diagnosis.

또한, 회전자 바 단락 결함의 결함주파수는In addition, the defect frequency of the rotor bar short circuit defect is

Figure 112009021681618-PAT00004
Figure 112009021681618-PAT00004

(fo: 공급주파수(supply frequency), s: 슬립(slip), k: 1, 2, 3,……(일반적으로 k=1))(f o : supply frequency, s: slip, k: 1, 2, 3, …… (typically k = 1))

이며, 상술한 고정자 권선 층간 단락에서와 마찬가지로 k값을 지정함이 바람직하며, k=1일 때 결함 주파수의 신호가 잘 검출되므로 본 발명의 바람직한 일구현예에서는 k=1로 설정한다.As in the above-described short circuit of the stator winding interlayer, it is preferable to specify a value of k. In the preferred embodiment of the present invention, k = 1 is set because k is a signal of a defect frequency.

그리고, 편심 결함의 결함주파수는The defect frequency of the eccentric defect is

Figure 112009021681618-PAT00005
Figure 112009021681618-PAT00005

(fo: 공급주파수(supply frequency), s: 슬립(slip), nws: 1, 2, 3,……, R: 회전자 바 슬롯 수, p: 극 쌍(pole pairs), nd0: 0(정적 편심), 1(동적 편심))(f o : supply frequency, s: slip, n ws : 1, 2, 3, ……, R: number of rotor bar slots, p: pole pairs, n d0 : 0 (static eccentricity), 1 (dynamic eccentricity))

이며, 본 발명에 따라 수행된 시험결과에 따르면, 상기 nws값은 1, 3, 5 까지만 계산하더라도 충분히 정확한 결함 검출이 가능함을 알 수 있었다.According to the test results performed according to the present invention, it can be seen that the defects can be sufficiently accurate even if the nws value is calculated only up to 1, 3, and 5.

한편, 본 발명에 의한 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법에서 상기 제2그룹에 해당하는 특징값들 중 시간 영역의 특징값들은 평균(Mean), 표준편차(Standard deviation), 왜도(Skewness), 첨도(Kurtosis), 실효치(RMS), 형상계수(Shape factor), 파고율(Crest factor)에 해당하며, 주파수 영역의 특징값들은 주파수 중심(Frequency center), 제곱 평균 주파수(Mean square frequency), 실효치 주파수(Root mean square frequency), 분산 주파수(Variance frequency), 표준편차 주파수(Root variance frequency)에 해당한다. 본 발명에 따른 제2그룹의 각 특징값들에 대한 계산식을 간략히 살펴보면 아래와 같다.Meanwhile, in the on-site complex fault diagnosis method of the induction motor according to the present invention, the feature values in the time domain among the feature values corresponding to the second group are mean, standard deviation, skewness. ), Kurtosis, RMS, shape factor, crest factor, and the characteristic values of the frequency domain are frequency center, mean square frequency, It corresponds to a root mean square frequency, a variance frequency, and a root variance frequency. Briefly look at the calculation formula for each feature value of the second group according to the present invention.

평균은 시계열 신호의 전체를 대표하는 값으로서, 다음과 같이 표현된다.The average is a value representing the entire time series signal and is expressed as follows.

Figure 112009021681618-PAT00006
Figure 112009021681618-PAT00006

평균은 모든 관측 값들에 포함된 정보에 기초하지만, 임펄스 파형과 같은 극단적인 관측 값의 영향에 민감한 특징값에 해당한다.The mean is based on the information contained in all observations, but corresponds to a feature that is sensitive to the effects of extreme observations, such as an impulse waveform.

시계열 신호의 산포를 측정하는 척도로 분산과 표준편차가 사용가능 하지만, 표준편차가 분산에 비하여 의미있는 특징값에 해당하므로, 본 발명에서는 표준편차를 사용하며, 표준편차는 아래 계산식에 의하여 계산된다.Although variance and standard deviation can be used as a measure of the dispersion of time series signals, the standard deviation is used in the present invention because the standard deviation corresponds to a meaningful characteristic value compared to the variance, and the standard deviation is calculated by the following equation. .

Figure 112009021681618-PAT00007
Figure 112009021681618-PAT00007

왜도(Skewness)는 시계열 신호에 대한 관측 값들의 확률밀도함수 분포의 대칭정도와 방향을 나타내는 값으로서, 평균이나 분산과는 달리 무차원수이다. 왜도는 평균과 중앙값(또는 최빈값)의 차이를 표준편차로 나눈 값으로 구하는 피어슨 방법(제1식) 또는 평균에 대한 표준편차의 비를 이용한 방법(제2식)을 통하여 계산한다. 각각에 대한 계산식은 아래와 같다.Skewness represents the degree of symmetry and the direction of the probability density function distribution of observed values for a time series signal. Distortion is calculated by the Pearson method (Equation 1), or the method using the ratio of the standard deviation to the mean (Equation 2), obtained by dividing the difference between the mean and the median (or mode) by the standard deviation. The formula for each is as follows.

Figure 112009021681618-PAT00008
: 제1식, (mode는 최빈값, median은 중앙값을 의미한다.)
Figure 112009021681618-PAT00008
: Formula 1 (mode means mode, median means median.)

Figure 112009021681618-PAT00009
: 제2식
Figure 112009021681618-PAT00009
: 2nd meal

첨도(Kurtosis)는 시계열 신호의 확률밀도함수 분포가 갖는 첨예의 정도를 나타내는 척도로서, 자료의 양적 구조를 나타낸다.Kurtosis is a measure of the sharpness of the probability density function distribution of a time series signal and represents the quantitative structure of the data.

Figure 112009021681618-PAT00010
Figure 112009021681618-PAT00010

실효치(RMS)는 시간에 대한 변화량이 고려되고, 진동의 파괴력을 나타내는 에너지 양과 직접적으로 관련된 진폭을 표시하므로, 진동의 심한 정도를 나타내는 특성인 진동 진폭을 정량화 하기 위한 척도로서 사용된다. 실효치는 아래 계산식으로 구한다.RMS is used as a measure for quantifying vibration amplitude, which is a characteristic that indicates the magnitude of vibration, since the change in time is taken into account and displays an amplitude directly related to the amount of energy representing the breaking force of vibration. The effective value is obtained from the following formula.

Figure 112009021681618-PAT00011
Figure 112009021681618-PAT00011

형상계수(Shape factor)는 진동의 실효치에 대한 진동 평균의 비를 나타내는 것으로서, Shape factor represents the ratio of the vibration mean to the effective value of vibration,

Figure 112009021681618-PAT00012
Figure 112009021681618-PAT00012

로서 나타내어 진다.It is represented as

파고율(Crest factor)은 진동의 피크값과 실효치의 비를 나타내며, 베어링이나 기어의 결함과 같은 기계적 결함을 식별하는 데 사용된다. 파고율에 대한 정의는 아래와 같다.Crest factor represents the ratio of peak to effective value of vibration and is used to identify mechanical defects such as bearing or gear defects. The definition of crest factor is as follows.

