KR100915401B1 - The intellectual switchgear - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자가 진단이 가능한 지능형 배전반에 관한 것으로서, 상세하게는 수배전반에서 수전 받은 전력의 전압과 전류 및 주파수를 측정을 통해 실시간으로 전력 품질을 측정 및 분석하고, 주요기기들의 모니터링 및 고장 예지를 수행하도록 하는 자가 진단이 가능한 지능형 배전반에 관한 것이다.The present invention relates to an intelligent switchgear capable of self-diagnosis, and more specifically, to measure and analyze power quality in real time by measuring voltage, current, and frequency of power received from a switchgear, and to perform monitoring and failure detection of major devices. The present invention relates to an intelligent switchboard capable of self-diagnosis.
수배전반(Switchgear)은 전력을 필요로 하는 공장, 빌딩, 병원, 아파트 단지 및 각종 산업시설 등에 한전으로부터 공급된 특별 고압의 전기를 실제 사용하는 각종 설비 및 장비의 정격에 맞는 낮은 전압 및 정격용량으로 변환시켜 전기 시설물을 안전하게 사용할 수 있도록 조작, 제어 및 감시하는 장치이다.Switchgear converts the special high voltage electricity supplied from KEPCO to factories, buildings, hospitals, apartment complexes, and various industrial facilities that require electric power to low voltage and rated capacity suitable for the actual equipment and equipment. It is a device that operates, controls and monitors electrical facilities so that they can be used safely.
상기 수배전반은 한전으로부터 공급된 22.9㎸, 24㎸, 25.8㎸ 등의 특고압이 인가되는 특고압반과, 전력을 변압하는 변압반(Transformer;전력용 변압기)과, 저압배전반 및 MCC반(MOTOR CONTROL CENTER)으로 이루어진다.The switchgear includes a special high pressure plate to which special high voltages such as 22.9 kW, 24 kW, and 25.8 kW supplied from KEPCO are applied, a transformer (power transformer) for transforming power, a low voltage switchgear and an MCC panel (MOTOR CONTROL CENTER). )
그러나 이러한 수배전반은 단순하게 계통의 전압, 전류 등을 측정하여 그 전력계통의 실시간 운전 상태만을 감시, 제어하고 전력 품질 분석, 주요기기(전력기기, 변압기, 드라이버와, 전동기)의 진단 기능이 없어 전력계통의 안전성이나 주요기기의 고장요인 예지 등을 알 수 없는 상태에서 수전 받은 전력의 공급의 단순기능만을 유지하는 상태로서 전력 계통 수배전 관리가 미흡하기 때문에 전력계통에 고장이 발생한 후에야 그 원인을 파악하고, 수리 및 복구를 함으로써 생기는 전력 공급 중단으로 인한 생산손실을 감수해야 하는 문제점이 있다.However, this switchgear simply measures the voltage and current of the system, monitors and controls only the real-time operating state of the power system, and does not have power quality analysis and diagnosis of main equipment (power equipment, transformers, drivers, and motors). It only maintains the simple function of power supply received without knowing the safety of the system or the cause of failure of the main equipment, and the management of the power system distribution is insufficient. And, there is a problem in that production loss due to the power supply interruption caused by repair and recovery.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수배전반에서 수전 받은 전력의 전압과 전류 및 주파수를 측정을 통해 실시간으로 전력 품질을 측정 및 분석하고, 주요기기들의 모니터링 및 고장 예지를 수행하도록 하는 자가 진단이 가능한 지능형 배전반을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and to measure and analyze the power quality in real time by measuring the voltage, current and frequency of the power received in the switchgear, and to monitor the major devices and to prevent failure The purpose is to provide an intelligent switchboard that can be diagnosed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,Features of the present invention for achieving the above object,
인입 전력 라인에 차단기(GCB, VCB, ACB) 및 개폐기(ALTS, LBS)를 포함하는 전력기기와, 변압기와, 사이리스터 및 인버터를 포함하는 전동기 드라이버 및 전동기가 설치되는 수배전반에 있어서, 외부의 제어에 따라 상기 인입 전력 라인 상에 설치된 변성기(PT)와 변류기(CT)를 통해 상전압과 상전류를 각각 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하고, 상기 전력기기와, 변압기와, 전동기 드라이버 및 전동기의 입출력 전압 및 입출력 전류를 변성기(PT)와 변류기(CT)를 통해 각각 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 입력 처리부와; 상기 입력 처리부로 제어 신호를 출력하여 상기 입력 처리부로부터 출력되는 계측값을 전송받아 DB로 관리함과 동시에 웹상으로 계측값을 직접 전송하고, 전력 품질과, 상기 전력기기와, 변압기와, 전동기 드라이버 및 전동기를 실시간으로 모니터링하며, 입력되는 신호를 이용하여 정상 운전 여부를 판단하여 고장을 예지하는 인터넷 네트워크 서버; 및 상기 인터넷 네트워크 서버에서 웹상으로 계측값을 전송하도록 상기 인터넷 네트워크 서버를 인터넷망과 연결시켜주는 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.In a power distribution panel provided with a power device including a breaker (GCB, VCB, ACB) and switchgear (ALTS, LBS) in the incoming power line, a transformer, an electric motor driver including a thyristor and an inverter, and a motor, Accordingly, the phase voltage and the phase current are input through the transformer PT and the current transformer CT installed on the incoming power line, and converted into a signal required for the system, and outputted. The power device, the transformer, the motor driver, and the motor An input processing unit which receives the input / output voltage and the input / output current of the transformer through the transformer PT and the current transformer CT, and converts the input / output voltage and the input / output current into signals necessary for the system; Outputs a control signal to the input processing unit, receives the measured value output from the input processing unit, manages it in a DB, and transmits the measured value directly on the web. The power quality, the power device, the transformer, the motor driver and the motor An internet network server for monitoring in real time and predicting a failure by determining whether to operate normally by using an input signal; And a modem connecting the internet network server with the internet network to transmit the measured value from the internet network server to the web.
여기에서, 상기 입력 처리부는 사용 전원을 입력받아 이를 시스템에 필요한 전원으로 공급하는 전원 공급 수단과; 3상 상전압과 3상 상전류를 입력받아 이들의 레벨을 다운시킨 후 후단에서 감지가 가능한 레벨로 증폭하여 출력하는 신호 입력단과; 외부의 제어에 따라 컷오프 주파수를 가변하여 상기 신호 입력단을 통과하는 전압 및 전류 신호중 일정 레벨 이하의 신호만을 통과시키는 로우 패스 필터와; 외부의 제어에 따라 스위칭되어 상기 로우 패스 필터를 통과하는 전압 및 전류 신호를 선택적으로 출력하는 신호 출력단과; 상기 인터넷 네트워크 서버의 제어 신호를 입력받는 제어 신호 입력단; 및 상기 인터넷 네트워크 서버의 제어에 따라 상기 로우 패스 필터의 차단 레벨을 설정하고, 상기 신호 출력단을 스위칭시키는 마이크로 프로세서를 포함한다.Here, the input processing unit is a power supply means for receiving the power supply used to supply it to the power required for the system; A signal input stage for receiving the three-phase phase voltage and the three-phase phase current, lowering their levels, and amplifying and outputting them to a level detectable at a later stage; A low pass filter for varying a cutoff frequency according to external control to pass only signals below a predetermined level among voltage and current signals passing through the signal input terminal; A signal output stage switched under external control and selectively outputting a voltage and current signal passing through the low pass filter; A control signal input terminal for receiving a control signal of the Internet network server; And a microprocessor for setting a cutoff level of the low pass filter and switching the signal output terminal according to the control of the Internet network server.
여기에서 또한, 상기 입력 처리부는 전력 품질의 진단이 가능하도록 상기 인입 전력 라인으로 인입되는 전력의 상전압과 상전류를 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 전력 진단용 입력 처리부와; 상기 전력기기의 진단이 가능하도록 상기 전력기기의 입출력 전압 및 입출력 전류를 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 전력기기 진단용 입력 처리부와; 상기 변압기의 진단이 가능하도록 상기 변압기의 입출력 전압 및 입출력 전류를 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 변압기 진단용 입력 처리부와; 상기 전동기 드라이버의 진단이 가능하도록 상기 전동기 드라이버의 입출력 전압 및 입출력 전류를 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 드라이버 진단용 입력 처리부; 및 상기 전동기의 진단이 가능하도록 상기 전동기의 입출력 전압 및 입출력 전류를 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 전동기 진단용 입력 처리부로 이루어진다.Here, the input processor may include: a power diagnostic input processor configured to receive a phase voltage and a phase current of power drawn into the incoming power line to convert the signal into a signal required by the system so as to diagnose power quality; A power device diagnostic input processor configured to receive an input / output voltage and an input / output current of the power device to convert the signal into a signal required for a system so as to diagnose the power device; A transformer diagnostic input processor configured to receive an input / output voltage and an input / output current of the transformer to convert the signal into a signal necessary for a system so as to diagnose the transformer; A driver diagnostic input processor configured to receive an input / output voltage and an input / output current of the motor driver so as to diagnose the motor driver, and convert the motor driver into a signal necessary for a system; And a motor diagnosis input processing unit which receives an input / output voltage and an input / output current of the motor, converts the signal into a signal required by the system, and outputs the signal to enable the diagnosis of the motor.
