KR100736166B1 - 전기설비 신호 이상 진단장치 및 방법 - Google Patents

전기설비 신호 이상 진단장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기설비 신호이상 진단방법에 있어서, 전기설비의 콘센트에서 읽어온 측정전압데이터를 미리 설정된 배열획득주기마다 미리 설정된 배열사이즈로 구분하여 입력배열들을 생성하고 각 입력배열들을 메모리부의 입력배열저장부에 저장하는 제1과정과, 상기 입력배열들 각각에 대한 배열획득시간을 시간배열 저장부에 시간배열들로서 저장하는 제2과정과, 저장된 입력배열들 각각에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 그 결과배열들을 메모리부의 결과배열 저장부에 저장하는 제3과정과, 결과배열들의 결과샘플값들중에서 소정 주파수 배열들을 선택하는 제4과정과, 선택 주파수배열들을 이용한 시간-에너지 변환을 수행하여 모니터의 좌표 화면상에 시간-에너지 좌표값을 디스플레이하는 제5과정으로 이루어진다.
전기설비, 신호 이상, 측정전압, 퍼스널컴퓨터

Description

전기설비 신호 이상 진단장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING FAILURE SIGNAL OF ELECTRICAL EQUIPMENT}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 퍼스널 컴퓨터를 이용하는 전기설비 신호이상 진단장치의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 PC내에 구현된 신호처리부의 블록 구성도,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PC내 제어부에서의 제어 흐름도,
도 4는 PC로 인가된 측정전압데이터에 대한 신호처리를 설명하기 위한 메모리맵도,
도 5는 도 4의 결과배열들로부터 시간-에너지 변환을 수행하고 그 결과를 보여주기 위한 메모리 맵도 및 화면 구성도,
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 FFT 및 시간-에너지 변환을 설명하기 위한 도면,
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시 예에 따른 진단방법으로 전기설비의 상태를 보여주는 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 별개의 진단 지그(jig)로 구현한 전기설비 신호이상 진단장치의 개략 구성도,
본 발명은 전기설비 이상진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 퍼스널 컴퓨터를 이용하여 간편하게 전기설비 이상진단을 할 수 있는 전기설비 신호 이상 진단장치 및 방법에 관한 것이다.
기존의 전기설비 이상진단 시스템들은 고가의 측정장비를 필요로 하며, 그 측정 방법에 있어서도 번거로움이 많았다. 또한 전기기술자와 같은 전문가들만이 전기설비 이상진단 시스템을 운용할 수 있을 정도로 그 사용에도 어려움이 있었다.
그에 따라 전기설비의 이상진단을 전문가가 아니더라도 쉽고 간편하게 검출 및 확인할 수 있는 방법이 요망되었다.
더욱이 수년내로는 연료전지와 같은 분산발전 시스템이 각 가정으로 보급될 예정인데, 분산발전 시스템은 전기에 관한 지식이 미흡한 일반인들이라도 스스로 전기를 생산 및 사용할 수 있도록 하는 시스템이다.
연료전지와 같은 분산발전 시스템이 각 가정에 보급되어지면 일반인도 쉽고 간편하며 또 적은 비용으로 전기설비의 이상을 감지할 수 있어야 하므로, 이에 대한 대책이 더욱 요망되어진다.
따라서 본 발명의 목적은 전기설비 이상진단을 퍼스널 컴퓨터로 간편하게 할 수 있는 전기설비 신호이상 진단장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 일반인들도 쉽고 간편하게 전기설비의 이상 유무를 감지할 전기설비 신호이상 진단장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 신경망 등을 이용한 패턴분석에 적용시켜 전기설비 신호이상 진단을 자동화 및 예측할 수 있는 전기실비 신호이상 진단장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적에 따라, 본 발명은, 전기설비 신호이상 진단방법에 있어서, 전기설비의 콘센트에서 읽어온 측정전압데이터를 미리 설정된 배열획득주기마다 미리 설정된 배열사이즈로 구분하여 입력배열들을 생성하고 각 입력배열들을 메모리부의 입력배열저장부에 저장하는 제1과정과, 상기 입력배열들 각각에 대한 배열획득시간을 시간배열 저장부에 시간배열들로서 저장하는 제2과정과, 저장된 입력배열들 각각에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 그 결과배열들을 메모리부의 결과배열 저장부에 저장하는 제3과정과, 결과배열들의 결과샘플값들중에서 소정 주파수 배열들을 선택하는 제4과정과, 상기 선택 주파수배열들을 이용한 시간-에너지 변환을 수행하여 모니터의 좌표 화면상에 시간-에너지 좌표값을 디스플레이하는 제5과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명에서는 하기와 같은 사항에 근거하여 전기설비의 신호이상을 진단하 도록 구현한다.
