WO2021015387A1 - 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템 및 이를 위한 방법 - Google Patents

복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템 및 이를 위한 방법 Download PDF

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WO2021015387A1
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information
input
wireless communication
point
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PCT/KR2020/002944
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이종훈
강기헌
박부영
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주식회사 시그너스
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    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • 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
    • G01R31/1227—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 of components, parts or materials
    • G01R31/1254—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 of components, parts or materials of gas-insulated power appliances or vacuum gaps
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B13/00—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle
    • H02B13/02—Arrangement of switchgear in which switches are enclosed in, or structurally associated with, a casing, e.g. cubicle with metal casing
    • H02B13/035—Gas-insulated switchgear
    • H02B13/065—Means for detecting or reacting to mechanical or electrical defects

Definitions

  • the present specification relates to a remote diagnosis system, and more particularly, to a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices and a method therefor.
  • GIS gas insulated switchgear
  • transformers switchgear
  • switchgear cables
  • rotating machines motors, generators
  • GIS Gas Insulated Switchgear
  • a bus bar and opening and closing facilities such as a disconnector, a ground switch, and a circuit breaker are built in a metal container filled with SF6 gas.
  • a gas-insulated switchgear has a small installation area, and can provide high safety and high reliability for external environments due to the closed structure with SF6 gas.
  • GIS gas insulated switchgear
  • insulation abnormality may be understood as including partial discharge or arc discharge.
  • the present specification relates to a method for a remote diagnosis system having a plurality of wireless communication devices.
  • the method for a remote diagnosis system having a plurality of wireless communication devices according to the present embodiment is based on first input information related to the first position of the gas insulated switchgear and first time tag information for the first input information.
  • Generating first input data Determining whether a first transmission condition preset for the first wireless communication device is satisfied based on the first input data; When the first transmission condition is satisfied at the first time point, transmitting first valid data associated with the first time point based on the first wireless communication device; Generating second input data based on second input information associated with a second position of the gas insulated switchgear and second time tag information for the second input information; Determining whether a second transmission condition preset for a second wireless communication device is satisfied based on the second input data; When the second transmission condition is satisfied at the second time point, transmitting second valid data associated with the second time point based on the second wireless communication device; Determining a defect location of the gas insulated switchgear based on the first valid data and the second valid data; And transferring information on the defect location to the display device.
  • a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices having excellent reliability and improved portability and mobility, and a method therefor are provided.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a remote diagnosis system including a plurality of communication devices according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of a waveguide of a gas insulated switchgear.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of operating a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the interior of a wireless communication device according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of input data generated based on time tag information according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method for a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating in detail a transmission condition preset for a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing an example of an extension of a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing an extended example of a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a time synchronization procedure for a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 11 shows an application example for a wireless communication device according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a remote diagnosis system including a plurality of communication devices according to an exemplary embodiment.
  • the gas-insulated switchgear (GIS, 10) of FIG. 1 may collectively store opening and closing facilities such as circuit breakers and disconnectors, current transformers, arresters, and main circuit busses in a metal tank.
  • the inside of the gas-insulated switchgear 10 is enclosed with SF6 gas having excellent insulation and extinguishing capabilities, and the gas-insulated switchgear 10 is compact and has been widely applied because of its excellent stability and environmental harmony.
  • partial discharge may occur within the insulating material of a high voltage (HV) device due to the presence of voids, impurities or cracks due to manufacturing processes, mechanical stress or insulation aging, process defects. .
  • an electromagnetic wave may be emitted in the form of light or heat, or sound in an audible and ultrasonic range may be emitted.
  • a transient current or a transient earth voltage hereinafter referred to as'TEV'
  • 'TEV' transient current or a transient earth voltage
  • the plurality of sensor devices (20_1 to 20_N, where N is a natural number) of FIG. 1 are a plurality of predetermined positions (15_1 to 15_N and N are) in order to measure the arc generation due to partial discharge (PD) of the gas insulated switchgear 10. 2 or more natural numbers).
  • Each of the plurality of sensor devices 20_1 to 20_N of FIG. 1 may transmit information sensed from each location 15_1 to 15_N to the wireless communication devices 100_1 to 100_N corresponding to each location 15_1 to 15_N.
  • Each of the plurality of sensor devices 20_1 to 20_N of FIG. 1 is an ultra high frequency (UHF) sensor, a high frequency current transformer (HFCT) sensor, an ultrasonic microphone sensor, an acoustic contact sensor, a TEV sensor, or A phase-resolved analysis system for comparing the coupling capacitor and pulse timing to the AC frequency may be included.
  • UHF ultra high frequency
  • HFCT high frequency current transformer
  • a phase-resolved analysis system for comparing the coupling capacitor and pulse timing to the AC frequency may be included.
  • the first sensor device 20_1 is the first sensing information related to the pressure wave measured at the first position due to partial discharge (or arc discharge), the first sensing information measured at the first position due to partial discharge (or arc discharge). Second sensing information related to pressure and third sensing information related to heat measured at the first position due to partial discharge (or arc discharge) may be transmitted to the first wireless communication device 100_1.
  • the Nth sensor device 20_N includes first sensing information related to the pressure wave measured at the Nth position due to partial discharge (or arc discharge), the pressure measured at the Nth position due to partial discharge (or arc discharge) Third sensing information related to the heat measured at the Nth position due to the associated second sensing information and partial discharge (or arc discharge) may be transmitted to the Nth wireless communication device 100_N.
  • Each of the plurality of wireless communication devices 100_1 to 100_N of FIG. 1 may receive a plurality of sensing information from each of the plurality of sensor devices 20_1 to 20_N.
  • each of the plurality of wireless communication devices 100_1 to 100_N may transmit valid data corresponding to each position 15_1 to 15_N to the diagnosis control device 200.
  • the plurality of wireless communication devices 100_1 to 100_N of FIG. 1 may be implemented based on LoRa (Long Range) communication. Accordingly, the plurality of wireless communication devices 100_1 to 100_N may communicate with a user device that is a distance from 1 km to several km.
  • LoRa Long Range
  • the diagnostic control apparatus 200 of FIG. 1 may determine a defect location of a gas insulation device based on a plurality of valid data received from a plurality of sensor devices 20_1 to 20_N. The process of determining the defect location according to the present embodiment will be described in more detail with reference to the drawings to be described later.
  • the display device 30 of FIG. 1 may implement visual information or a user interface (UI) for a user based on the defect location information determined by the diagnosis control device 200.
  • UI user interface
  • the plurality of wireless communication devices 100_1 to 100_N according to the present embodiment are portable devices, there is an advantage that the detection of partial discharge (or arc discharge) can be performed at a location desired by the user. Furthermore, the detection of partial discharge (or arc discharge) of the GIS device becomes easy, so that the reliability of preventive diagnosis technology can be improved.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of a waveguide of a gas insulated switchgear.
  • a part 20 of a general gas insulated switchgear is insulated with an internal conductor 21 and a round-shaped enclosure 22 enclosed with metal and is insulated with SF6 gas.
  • GIS general gas insulated switchgear
  • the inspection windows designed and manufactured to maintain the gas insulated switchgear (GIS) have a circular waveguide structure insulated with SF6 gas in the form of a hollow metal tube with a circular cross section. .
  • the partial discharge signal (or arc discharge signal) is propagated along the inner conductor 21 in the form of a frequency with a different wavelength, and the electromagnetic wave propagates through dispersion due to reflection, causing interference between signals and delaying (delay) or when a medium (spacer) having a different permittivity is encountered, it may be attenuated and propagate.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a method of operating a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an exemplary embodiment.
  • a part 30 of a gas insulated opening/closing device includes a first inspection window 34 provided at a first position, a second inspection window 35 provided at a second position, It may include a third inspection window 36 provided in the third position. Meanwhile, the first sensor device 38_1 and the second sensor device 38_2 may be positioned L apart.
  • a first sensor device 38_1 may be installed to measure arc generation due to partial discharge (or arc discharge).
  • the first wireless communication device 300_1 may be combined with the first sensor device 38_1.
  • a second sensor device 38_2 may be installed in the second inspection window 35 of FIG. 3 to measure arc generation due to partial discharge (or arc discharge).
  • the second wireless communication device 300_2 may be combined with the second sensor device 38_2.
  • the first sensor device 38_1 of FIG. 3 may sense a first pressure wave W1 generated from a specific position P by partial discharge (or arc discharge).
  • the first sensor device 38_1 of FIG. 3 may perform a high-speed (for example, 20,000 times per second) sampling operation for the first pressure wave W1.
  • the first sensor device 38_1 may transmit the first sampling information W1_S obtained through a high-speed sampling operation on the first pressure wave W1 to the first wireless communication device 300_1.
  • the second sensor device 38_2 of FIG. 3 may sense the second pressure wave W2 generated from the specific position P by partial discharge (or arc discharge).
  • the second sensor device 38_2 of FIG. 3 may perform a high-speed (for example, 20,000 times per second) sampling operation on the second pressure wave W2.
  • the second sensor device 38_2 may transmit the second sampling information W2_S obtained through a high-speed sampling operation on the second pressure wave W2 to the second wireless communication device 300_2.
  • the first wireless communication device 300_1 of FIG. 3 may store first input data W1_D generated based on the first sampling information W1_S.
  • the first input data W1_D is applied to the first input information W1_I and the first input information W1_I obtained by performing an AD conversion (Analog-Digital Conversion) on the first sampling information W1_S.
  • the first time tag information (TimeTag_1) may be included.
  • the second wireless communication device 300_2 of FIG. 3 may store second input data W2_D generated based on the second sampling information W2_S.
  • the second input data W2_D is applied to the second input information W2_I and the second input information W2_I obtained by performing AD conversion (Analog-Digital Conversion) on the second sampling information W2_S.
  • the second time tag information (TimeTag_2) may be included.
  • the first wireless communication device 300_1 of FIG. 3 may determine whether a preset transmission condition is satisfied based on the first graph 301 associated with the first input data W1_D. .
  • the first detection point td1 in which the first graph 301 exceeds a preset threshold value TH_v may be understood as a point in time when a transmission condition preset for the first wireless communication device 300_1 is satisfied. I can.