여기에서 또, 상기 인터넷 네트워크 서버는 상기 전력 진단용 입력 처리부와, 전력기기 진단용 입력 처리부와, 변압기 진단용 입력 처리부와, 드라이버 진단용 입력 처리부와, 전동기 진단용 입력 처리부와 각각 연결되는 시리얼 포트와, 내부 시스템 점검시 사용하는 관리자가 접속하기 위한 콘솔 포트와, 네트워크 방식에 따라 사용 가능하도록 형성되는 이더넷 포트와, 전원이 입력되는 전원 포트로 이루어지는 입력 인터페이스와; 관리자의 입력이 이루어지도록 키패드와, 관리자에게 전력 품질과, 상기 전력기기와, 변압기와, 전동기 드라이버 및 전동기의 상태를 실시간으로 제공하는 LCD로 이루어지는 사용자 인터페이스와; 임베디드 리룩스 환경하에 동작되어 시스템을 전반적으로 제어하고, 상기 입력 인터페이스를 통해 입력되는 계측값의 분석하여 처리하는 중앙처리장치와; 상기 중앙처리장치로부터 처리된 데이터를 저장하는 메모리; 및 단문 서비스(SMS) 또는 전자 우편(E-Mail)의 지원을 위한 시리얼 포트와, 인터넷망과 연결되는 이더넷 포트로 이루어지는 출력 인터페이스로 이루어진다.The Internet network server may further include a serial port connected to the power diagnostic input processor, a power device diagnostic input processor, a transformer diagnostic input processor, a driver diagnostic input processor, a motor diagnostic input processor, and an internal system check. An input interface comprising a console port for accessing an administrator to use at a time, an Ethernet port formed to be usable according to a network type, and a power port to which power is input; A user interface comprising a keypad for inputting a manager, an LCD providing power to the manager in real time with the power quality, the power device, a transformer, a motor driver and a motor; A central processing unit operating under an embedded relux environment to control the system as a whole and to analyze and process measured values input through the input interface; A memory for storing the processed data from the central processing unit; And an output interface comprising a serial port for supporting a short message service (SMS) or an e-mail and an Ethernet port connected to the Internet network.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 전력 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 이용하여 고/저전압, 순간정전, 전류불평형, 고조파전압 및 전류를 포함하는 전력품질을 측정하되, 고/저전압, 순간정전, 전류불평형의 발생을 측정시 상기 전력 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터를 오프시키고, 상기 전력 진단용 입력 처리부의 신호 출력단을 온시켜 입력되는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 그대로 입력받고, 고조파전압 및 전류 측정시에는 상기 전력 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터 및 상기 전력 진단용 입력 처리부의 신호 출력단을 온시켜 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 필터링시켜 입력받는다.Here, the central processing unit uses a three-phase phase voltage signal and a three-phase phase current signal input from the power diagnostic input processor to provide power quality including high / low voltage, instantaneous blackout, current unbalance, harmonic voltage, and current. When measuring the occurrence of high / low voltage, instantaneous power failure, current unbalance, turn off the low pass filter of the power diagnostic input processing unit, and turn on the signal output terminal of the power diagnostic input processing unit, When the phase phase current signal is input as it is, and the harmonic voltage and current measurement, the low pass filter of the power diagnostic input processor and the signal output terminal of the power diagnostic input processor are turned on to filter the three phase voltage signal and the three phase current signal. Receive.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 50차 고조파전압 및 전류까지 측정이 가능하도록 상기 전력 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터의 컷오프 주파수를 3㎑로 설정한다.Here, the central processing unit sets the cutoff frequency of the low pass filter of the power diagnostic input processor to 3 kHz so that measurements up to 50th harmonic voltage and current can be performed.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 전력 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 3상 상전압 신호 및 3상 상전류 신호를 이용하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 각상의 실효값과, 파형 및 차수별 스펙트럼을 디스플레이시킴과 동시에 이들을 저장한다.Here, the central processing unit displays an effective value of each phase, a waveform, and a spectrum for each order through the user interface by using a three-phase voltage signal and a three-phase current signal input from the power diagnostic input processor. Save them.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 일정 레벨 이상 또는 미만으로 1/2사이클 이상 지속되는지를 판단하여 일정 레벨 이상 또는 미만으로 1/2사이클 이상 지속되는 경우 고/저전압, 순간정전을 판단하고, 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 ±20%인 경우 전류불평형으로 판단하여 해당 내용을 상기 사용자 인터페이스를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.Here, the CPU determines whether the magnitude of the AC instantaneous absolute value of the three-phase phase-voltage signal lasts 1/2 cycle or more at a level or more than a reference level, and 1/2 at or above a level or less. If the cycle persists, the high / low voltage and instantaneous power failure are judged. If the magnitude of the AC instantaneous absolute value of the 3-phase voltage signal is ± 20% of the reference set value, the current is determined to be imbalanced and the corresponding alarm is alerted through the user interface. Report to administrator as short message (SMS) or email at the same time.
여기에서 또, 중앙처리장치는 상기 전력 진단용 입력 처리부를 통해 컷오프되어 입력되는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호의 각상의 주파수별 파형과, 외형률을 주기적으로 저장후 파형을 차수별로 분석하여 차수별로 분석된 값이 설정값 이상인 경우 고조파 발생으로 판단하여 상기 사용자 인터페이스를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.Here, the central processing unit analyzes the waveform of each phase of the three-phase phase voltage signal and the three-phase phase current signal, cut-off through the power diagnostic input processing unit, and the waveform after the periodical analysis of the waveform by order. If the value analyzed is greater than or equal to the set value, it is determined that harmonics are generated, and an alarm is generated through the user interface and reported to the administrator through a short message (SMS) or e-mail.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 전력기기 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 상기 전력기기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 순간결상, 극간 불균형, 접촉지연의 발생을 여부를 판단하여 전력기기를 진단하되, 순간결상, 극간 불균형, 접촉지연을 측정시 상기 전력 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터를 오프시키고, 상기 전력 진단용 입력 처리부의 신호 출력단을 온시켜 입력되는 상기 전력기기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 그대로 입력받는다.Here, the central processing unit diagnoses the power device by determining whether instantaneous phase imaging, unbalance between the poles, or contact delay occurs by using the input / output voltage and input / output current signals of the power device inputted from the power device diagnostic input processing unit. However, when measuring instantaneous imaging, gap imbalance, and contact delay, the low pass filter of the power diagnosis input processing unit is turned off, and the signal output terminal of the power diagnosis input processing unit is turned on to input and output the input / output voltage and input / output current signals of the power device. It is input as it is.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 전력기기를 동작시키는 투입 신호 시점부터 상기 전력기기 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 상기 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이시킴과 동시에 저장한다.Here, the central processing unit displays and simultaneously stores the input / output voltage and input / output current signals inputted from the power device diagnosis input processor from the input signal time point for operating the power device through the user interface.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 3상 중 1상의 시차가 설정값 이상일 때 순간 결상으로 판단하고, 상기 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 설정 시간 이내에 전류 파형이 형성되면 극간 불균형으로 판단하며, 상기 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 3상의 시차가 설정값 이상일 때 접촉 지연으로 판단하여 해당 내용을 상기 사용자 인터페이스를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.Here, the central processing unit determines that the phase loss is instantaneous when the parallax of one of the three phases exceeds the set value when the input signal for operating the power device is turned on, and the set time when the input signal for operating the power device is turned on. If a current waveform is formed within a period, it is judged to be unbalanced between poles, and when a phase difference of three phases is greater than a set value when the input signal for operating the power device is input, it is determined as a contact delay and an alarm is generated through the user interface. Report to administrator by short message (SMS) or email.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 변압기 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 상기 변압기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 차전압, 차전류의 발생을 여부를 판단하여 상기 변압기를 진단하되, 차전압, 차전류를 측정시 상기 변압기 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터를 오프시키고, 상기 변압기 진단용 입력 처리부의 신호 출력단을 온시켜 입력되는 상기 변압기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 그대로 입력받는다.Here, the CPU may diagnose the transformer by determining whether a differential voltage and a differential current are generated by using the input / output voltage and the input / output current signal of the transformer input from the transformer diagnostic input processing unit, and diagnose the differential voltage, When the differential current is measured, the low pass filter of the transformer diagnostic input processor is turned off, and the signal output terminal of the transformer diagnostic input processor is turned on to receive the input / output voltage and the input / output current signal of the transformer.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 변압기 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 상기 변압기의 1, 2차측 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 실효값과, 전류값 및 파형을 상기 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이시킴과 동시에 저장한다.Here, the central processing unit displays the effective values of the primary and secondary input and output voltages and input and output current signals, current values, and waveforms of the transformer, which are input from the transformer diagnostic input processing unit, and simultaneously stores the current values and waveforms through the user interface. do.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 변압기의 1, 2차측 입출력 전압 신호를 입력받아 1차와 2차의 동상간의 전압차가 기준 설정값 이상일 때 차전압 이상으로 판단하고, 상기 변압기의 1, 2차측 입출력 전류 신호를 입력받아 1차와 2차의 동상간의 전류차가 기준 설정값 이상일 때 차전류 이상으로 판단하고, 상기 변압기의 1, 2차측 입출력 전류 신호를 입력받아 전류값이 기준 설정값 이상일 때 접지전류 이상으로 판단하여 해당 내용을 상기 사용자 인터페이스를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.Here, the central processing unit receives the input and output voltage signals of the primary and secondary side of the transformer and determines that the differential voltage is greater than the difference voltage when the voltage difference between the primary and secondary in phase is greater than a reference set value, and the primary and secondary of the transformer. When the current difference between the primary and secondary phases of the primary and secondary phase inputs is greater than or equal to the reference set value, it is determined to be greater than or equal to the differential current. It determines that the ground current is abnormal and reports the contents to the administrator through a short message (SMS) or e-mail.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 드라이버 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 상기 전동기 드라이버의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 패턴을 분석하여 상기 전동기 드라이버를 진단하되, 분석시 상기 드라이버 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터를 오프시키고, 상기 드라이버 진단용 입력 처리부의 신호 출력단을 온시켜 입력되는 상기 전동기 드라이버의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 그대로 입력받는다.Here, the CPU may diagnose the motor driver by analyzing patterns of input / output voltages and input / output current signals of the motor driver input from the driver diagnostic input processor, and during the analysis, a low pass filter of the driver diagnostic input processor. Turn off the signal output terminal of the driver diagnostic input processor and receive the input / output voltage and input / output current signals of the motor driver.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 드라이버 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 상기 전동기 드라이버의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 파형을 상기 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이시킴과 동시에 저장한다.Here, the central processing unit displays and simultaneously stores the waveforms of the input / output voltage and the input / output current signal of the motor driver inputted from the driver diagnostic input processor through the user interface.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 전동기 드라이버의 입출력 전압 신호를 입력받아 1㎳ 단위로 파형 패턴을 분석한 후 기준 파형과 비교하여 파형 패턴이 기준 패턴과 비동일하면 상기 전동기 드라이버의 이상으로 판단하여 해당 내용을 상기 사용자 인터페이스를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.Here, the CPU receives an input / output voltage signal of the motor driver, analyzes the waveform pattern in units of 1 후, and compares it with a reference waveform to determine that the motor driver is abnormal when the waveform pattern is not the same as the reference pattern. The alarm is reported through the user interface to the administrator at the same time as a short message (SMS) or e-mail.