첫째, 전기설비로부터 측정이 가장 쉬운 전압만을 이용한다.
둘째, 시스템의 비용을 낮추기 위해, 신호처리는 각 가정마다 보급되어 있는 개인용 컴퓨터를 이용해 소프트웨어적으로도 처리가 가능하도록 구현한다.
셋째, 분석결과를 시각화함으로써 일반인들도 쉽게 전기설비의 이상을 감지할 수 있도록 구현한다.
넷째, 신경망 등을 이용한 자동검출 시스템에 적용하기 위해 데이터의 수를 줄일 수 있도록 구현한다.
다섯째, 신경망을 이용하여 전기설비의 신호이상을 조기에 경고할 수 있도록 구현한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 참조번호 내지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
전기설비에서 정상 동작시의 전압파형은 도 8a에 도시된 전압파형과 같이 기본파 성분을 갖지만 사고에 의한 신호 이상시의 전압파형은 도 8b,도 8b, 도 8c에서와 같이 사고가 점차 임박해 질수록 고주파성분을 더 많이 포함하게된다. 그러므로 전기설비 정상동작시의 전압파형을 FFT할 경우 대부분 기본파 성분을 나타내지만, 사고(스위치의 개폐, 트래킹 등)시의 전압파형을 FFT를 하게되면 고주파성분이 발생하게 되고, 그 사고가 커질수록 발생되는 고주파 영역의 범위는 넓어지고 그 크기도 커지게 된다.
본 발명의 실시 예에서는 측정전압데이터를 이용하여 FFT를 수행하여 고주파 성분들의 크기 변화를 알 수 있게 하고 아울러 시간-에너지변환을 수행하여 측정자가 필요로하는 선택된 고주파성분(예컨대 정상상태일 때와 사고발생시 크기의 변화가 큰 고주파 성분)을 합하여 그 고주파 성분들의 크기변화를 더 크게 해줌으로써 측정자가 크기의 변화를 관측하기 더욱 용이하도록 해준다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따라 퍼스널 컴퓨터를 이용하는 전기설비 신호이상 진단장치의 개략 구성도이고, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 별개의 진단 지그(jig)로 구현한 전기설비 신호이상 진단장치의 개략 구성도이다.
따라서 도 1의 전기설비 신호 이상진단장치(2)는 각 가정에 널리 보급된 퍼스널 컴퓨터를 이용하여 구현할 수 있어 그 보급화가 수월하다는 장점이 있으며, 도 9의 전기설비 신호이상 진단장치(2)는 퍼스널 컴퓨터 없이도 별도로 구현할 수 있다는 이점이 있다.
도 1에서는 전기설비(4)의 콘센트(6)를 통해서 전기설비 이상진단장치(2)의 디지털 오실로스코프(8)에서 전압값을 얻고 이를 퍼스널 컴퓨터(10)로 전송하는 구성을 개략적으로 보여주고 있다.
도 1의 전기설비 이상진단장치(2)는 디지털 오실로스코프(8)와, 퍼스널컴퓨터(10; 이하 "PC"라 칭함)로 구성하며, 디지털 오실로스코프(8)는 전기설비(4)의 콘센트(6)에 접속한 보급형 계측장비이고, PC(10)는 전기설비 신호이상 여부를 분석하고 결과를 표시하는 신호처리부(20)를 소프웨어적으로 내장하고 있다.
도 9의 진단지그 형태의 전기설비 이상진단장치(2)는 신호취득부(8a)와 신호처리부(20a)로 구성하며, 신호취득부(8a)는 도 1의 디지털 오실로스코프(8)의 기능을 담당하며, 신호처리부(20a)는 도 1의 신호처리부(20)의 기능을 담당한다.