  • the first wireless communication device 300_1 determines the first valid data defined in a predetermined time interval based on the first input data W1_D. D_v1) may be transmitted to the diagnostic control device 320.
  • the first valid data D_v1 is a time interval between a time point t1 ahead of the first detection time point td1 and a time point late by t2 among the first input data W1_D (e.g., td1-t1 ⁇ It may be information corresponding to td1+t2).
  • t1 may be 0.2 seconds and t2 may be 0.8 seconds.
  • the second wireless communication device 300_2 of FIG. 3 may store second input data W2_D generated based on the second sampling information W2_S.
  • the second input data W2_D is applied to the second input information W2_I and the second input information W2_I obtained by performing AD conversion (Analog-Digital Conversion) on the second sampling information W2_S.
  • the second time tag information (TimeTag_2) may be included.
  • the second wireless communication device 300_2 of FIG. 3 may determine whether a preset transmission condition is satisfied based on the second graph 302 associated with the second input data W2_D.
  • the second detection point td2 in which the second graph 302 exceeds the preset threshold value TH_v may be understood as a point in time when a preset transmission condition for the second wireless communication device 300_2 is satisfied. I can.
  • the second wireless communication device 300_2 If the transmission condition preset for the second wireless communication device 300_2 is satisfied, the second wireless communication device 300_2 provides second valid data defined in a predetermined time interval based on the second input data W2_D. D_v2) may be transmitted to the diagnostic control device 320.
  • the second valid data D_v2 is a time interval between a time point t3 ahead of the second detection time point td2 and a time point late by t4 among the second input data D_I2 (e.g., td2-t3 ⁇ It may be information corresponding to td2+t4).
  • t3 may be 0.2 seconds and t4 may be 0.8 seconds.
  • the diagnostic control device 320 of FIG. 3 may estimate the defect location P of the gas insulated switchgear 30 based on Equation 1 below.
  • dt of Equation 1 may be understood as a time difference between the second detection time td2 associated with the second valid data D_v2 and the first detection time td1 associated with the first valid data D_v1.
  • v in Equation 1 is the propagation speed of the pressure wave, which is a value measured in the field.
  • the diagnostic control device ( 320 may determine that the defect location P exists near the first sensor device 38_1.
  • the diagnosis control device 320 is at the defect location P It may be determined that) does not exist between the first sensor device 38_1 and the second sensor device 38_2.
  • the diagnosis control device 320 may calculate the distance y2 from the sensor device (eg, 38_1) located closest to the defect location P to the defect location P based on Equation 2 below. .
  • Dt of Equation 2 may be understood as a time difference between the second detection time td2 associated with the second valid data D_v2 and the first detection time td1 associated with the first valid data D_v1.
  • v in Equation 2 is the propagation speed of the pressure wave, which is a value measured in the field.
  • y2 in Equation 2 may represent the distance from the first sensor device 38_1 to the defect location P. That is, when the distance L between the two sensor devices corresponds to 20 meters (m), when the result value y2 based on Equation 2 is '5', the defect location P is the first sensor device ( 38_1) can be understood as being located at a distance of 5 meters (m).
  • the third graph 303 may be generated based on the first valid data D_v1 and the second valid data D_v2. Specifically, information on the time difference dt of the third graph 303 may be obtained based on the first valid data D_v1 and the second valid data D_v2. This will be described in more detail through the drawings to be described later.
  • the diagnostic control device 320 of FIG. 3 may be provided integrally with a display device (for example, 30 of FIG. 1) for showing a result of an operation to a user in some cases.
  • FIG. 3 a description of a remote diagnosis system operating based on two wireless communication devices provided in two inspection windows is disclosed, but the description is based on three or more wireless communication devices provided in three or more inspection windows. It will be appreciated that it can also be applied to operation.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the interior of a wireless communication device according to an exemplary embodiment.
  • a wireless communication device 400 includes a plurality of inspection windows (for example, 34 and 35 in FIG. 2) of a gas insulated switchgear (GIS, 30). It can be understood as being combined with any one of the sensor devices.
  • GIS gas insulated switchgear
  • the wireless communication device 400 includes an amplification module 410, an ADC module 420, an FPGA module 430, a time module 440, a storage module 450, and a communication module 460. can do.
  • the amplification module 410 of FIG. 4 may be connected to an external sensor device to receive a plurality of sampling information related to partial discharge (or arc discharge).
  • a plurality of sampling information includes sampling information (T_S) for the temperature (T) generated by partial discharge (or arc discharge), and sampling information (P_S) on the pressure (P) generated by partial discharge (PD).
  • T_S sampling information
  • P_S sampling information
  • W_S Sampling information for the pressure wave (W) generated according to the partial discharge (or arc discharge) may be included.
  • the amplification module 410 of FIG. 4 may amplify and output signals for each signal based on an operational amplifier (“OPAMP”) according to the types of a plurality of sampling information.
  • OPAMP operational amplifier
  • the amplification module 410 may output amplified sampling information T_S' for a temperature T generated according to a partial discharge (or arc discharge).
  • the amplification module 410 may output amplified sampling information P_S' for the pressure P generated according to the partial discharge PD.
  • the amplification module 410 may output amplified sampling information W_S' for the pressure wave W generated according to the partial discharge (or arc discharge).
  • amplified sampling information (T_S') for temperature (T) is defined in the range of -30°C to 80°C
  • amplified sampling information (P_S') for pressure (P) is -1 It can be defined in the range of bar to 10 bar.
  • the amplified sampling information W_S' for the pressure wave W may be defined in a range of -10 V to +10 V.
  • the ADC module 420 of FIG. 4 individually performs AD conversion (Analog-Digital Conversion) for a plurality of amplified sampling information (T_S', P_S', W_S') to provide a plurality of input information (T_I, P_I, W_I). ) Can be printed.
  • AD conversion Analog-Digital Conversion
  • the field programmable gate array (“FPGA”) module 430 of FIG. 4 may perform a high-speed signal processing procedure based on a clock (CLK) signal received from the time module 440.
  • CLK clock
  • the FPGA module 430 may perform signal processing more than 20,000 times per second.
  • the FPGA module 430 of FIG. 4 tags the time tag information (TimeTag) based on the clock (CLK) signal received from the time module 440 to a plurality of input information (eg, T_I, P_I, and W_I of FIG. 4).
  • a plurality of input data may be generated.
  • the FPGA module 430 may store a plurality of input data T_D, P_D, and W_D in the storage module 450.
  • the FPGA module 430 may determine whether a preset transmission condition is satisfied based on input data (or a graph of input data).
  • the FPGA module 430 may determine that the preset transmission condition is satisfied.
  • valid data D_v defined based on the input data W_D associated with the pressure wave W may be transmitted to the communication module 460.
  • the preset transmission conditions referred to in the present specification will be described in more detail with reference to drawings to be described later.
  • the time module 440 may transmit a predetermined clock (CLK) signal to the FPGA module 430.
  • CLK predetermined clock
  • the storage module 450 of FIG. 4 may be connected to the FPGA module 430 based on a Serial Peripheral Interface (SPI). Also, the storage module 450 may be implemented based on a flash memory. For example, a plurality of input data T_D, P_D, and W_D may be input/output based on the SPI bus.
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • the communication module 460 of FIG. 4 may be connected to the FPGA module 430 based on SPI. That is, the communication module 460 may receive the valid data D_v from the FPGA module 430 through the SPI bus.
  • the communication module 460 may transmit information received from another device to the FPGA module 430 through the SPI bus.
  • the pressure, pressure wave, and temperature generated according to the arc due to partial discharge (or arc discharge) are input to the external sensor module, and the wireless communication device according to the present embodiment converts the input information together with time information. You can handle it. Accordingly, it will be understood that information on the location of partial discharge, propagation speed, and intensity can be managed in the form of big data that can be analyzed.
  • the wireless communication device referred to in the present specification can be operated for a predetermined time by installing a battery without a constant power supply. Since the propagation speed of the pressure wave by the arc is more than a few hundred meters per second, if the time tagging operation is not precise, this causes a large error.
  • the wireless communication device may perform a sampling operation of 20000 times per second. In other words, the wireless communication device according to the present specification may perform a time tagging operation in units of 50 ⁇ .
  • the wireless device can estimate the defect location with an accuracy of approximately 20,000 of the pressure wave propagation rate due to the arc, and thus a preventive diagnosis system having improved performance can be provided.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of input data generated based on time tag information according to an exemplary embodiment.
  • the first table information 510 may be an example of input data stored in a first wireless communication device (eg, 300_1 in FIG. 3 ).
  • the first wireless communication device (e.g., 300_1 in FIG. 3) includes a plurality of sampling information T1_S, P1_S, input from an external sensor based on the first type tag information TimeTag_1 according to the clock signal CLK.
  • a plurality of input information (T1_I, P1_I, W1_I) associated with W1_S) may be stored in the form of a plurality of input data (eg, T1_D, P1_D, W1_D in Table 5).
  • the first table information 510 is stored and managed by an FPGA module (eg, 430 in FIG. 4) and a storage module (eg, 440 in FIG. 4) of the first wireless communication device (eg, 300_1 in FIG. 3). It may be information that can be used.
  • the second table information 520 may be an example of input data stored in the second wireless communication device (eg, 300_2 in FIG. 3 ).
  • the second wireless communication device (e.g., 300_2 in FIG. 3) includes a plurality of sampling information T2_S, P2_S, input from an external sensor based on the second type tag information TimeTag_2 according to the clock (CLK) signal.
  • a plurality of input information (T2_I, P2_I, W2_I) associated with W2_S) may be stored in the form of a plurality of input data (eg, T2_D, P2_D, W2_D in Table 5).
  • the second table information 520 is stored and managed by an FPGA module (eg, 430 in FIG. 4) and a storage module (eg, 440 in FIG. 4) of the second wireless communication device (eg, 300_2 in FIG. 3). It may be information that can be used.
  • a process of estimating a defect location of a partial discharge (or arc discharge) using a time difference dt in a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices may be as follows.