여기에서 또, 중앙처리장치는 상기 전동기 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 상기 전동기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 로터바 손상, 기계적 불균형, 정적 편심, 동적 편심, 고정자 권선 이상, 베어링 손상을 판단하여 상기 전동기를 진단하되, 일정 주기로 상기 전동기 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터 및 신호 출력단을 온시켜 일정 주기마다 입력되는 상기 전동기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 필터링시켜 입력받는다.Here, the central processing unit judges rotor bar damage, mechanical unbalance, static eccentricity, dynamic eccentricity, stator winding abnormality, and bearing damage by using the input / output voltage and input / output current signals of the motor inputted from the motor diagnostic input processor. The motor is diagnosed, but the low pass filter and the signal output terminal of the motor diagnosis input processing unit are turned on at regular intervals to filter and input the input / output voltage and the input / output current signals of the motor.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 저주파수 및 고주파수가 입력되도록 상기 전동기 진단용 입력 처리부의 로우 패스 필터의 컷오프 주파수를 180㎐와, 6㎑로 설정한다.Here, the central processing unit sets the cutoff frequency of the low pass filter of the motor diagnostic input processing unit to 180 Hz and 6 Hz so that low and high frequencies are input.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 상기 전동기 진단용 입력 처리부로부터 입력되는 상기 전동기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 파형 및 주파수별 스펙트럼을 상기 사용자 인터페이스를 통해 디스플레이시킴과 동시에 저장한다.Here, the central processing unit displays and simultaneously stores the waveform and frequency spectrum of the input / output voltage and input / output current signal of the motor input from the motor diagnostic input processor through the user interface.
여기에서 또, 상기 중앙처리장치는 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 기준 주파수 주변에서 일정 주파수 이상의 사이드 밴드가 발생되고, 그 이득값이 일정값 이하인 경우 로터바의 파손으로 판단하고, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(로터바의 개수×운전 주파수)의 1배의 제 1전원 주파수 위치, 제 1전원 주파수의 4배의 제 2전원 주파수 위치, 제 2전원 주파수의 2배의 제 3전원 주파수 위치에 사이드 밴드가 발생되면 기계적 불균형으로 판단하며, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(로터바의 개수×운전 주파수)의 홀수 배수의 전원 주파수 또는 운전 주파수 위치에 사이드 밴드가 발생되면 정적 편심 및 동적 편심으로 판단하고, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(슬롯의 개수×운전 주파수)의 주변에 운전 주파수의 사이드 밴드가 발생되면 고정자 권선 이상으로 판단하며, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(베어링 외륜 주파수×배수별 운전 주파수)를 중심으로 사이드 밴드가 발생되면 베어링 손상으로 판단하여 해당 내용을 상기 사용자 인터페이스를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.Here, the central processing unit analyzes the waveform of the three-phase phase current signal, and if the analyzed waveform generates a side band of a predetermined frequency or more around the reference frequency, and the gain value is less than or equal to the predetermined value, it is determined that the rotor bar is broken. The waveforms analyzed by analyzing the waveforms of the three-phase phase current signal are the first power frequency position of one times the center frequency (number of rotor bars x driving frequency), the second power frequency position of four times the first power frequency, If a side band occurs at the third power frequency position twice the power frequency, it is judged as mechanical imbalance, and the waveform analyzed by analyzing the waveform of the three-phase phase current signal is an odd number of the center frequency (number of rotor bars × driving frequency). If sideband occurs at multiples of power frequency or driving frequency, it is judged as static eccentricity and dynamic eccentricity, and it is analyzed waveform by analyzing three-phase phase current signal waveform If a side band of the driving frequency is generated around this center frequency (number of slots × driving frequency), it is judged that the stator winding is abnormal and the waveform analyzed by analyzing the waveform of the three-phase phase current signal is the center frequency (bearing outer ring frequency × multiple). When the side band is generated centering around the operating frequency (star frequency), it is determined that the bearing is damaged, and the contents are reported to the manager through a short message (SMS) or e-mail while generating an alarm through the user interface.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 자가 진단이 가능한 지능형 배전반에 따르면, 수배전반에서 수전 받은 전력의 전압과 전류 및 주파수를 측정을 통해 실시간으로 전력 품질을 측정 및 분석하고, 주요기기들의 모니터링 및 고장 예지를 수행하도록 함으로써 원격에서 관리가 가능하고, 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention self-diagnostic intelligent switchgear configured as described above, by measuring the voltage and current and frequency of the power received in the switchgear in real time by measuring and analyzing the power quality, and performing monitoring and failure prediction of major equipment By doing so, it is possible to manage remotely and to perform maintenance quickly.
도 1은 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반의 구성을 나타낸 개요도,1 is a schematic diagram showing the configuration of an intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention;
도 2는 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반중 인터넷 네트워크 서버의 구성을 나타낸 블록도,Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the Internet network server of the intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반중 입력 처리부의 구성을 나타낸 블록도,3 is a block diagram showing the configuration of the input processing unit of the intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention;
도 4 내지 도 19는 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반에서 고장 예지의 검출 방법을 설명하기 위한 파형도.4 to 19 are waveform diagrams for explaining a method for detecting a failure prediction in an intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명><Explanation of symbols on main parts of the drawings>
100 : 입력 처리부 111 : 전원 공급 수단100: input processing unit 111: power supply means
112 : 신호 입력단 113 : 로우 패스 필터112: signal input stage 113: low pass filter
114 : 신호 출력단 115 : 제어 신호 입력단114: signal output terminal 115: control signal input terminal
116 : 마이크로 프로세서 200 : 인터넷 네트워크 서버116: microprocessor 200: Internet network server
210 : 입력 인터페이스 220 : 사용자 인터페이스210: input interface 220: user interface
221 : LCD 230 : 중앙처리장치221 LCD 230 Central processing unit
240 : 메모리 250 : 출력 인터페이스240: memory 250: output interface
300 : 모뎀300: modem
이하, 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, and may be changed according to intentions or customs of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반의 구성을 나타낸 개요도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반중 인터넷 네트워크 서버의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반중 입력 처리부의 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of the intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing the configuration of the Internet network server of the intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention, Figure 3 is a present invention Is a block diagram showing the configuration of an input processing unit in an intelligent switchboard capable of self-diagnosis.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반(10)은 입력 처리부(100)와, 인터넷 네트워크 서버(200)와, 모뎀(300)으로 이루어진다.1 to 3, the intelligent switchboard 10 capable of self-diagnosis according to the present invention includes an input processing unit 100, an internet network server 200, and a modem 300.
입력 처리부(100)는 전력 품질의 진단이 가능하도록 인입 전력 라인과 전기적으로 연결된 변성기(PT)와 변류기(CT)를 통해 3상 상전압과 3상 상전류를 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 전력 진단용 입력 처리부(110)와, 차단기(GCB, VCB, ACB) 및 개폐기(ALTS, LBS)와 같은 전력기기의 진단이 가능하도록 전력기기의 입출력 전압 및 입출력 전류를 변성기(PT)와 변류기(CT)를 통해 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 전력기기 진단용 입력 처리부(120)와, 변압기(TR)의 진단이 가능하도록 변압기(TR)의 입출력 전압 및 입출력 전류를 변성기(PT)와 변류기(CT)를 통해 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 변압기 진단용 입력 처리부(130)와, 전동기 드라이버(SCR)의 진단이 가능하도록 전동기 드라이버(SCR)의 입출력 전압 및 입출력 전류를 변성기(PT)와 변류기(CT)를 통해 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 드라이버 진단용 입력 처리부(140)와, 전동기(M)의 진단이 가능하도록 전동기(M)의 입출력 전압 및 입출력 전류를 변성기(PT)와 변류기(CT)를 통해 입력받아 이를 시스템에 필요한 신호로 변환시켜 출력하는 전동기 진단용 입력 처리부(150)로 이루어진다.The input processing unit 100 receives a three-phase phase voltage and three-phase current through a transformer (PT) and a current transformer (CT) electrically connected to an incoming power line to convert the power quality into a signal required for the system so as to diagnose the power quality. The input / output voltage and input / output current of the power device may be converted into a transformer (PT) and a current transformer to enable the diagnosis of a power device such as an output power diagnosis unit 110, a breaker (GCB, VCB, or ACB) and a switch unit (ALTS, LBS). The input device for diagnosing the power device 120 that receives the input through the CT and converts it into a signal required by the system and outputs the input / output voltage and the input / output current of the transformer TR to enable the diagnosis of the transformer TR. ) And a transformer diagnostic input processor 130 for converting the signal into a signal required by the system and outputting the current through the current transformer CT, and the motor driver SCR to enable diagnosis of the motor driver SCR. The driver diagnostic input processing unit 140 receives the input / output voltage and the input / output current through the transformer PT and the current transformer CT and converts the input / output voltage and the current into a signal necessary for the system, and the motor M to enable diagnosis of the motor M. The input and output voltage and the input and output current of the current input through the transformer (PT) and the current transformer (CT) consists of a motor diagnostic input processing unit 150 for converting it into a signal required for the system and outputting.