따라서 본 발명의 전기설비 이상진단장치(2)는 도 1이나 도 9와 같이 모두 구현할 수 있으며, 하기에서는 도 1과 같은 형태의 전기설비 이상진단장치(2)를 그 일예로 하여 구체적 구성 및 동작이 설명될 것이다.
도 1을 참조하면, 측정자는 전기설비(4)내 콘센트(6)에 디지털 오실로스코프(8)를 연결하고, 콘센트(6)로부터의 전압을 디지털 오실로스코프(8)를 이용해 측정한다. 디지털 오실로스코프(8)는 미리 설정된 샘플링타임주기 Ts마다 전압을 측정하여 그 측정전압데이터를 PC(10)에 디지털형태로 인가한다. 상기 샘플링타임주기 Ts는 디지털 오실로스코프(8)의 성능에 따라 다르며, 디지털 오실로스코프(8)의 성능이 좋으면 좋을수록 샘플링타임주기 Ts가 짧아지지만 대신 가격이 비싸진다는 점 도 고려해야한다. 따라서 본 발명의 실시 예에서는 가정에서 구입 사용함에 있어서도 적당하며 신호 이상을 검출하는데에도 문제가 없을 정도의 보급형 디지털 오실로스코프(8)를 사용하는 것을 일 예로 들어 설명할 것이다. 일 예로 든 디지털 오실로스코프(8)의 샘플링타임주기 Ts는 최소 0.1MHz범위까지도 사용 가능하다.
디지털 오실로스코프(8)로부터 PC(10)로 인가되는 측정전압데이터는 도 4와 함께 후술될 다수의 전압샘플값들로 구성된다.
디지털 오실로스코프(8)로부터 측정전압데이터가 PC(10)로 인가되면, PC(10)의 신호처리부(20)는 신호의 이상 여부를 분석하는 신호처리를 수행하며 아울러 신호 분석결과를 사용자가 쉽게 알아 볼 수 있도록 그래픽 처리하여 모니터상에 디스플레이한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 PC(10)에 내장된 신호처리부(20)로서, 제어부(22), 메모리부(24), FFT(Fast Fourier Transform)부(34), 시간-에너지 변환부(35), 키입력부(36), 신경망분석부(37), 및 모니터(38)를 포함한다. 메모리부(24)에는 입력배열 저장부(26), 시간배열 저장부(28), 결과배열 저장부(30), 출력배열 저장부(32)가 포함된다. 상기 FFT부(34), 시간-에너지 변환부(35), 신경망 분석부(37)는 제어부(22)내에서 소프트웨어적인 알고리즘으로 구현될 수 있으며, 별도의 칩이나 로직 형태로도 구현될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 PC(10)의 제어부(22)에서의 제어 흐름도이다.
도 4는 PC(10)로 인가된 측정전압데이터에 대한 신호처리를 설명하기 위한 메모리부(24)의 메모리맵도이고, 도 5는 도 4의 결과배열들로부터 시간-에너지 변환을 수행하고 그 결과를 시각화하기 위한 배치도이며, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 FFT 및 시간-에너지 변환을 설명하기 위한 도면이다.
그리고, 도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 실시 예에 따른 진단방법으로 전기설비의 상태를 보여주는 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 하기와 같다.
측정전압데이터가 PC(10)의 제어부(22)에 인가되면, 도 2의 제어부(22)는 도 3의 100단계에서 이를 체크하고 도 3의 102단계로 진행한다. 도 3의 102단계에서 제어부(22)는 측정전압데이터를 미리 설정된 배열획득주기 Ta마다 미리 설정된 배열사이즈 S로 구분하여 각 입력배열들을 생성한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 배열획득시간 t0시점(timing)부터 획득된 입력배열은 '입력배열-1', 배열획득시간 t1시점부터 획득된 입력배열은 '입력배열-1',..., 배열획득시간 t(n-1)시점부터 획득된 입력배열은 '입력배열-n'으로 생성한다. 각 입력배열들 각각은 다수개의 전압샘플값들로 구성된다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배열획득주기 Ta는 배열사이즈 S보다 짧은데, 이는 디지털 오실로스코프(8)의 성능이 가정에서 저렴하게 구입할 수 있을 정도의 낮은 사양에서도 충분히 동작할 수 있도록 구현한 것에 따른 것이다. 즉 본 발명의 실시 예에서는 측정전압데이터의 일부 전압샘플값들을 인접한 입력배열들에서 서로 중복 사용하는 특징이 있다.