  • the diagnostic control device eg, 320 in FIG. 3 of the remote diagnosis system may receive time tag information (eg, t11) that exceeds a preset threshold among the input data W1_D of the first table information 510. I can confirm. In this case, it may be understood that t11 of FIG. 5 corresponds to the first detection point td1 of FIG. 3.
  • the diagnostic control device of the remote diagnosis system (e.g., 320 in FIG. 3) can check time tag information (e.g., t22) exceeding a preset threshold among the input data W2_D of the second table information 520. have.
  • time tag information e.g., t22
  • t22 of FIG. 5 corresponds to the second detection point td2 of FIG. 3.
  • the diagnostic control device eg, 320 in FIG. 3 sets the time difference dt of Equation 1 to an absolute value of t11-t22 (that is,
  • FIG. 6 is a flow chart showing a method for a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an exemplary embodiment.
  • the remote diagnosis system includes a plurality of wireless communication devices (for example, 100_1 to 100_N in FIG. 1), a diagnosis control device (for example, 200 in FIG. For example, 30) of FIG. 1 may be included.
  • the remote diagnosis system includes a plurality of input information (W1_I, W2_I) associated with a plurality of locations (eg, 34 and 35 of FIG. 3) of the gas-insulated switching device (eg, 30 of FIG. 3). ), a plurality of time tag information (TimeTag_1, TimeTag_2) may be combined to store a plurality of input data (W1_D, W2_D).
  • the first wireless communication device (eg, 300_1 in FIG. 1) is the first input information W1_I associated with the first position (eg, 34 in FIG. 3) of the gas insulated switchgear (eg, 30 in FIG. 3).
  • first input data W1_D may be generated based on first time tag information TimeTag_1 for the first input information W1_I.
  • the first input information W1_I may be information obtained by performing amplification and A-D conversion on the first sampling information W1_S obtained through a high-speed sampling operation on the first pressure wave W1.
  • the second wireless communication device (eg, 300_2 in FIG. 3) includes second input information W2_I associated with the second position (eg, 35 in FIG. 3) of the gas-insulated switching device (eg, 30 in FIG. 3).
  • the second input data W2_D may be generated based on the second time tag information TimeTag_2 for the second input information W2_I.
  • the second input information W2_I may be information obtained by performing amplification and A-D conversion on the second sampling information W2_S obtained through a high-speed sampling operation on the second pressure wave W2.
  • step S620 the remote diagnosis system according to an embodiment of the present invention transmits a preset transmission from at least two wireless communication devices (eg, 300_1 and 300_2 in FIG. It can be determined whether the condition is satisfied.
  • the remote diagnosis system may transmit at least two valid data based on at least two wireless communication devices (eg, 300_1 and 300_2 in FIG. 3 ).
  • the first wireless communication device (300_1 in FIG. 3) satisfies a first transmission condition preset for itself at a first time point (eg, td1 in FIG. 3)
  • the first time point (eg, FIG. 3
  • the first valid data D_v1 associated with td1) of may be transmitted to the diagnostic control apparatus (eg, 200 of FIG. 1 ).
  • the first valid data D_v1 may be information corresponding to a first time interval predetermined based on a first time point (eg, td1 in FIG. 3) among the first input data W1_D.
  • the first time interval refers to a first start point in the time axis by t1 ahead of the first point in time (eg, td1 in FIG. 3) and a first end point by t2 behind the first point in time (eg, td1 in FIG. 3). It may be understood as a time interval defined as a basis (eg, td1-t1 to td1+t2 in FIG. 3).
  • the second wireless communication device (300_2 in FIG. 3) satisfies a second transmission condition preset for itself at a second time point (eg, td2 in FIG. 3)
  • the second time point (eg, FIG. 3
  • the second valid data D_v2 associated with td2) of may be transmitted to the diagnosis control device (eg, 200 of FIG. 1 ).
  • the second valid data D_v2 may be information corresponding to a second time interval predetermined based on a second point in time (eg, td2 in FIG. 3) among the second input data W2_D.
  • the second time interval is a second start point that is t1 ahead of the second point in time (for example, td2 in FIG. 3) and a second end point that is later than the first point in time (for example, td2 in FIG. 3) on the time axis. It can be understood as a time interval defined as a basis (eg, td2-t3 to td2+t4 in FIG. 3).
  • the remote diagnosis system may determine the defect location of the gas insulated switchgear based on at least two valid data.
  • the remote diagnosis system is at a reference point in time (for example, t11 in FIG. 5) exceeding a preset threshold based on time tag information (TimeTag_1) associated with the first valid data (D_v1). You can get information about it.
  • the remote diagnosis system includes information on a reference point in time (for example, t22 of FIG. 5) exceeding a preset threshold based on time tag information (TimeTag_2) associated with the second valid data (D_v2). Can be obtained.
  • the remote diagnosis system may determine the defect location of the gas insulated switchgear based on Equations 1 and 2 above.
  • the process of determining the defect location of the gas insulated switchgear using Equations 1 and 2 may be replaced by the above description.
  • the remote diagnosis system may transmit information on the defect location of the gas-insulated switchgear to a display device (eg, 30 in FIG. 1).
  • the remote diagnosis system for the gas insulated switchgear is implemented based on a wireless communication device, improved performance in terms of portability and mobility may be provided.
  • the remote diagnosis system for the gas-insulated switchgear can process the sampling information related to the insulation defect received from the external sensor device in real time, the gas insulated switchgear is Because warnings can be provided, breakdowns due to dielectric breakdown of high voltage devices can be minimized.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating in detail a transmission condition preset for a wireless communication device according to an embodiment of the present invention.
  • the first valid data D_v1 of the first wireless communication device is a pressure wave (W1 in FIG. 3) of a specific time period (for example, T1 to T3 in FIG. 3).
  • W1_I1 to W1_I3 may be included.
  • the first wireless communication device determines the first valid data (D_v1) by considering a first threshold value (TH#1) and a second threshold value (TH#2) together. I can.
  • the size of the second input information W1_I2 associated with the pressure wave (W1 in FIG. 3) corresponding to the second time point T2 in the first wireless communication device (300_1 in FIG. 3) is a first threshold value ( It can be judged to be larger than TH#1).
  • the first wireless communication device (300_1 in FIG. 3) is the first input information W1_I1 associated with the pressure wave (W1 in FIG. 3) corresponding to the first time point T1 ahead of the second time point T2 by t1.
  • the second input information W1_I2 may be additionally determined whether or not the difference value is greater than the second threshold value TH#2.
  • the first threshold value (TH#1) and the second threshold value (TH#2) are considered together, it is possible to prevent unnecessary transmission of valid data due to external noise, so that a remote diagnosis system with improved performance is It will be understood that it may be provided.
  • the first threshold value (TH#1) is also used to determine whether the transmission conditions for other wireless communication devices are satisfied.
  • the second threshold value TH#2 are considered together.
  • FIG. 8 is a view showing an example of an extension of a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an embodiment of the present invention.
  • the remote diagnosis system may include first to third wireless communication devices 810_1 to 810_3, a diagnosis control device 820, and a display device 830. .
  • the transmission conditions set in advance for the first and second wireless communication devices 810_1 and 810_2 are satisfied, and the transmission conditions set in advance for the third wireless communication device 810_3 are not satisfied. It is explained on the premise that it is not.
  • the first wireless communication device 810_1 may transmit first valid data D_v1 to the diagnosis control device 820.
  • the second wireless communication device 810_2 may transmit the second valid data D_v2 to the diagnosis control device 820.
  • step S830 the diagnostic control device 820 generates a defect in the gas insulated switchgear (GIS) using the preceding equations 1 and 2 based on the first valid data D_v1 and the second valid data D_v2. You can determine the location.
  • GIS gas insulated switchgear
  • step S840 the diagnosis control device 820 may transmit determination information regarding the defect location to the display device 830.
  • FIG. 9 is a view showing an extended example of a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to another embodiment.
  • the first wireless communication device 910_1 may transmit first valid data D_v1 to the diagnosis control device 920.
  • the second wireless communication device 910_2 may transmit the second valid data D_v2 to the diagnosis control device 920.
  • the third wireless communication device 910_3 may transmit the third valid data D_v3 to the diagnosis control device 920.
  • step S940 the diagnosis control device 920 repeatedly uses the above equations 1 and 2 based on the first valid data D_v1 to the third valid data D_v3 to determine the gas insulated switchgear GIS. The location of the defect can be determined.
  • the diagnostic control device 920 uses the preceding Equations 1 and 2 based on the first valid data D_v1 and the second valid data D_v2 to generate a defect in the gas-insulated switchgear GIS. You can determine the location.
  • the diagnostic control device 920 uses the preceding Equations 1 and 2 based on the second valid data D_v2 and the third valid data D_v3 to determine the defect location of the gas insulated switchgear GIS. I can judge.
  • step S950 the diagnosis control device 920 may transmit determination information regarding the defect location to the display device 930.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a time synchronization procedure for a remote diagnosis system including a plurality of wireless communication devices according to an exemplary embodiment.
  • a time synchronization procedure between devices is required between a plurality of wireless communication devices included in the remote diagnosis system according to the present embodiment.
  • a portable time server device 1020 with an absolute time set for time synchronization may be used as a plurality of wireless communication devices 1010_1, 1010_2, ..., 1010_N.
  • a time module included in each of the plurality of wireless communication devices 1010_1, 1010_2, ..., 1010_N is a clock signal based on the absolute time provided from the portable time server device 1020 ( CLK) can be generated.
  • the clock signal CLK generated by the time module (eg, 440 in FIG. 4) included in each of the plurality of wireless communication devices 1010_1, 1010_2, ..., 1010_N is an FPGA module (eg, FIG. 4). It can be entered as 430).
  • FIG. 11 shows an application example for a wireless communication device according to the present embodiment.
  • the wireless communication device 1100 may be coupled with an external sensor 11 provided in an inspection window at a specific location of the gas insulated switchgear.