Figure 112009021681618-PAT00013
Figure 112009021681618-PAT00013

한편, 주파수 영역의 특징값들 중 주파수 중심은 이산 시계열 신호를 전 주파수 대역에서 보았을 때, 스펙트럼 밀도의 중심을 의미하는 것으로서, 연속 신호에 대한 주파수 중심에 대한 관계식은 다음과 같으며,In the meantime, the frequency center among the characteristic values of the frequency domain means the center of the spectral density when the discrete time series signal is viewed in all frequency bands. The relation of the frequency center with respect to the continuous signal is as follows.

Figure 112009021681618-PAT00014
: 연속 신호에 대한 주파수 중심의 관계식 (s(f)는 파워 스펙트럼을 의미한다.)
Figure 112009021681618-PAT00014
: Frequency center relation for continuous signal (s (f) means power spectrum)

이산 신호에 대한 주파수 중심의 관계식은 다음과 같다.The frequency center relation for the discrete signal is as follows.

Figure 112009021681618-PAT00015
: 이산 신호에 대한 주파수 중심의 관계식
Figure 112009021681618-PAT00015
: Frequency-centered relationship to discrete signals

제곱 평균 주파수는 연속 신호 및 이산 신호에 대하여 각각 계산되며, 계산식은The root mean square frequency is calculated for the continuous and discrete signals, respectively,

Figure 112009021681618-PAT00016
: 연속 신호에 대한 관계식
Figure 112009021681618-PAT00016
= Relational expression for continuous signal

Figure 112009021681618-PAT00017
: 이산 신호에 대한 관계식
Figure 112009021681618-PAT00017
= Relational expression for discrete signals

실효치 주파수는 상기 제곱 평균 주파수의 제곱근에 해당하는 특징값으로서,The effective frequency is a feature value corresponding to the square root of the square mean frequency,

Figure 112009021681618-PAT00018
Figure 112009021681618-PAT00018

분산 주파수는 전 스펙트럼에서 중심 주파수를 중심으로 다른 성분의 주파수들 사이의 분산을 나타내는 값으로서, 아래의 계산식에 의하여 계산된다.Dispersion frequency is a value representing the variance between frequencies of different components around a center frequency in the entire spectrum, and is calculated by the following equation.

Figure 112009021681618-PAT00019
또는
Figure 112009021681618-PAT00020
Figure 112009021681618-PAT00019
or
Figure 112009021681618-PAT00020

표준편차 주파수는 상기 분산 주파수의 제곱근에 해당하며,The standard deviation frequency corresponds to the square root of the variance frequency,

Figure 112009021681618-PAT00021
에 의하여 계산된다.
Figure 112009021681618-PAT00021
Calculated by

상기한 바와 같이, 제1그룹에 해당하는 특징값 및 제2그룹에 해당하는 특징값들은 유도전동기에서 얻어진 전류 신호 및 진동 신호에서 계산되어진다.As described above, the feature values corresponding to the first group and the feature values corresponding to the second group are calculated from current signals and vibration signals obtained from the induction motor.

다만, 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법에서 계산되어지는 특징값들 중 제2그룹에 해당하는 특징값들은 유도전동기의 회전속도 및 슬립에 따라 계산식이 변하지 않으나, 제1그룹에 속한 특징값들은 유도전동기의 회전속도 및 슬립에 종속되어 이들 값들이 변함에 따라 변화하게 된다.However, although the characteristic values corresponding to the second group among the characteristic values calculated in the on-site complex failure diagnosis method of the induction motor according to the present invention do not change depending on the rotational speed and the slip of the induction motor, the first group The characteristic values belong to are dependent on the rotational speed and slip of the induction motor and change as these values change.

따라서, 제1그룹의 특징값들을 계산하기 위해서는, 유도전동기의 회전속도 및 슬립에 대한 계산치가 요구되어지며, 본 발명에서는 전류 신호의 회전자 슬롯 조화(Rotor Slot Harmonics: RSH)를 이용한 회전속도 계산 방법을 이용한다.Therefore, in order to calculate the feature values of the first group, calculation values for the rotational speed and the slip of the induction motor are required. In the present invention, the rotational speed calculation using the rotor slot harmonics (RSH) of the current signal is required. Use the method.

회전속도를 구하기 위한 계산식은The formula for calculating the rotation speed is

Figure 112009021681618-PAT00022
(fr: 회전 속도(Hz), p: 극 쌍의 수, Z: 회전자 슬롯의 수, α=±k (k: 양의 정수), fo: 공급 주파수, fsh: 슬롯 조화 주파수)이다.
Figure 112009021681618-PAT00022
(f r : rotational speed (Hz), p: number of pole pairs, Z: number of rotor slots, α = ± k (k: positive integer), f o : supply frequency, f sh : slot harmonic frequency) to be.

무부하일 경우, fr = fo 이므로 상기 계산식을 이용할 경우,If no load, fr = fo, so using the above formula,

Figure 112009021681618-PAT00023
(fsh0: 무부하일 때 슬롯 조화 주파수)이다.
Figure 112009021681618-PAT00023
(f sh0 : slot harmonic frequency at no load).

상기 슬롯 조화 주파수를 통하여 슬립 주파수(fs)를 계산하는 경우, 아래 계산식에 의하여 슬립 주파수를 계산한다.When the slip frequency fs is calculated through the slot harmonic frequency, the slip frequency is calculated by the following equation.

Figure 112009021681618-PAT00024
Figure 112009021681618-PAT00024

이 경우, 상기 α값은 모든 부하에서 슬롯 조화 주파수가 존재하는 값인 α= -3을 이용한다.In this case, the α value uses α = −3, which is a value at which a slot harmonic frequency exists at all loads.