그리고, 각각의 입력 처리부(110, 120, 130, 140, 150)는 사용 전원을 입력받아 이를 시스템에 필요한 전원으로 공급하는 전원 공급 수단(111)과, 3상 상전압과 3상 상전류를 입력받아 이들의 레벨을 다운시킨 후 후단에서 감지가 가능한 레벨로 증폭하여 출력하는 신호 입력단(112)과, 외부의 제어에 따라 컷오프 주파수를 가변하여 신호 입력단(112)을 통과하는 전압 및 전류 신호중 일정 레벨 이하의 신호만을 통과시키는 로우 패스 필터(113)와, 상기 인터넷 네트워크 서버(200)의 제어에 따라 스위칭되어 로우 패스 필터(113)를 통과하는 전압 및 전류 신호를 선택적으로 출력하는 신호 출력단(114)과, 상기 인터넷 네트워크 서버(200)의 제어 신호를 입력받아 전달하는 제어 신호 입력단(115)과, 인터넷 네트워크 서버(200)의 제어에 따라 로우 패스 필터(113)의 차단 레벨, 즉 컷오프 주파수를 설정하고, 신호 출력단(114)을 스위칭시키는 마이크로 프로세서(116)로 구성된다.In addition, each input processing unit 110, 120, 130, 140, 150 receives a power supply and the power supply means 111 for supplying it to the power required for the system, and receives the three-phase phase voltage and three-phase phase current After the level is down, the signal input terminal 112 outputs the amplified signal to a level that can be detected at a later stage, and the cutoff frequency is varied according to an external control and the voltage and current signals passing through the signal input terminal 112 are below a predetermined level. A low pass filter 113 for passing only a signal of the signal, a signal output stage 114 for selectively outputting a voltage and a current signal passing through the low pass filter 113 under the control of the Internet network server 200; A control signal input terminal 115 for receiving and transmitting a control signal of the internet network server 200 and a cutoff level of the low pass filter 113 under control of the internet network server 200; Setting the cut-off frequency, and consists of a microprocessor 116 to switch the signal output terminal 114.
인터넷 네트워크 서버(200)는 각각의 입력 처리부(110, 120, 130, 140, 150)로 제어 신호를 출력하여 이들의 동작을 제어하고, 각각의 입력 처리부(110, 120, 130, 140, 150)로부터 출력되는 계측값을 전송받아 DB로 관리함과 동시에 웹상으로 계측값을 직접 전송하고, 전력 품질과, 차단기(GCB, VCB, ACB) 및 개폐기(ALTS, LBS)와 같은 전력기기와, 변압기(TR)와, 전동기 드라이버(SCR) 및 전동기(M)를 실시간으로 모니터링하며, 입력되는 신호를 이용하여 정상 운전 여부를 판단하여 고장을 예지한다.The internet network server 200 outputs control signals to the respective input processing units 110, 120, 130, 140, and 150 to control their operations, and each of the input processing units 110, 120, 130, 140, 150. It receives the measured value output from the DB and manages it with DB, and transmits the measured value directly on the web, power quality, power devices such as breakers (GCB, VCB, ACB) and switchgear (ALTS, LBS), and transformer (TR). ), The motor driver (SCR) and the motor (M) are monitored in real time, and by using the input signal to determine whether the normal operation to predict the failure.
상기 인터넷 네트워크 서버(200)는 각각의 입력 처리부(110, 120, 130, 140, 150)와 각각 연결되는 시리얼 포트와, 내부 시스템 점검시 사용하는 관리자가 접속하기 위한 콘솔 포트와, 네트워크 방식에 따라 사용 가능하도록 형성되는 이더넷 포트와, 전원이 입력되는 전원 포트로 이루어지는 입력 인터페이스(210)와, 관리자의 입력이 이루어지도록 키패드와, 관리자에게 전력 품질과, 차단기(GCB, VCB, ACB) 및 개폐기(ALTS, LBS)와 같은 전력기기와, 변압기(TR)와, 전동기 드라이버(SCR) 및 전동기(M)의 상태를 실시간으로 제공하는 LCD(221)로 이루어지는 사용자 인터페이스(220)와, 임베디드 리룩스 환경하에 동작되어 시스템을 전반적으로 제어하고, 입력 인터페이스(210)를 통해 입력되는 계측값의 분석하여 처리하는 중앙처리장치(230)와, 중앙처리장치(230)로부터 처리된 데이터를 저장하는 메모리(240)와, 단문 서비스(SMS) 또는 전자 우편(E-Mail)의 지원을 위한 시리얼 포트와, 인터넷망과 연결되는 이더넷 포트로 이루어지는 출력 인터페이스(250)로 이루어진다.The Internet network server 200 is a serial port connected to each of the input processing unit (110, 120, 130, 140, 150), the console port for the administrator to use when checking the internal system, and according to the network method An input interface 210 comprising an Ethernet port formed to be usable, a power port to which power is input, a keypad for inputting a manager, power quality to a manager, a breaker (GCB, VCB, ACB) and a switch ( Under the embedded relux environment, a user interface 220 consisting of a power device such as ALTS, LBS, a transformer TR, an LCD driver 221 which provides the state of the motor driver SCR and the motor M in real time. It is operated from the central processing unit 230 and the central processing unit 230 to operate the overall control of the system, the analysis and processing of the measured value input through the input interface 210 Storing the emitter comprises a memory 240, and a short message service (SMS) or e-mail (E-Mail), serial port and an output interface (250) comprising an Ethernet port that is connected to the Internet network for assistance.
한편, 중앙처리장치(230)는 전력 진단용 입력 처리부(110)로부터 입력되는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 이용하여 고/저전압, 순간정전, 전류불평형, 고조파전압 및 전류를 포함하는 전력품질을 측정하되, 고/저전압, 순간정전, 전류불평형의 발생을 측정시 전력 진단용 입력 처리부(110)의 로우 패스 필터(113)를 오프시키고, 전력 진단용 입력 처리부(110)의 신호 출력단(114)을 온시켜 입력되는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 그대로 입력받고, 고조파전압 및 전류 측정시에는 전력 진단용 입력 처리부(110)의 로우 패스 필터(113) 및 전력 진단용 입력 처리부(110)의 신호 출력단(114)을 온시켜 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 필터링시켜 입력받는다. 이때, 로우 패스 필터(113)의 50차 고조파전압 및 전류까지 측정이 가능하도록 컷오프 주파수를 3㎑로 설정하는 데, 이러한 이유는 고주파 측정은 통상 50차까지 요구되어지는데, 50차 고조파는 전원 주파수 60Hz의 50배로 3㎑이기 때문이다.Meanwhile, the central processing unit 230 uses a three-phase phase voltage signal and a three-phase phase current signal input from the power diagnostic input processor 110 to generate power including high / low voltage, instantaneous blackout, current unbalance, harmonic voltage, and current. While measuring the quality, the low pass filter 113 of the power diagnostic input processing unit 110 is turned off and the signal output terminal 114 of the power diagnostic input processing unit 110 is measured when measuring the occurrence of high / low voltage, instantaneous power failure, and current imbalance. When it is turned on to receive the three-phase phase voltage signal and the three-phase current signal as it is, and when measuring the harmonic voltage and current, the low pass filter 113 and power diagnostic input processing unit 110 of the power diagnostic input processing unit 110 The signal output terminal 114 is turned on to filter and input a three-phase phase voltage signal and a three-phase phase current signal. In this case, the cutoff frequency is set to 3 kHz so that the 50th harmonic voltage and current of the low pass filter 113 can be measured. For this reason, high frequency measurement is usually required up to 50th order, and the 50th harmonic is the power frequency. This is because 50Hz of 60Hz is 3Hz.
그리고, 중앙처리장치(230)는 전력 진단용 입력 처리부(110)로부터 입력되는 3상 상전압 신호 및 3상 상전류 신호를 이용하여 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 각상의 실효값과, 파형 및 차수별 스펙트럼을 디스플레이시킴과 동시에 이들을 메모리(240)에 저장한다.In addition, the central processing unit 230 uses the three-phase phase voltage signal and the three-phase current signal input from the power diagnostic input processor 110, and the effective value of each phase through the LCD 221 of the user interface 220, The waveforms and order-specific spectra are displayed and stored in memory 240 at the same time.