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Abstract

본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 방법은 가스절연 개폐장치의 제1 위치와 연관된 제1 입력정보와 제1 입력정보를 위한 제1 시간태그정보를 기반으로 제1 입력데이터를 생성하는 단계; 제1 입력데이터를 기반으로 제1 무선 통신장치를 위해 기 설정된 제1 전송조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 제1 전송조건이 제1 시점에 만족될 때, 제1 시점과 연관된 제1 유효 데이터를 제1 무선 통신장치를 기반으로 송신하는 단계; 가스절연 개폐장치의 제2 위치와 연관된 제2 입력정보와 제2 입력정보를 위한 제2 시간태그정보를 기반으로 제2 입력데이터를 생성하는 단계; 제2 입력데이터를 기반으로 제2 무선 통신장치를 위해 기 설정된 제2 전송조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 제2 전송조건이 제2 시점에 만족될 때, 제2 시점과 연관된 제2 유효 데이터를 제2 무선 통신장치를 기반으로 송신하는 단계; 제1 유효 데이터 및 제2 유효 데이터를 기반으로 가스절연 개폐장치의 결함위치를 판단하는 단계; 및 결함위치에 대한 정보를 표시장치로 전달하는 단계를 포함한다.

Description

복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템 및 이를 위한 방법
본 명세서는 원격진단 시스템에 대한 것으로, 더 상세하게는 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템 및 이를 위한 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전기 및 전력 관련 시설물인　가스절연 개폐장치(Gas Insulated Switchgear, 이하 'GIS'), 변압기, 배전반, 케이블, 회전기(모터, 발전기)등의 전기시설물은 고압의 전기가 흐르게 되어 시설물 내부에는 절연이 필수적이다.
가스절연 개폐장치(GIS)는 옥내외 발전소용 및 변전소용으로 정상상태의 개폐뿐만 아니라　방전, 충격, 사고, 단락 등의 이상 상태에서도 선로를 안전하게 개폐하여 계통을 적절하게 보호하는 장치이다.
GIS에는 SF6 가스로 충진된 금속용기 내에 단로기, 접지스위치, 차단기 등의 개폐설비와 모선이 함께 내장된다. 이러한 가스절연 개폐장치는 설치면적이 작고, SF6가스와 밀폐구조에 의한 높은 안전성과 외부환경에 대한 높은 신뢰성을 제공할 수 있다.
다만, 가스절연 개폐장치(GIS)의 내부 고장에 대한 사전인지가 어렵고 고장이 발생한 경우 대규모로 확대되어 대형사고의 가능성이 존재한다. 가스절연 개폐장치(GIS) 내 고장을 사전에 발견하여 조치하기 위한 방법으로는 절연이상을 예측하고 측정하는 방법이 적용되고 있다.
본 명세서에서 절연이상은 부분방전(Partial Discharge) 또는 아크방전(Arc Discharge)을 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
가스절연 개폐장치(GIS)를 원격으로 제어하기 위한 종래 제안으로는 등록특허공보 제10-0895218 호에 디지털화된 GIS 현장 제어 시스템이 게시된 바 있다.
본 명세서의 목적은 휴대성 및 이동성 측면에서 향상되고 우수한 신뢰성을 갖는 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템 및 이를 위한 방법을 제공하는데 있다.
본 명세서는 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 방법에 관한 것이다. 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 방법은 가스절연 개폐장치의 제1 위치와 연관된 제1 입력정보와 제1 입력정보를 위한 제1 시간태그정보를 기반으로 제1 입력데이터를 생성하는 단계; 제1 입력데이터를 기반으로 제1 무선 통신장치를 위해 기 설정된 제1 전송조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 제1 전송조건이 제1 시점에 만족될 때, 제1 시점과 연관된 제1 유효 데이터를 제1 무선 통신장치를 기반으로 송신하는 단계; 가스절연 개폐장치의 제2 위치와 연관된 제2 입력정보와 제2 입력정보를 위한 제2 시간태그정보를 기반으로 제2 입력데이터를 생성하는 단계; 제2 입력데이터를 기반으로 제2 무선 통신장치를 위해 기 설정된 제2 전송조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계; 제2 전송조건이 제2 시점에 만족될 때, 제2 시점과 연관된 제2 유효 데이터를 제2 무선 통신장치를 기반으로 송신하는 단계; 제1 유효 데이터 및 제2 유효 데이터를 기반으로 가스절연 개폐장치의 결함위치를 판단하는 단계; 및 결함위치에 대한 정보를 표시장치로 전달하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시 예에 따르면, 휴대성 및 이동성 측면에서 향상되고 우수한 신뢰성을 갖는 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템 및 이를 위한 방법이 제공된다.
도 1은 본 일 실시 예에 따른 복수의 통신 장치를 구비한 원격진단 시스템의 개념도를 보여준다.
도 2는 가스절연 개폐장치의 도파관의 구조를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템의 동작 방법을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 일 실시 예에 따른 무선 통신장치의 내부를 보여주는 블록도이다.
도 5는 본 일 실시 예에 따라 시간태그정보를 기반으로 생성되는 입력데이터의 예시를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 일 실시 예에 따라 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 일 실시 에에 따라 무선 통신장치를 위해 기 설정된 전송조건을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 8은 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템의 확장 예를 보여준다.
도 9는 본 다른 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템의 확장 예를 보여준다.
도 10은 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 시각 동기화 절차를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 일 실시 예에 따른 무선 통신장치를 위한 적용 예를 보여준다.
전술한 특성 및 이하 상세한 설명은 모두 본 명세서의 설명 및 이해를 돕기 위한 예시적인 사항이다. 즉, 본 명세서는 이와 같은 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. 다음 실시 형태들은 단지 본 명세서를 완전히 개시하기 위한 예시이며, 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들에게 본 명세서를 전달하기 위한 설명이다. 따라서, 본 명세서의 구성 요소들을 구현하기 위한 방법이 여럿 있는 경우에는, 이들 방법 중 특정한 것 또는 이와 동일성 있는 것 가운데 어떠한 것으로든 본 명세서의 구현이 가능함을 분명히 할 필요가 있다.
본 명세서에서 어떤 구성이 특정 요소들을 포함한다는 언급이 있는 경우, 또는 어떤 과정이 특정 단계들을 포함한다는 언급이 있는 경우는, 그 외 다른 요소 또는 다른 단계들이 더 포함될 수 있음을 의미한다. 즉, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 특정 실시 형태를 설명하기 위한 것일 뿐이고, 본 명세서의 개념을 한정하기 위한 것이 아니다. 나아가, 발명의 이해를 돕기 위해 설명한 예시들은 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 명세서가 속하는 기술 분야의 통상의 기술자들이 일반으로 이해하는 의미를 갖는다. 보편적으로 사용되는 용어들은 본 명세서의 맥락에 따라 일관적인 의미로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은, 그 의미가 명확히 정의된 경우가 아니라면, 지나치게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다. 이하 첨부된 도면을 통하여 본 명세서의 실시 예가 설명된다.
도 1은 본 일 실시 예에 따른 복수의 통신 장치를 구비한 원격진단 시스템의 개념도를 보여준다.
도 1을 참조하면, 도 1의 가스절연 개폐장치(GIS, 10)는 차단기, 단로기 등의 개폐설비와 변류기, 피뢰기, 주회로 모선 등을 금속제 탱크 내에 일괄 수납할 수 있다.
또한, 가스절연 개폐장치(10)의 내부는 절연성능과 소호능력이 뛰어난 SF6가스가 봉입되며, 가스절연 개폐장치(10)는 콤팩트하고 안정성 및 환경조화 측면에서 우수하여 광범위하게 적용되고 있다.
한편, 제조 공정, 기계적 스트레스 또는 절연 노화, 공정상의 결함으로 인한 공극, 불순물 또는 균열의 존재로 인하여 고전압(HV) 장치의 절연 재료 내부에서 부분 방전(Partial Discharge, 이하 'PD')이 발생할 수 있다.
가스절연 개폐장치(10)에서 부분방전(또는 아크방전, Arc discharge)이 발생하면, 빛 또는 열의 형태로 전자기파가 방출되거나 가청 및 초음파 범위의 음향이 방출될 수 있다. 또는, 부분방전(또는 아크방전)으로 인하여 과도 전류 또는 과도 접지 전압(Transient Earth Voltage, 이하 'TEV')이 방출될 수 있다.
도 1의 복수의 센서 장치(20_1~20_N, N은 자연수)는 가스절연 개폐장치(10)의 부분방전(PD)으로 인한 아크 발생을 측정하기 위하여 미리 정해진 복수의 위치(15_1~15_N, N은 2이상의 자연수)에 구비될 수 있다.
도 1의 복수의 센서 장치 각각(20_1~20_N)은 각 위치(15_1~15_N)로부터 감지된 정보를 각 위치(15_1~15_N)에 상응하는 무선 통신장치(100_1~100_N)로 전달할 수 있다.
도 1의 복수의 센서 장치 각각(20_1~20_N) 각각은 초고주파수(Ultra High Frequency, UHF) 센서, 고주파 전류 트랜스포머(High Frequency Current Transformer, HFCT) 센서, 초음파 마이크 센서, 음향 접촉 센서, TEV 센서 또는 커플링 커패시터 및 펄스 타이밍을 AC 주파수와 비교하기 위한 위상 분해 분석 시스템을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 센서장치(20_1)는 부분방전 (또는 아크방전)으로 인하여 제1 위치에서 측정된 압력파와 연관된 제1 센싱정보, 부분방전(또는 아크방전)으로 인하여 제1 위치에서 측정된 압력과 연관된 제2 센싱정보, 부분방전(또는 아크방전)으로 인하여 제1 위치에서 측정된 열과 연관된 제3 센싱정보를 제1 무선 통신장치(100_1)로 전달할 수 있다.
마찬가지로, 제N 센서장치(20_N)는 부분방전(또는 아크방전)으로 인하여 제N 위치에서 측정된 압력파와 연관된 제1 센싱정보, 부분방전(또는 아크방전)으로 인하여 제N 위치에서 측정된 압력과 연관된 제2 센싱정보, 부분방전(또는 아크방전)으로 인하여 제N 위치에서 측정된 열과 연관된 제3 센싱정보를 제N 무선 통신장치(100_N)로 전달할 수 있다.