본 발명에서의 배열획득주기 Ta는 디지털 오실로스코프(8)의 성능에 따라 달라질수 있으므로, 도 4에 도시된 일 예와 같이, 디지털 오실로스코프(8)가 낮은 사양일 경우에와 같이 배열사이즈 S보다 짧을 수 있으며, 디지털 오실로스코프(8)가 높은 사양일 경우에는 배열사이즈 S와 비슷할 수도 있고 또한 배열사이즈 S보다 더 길어질 수도 있음을 이해하여야 한다. 상기의 배열사이즈 S는 2의 멱승으로 정의된다.
도 3의 102단계를 수행한 후 제어부(22)는 도 3의 104단계에서 각 입력배열들 각각을 메모리부(24)의 입력배열 저장부(26)에 행방향으로 순차적으로 저장한다. 즉 도 4의 메모리부(24)의 입력배열 저장부(26)에 도시된 바와 같이, 입력배열 저장부(26)의 행방향의 각 저장위치에 입력배열-1, 입력배열-2, 입력배열-3,..., 입력배열-n을 순차적으로 저장한다. 아울러 제어부(22)는 106단계에서 입력배열들 각각에 대한 배열획득시간 t0,t1,t2..,t(n-1)을 시간배열 저장부(28)에 시간배열 즉, 시간배열샘플-1, 시간배열샘플-2, 시간배열샘플-3,..., 시간배열샘플-n로서 저장한다. 상기 시간배열은 배열획득시간+α(α=상수)이라도 무방하다. 즉 시간배열은 시간샘플 (t0+α), (t1+α), (t2+α)..,(t(n-1)+α)이 되어도 된다.
도 5의 (b)에서는 시간배열 저장부(28)의 메모리맵을 보여주고 있다.
제어부(22)는 순차적인 입력배열 저장 및 시간배열 저장에 대해서, 입력배열-n 및 시간배열샘플-n까지 저장이 완료되었는가를 108단계에서 체크한 후, 완료가 되면 도 3의 110단계로 진행한다.
도 3의 110단계에서 제어부(22)는 입력배열 저장부(26)에 행(raw)방향으로 각각 저장된 입력배열들중에서 먼저 저장된 순서대로 입력배열값들을 읽어내 FFT(Fast Fourier Transform)부(34)에서 FFT처리되게 제어하여 그 결과배열값들을 각각 얻으며, 그 결과배열값들 각각은 결과배열 저장부(30)에 열방향으로 차례로 저장된다.
도 4의 입력배열 저장부(26)의 메모리맵도와 결과배열 저장부(30)의 메모리맵도에는 FFT처리되기 전후의 값들이 표현되어 있다.
도 4의 결과배열 저장부(30)의 메모리맵도를 참조하면, 각 결과배열들 즉, 결과배열-1 내지 결과배열-n을 메모리맵의 열(column)방향으로 저장하게되면, 결과배열들의 샘플값들에서 행(raw)방향으로는 주파수가 동일해지므로 상기 메모리맵의 행(raw)방향의 배열을 주파수배열-0 내지 주파수배열-k까지의 주파수배열로서 정의할 수 있다.
도 3의 110단계를 수행한 후 제어부(22)는 도 3의 112단계에서 각 결과배열값내의 결과샘플값들중에서 소정 주파수 배열들을 선택한다. 상기 선택된 주파수 배열들은 관측대상과 측정조건을 고려한 관측자의 경험을 통해서 얻어져 설정된 것이다. 주파수배열의 선택 개수는 일 예로, 주파수배열-k = "256"일 때에는 한개 내지 마흔개까지로 정해지는 것이 바람직하다. 본원 발명자들은 전기설비의 경우 주파수배열들중의 낮은 주파수대역에서 몇개를 선택하는 것이 유효하다는 것을 실험을 통해서 얻을 수 있었다.
이렇게 몇 개의 주파수 배열을 선택하는 것은 이후 진행될 시간-에너지 변환을 위한 것으로서, 몇 개만을 선택하여주면 되므로 시스템에서 처리해야할 데이터량을 충분히 줄일 수 있도록 해주며 아울러 데이터 처리시간도 줄일 수 있다.