또한, 중앙처리장치(230)는 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 일정 레벨 이상 또는 미만으로 1/2사이클 이상 지속되는지를 판단하여 일정 레벨 이상 또는 미만으로 1/2사이클 이상 지속되는 경우 고/저전압, 순간정전을 판단하고, 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 ±20%인 경우 전류불평형으로 판단하여 해당 내용을 해당 내용을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.Further, the central processing unit 230 determines whether the magnitude of the absolute instantaneous value of the three-phase phase voltage signal lasts 1/2 cycle or more at or above a predetermined level or more than the reference set value, and 1/2 at or above a predetermined level. If the cycle persists, the high / low voltage and instantaneous power failure are judged. If the magnitude of the AC instantaneous absolute value of the 3-phase voltage signal is ± 20% of the reference set value, the current is unbalanced. An alarm is generated through the LCD 221 of the 220 and the manager is reported by a short message (SMS) or an e-mail.
또, 중앙처리장치(230)는 전력 진단용 입력 처리부(110)를 통해 컷오프되어 입력되는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호의 각상의 주파수별 파형과, 외형율을 주기적으로 메모리(240)에 저장후 파형을 차수별로 분석하여 차수별로 분석된 값이 설정값 이상인 경우 고조파 발생으로 판단하여 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.In addition, the central processing unit 230 is a frequency-specific waveform of each phase of the three-phase phase voltage signal and the three-phase phase current signal cut off through the power diagnostic input processing unit 110 and the contour rate to the memory 240 periodically After storing and analyzing the waveform by orders, if the value analyzed by orders is more than the set value, it is determined that harmonics are generated and an alarm is generated through the LCD 221 of the user interface 220. Report to the manager.
한편, 중앙처리장치(230)는 전력기기 진단용 입력 처리부(120)로부터 입력되는 전력기기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 순간결상, 극간 불균형, 접촉지연의 발생을 여부를 판단하여 전력기기를 진단하되, 순간결상, 극간 불균형, 접촉지연을 측정시 전력 진단용 입력 처리부(120)의 로우 패스 필터(113)를 오프시키고, 전력 진단용 입력 처리부(120)의 신호 출력단(114)을 온시켜 입력되는 전력기기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 그대로 입력받는다.On the other hand, the central processing unit 230 determines the occurrence of instantaneous phase imaging, unbalance between the poles, contact delay by using the input and output voltage and input and output current signals of the power device input from the power device diagnostic input processing unit 120 to determine the power device. When the diagnosis is performed, the low pass filter 113 of the power diagnosis input processing unit 120 is turned off and the signal output terminal 114 of the power diagnosis input processing unit 120 is turned on when measuring instantaneous imaging, inter-pole imbalance, and contact delay. It receives the input and output voltage and input and output current signal of the power device as it is.
그리고, 중앙처리장치(230)는 전력기기를 동작시키는 투입 신호 시점부터 전력기기 진단용 입력 처리부(120)로부터 입력되는 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 디스플레이시킴과 동시에 메모리(240)에 저장한다.In addition, the central processing unit 230 displays the input / output voltage and input / output current signals input from the power device diagnostic input processor 120 from the input signal time point for operating the power device through the LCD 221 of the user interface 220. And store it in the memory 240 at the same time.
또한, 중앙처리장치(230)는 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 3상 중 1상의 시차가 설정값 이상일 때 순간 결상으로 판단하고, 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 설정 시간 이내에 전류 파형이 형성되면 극간 불균형으로 판단하며, 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 3상의 시차가 설정값 이상일 때 접촉 지연으로 판단하여 해당 내용을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.In addition, the central processing unit 230 determines that the phase is instantaneous when the parallax of one of the three phases is greater than or equal to the set value when the input signal for operating the power equipment is turned on, and the current within the set time when the input signal for operating the power equipment is turned on. When the waveform is formed, it is determined as the imbalance between the poles, and when the input signal for operating the power device is turned on, when the phase difference between the three phases is greater than or equal to the set value, it is determined as the contact delay and an alarm is displayed through the LCD 221 of the user interface 220. As soon as they occur, they are reported to the administrator by short message (SMS) or email.
한편, 중앙처리장치(230)는 변압기 진단용 입력 처리부(130)로부터 입력되는 변압기(TR)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 차전압, 차전류의 발생을 여부를 판단하여 변압기(TR)를 진단하되, 차전압, 차전류를 측정시 변압기 진단용 입력 처리부(130)의 로우 패스 필터(113)를 오프시키고, 변압기 진단용 입력 처리부(130)의 신호 출력단(114)을 온시켜 입력되는 변압기(TR)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 그대로 입력받는다.Meanwhile, the central processing unit 230 determines whether the differential voltage and the differential current are generated by using the input / output voltage and the input / output current signal of the transformer TR input from the transformer diagnostic input processor 130 to determine the transformer TR. Diagnosis, but the transformer (TR) input by turning off the low-pass filter 113 of the transformer diagnostic input processing unit 130, the signal output terminal 114 of the transformer diagnostic input processing unit 130 when measuring the differential voltage, the differential current. ) Input / output voltage and input / output current signal are input as they are.
그리고, 중앙처리장치(230)는 변압기 진단용 입력 처리부(130)로부터 입력되는 변압기(TR)의 1, 2차측 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 실효값과 전류값 및 파형을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 디스플레이시킴과 동시에 메모리(240)에 저장한다.In addition, the central processing unit 230 may display the effective values, current values, and waveforms of the primary and secondary input / output voltages and input / output current signals of the transformer TR, which are input from the transformer diagnostic input processor 130, on the LCD of the user interface 220. Displayed through the 221 and stored in the memory 240 at the same time.
또한, 중앙처리장치(230)는 변압기(TR)의 1, 2차측 입출력 전압 신호를 입력받아 1차와 2차의 동상간의 전압차가 기준 설정값 이상일 때 차전압의 이상으로 판단하고, 변압기(TR)의 1, 2차측 입출력 전류 신호를 입력받아 1차와 2차의 동상간의 전류차가 기준 설정값 이상일 때 차전류의 이상으로 판단하며, 변압기(TR)의 1, 2차측 입출력 전류 신호를 입력받아 전류값이 기준 설정값 이상일 때 접지전류 이상으로 판단하여 해당 내용을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.In addition, the central processing unit 230 receives input and output voltage signals of the primary and secondary sides of the transformer TR, and determines that the differential voltage is abnormal when the voltage difference between the primary and secondary in phase is greater than the reference set value, and the transformer TR If the current difference between primary and secondary phase input and output signals is equal to or higher than the reference set value, it is judged to be the difference of the differential current and receives the input and output current signals of the transformer (TR). When the current value is greater than or equal to the reference set value, it is determined to be greater than or equal to the ground current, and the contents thereof are reported to the manager through a short message (SMS) or e-mail while generating an alarm through the LCD 221 of the user interface 220.
한편, 중앙처리장치(230)는 드라이버 진단용 입력 처리부(140)로부터 입력되는 전동기 드라이버(SCR)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 패턴을 분석하여 전동기 드라이버(SCR)를 진단하되, 분석시 드라이버 진단용 입력 처리부(140)의 로우 패스 필터를 오프시키고, 드라이버 진단용 입력 처리부(140)의 신호 출력단을 온시켜 입력되는 전동기 드라이버(SCR)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 그대로 입력받는다.Meanwhile, the central processing unit 230 diagnoses the motor driver SCR by analyzing patterns of the input / output voltage and the input / output current signal of the motor driver SCR input from the driver diagnostic input processor 140, but inputs the driver diagnostic input during the analysis. The low pass filter of the processor 140 is turned off, and the signal output terminal of the driver diagnostic input processor 140 is turned on to receive the input / output voltage and the input / output current signal of the motor driver SCR.
그리고, 중앙처리장치(230)는 드라이버 진단용 입력 처리부(140)로부터 입력되는 전동기 드라이버(SCR)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 파형을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 디스플레이시킴과 동시에 메모리(240)에 저장한다.In addition, the CPU 230 displays waveforms of the input / output voltage and the input / output current signal of the motor driver SCR input from the driver diagnostic input processor 140 through the LCD 221 of the user interface 220. The memory 240 stores the same.
또한, 중앙처리장치(230)는 전동기 드라이버(SCR)의 입출력 전압 신호를 입력받아 1㎳ 단위로 파형 패턴을 분석한 후 기준 파형과 비교하여 파형 패턴이 기준 패턴과 비동일하면 전동기 드라이버(SCR)의 이상으로 판단하여 해당 내용을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.In addition, the central processing unit 230 receives the input / output voltage signal of the motor driver (SCR), analyzes the waveform pattern in units of 1 후, and compares it with the reference waveform, and if the waveform pattern is not the same as the reference pattern, the motor driver (SCR). It is determined that the abnormality of the contents through the LCD 221 of the user interface 220 and at the same time to report to the administrator in a short message (SMS) or e-mail.
한편, 중앙처리장치(230)는 전동기 진단용 입력 처리부(150)로부터 입력되는 전동기(M)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 로터바 손상, 기계적 불균형, 정적 편심, 동적 편심, 고정자 권선 이상, 베어링 손상을 판단하여 전동기(M)를 진단하되, 일정 주기로 전동기 진단용 입력 처리부(150)의 로우 패스 필터(113) 및 신호 출력단(114)을 온시켜 일정 주기마다 입력되는 전동기(M)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 필터링시켜 입력받는다.On the other hand, the central processing unit 230 is the rotor bar damage, mechanical imbalance, static eccentricity, dynamic eccentricity, stator winding error, by using the input and output voltage and the input and output current signal of the motor (M) input from the motor diagnostic input processing unit 150, The motor M is diagnosed by determining bearing damage, and the low pass filter 113 and the signal output terminal 114 of the motor diagnosis input processing unit 150 are turned on at regular cycles to input / output voltages of the motor M input at predetermined cycles. And inputs and filters the input and output current signals.