도 1의 복수의 무선 통신장치(100_1~100_N) 각각은 복수의 센서 장치(20_1~20_N) 각각으로부터 복수의 센싱정보를 수신할 수 있다. 또한, 복수의 무선 통신장치(100_1~100_N) 각각은 각 위치(15_1~15_N)에 상응하는 유효데이터를 진단제어장치(200)로 송신할 수 있다.
한편, 도 1의 복수의 무선 통신장치(100_1~100_N)는 로라(LoRa, Long Range) 통신을 기반으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 복수의 무선 통신장치(100_1~100_N)는 1km에서 수km 거리에 떨어진 사용자 장치와 통신을 수행할 수 있다.
도 1의 진단제어 장치(200)는 복수의 센서 장치(20_1~20_N)로부터 수신되는 복수의 유효데이터를 기반으로 가스절연기기의 결함위치를 판단할 수 있다. 본 일 실시 예에 따라 결함위치를 판단하는 과정은 후술되는 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
도 1의 표시장치(30)는 진단제어 장치(200)에 의해 판단된 결함위치 정보를 기반으로 사용자를 위한 시각적인 정보 혹은 UI(User Inteface)를 구현할 수 있다.
종래에는 부분방전(또는 아크방전)으로 인한 센싱정보의 전달을 위하여 유선랜 사용 및 상시전원 사용으로 특정 위치에서 고정시켜 사용해야만 하는 불편함이 존재하였다.
이에 반해, 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치(100_1~100_N)는 휴대가능한 장치이므로, 부분방전(또는 아크방전)의 검출을 사용자가 원하는 위치에서 수행할 수 있다는 장점이 있다. 나아가, GIS 장치의 부분방전(또는 아크방전)의 검출이 용이해져 예방진단기술의 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 2는 가스절연 개폐장치의 도파관의 구조를 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 일반적인 가스절연 개폐장치(GIS)의 일부(20)는 내부 도체(21, Conductor) 및 금속으로 감싸진 둥근 형태의 외함(22, Enclosure)과 내부에 SF6 가스로 절연되어 전계, 자계가 발생하면 동축 선로를 따라 에너지가 전달되는 구조를 갖는다.
한편, 가스절연 개폐장치(GIS)를 유지 보수하기 위해 설계 제작된 점검창(Window, 23~28)은 단면이 원형이고 속이 빈 금속관 형태에 SF6 가스로 절연된 원형도파관(Circular waveguide) 구조를 갖는다.
부분방전 신호(또는 아크방전 신호)는 내부도체(21)를 따라서 파장이 다른 주파수의 형태로 전파 (propagation)되고 또한 반사(reflection)로 인해 전자파는 분산(dispersion) 전파되면서 신호 간에 간섭이 일어나 지연(delay)되거나 유전율이 다른 매질(스페이서)을 만나면 감쇄(attenuation)되어 전파될 수 있다.
도 3은 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템의 동작 방법을 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 가스절연 개폐장치(GIS)의 일부(30)는 제1 위치에 구비된 제1 점검창(34), 제2 위치에 구비된 제2 점검창(35), 제3 위치에 구비된 제3 점검창(36)을 포함할 수 있다. 한편, 제1 센서장치(38_1)와 제2 센서장치(38_2)는 L만큼 떨어져 위치할 수 있다.
도 3의 제1 점검창(34)에는 부분방전(또는 아크방전)으로 인한 아크 발생을 측정하기 위해 제1 센서장치(38_1)가 설치될 수 있다. 또한, 제1 무선 통신장치(300_1)는 제1 센서장치(38_1)와 결합될 수 있다.
도 3의 제2 점검창(35)에는 부분방전(또는 아크방전)으로 인한 아크 발생을 측정하기 위해 제2 센서장치(38_2)가 설치될 수 있다. 또한, 제2 무선 통신장치(300_2)는 제2 센서장치(38_2)와 결합될 수 있다.
도 3의 명확하고 간결한 이해를 위해, 가스절연 개폐장치(GIS)의 일부(30) 중 특정한 위치(P)에서 절연결함에 따른 부분방전(또는 아크방전)이 발생한 경우를 가정하여 설명한다.
도 3의 제1 센서장치(38_1)는 부분방전(또는 아크방전)에 의해 특정한 위치(P)로부터 발생한 제1 압력파(W1)를 감지할 수 있다.
예를 들어, 도 3의 제1 센서장치(38_1)는 제1 압력파(W1)에 대한 고속(예로, 초당 20,000번)의 샘플링 동작을 수행할 수 있다. 제1 센서장치(38_1)는 제1 압력파(W1)에 대한 고속의 샘플링 동작을 통해 획득된 제1 샘플링 정보(W1_S)를 제1 무선 통신장치(300_1)로 전달할 수 있다.
한편, 도 3의 제2 센서장치(38_2)는 부분방전(또는 아크방전)에 의해 특정한 위치(P)로부터 발생한 제2 압력파(W2)를 감지할 수 있다.
예를 들어, 도 3의 제2 센서장치(38_2)는 제2 압력파(W2)에 대한 고속(예로, 초당 20,000번)의 샘플링 동작을 수행할 수 있다. 제2 센서장치(38_2)는 제2 압력파(W2)에 대한 고속의 샘플링 동작을 통해 획득된 제2 샘플링 정보(W2_S)를 제2 무선 통신장치(300_2)로 전달할 수 있다.
도 3의 제1 무선 통신장치(300_1)는 제1 샘플링 정보(W1_S)를 기반으로 생성된 제1 입력데이터(W1_D)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1 입력데이터(W1_D)는 제1 샘플링 정보(W1_S)에 대하여 A-D 변환(Analog-Digital Conversion)을 수행하여 획득된 제1 입력 정보(W1_I) 및 제1 입력 정보(W1_I)에 대한 제1 시간태그정보(TimeTag_1)를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 도 3의 제2 무선 통신장치(300_2)는 제2 샘플링 정보(W2_S)를 기반으로 생성된 제2 입력데이터(W2_D)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 제2 입력데이터(W2_D)는 제2 샘플링 정보(W2_S)에 대하여 A-D 변환(Analog-Digital Conversion)을 수행하여 획득된 제2 입력 정보(W2_I) 및 제2 입력 정보(W2_I)에 대한 제2 시간태그정보(TimeTag_2)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 샘플링 정보를 기반으로 입력데이터가 생성되는 과정은 후술되는 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
본 일 실시 예에 따르면, 도 3의 제1 무선 통신장치(300_1)는 제1 입력데이터(W1_D)와 연관된 제1 그래프(301)를 기반으로 기 설정된 전송조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제1 그래프(301)가 미리 설정된 임계값(TH_v)을 초과하는 제1 탐지시점(td1)은 제1 무선 통신장치(300_1)을 위해 기 설정된 전송조건이 만족되는 시점으로 이해될 수 있다.
만일 제1 무선 통신장치(300_1)을 위해 기 설정된 전송조건이 만족되면, 제1 무선 통신장치(300_1)는 제1 입력데이터(W1_D)를 기반으로 미리 정해진 시간 구간에서 정의되는 제1 유효 데이터(D_v1)를 진단 제어장치(320)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 제1 유효 데이터(D_v1)는 제1 입력데이터(W1_D) 중에서 제1 탐지시점(td1)을 기준으로 t1만큼 앞선 시점과 t2만큼 늦은 시점 사이의 시간 구간(예로, td1-t1~ td1+t2)에 상응하는 정보일 수 있다. 일 예로, t1은 0.2초이고 t2은 0.8초일 수 있다.
도 3의 제2 무선 통신장치(300_2)는 제2 샘플링 정보(W2_S)를 기반으로 생성된 제2 입력데이터(W2_D)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 제2 입력데이터(W2_D)는 제2 샘플링 정보(W2_S)에 대하여 A-D 변환(Analog-Digital Conversion)을 수행하여 획득된 제2 입력 정보(W2_I) 및 제2 입력 정보(W2_I)에 대한 제2 시간태그정보(TimeTag_2)를 포함할 수 있다.
도 3의 제2 무선 통신장치(300_2)는 제2 입력데이터(W2_D)와 연관된 제2 그래프(302)를 기반으로 기 설정된 전송조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제2 그래프(302)가 미리 설정된 임계값(TH_v)을 초과하는 제2 탐지시점(td2)은 제2 무선 통신장치(300_2)을 위해 기 설정된 전송조건이 만족되는 시점으로 이해될 수 있다.
만일 제2 무선 통신장치(300_2)을 위해 기 설정된 전송조건이 만족되면, 제2 무선 통신장치(300_2)는 제2 입력데이터(W2_D)를 기반으로 미리 정해진 시간 구간에서 정의되는 제2 유효 데이터(D_v2)를 진단 제어장치(320)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 제2 유효 데이터(D_v2)는 제2 입력데이터(D_I2) 중에서 제2 탐지시점(td2)을 기준으로 t3만큼 앞선 시점과 t4만큼 늦은 시점 사이의 시간 구간(예로, td2-t3~ td2+t4)에 상응하는 정보일 수 있다. 일 예로, t3은 0.2초이고 t4은 0.8초일 수 있다.
도 3의 진단제어 장치(320)는 진단제어 장치(320)는 하기의 수학식 1을 기반으로 가스절연 개폐장치(30)의 결함위치(P)를 추정할 수 있다.
Figure PCTKR2020002944-appb-M000001
여기서, 수학식 1의 dt는 제2 유효 데이터(D_v2)와 연관된 제2 탐지시점(td2)과 제1 유효 데이터(D_v1)와 연관된 제1 탐지시점(td1)의 시간 차이로 이해될 수 있다. 참고로, 수학식 1의 v는 압력파의 전파 속도이며, 이는 현장에서 실측되는 값이다.
예를 들어, 수학식 1을 기반으로 연산한 y1값이 제1 센서장치(38_1) 및 제2 센서장치(38_2) 사이의 이격 거리(L) 보다 작다면(혹은 유사하다면), 진단제어 장치(320)는 제1 센서장치(38_1) 근처에 결함위치(P)가 존재한다고 판단할 수 있다.