도 2에서는 이러한 슬롯 조화 주파수에 대하여, 정상상태의 α= -3에서 부하율 0, 25, 50, 75, 100% 에 해당하는 슬롯 조화 주파수를 도시하고 있다. (유도전동기는 7.5㎾ 4극: Z=28, p=2, fo=60Hz이다.)In FIG. 2, the slot harmonic frequencies corresponding to the load ratios 0, 25, 50, 75, and 100% at α = -3 in the steady state are shown. (Induction motor is 7.5㎾ 4 pole: Z = 28, p = 2, f o = 60Hz)

이상에서 살펴본 바와 같은 제1그룹 및 제2그룹에 해당하는 특징값들을 토대로, 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법의 바람직한 일실시예를 첨부된 도 1의 순서도에 따라 상세히 설명한다.Based on the characteristic values corresponding to the first group and the second group as described above, a preferred embodiment of the on-site complex failure diagnosis method of the induction motor according to the present invention will be described in detail with reference to the flowchart of FIG. do.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법은 먼저, 유도전동기로부터 전류 신호와 진동 신호를 취득하는 단계(101)가 수행되도록 구성된다. 이 경우, 일반적인 유도전동기의 3상 전류에 대한 데이터를 모두 수득하여 분석할 수 있으나, 전동기 결함 진단을 위한 특징 추출의 경우 1상 전류 신호에 대한 데이터만으로도 충분한 분석이 가능하므로, 작업의 단 순화를 고려 1상 전류 신호에 대한 데이터만을 수득하도록 구성할 수 있다.As shown in FIG. 1, the method for diagnosing on-site complex failure of an induction motor according to the present invention is configured such that first, a step 101 of acquiring a current signal and a vibration signal from an induction motor is performed. In this case, all the data on the three-phase current of the general induction motor can be obtained and analyzed.However, in the case of feature extraction for motor fault diagnosis, only one-phase current signal can be used for sufficient analysis. It can be configured to obtain only the data for the one-phase current signal under consideration.

다음으로, 단계 101을 통하여 얻어진 1상 전류 신호를 이용하여 진단하고자하는 유도전동기의 회전 속도와 슬립을 계산하고(102), 계산된 슬립, 회전 속도 값을 이용하여 유도전동기의 상태에 대하여 미리 실험된 고장 특징 맵의 파라미터들로부터 부하율을 반영한 특징값들을 계산하여 추출한다.(103) 이 경우, 상기 특징값들을 슬립 및 회전 속도에 독립되는지 여부에 따라 제1그룹 및 제2그룹으로 구분하고, 상기 제2그룹의 특징값들은 상기 슬립, 회전 속도에 독립적인 특징값으로 이루어지도록 구성할 수 있다.Next, the rotation speed and slip of the induction motor to be diagnosed are calculated by using the one-phase current signal obtained through step 101 (102), and the experiment is performed in advance on the state of the induction motor using the calculated slip and rotation speed values. In this case, the feature values reflecting the load factor are calculated and extracted from the parameters of the failed feature map. In this case, the feature values are divided into a first group and a second group according to whether they are independent of slip and rotation speed, The feature values of the second group may be configured to include feature values independent of the slip and rotation speed.

상기 고장 특징 맵은 유도전동기의 고장을 진단하기 위하여 소정의 특징값에 해당하는 파라미터들에 대하여 미리 작성된 데이터로서, 유도전동기의 결함 상태에 따라 부하율을 반영한 실험을 진행하여 각각의 진동 신호 및 전류 신호에 관한 특징값을 수득하여 데이터로 저장한 것을 의미한다.The fault characteristic map is data prepared in advance for parameters corresponding to a predetermined characteristic value in order to diagnose a fault of the induction motor, and conducts experiments reflecting a load ratio according to a fault condition of the induction motor, thereby performing respective vibration signals and current signals. It means to obtain the feature value for and store it as data.

본 발명의 바람직한 일실시예에서는 정상 상태인 유도전동기 및 6가지 결함회전자의 동적편심(Bowed Rotor, Rotor Misalignment), 회전자의 정적편심(Mass Unbalance), 회전자 바 단락(Broken Rotor Bar), 고정자 권선 층간 단락(Stator Winding Fault), 베어링 불량(Broken Bearing))에 대하여 각각 두가지 상태(경·중)로 나누어 총 13가지 상태에 대한 고장 특징 맵을 작성하였으며, 본 실시예에서 유도전동기의 기준 부하율은 0%, 25%, 50%, 75%, 100%로 나누어 실험을 진행하였다.In a preferred embodiment of the present invention, the induction motor and six defect rotors in a steady state (Bowed Rotor, Rotor Misalignment), the rotor's static unbalance (Mass Unbalance), rotor bar short circuit (Broken Rotor Bar), Fault characteristics maps for 13 states were prepared by dividing the stator winding between short-circuit (Stator Winding Fault) and broken bearing (Broken Bearing) into two states (light and medium), respectively. The load rate was divided into 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%.

상기한 바와 같이, 6가지 결함에 대하여 고장의 경·중 상태, 즉, 결함 정도 에 대한 구체적인 예는 아래 표 1과 같다.As described above, specific examples of the light and medium conditions of the faults, that is, the degree of defects of the six defects are shown in Table 1 below.


전동기 종류

Electric motor type

결함 내역

Defect History

결함 정도(%)

% Defective

정상 전동기

Normal electric motor

회전자의 동적편심 (Bowed Rotor)

Bowed Rotor

0.4mm 편심

0.4mm eccentric

80.0

80.0

회전자의 동적편심 (Bowed Rotor)

Bowed Rotor

0.3mm 편심

0.3mm eccentric

64.0

64.0

회전자의 정적편심 (Mass Unbalance)

Mass Unbalance of Rotor

50g×2ea

50g × 2ea

회전자의 정적편심 (Mass Unbalance)

Mass Unbalance of Rotor

50g×1ea

50g × 1ea

회전자의 동적편심 (Rotor Misalignment)

Rotor Misalignment

0.4mm 편심

0.4mm eccentric

80.0

80.0

회전자의 동적편심 (Rotor Misalignment)

Rotor Misalignment

0.3mm 편심

0.3mm eccentric

56.0

56.0

베이링 불량 (Broken Bearing)

Broken Bearing

3mm hole (1ea)

3mm hole (1ea)

베이링 불량 (Broken Bearing)

Broken Bearing

6mm hole (1ea)

6mm hole (1ea)

회전자 바 단락 (Broken Rotor Bar)

Broken Rotor Bar

4ea

4ea

14.3

14.3

회전자 바 단락 (Broken Rotor Bar)

Broken Rotor Bar

2ea

2ea

7.1

7.1

고정자 권선 층간 단락 (Stator Winding Fault)

Stator Winding Fault

5 turn (총 63turn)

5 turn (total 63turns)

7.9

7.9

고정자 권선 층간 단락 (Stator Winding Fault)

Stator Winding Fault

10turn (총 63turn)

10turn (total 63turn)

15.9

15.9

상기 표 1에서와 같이, 각 결함에 대한 상태를 경, 중의 상태로 구분 설정하였으며, 표 1에서의 결함 내역은 설정된 상태의 결함에 대한 구체적 내역이고, 결함 정도는 정상 상태를 0%로 설정하였을 때, 결함의 정도를 백분율로 나타낸 것으로서 결함의 정도를 표기할 수 없는 것은 공란으로 두었다.As shown in Table 1, the state for each defect is set to light and medium state, the defect details in Table 1 are specific details of the defect in the set state, the degree of defect is set to 0% normal state At this time, the degree of the defect is expressed as a percentage, and it is left blank that the degree of the defect cannot be indicated.