그리고, 중앙처리장치(230)는 저주파수 및 고주파수가 입력되도록 전동기 진단용 입력 처리부(150)의 로우 패스 필터(113)의 컷오프 주파수를 180㎐와, 6㎑로 설정하는 데, 저주파수인 180Hz를 이용하여 로터바 손상 및 베어링 손상을 판단하고, 고주파수인 6KHz를 이용하여 기계적 불균형, 정적 편심, 동적 편심, 고정자 권선 이상을 진단한다.In addition, the central processing unit 230 sets the cutoff frequency of the low pass filter 113 of the motor diagnostic input processing unit 150 to 180 Hz and 6 Hz so that the low frequency and the high frequency are input, using the low frequency 180 Hz. Rotor bar damage and bearing damage are judged and high frequency 6KHz is used to diagnose mechanical imbalance, static eccentricity, dynamic eccentricity and stator winding abnormality.
또한, 중앙처리장치(230)는 전동기 진단용 입력 처리부(150)로부터 입력되는 전동기(M)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호의 파형 및 주파수별 스펙트럼을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 디스플레이시킴과 동시에 메모리(240)에 저장한다.In addition, the central processing unit 230 displays the waveform of the input / output voltage and the input / output current signal and the frequency spectrum of the motor M input from the motor diagnostic input processor 150 through the LCD 221 of the user interface 220. And store it in the memory 240 at the same time.
또, 중앙처리장치(230)는 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 기준 주파수 주변에서 일정 주파수 이상의 사이드 밴드가 발생되고, 그 이득값이 일정값 이하인 경우 로터바의 파손으로 판단하고, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(로터바의 개수×운전 주파수)의 1배의 제 1전원 주파수 위치, 제 1전원 주파수의 4배의 제 2전원 주파수 위치, 제 2전원 주파수의 2배의 제 3전원 주파수 위치에 사이드 밴드가 발생되면 기계적 불균형으로 판단하며, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(로터바의 개수×운전 주파수)의 홀수 배수의 전원 주파수 또는 운전 주파수 위치에 사이드 밴드가 발생되면 정적 편심 및 동적 편심으로 판단하고, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(슬롯의 개수×운전 주파수)의 주변에 운전 주파수의 사이드 밴드가 발생되면 고정자 권선 이상으로 판단하며, 3상 상전류 신호의 파형을 분석하여 분석된 파형이 중심 주파수(베어링 외륜 주파수×배수별 운전 주파수)를 중심으로 사이드 밴드가 발생되면 베어링 손상으로 판단하여 해당 내용을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.In addition, the central processing unit 230 analyzes the waveform of the three-phase phase current signal, and the analyzed waveform is a side band of a predetermined frequency or more around the reference frequency, and if the gain value is less than or equal to the predetermined value, it is determined that the rotor bar is broken. The waveforms analyzed by analyzing the waveforms of the three-phase phase current signal are the first power frequency position of one times the center frequency (number of rotor bars x driving frequency), the second power frequency position of four times the first power frequency, If a side band occurs at the third power frequency position twice the power frequency, it is judged as mechanical imbalance, and the waveform analyzed by analyzing the waveform of the three-phase phase current signal is an odd number of the center frequency (number of rotor bars × driving frequency). If sideband occurs at multiples of power frequency or operating frequency, it is judged as static eccentricity and dynamic eccentricity. If the side band of the operating frequency is generated around the number (number of slots × operating frequency), it is judged that the stator winding is abnormal.The waveform analyzed by analyzing the waveform of the three-phase phase current signal is the center frequency (bearing outer ring frequency × operation by multiples). Frequency, and the side band is generated, it is determined that the bearing is damaged, and the contents are reported to the manager through a short message (SMS) or e-mail while generating an alarm through the LCD 221 of the user interface 220.
모뎀(300)은 유무선 모뎀으로 인터넷 네트워크 서버(200)에서 웹상으로 계측값을 전송하도록 인터넷 네트워크 서버(200)를 유무선 인터넷망과 연결시켜준다.The modem 300 connects the internet network server 200 to the wired / wireless internet network so as to transmit measured values from the internet network server 200 to the web through a wired or wireless modem.
이하, 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4 내지 도 19는 본 발명에 따른 자가 진단이 가능한 지능형 배전반에서 고장 예지의 검출 방법을 설명하기 위한 파형도이다.4 to 19 are waveform diagrams for explaining a method of detecting a failure prediction in an intelligent switchboard capable of self-diagnosis according to the present invention.
《전력 품질 진단》<< power quality diagnosis >>
먼저, 전력 품질 진단은 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호가 입력되면 중앙처리장치(230)는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 통해 각상의 실효값과, 파형 및 차수별 스펙트럼을 측정한 후 이를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 실시간으로 디스플레이시킴과 동시에 이들을 메모리(240)에 저장하고, 인입 전력의 고/저전압, 순간정전, 전류불평형, 고조파전압 및 전류를 측정하여 고장을 예지하는 것을 말한다.First, in the power quality diagnosis, when a three-phase voltage signal and a three-phase current signal are input, the central processing unit 230 measures an effective value, a waveform, and a spectrum of each phase through the three-phase phase voltage signal and the three-phase phase current signal. After displaying them in real time through the LCD 221 of the user interface 220 and storing them in the memory 240, and measuring the high / low voltage, instantaneous power failure, current unbalance, harmonic voltage and current of the incoming power To predict a failure.
전력 품질중 고/저전압, 순간정전, 전류불평형의 측정을 설명하면, 인터넷 네트워크 서버(200)의 중앙처리장치(230)는 출력 인터페이스(250)와 전력 진단용 입력 처리부(110)의 제어 신호 입력단(115)을 통해 전력 진단용 입력 처리부(110)로 제어 신호를 출력하여 마이크로 프로세서(116)에서 로우 패스 필터(113)를 오프시키고, 신호 출력단(114)을 온시키도록 하여 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 입력 인터페이스(220)를 통해 입력받는다.Referring to the measurement of high / low voltage, instantaneous power failure, and current unbalance among power quality, the central processing unit 230 of the Internet network server 200 may include the control signal input terminal of the output interface 250 and the power diagnostic input processor 110 ( Output the control signal to the power diagnostic input processing unit 110 through the 115 to turn off the low pass filter 113 in the microprocessor 116, and to turn on the signal output stage 114 to the three-phase phase voltage signal and three The phase phase current signal is input through the input interface 220.
그리고, 중앙처리장치(230)는 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 일정 레벨 이상 또는 미만으로 1/2사이클 이상 지속되는지를 판단하여 일정 레벨 이상 또는 미만으로 1/2사이클 이상 지속되는 경우 고/저전압, 순간정전을 판단한다.Then, the central processing unit 230 determines whether the magnitude of the AC instantaneous absolute value of the three-phase phase voltage signal is maintained for at least 1/2 cycle or more at or below a predetermined level than the reference set value, and 1/2 to be at or above a predetermined level. If the cycle lasts longer, determine the high / low voltage and power failure.
이를 보다 상세하게 설명하면, 중앙처리장치(230)는 도 4에 도시된 바와 같이 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 10% 이상으로 1/2사이클 이상 지속되는지를 판단하여 1/2사이클 이상 지속되는 경우 고전압 발생으로 판단하고, 도 5에 도시된 바와 같이 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 10% 미만으로 1/2사이클 이상 지속되는지를 판단하여 1/2사이클 이상 지속되는 경우 저전압 발생으로 판단하며, 도 6에 도시된 바와 같이 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기가 기준 설정값보다 10% 미만으로 1/2사이클~30사이클 이하에서 지속되는지를 판단하여 1/2사이클~30사이클 지속되는 경우 순간정전으로 판단하고, 도 7에 도시된 바와 같이 3상 상전압 신호의 AC 순시 절대값 크기중 어느 하나의 절대값이 기준 설정값보다 ±20%인 경우 전류불평형으로 판단한다.In more detail, the CPU 230 determines whether the magnitude of the AC instantaneous absolute value of the three-phase phase voltage signal lasts at least 10% or more than the reference set value as shown in FIG. 4. If it is continued for more than 1/2 cycle, it is determined that a high voltage is generated, and as shown in FIG. If it is judged that it lasts more than 1/2 cycle, it is determined that a low voltage is generated, and as shown in FIG. If it is determined that the duration lasts from 1/2 cycle to 30 cycles, it is determined as an instantaneous power failure, and as shown in FIG. Than the value If the 20% is determined by current imbalance.
그리하여, 중앙처리장치(230)는 고/저전압, 순간정전, 전압/전류 불평형으로 판단이 되면, 해당 경보를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 발생하고, 이와 기설정된 핸드폰 번호 또는 전자우편 주소로 해당 경보를 전송하여 관리자가 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하여 신속한 유지 보수가 이루어지도록 한다.Thus, when the central processing unit 230 is determined to be high / low voltage, momentary power failure, voltage / current unbalance, the corresponding alarm is generated through the LCD 221 of the user interface 220, and the predetermined mobile phone number or electronic The alert is sent to the postal address so that the administrator can check it remotely in real time for quick maintenance.