한편, 수학식 1을 기반으로 연산한 y1값이 제1 센서장치(38_1) 및 제2 센서장치(38_2) 사이의 이격 거리(L) 보다 크다면, 진단제어 장치(320)는 결함위치(P)가 제1 센서장치(38_1)와 제2 센서장치(38_2) 사이에 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
한편, 진단제어 장치(320)는 결함위치(P)에서 가장 가깝게 위치한 센서장치(예로, 38_1)로부터 결함위치(P)까지의 거리(y2)를 하기의 수학식 2를 기반으로 연산할 수 있다.
Figure PCTKR2020002944-appb-M000002
수학식 2의 dt는 제2 유효 데이터(D_v2)와 연관된 제2 탐지시점(td2)과 제1 유효 데이터(D_v1)와 연관된 제1 탐지시점(td1)의 시간 차이로 이해될 수 있다. 참고로, 수학식 2의 v는 압력파의 전파 속도이며, 이는 현장에서 실측되는 값이다.
예를 들어, 수학식 2의 y2는 제1 센서장치(38_1)로부터 결함위치(P)까지의 거리를 나타낼 수 있다. 즉, 두 센서 장치 사이의 거리(L)가 20미터(m)에 상응할 때, 수학식 2에 기초한 결과 값(y2)이 '5'인 경우, 결함위치(P)는 제1 센서장치(38_1)로부터 5미터(m) 떨어진 거리에 위치하는 것으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 제3 그래프(303)는 제1 유효 데이터(D_v1) 및 제2 유효 데이터(D_v2)를 기반으로 생성될 수 있다. 구체적으로, 제3 그래프(303)의 시간 차이(dt)에 대한 정보는 제1 유효 데이터(D_v1) 및 제2 유효 데이터(D_v2)를 기반으로 획득될 수 있다. 이에 대하여는 후술되는 도면을 통해 더 상세하게 설명된다.
도 3의 진단 제어장치(320)는 경우에 따라 연산에 따른 결과를 사용자에게 보여주기 위한 표시장치(예로, 도 1의 30)와 일체형으로 구비될 수도 있음은 이해될 것이다.
도 3에서는 2개의 점검창에 구비된 2개의 무선 통신장치를 기반으로 동작하는 원격진단 시스템에 대한 설명이 개시되나, 서술된 내용은 3개 이상의 점검창에 구비된 3개 이상의 무선 통신장치를 기반한 동작에도 적용될 수 있음은 이해될 것이다.
도 4는 본 일 실시 예에 따른 무선 통신장치의 내부를 보여주는 블록도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 무선 통신장치(400)는 가스절연 개폐장치(GIS, 30)의 복수의 점검창(예로, 도 2의 34, 35)에 구비된 복수의 센서 장치 중 어느 하나와 결합된 것으로 이해될 수 있다.
도 4를 참조하면, 무선 통신장치(400)는 증폭 모듈(410), ADC 모듈(420), FPGA 모듈(430), 시간모듈(440), 저장모듈(450) 및 통신 모듈(460)을 포함할 수 있다. 도 4의 증폭 모듈(410)은 외부의 센서장치와 연결되어 부분방전(또는 아크방전)과 관련된 복수의 샘플링 정보를 수신할 수 있다.
예를 들어, 복수의 샘플링 정보는 부분방전(또는 아크방전)에 따라 발생한 온도(T)에 대한 샘플링 정보(T_S), 부분방전(PD)에 따라 발생한 압력(P)에 대한 샘플링 정보(P_S), 부분방전(또는 아크방전)에 따라 발생한 압력파(W)에 대한 샘플링 정보(W_S)를 포함할 수 있다.
한편, 도 4의 증폭 모듈(410)은 복수의 샘플링 정보의 유형에 따라 OP 앰프(Operational Amplifier, 이하 'OPAMP')를 기반으로 신호 별로 증폭시켜 출력할 수 있다.
예를 들어, 증폭 모듈(410)은 부분방전(또는 아크방전)에 따라 발생한 온도(T)에 대한 증폭된 샘플링 정보(T_S')를 출력할 수 있다. 증폭 모듈(410)은 부분방전(PD)에 따라 발생한 압력(P)에 대한 증폭된 샘플링 정보(P_S')를 출력할 수 있다. 증폭 모듈(410)은 부분방전(또는 아크방전)에 따라 발생한 압력파(W)에 대한 증폭된 샘플링 정보(W_S')를 출력할 수 있다.
예를 들어, 온도(T)에 대한 증폭된 샘플링 정보(T_S')는 -30°C에서 80°C의 범위에서 정의되고, 압력(P)에 대한 증폭된 샘플링 정보(P_S')는 -1 bar에서 10 bar의 범위에서 정의될 수 있다. 또한, 압력파(W)에 대한 증폭된 샘플링 정보(W_S')는 -10 V에서 +10 V의 범위에서 정의될 수 있다.
도 4의 ADC 모듈(420)은 복수의 증폭된 샘플링 정보(T_S', P_S', W_S')에 대한 A-D 변환(Analog-Digital Conversion)을 개별적으로 수행하여 복수의 입력 정보(T_I, P_I, W_I)를 출력할 수 있다.
도 4의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, 이하 'FPGA') 모듈(430)은 시간모듈(440)으로부터 수신되는 클록(CLK) 신호를 기반으로 고속의 신호 처리 절차를 수행할 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 외부 센서장치로부터 입력되는 정보의 실시간(Real-time) 처리를 위하여 본 일 실시 예에 따른 FPGA 모듈(430)은 초당 20,000번 이상의 신호 처리를 수행할 수 있다.
도 4의 FPGA 모듈(430)은 복수의 입력정보(예로, 도 4의 T_I, P_I, W_I)에 시간 모듈(440)로부터 수신된 클록(CLK) 신호에 기초한 시간태그정보(TimeTag)를 태깅하여 복수의 입력데이터(T_D, P_D, W_D)를 생성할 수 있다.
또한, FPGA 모듈(430)은 복수의 입력데이터(T_D, P_D, W_D)를 저장모듈(450)에 저장할 수 있다.
또한, FPGA 모듈(430)은 입력데이터(혹은 입력데이터에 대한 그래프)를 기반으로 기 설정된 전송조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 압력파(W)와 연관된 입력데이터(W_D)에 대한 그래프가 미리 설정된 임계 값을 초과하면, FPGA 모듈(430)은 기 설정된 전송조건이 만족된다고 판단할 수 있다.
만일 기 설정된 전송조건이 만족된다고 판단되면, 압력파(W)와 연관된 입력데이터(W_D)를 기반으로 정의되는 유효데이터(D_v)를 통신모듈(460)로 전달할 수 있다. 본 명세서에서 언급되는 기 설정된 전송조건에 관하여는 후술되는 도면을 통해 더 상세하게 설명된다.
시간 모듈(440)은 미리 정해진 클록(CLK) 신호를 FPGA 모듈(430)로 전달할 수 있다.
도 4의 저장모듈(450)은 직렬 주변기기 인터페이스(Serial Peripheral Interface, 이하 'SPI') 기반으로 FPGA 모듈(430)과 연결될 수 있다. 또한, 저장모듈(450)은 플래시 메모리를 기반으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 복수의 입력데이터(T_D, P_D, W_D)는 SPI 버스를 기반으로 입출력될 수 있다.
도 4의 통신모듈(460)은 SPI 기반으로 FPGA 모듈(430)과 연결될 수 있다. 즉, 통신모듈(460)은 FPGA 모듈(430)로부터 유효데이터(D_v)를 SPI 버스를 통해 수신할 수 있다.
참고로, 통신모듈(460)은 다른 장치로부터 수신된 정보를 SPI 버스를 통해 FPGA 모듈(430)로 전달할 수도 있다.
부분방전(또는 아크방전)에 따른 아크(Arc)에 따라 발생하는 압력, 압력파 및 온도가 외부 센서모듈로 입력되고, 본 일 실시 예에 따른 무선 통신장치는 입력된 정보를 시간 정보와 함께 데이터 처리할 수 있다. 이에 따라, 부분 방전 발생지, 전파 속도, 세기 등에 대한 정보가 분석 가능한 빅데이터 형태로 관리될 수 있음은 이해될 것이다.
한편, 본 명세서에서 언급되는 무선 통신장치는 상시 전원 없이도 배터리를 장착하여 일정 시간 동안 동작할 수 있음은 이해될 것이다. 아크에 의한 압력파의 전파 속도는 초당 수백미터 이상이므로 시간 태깅 동작이 정밀하지 못하면 이로 인한 오차가 크게 발생된다.
본 명세서에 따른 무선 통신장치는 초당 20000번의 샘플링 동작을 수행할 수 있다. 다시 말해, 본 명세서에 따른 무선 통신장치는 50μ 단위로 시간 태깅 동작을 수행할 수 있다.
결국, 본 명세서에 따른 무선 장치는 대략 아크에 의한 압력파 전파 속도/20,000의 정확도로 결함위치의 추정이 가능하므로, 향상된 성능을 갖는 예방진단 시스템이 제공될 수 있음은 이해될 것이다.
도 5는 본 일 실시 예에 따라 시간태그정보를 기반으로 생성되는 입력데이터의 예시를 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 제1 표 정보(510)는 제1 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_1)에 저장된 입력데이터의 예시일 수 있다.
예를 들어, 제1 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_1)는 클럭신호(CLK)에 따른 제1 타입태그정보(TimeTag_1)를 기반으로 외부 센서로부터 입력되는 복수의 샘플링 정보(T1_S, P1_S, W1_S)와 연관된 복수의 입력정보(T1_I, P1_I, W1_I)를 복수의 입력데이터(예로, 표 5의 T1_D, P1_D, W1_D) 형태로 저장할 수 있다.
즉, 제1 표 정보(510)는 제1 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_1)의 FPGA 모듈(예로, 도 4의 430) 및 저장모듈(예로, 도 4의 440)에 의해 저장 및 관리되는 정보일 수 있다.
한편, 제2 표 정보(520)는 제2 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_2)에 저장된 입력데이터의 예시일 수 있다.