부하율에 따라 작성되는 고장 특징 맵과 관련, 정확한 고장 진단을 위해서는 진단 대상 유도전동기의 부하율이 정확하게 반영된 특징값들을 저장하고 있는 고장 특징 맵이 요구되나, 각 부하율에 따른 모든 상태에 대하여 실험을 진행하여, 데이터를 수득·저장하는 비효율이 발생하므로, 본 발명에서는 소정의 기준 부하율에 대한 데이터(본 발명의 바람직한 일실시예에서는 0%, 25%, 50%, 75%, 100%의 부하율에 대한 데이터)를 포함하는 고장 특징 맵을 제공하고, 상기 고장 특징 맵으로부터 실제 부하율에 따른 특징값의 크기 변화를 보정할 수 있도록 구성한다. 이러한 부하율에 따른 보정을 수행하기 위하여 본 발명에서는 커브 피팅을 통한 보정 방법을 제공하고 있으며, 첨부된 도 3은 이러한 크기 보정의 예로서, 전류 신호의 실효치에 대한 특징값을 커브 피팅하여 미지의 부하율에 대한 크기 보정을 수행할 수 있는 것을 도시하고 있다.For the accurate fault diagnosis related to the fault feature map created according to the load rate, a fault feature map that stores the feature values accurately reflecting the load rate of the induction motor to be diagnosed is required.However, experiments are conducted for all states according to each load rate. In the present invention, inefficiency of obtaining and storing data is generated, and thus, data for a predetermined reference load rate (data for a load rate of 0%, 25%, 50%, 75%, and 100% in a preferred embodiment of the present invention) may be obtained. It provides a fault feature map comprising a), and is configured to correct a change in the magnitude of the feature value according to the actual load ratio from the fault feature map. In order to perform the correction according to the load ratio, the present invention provides a correction method through curve fitting. As shown in FIG. 3, as an example of such magnitude correction, an unknown load ratio is obtained by curve fitting a feature value for an effective value of a current signal. It is shown that the size correction for can be performed.

도 4는 상술한 바와 같은 부하율을 반영한 특징값 계산 단계(103)를 보다 구체적인 나타내고 있는 블록도로서, 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법에서는 진단의 정확성을 위하여, 복수회에 걸쳐 측정 및 저장된 고장 특징 맵의 특징값들로부터 부하율을 반영한 특징값 계산하기 위하여, 고장 특징 맵에 저장된 기준 부하율에 대한 특징값들로부터 도 4에서와 같은 크기 보정 과정을 거치도록 구성함으로써 실부하율에 해당하는 특징값을 계산할 수 있도록 구성된다.FIG. 4 is a block diagram illustrating the characteristic value calculation step 103 reflecting the load ratio as described above in more detail. In the on-site complex failure diagnosis method of an induction motor according to the present invention, a plurality of times are used for accuracy of diagnosis. In order to calculate the characteristic value reflecting the load factor from the characteristic values of the fault characteristic map measured and stored over, from the characteristic values for the reference load rate stored in the fault characteristic map, the size correction process as shown in FIG. It is configured to calculate a corresponding feature value.

이러한 부하율에 따른 크기 보정 과정을 보다 구체적으로 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법에서는 20회 실험에 대한 기준 부하율의 특징값을 고장 특징맵에 저장하는 경우, 모든 실험에 대하여 커브피팅 및 보정된 특징값 산출 과정을 거치는 것이 아나라, 1회의 커브 피팅만을 수행한 후, 이에 대한 결과를 통하여 모든 실험에 대한 실부하율이 반영된 특징값을 추출한다. 즉, 고장 특징 맵으로부터 실부하율에 가장 가까운 부하율의 특징값들을 추출(401)한 다음, 추출된 특징값에 대한 평균값(A)을 산출(402)하게 되고, 고장 특징 맵에 저장된 특징값들의 평균값들이 갖는 기준 부하율 변화에 따른 평균 경향을 나타내는 커브 피팅된 결과를 계산(411)하여, 실부하율에 해당되는 특징값의 평균값(B)을 산출(412)한다. 다음으로, 산출된 실부하율에 가장 가까운 부하율의 특징값에 대한 평균값(A)와 실부하율에 해당되는 특징값의 평균값(B)의 비율(B/A)을 산정(421)하고, 단계 401에서의 실부하율에 가장 가까운 기준 부하율에 해당되는 각각의 특징값들에 대하여 상기 비율(B/A)를 곱하여(403), 부하율에 대한 크기 보정이 수행된 특징값들, 즉, 부하율이 반영된 특징값들을 추출한다.(404)Referring to the size correction process according to the load ratio in more detail, as shown in Figure 4, in the on-site complex failure diagnosis method of the induction motor according to the present invention, the characteristic value of the reference load factor for the 20 times the failure feature map In the case of storing to, the curve fitting and corrected feature values are not calculated for all experiments. After performing only one curve fitting, the feature values reflecting the actual load rate for all the experiments are extracted. do. That is, after extracting (401) feature values of the load factor closest to the actual load rate from the fault feature map, an average value (A) of the extracted feature values is calculated (402), and the mean value of the feature values stored in the fault feature map. The curve-fitted result showing the average tendency according to the change of the reference load ratio which they have is calculated (411), and the average value (B) of the feature values corresponding to the actual load ratio is calculated (412). Next, the ratio B / A of the average value A to the feature value of the load factor closest to the calculated real load rate and the average value B of the feature value corresponding to the actual load rate is calculated 421, and in step 401 By multiplying the ratio (B / A) for each characteristic value corresponding to the reference load ratio closest to the actual load ratio of (403), the feature values whose magnitude correction is performed on the load ratio, that is, the characteristic values reflecting the load ratio Extract them (404)

한편, 고장 특징 맵으로부터 부하율을 반영한 특징값을 계산하는 단계(103)가 수행된 다음에는, 미리 작성된 고장 특징 맵에 대한 경우와 마찬가지로, 진단용 유도전동기의 특징값들이 수득된 데이터를 통하여 계산되는 단계(104)를 거치게 되고, 계산된 진단용 유도전동기의 특징값 및 고장 특징 맵으로부터 추출된 부하율이 반영된 특징값들을 정규화하는 단계(105)가 수행된다. 이러한 정규화 단계는 유도전동기 종류에 따라 발생하는 특징값들의 크기 차이를 해소하여 미리 작성된 고장 특징 맵에 따라 다양한 유도전동기의 진단을 수행할 수 있도록 하기 위함이다.On the other hand, after calculating the characteristic value reflecting the load factor from the fault characteristic map 103 is performed, the characteristic values of the induction motor for diagnosis are calculated through the obtained data as in the case of the fault characteristic map prepared in advance. Step 104 is performed to normalize the feature values reflecting the calculated feature values of the diagnostic induction motor and the load factor extracted from the fault feature map. This normalization step is to solve the size difference of the characteristic values generated according to the induction motor type so that the diagnosis of various induction motors can be performed according to the fault feature map prepared in advance.