또한, 전력 품질중 고조파전압 및 전류의 측정을 설명하면, 인터넷 네트워크 서버(200)의 중앙처리장치(230)는 출력 인터페이스(250)와 전력 진단용 입력 처리부(110)의 제어 신호 입력단(115)을 통해 전력 진단용 입력 처리부(110)로 제어 신호를 출력하여 마이크로 프로세서(116)에서 로우 패스 필터(113)를 온시키고, 신호 출력단(114)을 온시키도록 하여 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호중 3㎑ 이하의 신호만을 입력받는다.In addition, describing the measurement of the harmonic voltage and the current of the power quality, the central processing unit 230 of the Internet network server 200 is connected to the control signal input terminal 115 of the output interface 250 and the power diagnostic input processing unit 110. Outputs a control signal to the power diagnostic input processing unit 110 through the microprocessor 116 to turn on the low pass filter 113, the signal output stage 114 is turned on of the three-phase phase voltage signal and three-phase phase current signal Only signals below 3㎑ are input.
그리고, 중앙처리장치(230)는 필터링되어 입력되는 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호의 각상의 주파수별 파형과, 외형률을 주기적으로 메모리(240)에 저장후 파형을 차수별로 FFT(Fast Fourier Transform) 분석하여 도 8에 도시된 바와 같이 전압 전고조파 함유율(Total Harmonic Distortion : THD)이 5%를 초과하거나 전압 전고조파 함유율이 3%를 초과하는 경우 고조파 발생으로 판단하여 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.In addition, the central processing unit 230 stores the waveform of each phase of the three-phase voltage signal and the three-phase current signal that are filtered and input, and the contour rate periodically in the memory 240, and then stores the waveform by the order of FFT (Fast Fourier). As shown in FIG. 8, when the total harmonic content (THD) exceeds 5% or the voltage total harmonic content exceeds 3%, it is determined that harmonics are generated. The alarm is generated through the LCD 221 and simultaneously reported to the manager by a short message (SMS) or e-mail.
전압 전고조파 함유율을 계산하는 수식은 아래의 수학식 1과 같다.The formula for calculating the voltage total harmonic content is as shown in Equation 1 below.
전류 전고조파 함유율을 계산하는 수식은 아래의 수학식 1과 같다.The formula for calculating the current total harmonic content is as shown in Equation 1 below.
《전력기기 진단》`` Diagnostic Power Equipment ''
전력기기 진단은 차단기(GCB, VCB, ACB) 및 개폐기(ALTS, LBS)와 같은 전력기기의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 전력기기의 각상의 파형을 측정한 후 이를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 실시간으로 디스플레이시킴과 동시에 이들을 메모리(240)에 저장하고, 전력기기의 순간결상, 극간 불균형, 접촉지연 발생을 판단하여 고장을 예지하는 것을 말한다.The power device diagnosis measures waveforms of each phase of the power device using input / output voltage and input / output current signals of power devices such as breakers (GCB, VCB, ACB) and switchgear (ALTS, LBS), and then measures the waveforms of each phase of the user interface 220. Displaying in real time through the LCD 221 and at the same time to store them in the memory 240, it is to predict the failure by determining the instantaneous phase of the power device, the unbalance between the poles, the occurrence of contact delay.
순간결상, 극간 불균형, 접촉지연의 측정을 설명하면, 인터넷 네트워크 서버(200)의 중앙처리장치(230)는 출력 인터페이스(250)와 전력기기 진단용 입력 처리부(120)의 제어 신호 입력단(115)을 통해 전력기기 진단용 입력 처리부(120)로 제어 신호를 출력하여 마이크로 프로세서(116)에서 로우 패스 필터(113)를 오프시키고, 신호 출력단(114)을 온시키도록 하여 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 입력 인터페이스(220)를 통해 입력받는다.In describing instantaneous imaging, inter-pole imbalance, and contact delay measurement, the central processing unit 230 of the Internet network server 200 may control the output interface 250 and the control signal input terminal 115 of the power device diagnostic input processing unit 120. Outputs a control signal to the power device diagnostic input processing unit 120 through the microprocessor 116 to turn off the low pass filter 113, the signal output stage 114 to turn on the three-phase phase voltage signal and three-phase phase current The signal is input through the input interface 220.
그리고, 중앙처리장치(230)는 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 3상 중 1상의 시차가 설정값 이상일 때 순간 결상으로 판단하고, 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 설정 시간 이내에 전류 파형이 형성되면 극간 불균형으로 판단하며, 전력기기를 동작시키는 투입 신호의 투입시 3상의 시차가 설정값 이상일 때 접촉 지연으로 판단한다.In addition, the central processing unit 230 determines that the phase is instantaneous when the parallax of one of the three phases is greater than or equal to the set value when the input signal for operating the power device is turned on, and the current is within the set time when the input signal for operating the power device is turned on. When the waveform is formed, it is determined as the unbalance between the poles, and when the phase difference of the three phases is greater than the set value when the input signal for operating the power equipment is input, it is determined as the contact delay.
이를 보다 상세하게 설명하면, 중앙처리장치(230)는 전력기기의 투입 신호에서부터 3상 상전류 신호를 입력받아 일정 시간동안 이를 메모리(240)에 저장한 다음, 도 9에 도시된 바와 같이 각 상의 투입 시점이 8㎳ 이상 차이가 발생되는 이를 순간 결상으로 판단하고, 도 10에 도시된 바와 같이 각 상의 투입 시점에서 일정 사이클 이내에 상간 서로 다른 전류파형이 형성되면 극간 불균형으로 판단하며, 도 11에 도시된 바와 같이 각 상의 투입 시점이 10㎳ 이상 차이가 발생되는 이를 접촉 지연으로 판단한다.In more detail, the central processing unit 230 receives a three-phase phase current signal from an input signal of a power device, stores it in the memory 240 for a predetermined time, and then inputs each phase as shown in FIG. 9. It is determined that the difference in time point is 8㎳ or more as an instant image, and if different current waveforms are formed between phases within a certain cycle as shown in FIG. 10, it is determined as an imbalance between the poles and is shown in FIG. 11. As described above, it is determined that the contact delay occurs when the input timing of each phase is more than 10 ms.
그리하여, 중앙처리장치(230)는 순간결상, 극간 불균형, 접촉지연으로 판단이 되면, 해당 경보를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 발생하고, 이와 기설정된 핸드폰 번호 또는 전자우편 주소로 해당 경보를 전송하여 관리자가 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하여 신속한 유지 보수가 이루어지도록 한다.Thus, when the central processing unit 230 is determined to be instantaneous imaging, gap imbalance, and contact delay, the corresponding alarm is generated through the LCD 221 of the user interface 220, and the mobile phone number or e-mail address is preset. By sending the corresponding alarm, the administrator can check the remote location in real time so that quick maintenance can be performed.
《변압기 진단》Transformer Diagnosis
변압기 진단은 변압기(TR)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 변압기의 각상의 실효값과, 전류값 및 파형을 측정한 후 이를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 실시간으로 디스플레이시킴과 동시에 이들을 메모리(240)에 저장하고, 변압기(TR)의 차전압, 차전류 발생을 판단하여 고장을 예지하는 것을 말한다.The transformer diagnosis measures the effective value, current value, and waveform of each phase of the transformer by using the input / output voltage and input / output current signals of the transformer TR, and then displays them in real time through the LCD 221 of the user interface 220. At the same time, they are stored in the memory 240, and the occurrence of the failure voltage is determined by determining the difference voltage and difference current of the transformer TR.
차전압, 차전류, 접지전류의 측정을 설명하면, 인터넷 네트워크 서버(200)의 중앙처리장치(230)는 출력 인터페이스(250)와 변압기 진단용 입력 처리부(130)의 제어 신호 입력단(115)을 통해 변압기 진단용 입력 처리부(130)로 제어 신호를 출력하여 마이크로 프로세서(116)에서 로우 패스 필터(113)를 오프시키고, 신호 출력단(114)을 온시키도록 하여 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 입력 인터페이스(220)를 통해 입력받는다.In describing the measurement of the differential voltage, the differential current, and the ground current, the central processing unit 230 of the Internet network server 200 may control the output interface 250 and the control signal input terminal 115 of the transformer diagnostic input processor 130. Outputs a control signal to the transformer diagnostic input processing unit 130 to turn off the low pass filter 113 in the microprocessor 116 and to turn on the signal output terminal 114 to output the three-phase phase voltage signal and the three-phase phase current signal. The input is received through the input interface 220.
그리고, 중앙처리장치(230)는 변압기(TR)의 1, 2차측 입출력 전압 신호를 입력받아 1차와 2차의 동상간의 전압차가 도 12에 도시된 바와 같이 기준 설정값(10%) 이상일 때 차전압 이상으로 판단하고, 변압기(TR)의 1, 2차측 입출력 전류 신호를 입력받아 1차와 2차의 동상간의 전류차가 도 12에 도시된 바와 같이 기준 설정값(10%) 이상일 때 차전류 이상으로 판단하고, 도 13에 도시된 바와 같이 변압기(TR)의 1, 2차측 입출력 전류 신호를 입력받아 전류값이 기준 설정값(10%) 이상일 때 접지전류, 즉 지락전류 이상으로 판단한다.In addition, when the CPU 230 receives input and output voltage signals of the primary and secondary sides of the transformer TR, the voltage difference between the primary and secondary in phase is greater than or equal to the reference set value (10%) as shown in FIG. 12. It is judged that the difference voltage is abnormal, and when the current difference between the primary and secondary in-phase current signals of the transformer TR is input and the in-phase of the primary and the secondary is more than the reference set value (10%) as shown in FIG. As described above, as shown in FIG. 13, when the primary and secondary input / output current signals of the transformer TR are input and the current value is greater than or equal to the reference set value (10%), the ground current, that is, the ground current or more is determined.