그후 제어부(22)는 도 3의 114단계 내지 118단계를 수행하여 선택한 주파수배열과 시간배열을 이용한 시간-에너지 변환을 수행하여서 각 배열획득시간마다의 선택 주파수배열들의 해당 샘플들의 합에 의한 에너지들을 모니터(38)의 좌표 화면상에 시간-에너지 좌표값을 그래프로서 디스플레이한다. 상기 선택 주파수배열들의 해당 샘플들의 합에 의한 에너지들의 시간-에너지 좌표값 디스플레이는 전비설비 이상시의 FFT된 고주파 성분들의 크기변화를 더 크게 해줌으로써 측정자의 크기 변화 관측을 더욱 용이하도록 해준다.
구체적으로 설명하면, 제어부(22)는 도 3의 114단계에서 시간-에너지 변환부(35)를 제어함에 따라, 시간-에너지 변환부(35)가 상기한 선택한 주파수배열들간의 동일 열의 샘플성분들끼리 서로 합하는 계산을 하거나 선택한 주파수배열이 하나이면 계산없이 그 결과를 제어부(22)에게 제공한다.
예컨대, 상기 선택한 주파수배열들이 도 4에 도시된 주파수배열-0과 주파수배열-1이라면, 시간-에너지 변환부(35)는 주파수배열-0과 주파수배열-1에서 시간배열의 동일 시간샘플에 해당하는 주파수샘플성분들끼리 서로 더하여 즉, "0.1+50", "0.2+54", "0.1+51",..., "0.2+51.3", 그 결과의 샘플성분값(에너지) "50.1", "54.2", "51.1",..., "51.5"을 제어부(22)로 제공한다.
다른 일예로서, 상기 선택한 주파수배열이 하나의 주파수배열만이고 그것이 도 4에 도시된 주파수배열-k이라면, 시간-에너지 변환부(35)는 주파수배열-k의 해당 샘플 즉, "0.01", "0.01", "0.01",..., "0.01"을 그 결과로서 제어부(22)로 제공한다.
그에 따라 제어부(22)는 그 결과를 출력배열 저장부(32)에 출력배열로서 저장한다(도 3의 114단계). 도 5의 (a)에서는 출력배열 저장부(32)의 메모리맵을 보여주고 있다.
제어부(22)는 도 3의 116단계에서 출력배열이 출력배열 저장부(32)에 저장이 완료되었는가를 판단하고, 완료가 되면 도 3의 117단계로 진행한다. 도 3의 117단계에서 제어부(22)는 신경망 분석부(37)를 이용한 패턴분석을 통해 전기설비의 상태를 판별한다. 신경망 분석부(37)에서는 출력배열의 샘플들값을 입력으로 패턴분석을 하게되며, 패턴분석 결과 전기설비의 상태를 다수개의 단계들로 등급 분류하여, 예를 들면, 정상상태, 사고가능상태(1단계), 사고임박상태(2단계), 사고상태(3단계) 등등으로 등급 분류하여 제어부(22)로 제공한다.
상기 신경망분석부(37)에서는 상기 출력배열의 샘플값들을 입력값으로 하고 도 8a 내지 도 8d의 전기설비상태(210)에 표시된 3개를 신경망의 출력값으로 하여 주어져 있으며, 도 8a 내지 도 8d에 도시된 결과그래프의 출력배열의 샘플들값들이 입력되면 도 8a 내지 도 8d의 전기설비상태(210)에 대응된 등급단계(도 8a에서는 "000", 도 8b에서는 "001", 도 8c에서는 "011" 도 8d에서는 "111")의 상태를 낼 수 있도록 학습되어져 있다.
본 발명의 실시 예에서의 신경망 분석부(37)의 채용은 전기설비의 신속한 상태 자동검출 및 조기경보기능이 가능토록 해준다.
도 3의 117단계를 수행한 후 제어부(22)는 도 3의 118단계로 진행하여 시간배열을 x축(시간)으로 하고, 출력배열을 y축(에너지)으로 하는 좌표화면을 구성하여 모니터(38)의 화면상에 도 5의 (c)에 도시된 바와 같은 시간-에너지 좌표값의 결과 그래프(200)와 전기설비의 상태(210)를 디스플레이한다.