정규화가 수행된 특징값들은 커널 주성분 분석(KPCA)에 의하여 유도전동기의 고장 진단에 적합한 특징들을 추출하는 특징값 추출 단계(106)를 거치게 되며, 상기 커널 주성분 분석에 의한 특징값 추출 단계를 통하여 결함 진단에 용이한 특징값들만을 추출하게 되고, 결함 진단을 위하여 선별된 특징값들은 k-NN 분류기를 통하여 분류된다. (107)The normalized feature values are subjected to a feature value extraction step 106 of extracting features suitable for fault diagnosis of an induction motor by kernel principal component analysis (KPCA), and a defect through feature value extraction by the kernel principal component analysis. Only feature values that are easy to diagnose are extracted, and the feature values selected for fault diagnosis are classified through the k-NN classifier. (107)

이러한 특징값 추출 단계와 관련하여, 특징값 추출을 위하여 본 특허에서 사용되는 커널 주성분 분석(Kernal Principal Component Analysis: KPCA)은 주성분 분석의(Principal Component Analysis: PCA) 확장 기법으로서, 주성분 분석(Principal Component Analysis: PCA)은 안면 인식, 이미지 압축 등과 같은 다양한 분야에서 적용되는 유용한 통계적 기법을 의미한다. 이러한 주성분 분석에서, 주성분(PC)은 k번째 주성분이 모든 주성분들 사이에서 k번째에서 가장 큰 분산(variance)을 가지도록 순서화 되며, k번째 주성분은 k-1번째 주성분과 직교가 되도록 데이터 점들의 투영(projection)의 편차를 최대화 하는 방향으로 설명될 수 있다.In relation to this feature value extraction step, Kernel Principal Component Analysis (KPCA) used in the present patent for feature value extraction is a Principal Component Analysis (PCA) extension technique, which is a principal component analysis (Principal Component analysis). Analysis: PCA) is a useful statistical technique applied in various fields such as facial recognition and image compression. In this principal component analysis, the principal component (PC) is ordered such that the k th principal component has the largest variance at k th among all principal components, and the k th principal component is orthogonal to the k-1 th principal component. It can be described in the direction of maximizing the deviation of the projection.

통상적인 방법은 원 데이터 집합에서 변화의 대부분을 포함하는 데이터 분석에서 최초 몇 개의 주성분들을 사용하고, 나머지 주성분들을 데이터 내의 잔여 노이즈로 가정하는 것이다. 주어진 p차원의 데이터 집합 X의 경우, m개의 주축(principal axis) 1 , T 2 , …, T m (1≤m≤p)은 투영되는 공간에서 분산이 최대인 직교축이다. 일반적으로 1 , T 2 , …, T m 은 샘플 공분산 행렬 S의 m개의 고유 벡터로부터 주어진다. 공분산 행렬은 다음과 같이 주어진다. A common approach is to use the first few principal components in the data analysis that include most of the changes in the original data set, and assume the remaining principal components as residual noise in the data. For a given p-dimensional dataset X, m principal axes T 1 , T 2 ,... , T m (1 ≦ m ≦ p) is an orthogonal axis with the largest dispersion in the projected space. In general, T 1 , T 2 ,.. , T m Is given from the m eigenvectors of the sample covariance matrix S. The covariance matrix is given by

Figure 112009021681618-PAT00025
Figure 112009021681618-PAT00025

여기서

Figure 112009021681618-PAT00026
, μ는 평균, 은 샘플의 수이다. 고유치 문제는here
Figure 112009021681618-PAT00026
is the mean and N is the number of samples. The eigenvalue problem

Figure 112009021681618-PAT00027
Figure 112009021681618-PAT00027

여기서 λ i 는 S의 i번째로 큰 고유치이다.Where λ i is the i-th largest eigenvalue of S.

따라서 주어진 측정 데이터 벡터의 m개의 주성분은 다음과 같이 주어진다. 주성분들은 공분산 행렬 S에서 고유치로부터 얻어진 고유벡터와 원래의 데이터 X의 곱의 형태가 되며 y 벡터가 얻어진다.Thus, the m principal components of a given measurement data vector are given by The principal components are in the form of the product of the eigenvectors obtained from the eigenvalues and the original data X in the covariance matrix S and the y vector is obtained.

Figure 112009021681618-PAT00028
Figure 112009021681618-PAT00028

x의 m개의 주성분은 투영된 공간에서 서로 상관이 없게 된다.The m principal components of x become independent of each other in the projected space.

한편, 커널 주성분 분석(Kernel Principal Component Analysis: KPCA)은 비선형 접근 방법인 커널 함수를 이용하여 일반화된 선형 주성분 분석으로 접근하는 방법이다. 주성분 분석이 대각화된 상호상관 행렬을 통해 주어진 데이터 집합

Figure 112009021681618-PAT00029
사이에 비선형 관계를 분리시키기 위한 목적으로 사용되며, 상호상관은 비선형 공간의 입력 대신에 선형 특징 공간의
Figure 112009021681618-PAT00030
로 표현될 수 있다. 커널 주성분 분석의 아이디어는 입력 벡터
Figure 112009021681618-PAT00031
를 고차원
Figure 112009021681618-PAT00032
특징 공간으로 사상시키고 그리고나서
Figure 112009021681618-PAT00033
에서 PCA를 계산한다.
Figure 112009021681618-PAT00034
안에 선형 PCA는
Figure 112009021681618-PAT00035
안에 비선형 주성분 분석과 관계가 있다.
Figure 112009021681618-PAT00036
Figure 112009021681618-PAT00037
에 사상시킴을 통해 차원은 훈련 샘플의 수보다 차원이 높아지게 된다. Meanwhile, Kernel Principal Component Analysis (KPCA) is a method of generalizing linear principal component analysis using a kernel function which is a nonlinear approach. Data Set Given Principal Component Analysis Via Diagonalized Correlation Matrix
Figure 112009021681618-PAT00029
Used for the purpose of separating nonlinear relationships between
Figure 112009021681618-PAT00030
It can be expressed as. Idea of Kernel Principal Component Analysis Input Vector
Figure 112009021681618-PAT00031
High dimension
Figure 112009021681618-PAT00032
And then map it into the feature space
Figure 112009021681618-PAT00033
Calculate the PCA.
Figure 112009021681618-PAT00034
Linear PCA inside
Figure 112009021681618-PAT00035
It is related to nonlinear principal component analysis.
Figure 112009021681618-PAT00036
To
Figure 112009021681618-PAT00037
By mapping to the dimension, the dimension is higher than the number of training samples.