예를 들어, 제2 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_2)는 클럭(CLK) 신호에 따른 제2 타입태그정보(TimeTag_2)를 기반으로 외부 센서로부터 입력되는 복수의 샘플링 정보(T2_S, P2_S, W2_S)와 연관된 복수의 입력정보(T2_I, P2_I, W2_I)를 복수의 입력데이터(예로, 표 5의 T2_D, P2_D, W2_D) 형태로 저장할 수 있다.
즉, 제2 표 정보(520)는 제2 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_2)의 FPGA 모듈(예로, 도 4의 430) 및 저장모듈(예로, 도 4의 440)에 의해 저장 및 관리되는 정보일 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템에서 시간 차이(dt)를 이용하여 부분방전(또는 아크방전)의 결함위치를 추정하는 과정은 하기와 같을 수 있다.
예를 들어, 원격진단 시스템의 진단제어 장치(예로, 도 3의 320)는 제1 표 정보(510)의 입력데이터(W1_D) 중 미리 설정된 임계 값을 초과하는 시간태그정보(예로, t11)를 확인할 수 있다. 이 경우, 도 5의 t11은 도 3의 제1 탐지시점(td1)에 상응하는 것으로 이해될 수 있다.
한편, 원격진단 시스템의 진단제어 장치(예로, 도 3의 320)는 제2 표 정보(520)의 입력데이터(W2_D) 중 미리 설정된 임계 값을 초과하는 시간태그정보(예로, t22)를 확인할 수 있다. 이 경우, 도 5의 t22은 도 3의 제2 탐지시점(td2)에 상응하는 것으로 이해될 수 있다.
본 일 실시 예에 따르면, 원격진단 시스템의 진단제어 장치(예로, 도 3의 320)는 상기 수학식 1의 시간 차이(dt)를 t11-t22의 절대 값(즉, | t11-t22|)으로 판단할 수 있다. 이후 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 결함위치를 추정하는 과정은 전술한 바와 동일하게 적용됨은 이해될 것이다.
도 6은 본 일 실시 예에 따라 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 방법을 보여주는 순서도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 복수의 무선 통신장치(예로, 도 1의 100_1~ 100_N), 진단제어장치(예로, 도 1의 200) 및 표시장치(예로, 도 1의 30)을 포함할 수 있다.
S610 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 가스절연 개폐장치(예로, 도 3의 30)의 복수의 위치(예로, 도 3의 34, 35)와 연관된 복수의 입력정보(W1_I, W2_I)에 복수의 시간태그정보(TimeTag_1, TimeTag_2)를 결합하여 복수의 입력데이터(W1_D, W2_D)를 저장할 수 있다.
예를 들어, 제1 무선 통신장치(예로, 도 1의 300_1)는 가스절연 개폐장치(예로, 도 3의 30)의 제1 위치(예로, 도 3의 34)와 연관된 제1 입력정보(W1_I)와 제1 입력정보(W1_I)를 위한 제1 시간태그정보(TimeTag_1)를 기반으로 제1 입력데이터(W1_D)를 생성할 수 있다.
즉, 제1 입력정보(W1_I)는 제1 압력파(W1)에 대한 고속의 샘플링 동작을 통해 획득된 제1 샘플링 정보(W1_S)에 대하여 증폭 및 A-D 변환을 수행하여 획득된 정보일 수 있다.
한편, 제2 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_2)는 가스절연 개폐장치(예로, 도 3의 30)의 제2 위치(예로, 도 3의 35)와 연관된 제2 입력정보(W2_I)와 제2 입력정보(W2_I)를 위한 제2 시간태그정보(TimeTag_2)를 기반으로 제2 입력데이터(W2_D)를 생성할 수 있다.
즉, 제2 입력정보(W2_I)는 제2 압력파(W2)에 대한 고속의 샘플링 동작을 통해 획득된 제2 샘플링 정보(W2_S)에 대하여 증폭 및 A-D 변환을 수행하여 획득된 정보일 수 있다.
S620 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 복수의 무선 통신장치(예로, 도 1의 100_1~ 100_N) 중 적어도 두 개의 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_1, 300_2)에서 기 설정된 전송조건이 만족되는지 여부를 판단할 수 있다.
만일 복수의 무선 통신장치(예로, 도 1의 100_1~ 100_N) 중 적어도 두 개의 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_1, 300_2)에서 기 설정된 전송조건이 만족되지 않는 경우, 수순은 종료된다.
즉, 복수의 무선 통신장치(예로, 도 1의 100_1~ 100_N) 중 적어도 두 개의 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_1, 300_2)에서 기 설정된 전송조건이 만족될 때, 수순은 S630 단계로 진행된다.
S630 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 적어도 두 개의 두 개의 무선 통신장치(예로, 도 3의 300_1, 300_2)를 기반으로 적어도 두 개의 유효 데이터를 송신할 수 있다.
예를 들어, 제1 무선 통신장치(도 3의 300_1)는 자신을 위해 기 설정된 제1 전송 조건이 제1 시점(예로, 도 3의 td1)에 만족될 때, 제1 시점(예로, 도 3의 td1)과 연관된 제1 유효 데이터(D_v1)를 진단제어장치(예로, 도 1의 200)로 송신할 수 있다.
일 예로, 제1 유효 데이터(D_v1)는 제1 입력데이터(W1_D) 중에서 제1 시점(예로, 도 3의 td1)을 기준으로 미리 정해진 제1 시간구간에 상응하는 정보일 수 있다.
여기서, 제1 시간구간은 시간 축에서 제1 시점(예로, 도 3의 td1)보다 t1만큼 앞선 제1 시작시점과 제1 시점(예로, 도 3의 td1)보다 t2만큼 늦은 제1 종료시점을 기반으로 정의되는 시간 구간(예로, 도 3의 td1-t1~td1+t2)으로 이해될 수 있다.
예를 들어, 제2 무선 통신장치(도 3의 300_2)는 자신을 위해 기 설정된 제2 전송 조건이 제2 시점(예로, 도 3의 td2)에 만족될 때, 제2 시점(예로, 도 3의 td2)과 연관된 제2 유효 데이터(D_v2)를 진단제어장치(예로, 도 1의 200)로 송신할 수 있다.
일 예로, 제2 유효 데이터(D_v2)는 제2 입력데이터(W2_D) 중에서 제2 시점(예로, 도 3의 td2)을 기준으로 미리 정해진 제2 시간구간에 상응하는 정보일 수 있다.
여기서, 제2 시간구간은 시간 축에서 제2 시점(예로, 도 3의 td2)보다 t1만큼 앞선 제2 시작시점과 제1 시점(예로, 도 3의 td2)보다 t2만큼 늦은 제2 종료시점을 기반으로 정의되는 시간 구간(예로, 도 3의 td2-t3~td2+t4)으로 이해될 수 있다.
본 일 실시 예에서 언급되는 따른 전송조건에 관하여는 후술되는 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
S640 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 적어도 두 개의 유효 데이터를 기반으로 가스절연 개폐장치의 결함 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 제1 유효 데이터(D_v1)와 연관된 시간태그정보(TimeTag_1)를 기반으로 미리 설정된 임계 값을 초과하는 기준 시점(예로, 도 5의 t11)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
또한, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 제2 유효 데이터(D_v2)와 연관된 시간태그정보(TimeTag_2)를 기반으로 미리 설정된 임계 값을 초과하는 기준 시점(예로, 도 5의 t22)에 대한 정보를 획득할 수 있다.
이어, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 위 수학식 1 및 수학식 2를 기반으로 가스절연 개폐장치의 결함 위치를 판단할 수 있다. 이 경우, 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 가스절연 개폐장치의 결함 위치를 판단하는 과정은 전술한 설명으로 대체될 수 있음은 이해될 것이다.
S650 단계에서, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 가스절연 개폐장치의 결함 위치에 대한 정보를 표시장치(예로, 도 1의 30)로 전달할 수 있다.
본 일 실시 예에 따른 가스절연 개폐장치를 위한 원격진단 시스템은 무선 통신장치를 기반으로 구현되므로 휴대성 및 이동성 측면에서 향상된 성능이 구비될 수 있다.
나아가, 본 일 실시 예에 따른 가스절연 개폐장치를 위한 원격진단 시스템은 외부 센서장치로부터 수신되는 절연결함과 연관된 샘플링 정보를 실시간으로 처리할 수 있으므로, 가스절연 개폐장치 내부에서 초기 절연 결함으로 인한 조기 경고를 제공할 수 있으므로, 고전압 장치의 절연 파괴로 인한 고장을 최소화할 수 있다.
도 7은 본 일 실시 에에 따라 무선 통신장치를 위해 기 설정된 전송조건을 구체적으로 보여주는 도면이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 제1 무선 통신장치(도 3의 300_1)의 제1 유효 데이터(D_v1)는 특정한 시간 구간(예로, 도 7의 T1~T3)의 압력파(도 3의 W1)와 연관된 입력 정보(W1_I1~W1_I3)를 포함할 수 있다.
본 일 실시 예에 따른 제1 무선 통신장치(도 3의 300_1)는 제1 임계 값(TH#1) 및 제2 임계 값(TH#2)을 함께 고려하여 제1 유효 데이터(D_v1)를 결정할 수 있다.
예를 들어, 제1 무선 통신장치(도 3의 300_1)가 제2 시점(T2)에 상응하는 압력파(도 3의 W1)와 연관된 제2 입력정보(W1_I2)의 크기가 제1 임계 값(TH#1)보다 크다고 판단할 수 있다.
이 경우, 제1 무선 통신장치(도 3의 300_1)는 제2 시점(T2)보다 t1만큼 앞선 제1 시점(T1)에 상응하는 압력파(도 3의 W1)와 연관된 제1 입력정보(W1_I1)와 제2 입력정보(W1_I2) 사이의 차이 값이 제2 임계 값(TH#2)보다 큰 지 여부를 추가로 판단할 수 있다.
제1 임계 값(TH#1) 및 제2 임계 값(TH#2)이 함께 고려됨에 따라 외부 노이즈에 따라 유효 데이터가 불필요하게 전송되는 경우를 방지할 수 있으므로, 향상된 성능을 갖는 원격진단 시스템이 제공될 수 있음은 이해될 것이다.