도 8a 내지 도 8d을 참조하여 구체적인 일예를 설명하면, 제어부(22)는 전기설비가 정상적인 상태에서는 도 8a에서와 같은 결과 그래프(200)와 전기설비 상태(210)을 모니터(38)상에 디스플레이하고, 전기설비가 사고가능상태(1단계)에서는 도 8b에서와 같은 결과 그래프(200)와 전기설비 상태(210)를 모니터(38)상에 디스플레이하며, 전기설비가 사고임박상태(2단계)에서는 도 8c에서와 같은 결과 그래프(200)와 전기설비 상태(210)를 모니터(38)상에 디스플레이한다. 그리고 전기설비가 사고단계 상태에서는 도 8d에서와 같은 결과 그래프(200)와 전기설비 상태(210)를 모니터(38)상에 디스플레이한다.
이렇게 모니터(38)상에 디스플레이를 하게되면, 일반인들도 전기설비의 이상여부(예컨대, 정상상태, 전기설비 이상 발생)를 쉽게 알아 볼 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 FFT변환 및 시간-에너지 변환을 설명하기 위한 도면이다.
먼저 도 6을 참조하면, 도 6의 (a)와 같은 시간영역의 측정전압데이터에서 각 구간, 일 예로 구간 A를 FFT를 하게 되면(도 3의 110단계에 해당), 도 6의 (b)와 같은 주파수영역의 측정값으로 변환이 되어지며, 여기서 다시 시간-에너지 변환을 하게 되면(도 3의 114단계에 해당), 도 6의 (c)에서와 같이 (t0,C)로 표현되어진다.
이때 파서발의 정리에 의해 에너지가 보존되므로 도 6의 (a)에서 빗금친 구간 A와 도 6의 (b)에서 빗금친 B의 넓이는 동일하다. C는 빗금친 B의 넓이를 구간의 시작시간 t0시점에 에너지값으로 표현한 값이다.
도 6의 개념을 확장한 도 7에서, 각 구간들(구간1,구간2,..,구간n)의 크기가 동일하다면 각 변환들(결과배열1,결과배열2,..,결과배열n)에서 모두 주파수가 동일하므로 하기 수학식 1과 수학식 2가 성립하고 크기가 서로 같다. 도 7에서, 측정전압데이터 x(t)의 일 예가 도 4의 측정전압데이터이다.
Figure 112005067271293-pat00001
Figure 112005067271293-pat00002
본 발명의 실시 예에서 사용된 시간-에너지 변환은 각 구간의 시작시간(도 7에서 t0, t1,..., tn-1)을 시간축으로 하고, 수학식 2에서 측정자가 필요로 하는 주파수배열의 해당 샘플성분들만을 합하는 하기 수학식 3으로 에너지를 구함에 의해서 성취된다. 또한 측정전압데이터를 구분할 경우 배열획득주기 Ta를 조절함으로써 데이터 수를 변화시킬 수도 있다.
Figure 112005067271293-pat00003
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 전기설비 이상진단 방법은 전기설비의 전압만을 측정함으로써 누구나 쉽게 측정할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 측정전압신호를 퍼스널 컴퓨터를 통해 분석함으로써 전기설비 이상진단에 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 분석결과를 시각화하였다. 또한, 신경망 분석부를 이용한 자동검출 및 조기경보기능을 갖춤으로써 일반인들도 쉽고 빠르게 전기설비의 신호 이상 여부를 알 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 전기설비 신호이상 진단방법에 있어서,
    전기설비의 콘센트에서 읽어온 측정전압데이터를 미리 설정된 배열획득주기마다 미리 설정된 배열사이즈로 구분하여 입력배열들을 생성하고 각 입력배열들을 메모리부의 입력배열저장부에 행방향으로 각각 저장하는 제1과정과,
    상기 입력배열들 각각에 대한 배열획득시간을 시간배열 저장부에 시간배열로서 저장하는 제2과정과,
    상기 저장된 입력배열들 각각에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 그 결과배열들을 메모리부의 결과배열 저장부에 열방향으로 각각 저장하는 제3과정과,
    상기 결과배열 저장부에 행방향으로 정의되는 다수의 주파수배열들에서 소정 주파수 배열들을 선택하는 제4과정과,
    상기 선택 주파수배열들과 상기 시간배열저장부에 저장된 시간배열을 이용한 시간-에너지 변환을 수행하여 각 배열획득시간마다의 선택 주파수배열들의 해당 샘플들의 합에 의한 에너지들을 모니터의 좌표 화면상에 시간-에너지 좌표값으로 디스플레이하는 제5과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 전기설비 신호 이상 진단방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시간-에너지 변환 수행후의 출력배열을 신경망을 이용한 패턴분석을 통해 전기설비의 상태를 미리 설정된 다수단계들중의 하나로 판별하고, 상기 판별된 전기설비 상태를 모니터 화면상에 디스플레이하는 제6과정을 더 가짐을 특징으로 하는 전기설비 신호 이상 진단방법.