KPCA는 식과 같이 고유치로 풀 수 있다.KPCA can be solved by eigenvalues

Figure 112009021681618-PAT00038
Figure 112009021681618-PAT00038

이 때,

Figure 112009021681618-PAT00039
Figure 112009021681618-PAT00040
의 상호 상관 행열이다.
Figure 112009021681618-PAT00041
Figure 112009021681618-PAT00042
의 0 이 아닌 고유치중의 하나이다.
Figure 112009021681618-PAT00043
는 고유벡터이다. 고유치들은
Figure 112009021681618-PAT00044
Figure 112009021681618-PAT00045
의 조건을 만족해야 한다. 상기의 식으로부터 얻어진 가장 큰 고유치
Figure 112009021681618-PAT00046
에 따른 고유벡터
Figure 112009021681618-PAT00047
은 특징공간
Figure 112009021681618-PAT00048
상에서 주성분(PC : Principal Component)이 된다. 그리고 가장 작은 고유치
Figure 112009021681618-PAT00049
에 따른 고유벡터
Figure 112009021681618-PAT00050
는 마지막 주요소가 된다.At this time,
Figure 112009021681618-PAT00039
Is
Figure 112009021681618-PAT00040
Is the cross-correlation matrix of.
Figure 112009021681618-PAT00041
Is
Figure 112009021681618-PAT00042
One of the nonzero eigenvalues of.
Figure 112009021681618-PAT00043
Is the eigenvector. Eigenvalues
Figure 112009021681618-PAT00044
Wow
Figure 112009021681618-PAT00045
The conditions of Largest eigenvalue obtained from the above equation
Figure 112009021681618-PAT00046
Eigenvectors According to
Figure 112009021681618-PAT00047
Silver feature space
Figure 112009021681618-PAT00048
It becomes the principal component (PC: Principal Component) in the phase. And the smallest eigenvalue
Figure 112009021681618-PAT00049
Eigenvectors According to
Figure 112009021681618-PAT00050
Becomes the last major element.

커널 주성분 분석에 의한 특징 추출 방법은 아래와 같다.Feature extraction by kernel principal component analysis is as follows.

먼저, 원래 데이터(특징 값)

Figure 112009021681618-PAT00051
으로부터 커널 함수를 이용하여 계산한다.(단계 S1)First, the original data (feature value)
Figure 112009021681618-PAT00051
Calculate using the kernel function from. (Step S 1 )

Figure 112009021681618-PAT00052
Figure 112009021681618-PAT00052

다음으로, 커널 함수로 계산된 데이터들을 고차원화 된 좌표공간

Figure 112009021681618-PAT00053
상의 중심으로 옮긴다. (단계 S2)Next, the coordinate space of the data calculated by the kernel function is increased
Figure 112009021681618-PAT00053
Move to the center of the statue. (Step S 2 )

Figure 112009021681618-PAT00054
Figure 112009021681618-PAT00054

데이터의 정규화를 수행하고 시키고,(단계 S3)Perform normalization of the data (step S 3 )

Figure 112009021681618-PAT00055
Figure 112009021681618-PAT00055

Figure 112009021681618-PAT00056
Figure 112009021681618-PAT00056

Figure 112009021681618-PAT00057
Figure 112009021681618-PAT00057

행렬

Figure 112009021681618-PAT00058
의 고유치를 계산하고,(단계 S4), 고유치를 크기순으로 나열한 다음(단계 S5), 고유치에 기초한 주성분을 선택하는(단계 S6) 과정을 통하여 커널 주성분 분석에 의한 특징 추출을 수행한다.procession
Figure 112009021681618-PAT00058
The feature extraction by kernel principal component analysis is performed by calculating the eigenvalue of (step S 4 ), arranging the eigenvalues in order of magnitude (step S 5 ), and then selecting the principal component based on the eigenvalue (step S 6 ). .

첨부된 도면의 도 5 및 도 6은 커널 주성분 분석 수행 전·후의 특징값의 분포를 나타내는 분포도로서, 도 5에 도시된 바와 같이 커널 주성분 분석 수행 전에는 특징값들이 뚜렷이 군집(cluster)을 이루지 않는 상태를 확인할 수 있으나, 커널 주성분 분석 이후에 추출된 특징값은 도 6에 도시된 바와 같이, 정상 상태 및 각 결함에 대하여 뚜렷이 군집을 이루고 있는 특징값의 분포를 확인할 수 있다.5 and 6 of the accompanying drawings are distribution charts showing the distribution of feature values before and after performing the kernel principal component analysis. As shown in FIG. 5, the characteristic values are not clearly clustered before the kernel principal component analysis is performed. However, as shown in FIG. 6, the feature values extracted after the kernel principal component analysis may confirm the steady state and the distribution of feature values that are clearly clustered for each defect.