나아가, 도 7에서 제1 무선 통신장치(도 3의 300_1)를 위한 기 설정된 전송조건만이 설명되나, 다른 무선 통신장치를 위한 송신조건의 만족여부를 판단하기 위해서도 제1 임계 값(TH#1) 및 제2 임계 값(TH#2)이 함께 고려됨은 이해될 것이다.
도 8은 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템의 확장 예를 보여준다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템은 제1 내지 제3 무선 통신장치(810_1~810_3), 진단제어 장치(820) 및 표시 장치(830)를 포함할 수 있다.
도 8의 명확하고 간결한 이해를 위해, 제1 및 제2 무선 통신장치(810_1, 810_2)를 위해 기 설정된 전송조건은 만족되고, 제3 무선 통신장치(810_3)를 위해 기 설정된 전송조건은 만족되지 않음을 전제로 설명된다.
도 8을 참조하면, S810 단계에서, 제1 무선 통신장치(810_1)은 제1 유효 데이터(D_v1)을 진단제어 장치(820)로 송신할 수 있다.
S820 단계에서, 제2 무선 통신장치(810_2)은 제2 유효 데이터(D_v2)을 진단제어 장치(820)로 송신할 수 있다.
S830 단계에서, 진단제어 장치(820)는 제1 유효 데이터(D_v1) 및 제2 유효 데이터(D_v2)를 기반으로 앞선 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 가스절연 개폐장치(GIS)의 결함발생 위치를 판단할 수 있다.
S840 단계에서, 진단제어 장치(820)는 결함위치에 관한 판단정보를 표시장치(830)로 송신할 수 있다.
도 9는 본 다른 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템의 확장 예를 보여준다.
도 9의 명확하고 간결한 이해를 위해, 제1 내지 제3 무선 통신장치(910_1, 910_2, 910_3)를 위해 기 설정된 전송조건은 만족됨을 전제로 설명된다.
도 9를 참조하면, S910 단계에서, 제1 무선 통신장치(910_1)은 제1 유효 데이터(D_v1)을 진단제어 장치(920)로 송신할 수 있다.
S920 단계에서, 제2 무선 통신장치(910_2)은 제2 유효 데이터(D_v2)을 진단제어 장치(920)로 송신할 수 있다.
S930 단계에서, 제3 무선 통신장치(910_3)은 제3 유효 데이터(D_v3)을 진단제어 장치(920)로 송신할 수 있다.
S940 단계에서, 진단제어 장치(920)는 제1 유효 데이터(D_v1) 내지 제3 유효 데이터(D_v3)를 기반으로 앞선 수학식 1 및 수학식 2를 반복적으로 이용하여 가스절연 개폐장치(GIS)의 결함발생 위치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 진단제어 장치(920)는 제1 유효 데이터(D_v1) 및 제2 유효 데이터(D_v2)를 기반으로 앞선 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 가스절연 개폐장치(GIS)의 결함발생 위치를 판단할 수 있다.
이어, 진단제어 장치(920)는 제2 유효 데이터(D_v2) 및 제3 유효 데이터(D_v3)를 기반으로 앞선 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 가스절연 개폐장치(GIS)의 결함발생 위치를 판단할 수 있다.
S950 단계에서, 진단제어 장치(920)는 결함위치에 관한 판단정보를 표시장치(930)로 송신할 수 있다.
도 10은 본 일 실시 예에 따른 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 시각 동기화 절차를 보여주는 도면이다.
본 일 실시 예에 따른 원격진단 시스템에 포함된 복수의 무선 통신장치 사이에는 장치 간 시각 동기화(Time synchronization) 절차가 요구된다.
도 10을 참조하면, 복수의 무선 통신장치(1010_1, 1010_2,…, 1010_N)는 시각 동기화를 위해 절대 시간이 설정된 휴대용 시간 서버 장치(1020)가 사용될 수 있다.
예를 들어, 복수의 무선 통신장치(1010_1, 1010_2,…, 1010_N) 각각에 포함된 시간 모듈(예로, 도 4의 440)은 휴대용 시간 서버 장치(1020)로부터 제공된 절대 시간을 기반으로 클럭신호(CLK)를 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 무선 통신장치(1010_1, 1010_2,…, 1010_N) 각각에 포함된 시간 모듈(예로, 도 4의 440)에 의해 생성된 클럭신호(CLK)는 FPGA 모듈(예로, 도 4의 430)로 입력될 수 있다.
도 11은 본 일 실시 예에 따른 무선 통신장치를 위한 적용 예를 보여준다.
도 11을 참조하면, 본 일 실시 예에 따른 무선 통신장치(1100)는 가스절연 개폐장치의 특정한 위치의 점검창에 구비된 외부 센서(11)와 결합될 수 있다.
본 명세서의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 명세서의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로, 본 명세서의 범위는 상술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 발명의 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (11)

  1. 복수의 무선 통신장치를 구비한 원격진단 시스템을 위한 방법에 있어서,
    가스절연 개폐장치의 제1 위치와 연관된 제1 입력정보와 상기 제1 입력정보를 위한 제1 시간태그정보를 기반으로 제1 입력데이터를 생성하는 단계;
    상기 제1 입력데이터를 기반으로 제1 무선 통신장치를 위해 기 설정된 제1 전송조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제1 전송조건이 제1 시점에 만족될 때, 상기 제1 시점과 연관된 제1 유효 데이터를 상기 제1 무선 통신장치를 기반으로 송신하는 단계;
    상기 가스절연 개폐장치의 제2 위치와 연관된 제2 입력정보와 상기 제2 입력정보를 위한 제2 시간태그정보를 기반으로 제2 입력데이터를 생성하는 단계;
    상기 제2 입력데이터를 기반으로 제2 무선 통신장치를 위해 기 설정된 제2 전송조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 제2 전송조건이 제2 시점에 만족될 때, 상기 제2 시점과 연관된 제2 유효 데이터를 상기 제2 무선 통신장치를 기반으로 송신하는 단계;
    상기 제1 유효 데이터 및 상기 제2 유효 데이터를 기반으로 상기 가스절연 개폐장치의 결함위치를 판단하는 단계; 및
    상기 결함위치에 대한 정보를 표시장치로 전달하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 유효 데이터는 상기 제1 입력데이터 중에서 상기 제1 시점을 기준으로 미리 정해진 제1 시간구간에 상응하는 정보이고,
    상기 제1 시간구간은 시간 축에서 상기 제1 시점보다 t1만큼 앞선 제1 시작시점과 상기 제1 시점보다 t2만큼 늦은 제1 종료시점을 기반으로 정의되는 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 전송조건은 상기 제1 입력데이터 중 상기 제1 시점에 상응하는 제1 입력 값이 미리 정해진 제1 임계 값보다 큰 값이고, 상기 제1 입력데이터 중 상기 제1 시작시점에 상응하는 제2 입력 값과 상기 제1 입력 값의 차이가 미리 정해진 제2 임계 값보다 큰 경우에 만족되는 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 유효 데이터는 상기 제2 입력데이터 중에서 상기 제2 시점을 기준으로 미리 정해진 제2 시간구간에 상응하는 정보이고,
    상기 제2 시간구간은 시간 축에서 상기 제2 시점보다 t3만큼 앞선 제2 시작시점과 상기 제2 시점보다 t4만큼 늦은 제2 종료시점을 기반으로 정의되는 방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제2 전송조건은 상기 제2 입력데이터 중 상기 제2 시점에 상응하는 제3 입력 값이 미리 정해진 제3 임계 값보다 큰 값이고, 상기 제 제2 입력데이터 중 상기 제2 시작시점에 상응하는 제4 입력 값과 상기 제3 입력 값의 차이가 미리 정해진 제2 임계 값보다 큰 경우에 만족되는 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 입력정보 및 상기 제2 입력정보는 상기 가스절연 개폐장치 내 동일한 절연결함과 연관되고,
    상기 제1 입력정보 및 상기 제2 입력정보는 상기 절연결함에 따라 발생하는 압력파와 연관되는 정보인 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 가스절연 개폐장치의 상기 결함위치를 판단하는 단계는,
    상기 제1 시간태그정보 및 상기 제2 시간태그정보를 기반으로 시간 차이를 연산하는 단계;
    상기 제1 위치와 상기 제2 위치의 이격 간격 및 상기 시간 차이를 기반으로 상기 결함위치를 추정하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 입력정보는 상기 제1 위치의 제1 센서장치로부터 입력된 제1 샘플링 정보에 ADC(Analog-Digital Conversion)를 수행하여 획득된 정보이고,
    상기 제2 입력정보는 상기 제2 위치의 제2 센서장치로부터 입력된 제2 샘플링 정보에 상기 ADC를 수행하여 획득된 정보인 방법.
  9. 원격진단 시스템에서 가스절연 개폐장치의 특정 위치에 구비된 무선 통신장치에 있어서,
    외부센서장치로부터 획득된 샘플링 정보를 증폭시키는 증폭 모듈;
    상기 증폭된 샘플링 정보를 입력정보로 변환하는 ADC(Analog-Digital Conversion) 모듈;
    상기 입력정보에 상기 입력정보를 위한 시간태그정보를 결합하여 입력데이터로 저장하고, 상기 입력데이터를 기반으로 기 설정된 전송조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 전송조건이 특정 시점에 만족될 때 상기 특정 시점과 연관된 유효 데이터를 전달하는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 모듈; 및
    상기 유효 데이터를 기반으로 송신 동작을 수행하는 통신 모듈을 포함하는 무선 통신장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 유효 데이터는 상기 입력데이터 중에서 상기 특정 시점을 기준으로 미리 정해진 시간구간에 상응하는 정보이고,
    상기 시간구간은 시간 축에서 상기 특정 시점보다 t1만큼 앞선 시작시점과 상기 특정 시점보다 t2만큼 늦은 종료시점을 기반으로 정의되는 무선 통신장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 전송조건은 상기 입력데이터 중 상기 특정 시점에 상응하는 제1 입력 값이 미리 정해진 제1 임계 값보다 큰 값이고, 상기 입력데이터 중 상기 시작시점에 상응하는 제2 입력 값과 상기 제1 입력 값의 차이가 미리 정해진 제2 임계 값보다 큰 경우에 만족되는 무선 통신장치.
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