  3. 전기설비 신호 이상 진단장치에 있어서:
    전기설비의 콘센트에 접속되며 미리 설정된 샘플시간주기마다 전압데이터를 측정하여 측정전압데이터를 출력하는 계측장비와;
    퍼스널 컴퓨터에 탑재되며, 상기 측정전압데이터를 이용하여 전기설비 신호의 이상 여부를 분석하는 신호처리를 수행하고 신호 분석결과를 그래픽 처리하여 모니터상에 디스플레이하는 신호처리부로 구성하되;
    상기 신호처리부는;
    입력배열저장부와 시간배열저장부와 결과배열저장부와 출력배열 저장부를 포함하는 메모리부와,
    상기 계측장비로부터의 측정전압데이터를 미리 설정된 배열획득주기마다 미리 설정된 배열사이즈로 구분하여 입력배열들을 생성하고 상기 생성된 각 입력배열들을 상기 입력배열저장부에 행방향으로 각각 저장하고, 상기 입력배열들 각각에 대한 배열획득시간을 시간배열 저장부에 시간배열로서 저장하며, 저장된 입력배열들 각각에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 그 결과배열들을 메모리부의 결과배열 저장부에 열방향으로 각각 저장하고, 상기 결과배열저장부에 행방향으로 정의되는 다수의 주파수배열들에서 소정 주파수 배열들을 선택하여 선택된 주파수배열과 시간배열을 이용한 시간-에너지 변환을 수행하여 상기 시간배열의 각 배열획득시간마다 선택 주파수배열들의 해당 샘플들의 합에 의한 에너지들을 상기 출력배열 저장부에 저장하고 모니터의 좌표 화면상에 시간-에너지 좌표값을 디스플레이하는 제어부로 구성함을 특징으로 하는 전기설비 신호 이상 진단장치.
  4. 전기설비 신호 이상 진단장치에 있어서:
    전기설비의 콘센트에 접속되며 미리 설정된 샘플시간주기마다 전압데이터를 측정하여 측정전압데이터를 출력하는 신호 취득부와; 상기 측정전압데이터를 이용하여 전기설비 신호의 이상 여부를 분석하는 신호처리를 수행하고 신호 분석결과를 그래픽 처리하여 모니터상에 디스플레이하는 신호처리부로 구성하되;
    상기 신호처리부는;
    입력배열 저장부와 시간배열 저장부와 결과배열 저장부와 출력배열 저장부를 포함하는 메모리부와,
    상기 계측장비로부터의 측정전압데이터를 미리 설정된 배열획득주기마다 미리 설정된 배열사이즈로 구분하여 입력배열들을 생성하고 생성된 각 입력배열들을 상기 입력배열 저장부에 행방향으로 각각 저장하고, 상기 입력배열들 각각에 대한 배열획득시간을 시간배열 저장부에 시간배열로서 저장하며, 상기 저장된 입력배열들 각각에 대해 순차적으로 고속 푸리에 변환을 수행하여 그 결과배열들을 메모리부의 결과배열 저장부에 열방향으로 각각 저장하고, 결과배열 저장부에 행방향으로 정의되는 다수의 주파수배열들중 소정 주파수 배열들을 선택하여 선택된 주파수배열과 상기 시간배열 저장부에 저장된 시간배열을 이용하여 시간-에너지 변환을 수행하여 상기 시간배열의 각 배열획득시간마다의 선택주파수배열들의 해당 샘플들의 합에 의한 에너지들을 상기 출력배열 저장부에 저장하고 모니터의 좌표 화면상에 시간-에너지 좌표값을 디스플레이하는 제어부로 구성함을 특징으로 하는 전기설비 신호 이상 진단장치.
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