한편, 상기한 바와 같은 특징 추출 과정을 거쳐 추출된 특징값들은 정상 상태 및 각 결함 상태(결함의 경·중 상태 포함)에 대하여 미리 작성된 고장 특징 맵의 데이터를 기준으로, 진단하고자 하는 유도전동기의 전류 신호 및 진동 신호로부터 계산된 특징값이 실제로 해당되는 결함의 군집(cluster)으로 분류될 수 있도록 특징값의 분류 단계(107)를 거친다. 이러한 특징값의 분류 단계를 수행하기 위하여, 본 발명에서는 k-NN 분류기를 이용하며, 미리 정의된 소정의 범위를 갖는 초구(hyper-sphere)안에서 자신이 속한 정상 상태 및 각 결함 상태에 대한 군집들을 분류하여 선별한 후에, 유도전동기의 하나 이상의 결함(복합 결함)을 판단하는 결함 판단 단계(108)를 거치게 된다. 상술한 단계에서의 초구는 미리 설정된 소정의 임계값에 해당하는 반경을 갖는 형태로서, 공간 상에서 현재 상태에 해당하는 다양한 종류의 결함에 대한 정보를 제공한다. 따라서, 본 발명에서는 유도전동기에서 실제 발생되고 있는 하나 이상의 결함들, 즉, 복합 결함을 효과적으로 검출하기 위하여, 상기 초구에 대한 소정의 임계값(Threshold, k)이 설정되고, 각 군집들의 특징값과 테스트 중인 유도전동기의 특징값의 거리 차이가 상기 초구에 대하여 기설정된 소정의 임계값(k) 내에 해당하는 특징값들을 모두 선택함에 따라, 선택된 특징값을 군집별로 분류할 수 있도록 구성한다.On the other hand, the feature values extracted through the feature extraction process as described above are based on the data of the fault feature map prepared in advance for the steady state and each defect state (including the mild and medium states of the defect). A feature value classification step 107 is carried out so that the feature values calculated from the current and vibration signals can actually be classified into clusters of corresponding defects. In order to perform the classification step of the feature value, the present invention uses a k-NN classifier, and in the hyper-sphere having a predetermined range defined in advance the clusters for the steady state and each defect state belonging to After sorting and screening, a defect determination step 108 is performed to determine one or more defects (complex defects) of the induction motor. In the above-described step, the tool has a radius corresponding to a predetermined threshold, and provides information on various kinds of defects corresponding to the current state in space. Accordingly, in the present invention, in order to effectively detect one or more defects that are actually occurring in the induction motor, that is, a complex defect, a predetermined threshold value k for the bulb is set, and the characteristic values of the respective clusters are determined. As the distance difference between the feature values of the induction motor under test selects all of the feature values corresponding to the predetermined threshold value k for the bulb, the selected feature values can be classified into groups.

예를 들어, a, b, c, d, e로 구분되는 5개의 분류 항목에 대하여 미리 작성된 데이터(고장 특징 맵)로부터 입력에 해당하는 특징값까지의 거리가 가까운 100번째 값까지 추출하도록 설정(임계값은 거리 또는 추출하고자 하는 특징값의 수로 설정 가능하다.)하여, 설정된 임계값 k=100을 기준으로 입력에 대하여 거리가 가까운 특징값들을 선별적으로 추출하여, 각 군집별로 분류 가능하다.For example, the five classification items classified as a, b, c, d, and e may be extracted from the data (failure feature map) prepared in advance from the previously generated data (fault feature map) to the closest 100th value. The threshold value may be set as a distance or a number of feature values to be extracted.) By selectively extracting feature values close to a distance with respect to an input based on the set threshold value k = 100, the threshold values may be classified according to each cluster.

한편, 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법에서는, 추출 및 분류된 특징값들 중, 결함으로 판단되는 모든 종류의 고장을 검출할 수 있도록 소정의 진단 파라미터(P)를 설정하여, 정확한 복합 고장 진단을 수행하도록 구성한다.On the other hand, in the on-site complex failure diagnosis method of the induction motor according to the present invention, by setting a predetermined diagnostic parameter (P) to detect all kinds of failures that are determined to be a fault among the extracted and classified feature values Configure the system to perform accurate complex fault diagnosis.

상기 진단 파라미터(P)는 분류된 특징값으로부터 복합 결함을 검출하기 위하여 설정된 파라미터로서, k-NN 분류기 상에서 분류된 특징값의 군집 중 최대로 검출된 군집의 비율로부터 진단 파라미터에 해당하는 소정의 범위 내에 포함되는 군집들을 중복적으로 선택하여 결함을 판단하도록 구성된다. 이러한 진단 파라미터(P)는 여러 특징값들 중 실제 고장으로 판단되는 특징값의 군집을 검출하기 위한 것으로, 5% 내지 20%, 바람직하게는 5% 내지 10%에 해당하는 범위에서 선택된 값으로 설정된다.The diagnostic parameter P is a parameter set to detect complex defects from the classified feature values and is a predetermined range corresponding to the diagnostic parameter from the ratio of the maximum detected cluster among the clusters of the classified feature values on the k-NN classifier. And selecting the clusters included in the overlapping to determine the defect. This diagnostic parameter (P) is for detecting a cluster of feature values determined to be actual failures among various feature values, and is set to a value selected from a range corresponding to 5% to 20%, preferably 5% to 10%. do.

예를 들어, 진단 파라미터(P)가 10%로 정의된 경우, 상기한 실시예를 통하여 분류된 데이터들의 비율이 a는 50%, b는 42%, c는 8%로 분류되었다면, k-NN 분류기의 결과는 a, b로 판단된다. 즉, 최대 군집인 a의 비율 50%에 대하여 진단 파라미터(P) 10% 범위를 적용시키게 되므로, 분류된 군집의 비율이 40% 이상에 해당하는 b를 포함하여, a, b가 유도전동기의 결함으로 판단된다.For example, if the diagnostic parameter (P) is defined as 10%, if the proportion of the data classified through the above embodiment is classified as 50% a, 42% b, 8% c, k-NN The result of the classifier is judged as a and b. That is, since the diagnostic parameter (P) 10% range is applied to 50% of a, the maximum cluster, a, b is a deficiency of the induction motor, including b corresponding to 40% or more. Judging by

반면에, 상기 예에서, a는 35%, b는 30%, c는 28%, d는 7%이고, 진단 파라미터(P)는 10%라면, a, b, c가 유도전동기의 결함으로 판단된다.On the other hand, in the above example, if a is 35%, b is 30%, c is 28%, d is 7%, and the diagnostic parameter (P) is 10%, a, b, and c are determined to be induction motor defects. do.

따라서, 상술한 바와 같이 초구에 대한 임계치 및 진단 파라미터를 설정하여 소정의 임계값 내에 포함되는 군집들을 분류하고, 분류된 군집의 비율에 대하여 진단 파라미터를 적용함으로써 유도전동기의 복합 고장 진단이 가능하게 된다. 즉, 베어링 불량 및 회전자 바 단락의 결함에 해당하는 군집이 소정의 임계치 내에 위치하고, 소정의 진단 파라미터의 범위를 만족하는 경우, 상기 두 결함에 대한 고장 진단이 동시에 내려질 수 있어, 일회의 진단으로 복합 결함에 대한 진단을 수행할 수 있으므로 진단의 신뢰성이 향상된다.Therefore, as described above, by setting the threshold value and the diagnostic parameter for the initial tool, the clusters included in the predetermined threshold value are classified, and the diagnosis parameter is applied to the ratio of the classified clusters, thereby making it possible to diagnose a complex failure of the induction motor. . That is, when a cluster corresponding to a bearing failure and a defect of a rotor bar short circuit is located within a predetermined threshold and satisfies a range of predetermined diagnostic parameters, failure diagnosis of the two defects can be performed simultaneously, so that a single diagnosis can be made. As a result, the diagnosis of complex defects can be performed, thereby improving the reliability of the diagnosis.

본 발명은 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 요소들에 대한 수정 및 변경의 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 필수적인 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 특별한 상황들이나 재료에 대하여 많은 변경이 이루어질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명으로 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위 내에서 모든 실시 예들을 포함할 것이다.While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, those skilled in the art will appreciate that modifications and variations of the elements of the invention may be made without departing from the scope of the invention. In addition, many modifications may be made to particular circumstances or materials without departing from the essential scope of the invention. Therefore, the invention is not limited to the details of the preferred embodiments of the invention, but will include all embodiments within the scope of the appended claims.

도 1은 본 발명에 따른 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법이 수행되는 과정을 순차적으로 도시하고 있는 순서도.1 is a flowchart sequentially illustrating a process in which an on-site complex failure diagnosis method of an induction motor according to the present invention is performed.

도 2는 부하율에 따른 슬롯 조화 주파수에 대한 그래프.2 is a graph of slot harmonic frequency according to load ratio.

도 3은 부하율에 따른 특징값의 변화를 반영하기 위한 커브 피팅된 그래프.3 is a curve-fitted graph to reflect changes in feature values with load ratios.

도 4는 본 발명에서 부하율이 반영된 특징값을 추출하는 과정을 도시하고 있는 블록도.Figure 4 is a block diagram illustrating a process of extracting a feature value reflecting the load factor in the present invention.

도 5는 커널 주성분 분석(KPCA) 수행 전의 특징값의 분포도.5 is a distribution chart of feature values before kernel principal component analysis (KPCA).

도 6은 커널 주성분 분석(KPCA) 수행 후의 특징값의 분포도.6 is a distribution diagram of feature values after kernel principal component analysis (KPCA).

Claims (6)

a) 미리 설정된 기준 부하율에 따라, 정상 상태 및 고장 상태에 대한 특징값으로 이루어진 고장 특징 맵을 작성하는 단계와;a) creating a fault characteristic map consisting of feature values for steady state and fault conditions according to a preset reference load rate; b) 진단용 유도전동기의 진동 신호 및 전류 신호로부터 진단용 유도전동기의 특징값을 계산하는 단계와;b) calculating characteristic values of the diagnostic induction motor from the vibration signal and the current signal of the diagnostic induction motor; c) 상기 기준 부하율에 대한 특징값들을 커브피팅하여, 상기 진단용 유도전동기의 실제 부하율에 해당하는 보정된 특징값들을 계산하는 단계와;c) curve fitting feature values for the reference load factor to calculate corrected feature values corresponding to the actual load factor of the diagnostic induction motor; d) 고장 특징 맵의 특징값 및 진단용 유도전동기의 특징값에 대한 정규화를 수행하는 단계와;d) normalizing the feature values of the fault feature map and the feature values of the diagnostic induction motor; e) 실제 부하율이 반영된 보정된 특징값 중 고장 종류의 구분이 가능하도록 군집을 형성하는 특징값을 추출하는 단계와;e) extracting feature values forming a cluster so as to distinguish between types of failures among the corrected feature values reflecting the actual load ratio; f) 추출된 특징값의 군집에 대하여, 진단용 유도전동기의 계산된 특징값으로부터 소정의 임계값 이내에 포함되는지 여부에 따라 하나 이상의 상기 추출된 특징값의 군집을 분류하는 단계와;f) classifying a cluster of the extracted feature values according to whether or not the cluster of extracted feature values is included within a predetermined threshold from a calculated feature value of the diagnostic induction motor; g) 분류된 특징값의 군집 중 최대 비율의 군집 및 상기 최대 비율의 군집과 비율차가 소정 진단 파라미터(P) 내인 군집을 검출하고, 검출된 군집에 대응하는 고장 종류를 진단하는 단계로;g) detecting a cluster having a maximum ratio among the clusters of the classified feature values and a cluster whose ratio and the difference between the maximum ratio cluster are within a predetermined diagnostic parameter P and diagnosing a failure type corresponding to the detected cluster; 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법.On-site complex failure diagnostic method of the induction motor, characterized in that made. 청구항 1에 있어서, 상기 a) 단계의 상기 기준 부하율은 0%, 25%, 50%, 75%, 100%의 부하율인 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법.The on-site complex failure diagnosis method of claim 1, wherein the reference load rate in step a) is 0%, 25%, 50%, 75%, 100%. 청구항 2에 있어서, 상기 c) 단계는 상기 고장 특징 맵으로부터 실제 부하율과 가장 근사한 기준 부하율의 특징값들을 추출하여 이들의 평균값(A)을 산출하고, 각 기준 부하율에 대한 특징값들의 평균값을 커브피팅하여, 실제 부하율에 따른 특징값의 평균값(B)을 산출하여, 이들의 비율(B/A)로부터 상기 진단용 유도전동기의 실제 부하율에 해당하는 보정된 특징값들을 계산하는 단계인 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법.The method of claim 2, wherein the step c) extracts feature values of the reference load rate that is closest to the actual load rate from the failure feature map, calculates an average value A thereof, and curve fitting the average value of the feature values for each reference load rate. By calculating the average value (B) of the feature values according to the actual load rate, and calculating the corrected feature values corresponding to the actual load rate of the diagnostic induction motor from the ratio (B / A) How to diagnose on-site complex failure of a motor. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 a) 단계의 고장 상태의 종류는 회전자의 동적 편심, 회전자의 정적 편심, 회전자 바 단락, 고정자 권선 층간 단락, 베어링 불량으로 구성된 일군의 결함으로부터 선택된 하나 이상의 결함인 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법.The method of any one of claims 1 to 3, wherein the type of failure state in step a) includes a dynamic eccentricity of the rotor, a static eccentricity of the rotor, a shorter rotor bar, a short circuit between stator windings, and a poor bearing. On-site complex failure diagnosis method for an induction motor, characterized in that at least one fault selected from the fault. 청구항 4에 있어서, 상기 a) 단계의 상기 고장 상태들은 고장 상태의 정도에 따라 경·중의 상태로 구분되어, 각각의 상태에 대한 특징값이 독립적으로 저장된 고장 특징 맵이 작성되는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법.The induction method according to claim 4, wherein the failure states of step a) are divided into light and heavy states according to the degree of the failure state, and a failure feature map in which feature values for each state are independently stored is generated. How to diagnose on-site complex failure of a motor. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 진단 파라미터(P)는 5% 내지 10% 의 범위에서 미리 설정된 값에 해당하는 것을 특징으로 하는 유도전동기의 온-사이트 복합 고장 진단 방법.The method of any one of claims 1 to 3, wherein the diagnostic parameter (P) corresponds to a preset value in the range of 5% to 10%.
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