그리하여, 중앙처리장치(230)는 변압기(TR)의 차전압, 차전류, 접지전류의 이상으로 판단이 되면, 해당 경보를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 발생하고, 이와 기설정된 핸드폰 번호 또는 전자우편 주소로 해당 경보를 전송하여 관리자가 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하여 신속한 유지 보수가 이루어지도록 한다.Thus, when it is determined that the difference in the voltage, the current, and the ground current of the transformer TR is abnormal, the CPU 230 generates a corresponding alarm through the LCD 221 of the user interface 220, By sending the corresponding alarm to a mobile phone number or an e-mail address, the administrator can check remotely in real time for quick maintenance.
《전동기 드라이버 진단》Motor Driver Diagnosis
전동기 드라이버 진단은 전동기 드라이버(SCR)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 전동기 드라이버(SCR)의 각상의 실효값 및 파형을 측정한 후 이를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 실시간으로 디스플레이시킴과 동시에 이들을 메모리(240)에 저장하고, 전동기 드라이버(SCR)의 이상 발생을 판단하여 고장을 예지하는 것을 말한다.The motor driver diagnosis measures an effective value and a waveform of each phase of the motor driver SCR by using the input / output voltage and input / output current signals of the motor driver SCR and then, in real time, through the LCD 221 of the user interface 220. Simultaneously with the display, the memory 240 is stored in the memory 240 and the failure of the motor driver SCR is determined to predict the failure.
전동기 드라이버 진단을 설명하면, 인터넷 네트워크 서버(200)의 중앙처리장치(230)는 출력 인터페이스(250)와 드라이버 진단용 입력 처리부(140)의 제어 신호 입력단(115)을 통해 드라이버 진단용 입력 처리부(140)로 제어 신호를 출력하여 마이크로 프로세서(116)에서 로우 패스 필터(113)를 오프시키고, 신호 출력단(114)을 온시키도록 하여 3상 상전압 신호와 3상 상전류 신호를 입력 인터페이스(220)를 통해 입력받는다.Referring to the motor driver diagnosis, the central processing unit 230 of the Internet network server 200 is the driver diagnostic input processing unit 140 through the output interface 250 and the control signal input terminal 115 of the driver diagnostic input processing unit 140. Outputs a control signal to the microprocessor 116 to turn off the low pass filter 113 and to turn on the signal output stage 114 so that the three-phase voltage signal and the three-phase current signal through the input interface 220. Get input.
또한, 중앙처리장치(230)는 전동기 드라이버(SCR)의 입출력 전압 신호와 입출력 전류 신호를 입력받아 1㎳ 단위로 파형 패턴을 분석, 즉, 교류 신호를 1㎳ 단위 맥류 신호로 변환후 맥류 신호의 규칙성을 이용하여 기저장된 기준 파형과 비교하여 파형 패턴이 기준 패턴과 비동일하면 전동기 드라이버(SCR)의 이상으로 판단하여 해당 내용을 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 경보를 발생함과 동시에 단문 메시지(SMS) 또는 전자우편으로 관리자에 보고한다.In addition, the central processing unit 230 receives the input / output voltage signal and the input / output current signal of the motor driver (SCR) and analyzes the waveform pattern in units of 1 Hz, that is, converts an AC signal into a pulse rate unit of 1 Hz unit and converts the pulse signal. When the waveform pattern is not the same as the reference pattern by using regularity, if the waveform pattern is not the same as the reference pattern, it is determined as an abnormality of the motor driver (SCR) and an alarm is generated through the LCD 221 of the user interface 220. At the same time, report to administrator by SMS or e-mail.
《전동기 진단》Motor Diagnosis
전동기 진단은 전동기 진단용 입력 처리부(150)로부터 입력되는 전동기(M)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 이용하여 각상의 주파수별 스펙트럼 및 파형을 측정한 후 이를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 실시간으로 디스플레이시킴과 동시에 이들을 메모리(240)에 저장하고, 전동기(M)의 로터바 손상, 기계적 불균형, 정적 편심, 동적 편심, 고정자 권선 이상, 베어링 손상을 판단하여 고장을 예지하는 것을 말한다.The motor diagnosis is performed by measuring the spectrum and waveform for each phase frequency using the input / output voltage and input / output current signal of the motor M input from the motor diagnosis input processor 150, and then using the LCD 221 of the user interface 220. Simultaneously displaying them in real time and storing them in the memory 240, and predicts the failure by determining the rotor bar damage, mechanical imbalance, static eccentricity, dynamic eccentricity, stator winding abnormality, bearing damage of the motor (M).
로터바 손상, 기계적 불균형, 정적 편심, 동적 편심, 고정자 권선 이상, 베어링 손상의 측정을 설명하면, 인터넷 네트워크 서버(200)의 중앙처리장치(230)는 출력 인터페이스(250)와 전동기 진단용 입력 처리부(150)의 제어 신호 입력단(115)을 통해 전동기 진단용 입력 처리부(150)로 제어 신호를 출력하여 일정 주기로 전동기 진단용 입력 처리부(150)의 로우 패스 필터(113) 및 신호 출력단(114)를 온시켜 일정 주기마다 입력되는 전동기(M)의 입출력 전압 및 입출력 전류 신호를 필터링시켜 입력받는다. 이때, 중앙처리장치(230)는 마이크로 프로세서(116)에서 로우 패스 필터(113)의 컷오프 주파수를 180㎐와, 6㎑로 설정하도록 제어 신호를 출력하여 저주파수인 180Hz를 통과한 신호를 이용하여 로터바 손상 및 베어링 손상을 판단하고, 고주파수인 6KHz를 통과한 신호를 이용하여 기계적 불균형, 정적 편심, 동적 편심, 고정자 권선 이상을 진단한다.Referring to the measurement of the rotor bar damage, mechanical imbalance, static eccentricity, dynamic eccentricity, stator winding abnormality, bearing damage, the central processing unit 230 of the Internet network server 200 is the output interface 250 and the motor diagnostic input processing unit ( Outputs a control signal to the motor diagnostic input processing unit 150 through the control signal input terminal 115 of 150 to turn on the low pass filter 113 and the signal output terminal 114 of the motor diagnostic input processing unit 150 at regular intervals. The input / output voltage and input / output current signals of the motor M input every cycle are filtered and received. At this time, the central processing unit 230 outputs a control signal so that the microprocessor 116 sets the cutoff frequency of the low pass filter 113 to 180 kHz and 6 kHz and uses the signal that has passed the low frequency of 180 Hz. Bar damage and bearing damage are judged, and the signals passed through the high frequency 6KHz are used to diagnose mechanical imbalance, static eccentricity, dynamic eccentricity and stator winding abnormalities.
그리고, 중앙처리장치(230)는 3상 상전류 신호의 파형을 FFT 분석하여 분석된 파형이 도 14에 도시된 바와 같이 기준 주파수(60㎐) 주변에서 일정 주파수 이상의 사이드 밴드(±2.68㎐)가 발생되고, 그 이득값이 -35b 이하인 경우 로터바(AC 농형유도전동기 회전자 철심내에 설치된 도체를 말함)의 파손으로 판단한다.In addition, the central processing unit 230 generates a side band (± 2.68 Hz) of a predetermined frequency or more around the reference frequency (60 Hz) as shown in FIG. 14 by analyzing the waveform of the three-phase phase current signal by FFT. If the gain value is less than -35b, it is judged that the rotor bar (referring to the conductor installed in the iron core of the AC induction motor rotor) is broken.
또한, 중앙처리장치(230)는 3상 상전류 신호의 파형을 FFT 분석하여 분석된 파형이 도 15에 도시된 바와 같이 중심 주파수(로터바의 개수×운전 주파수)의 1배의 제 1전원 주파수 위치, 제 1전원 주파수의 4배의 제 2전원 주파수 위치, 제 2전원 주파수의 2배의 제 3전원 주파수 위치에 사이드 밴드가 발생되면 기계적 불균형(AC 농형유도전동기 얼라이먼트 불량을 말함)의 파손으로 판단한다. 여기에서, 중심 주파수는 로터바의 개수가 47개이고, 운전 주파수가 29.33㎐인 경우 1378.5㎐이고, 중심 주파수의 1배의 제 1전원 주파수 위치는 중심 주파수±60㎐이며, 제 1전원 주파수의 4배의 제 2전원 주파수 위치는 중심 주파수±240㎐이고, 제 2전원 주파수의 2배의 제 3전원 주파수 위치는 중심 주파수±430㎐이다.In addition, the central processing unit 230 performs a FFT analysis on the waveform of the three-phase phase current signal, and the analyzed waveform is the first power source frequency position that is one times the center frequency (number of rotor bars x driving frequency) as shown in FIG. 15. If a side band is generated at the second power frequency position four times the first power frequency and the third power frequency position twice the second power frequency, it is determined that the mechanical imbalance (referring to an AC AC induction motor alignment defect) is damaged. do. Here, the center frequency is 47 rotor frequencies when the number of rotor bars is 47 and the driving frequency is 29.33 Hz, and the first power source frequency position which is one times the center frequency is the center frequency ± 60 Hz, and the fourth power frequency is 4 The second power source frequency position of the double is the center frequency ± 240 Hz, and the third power source frequency position twice the second power frequency is the center frequency ± 430 Hz.
또, 중앙처리장치(230)는 3상 상전류 신호의 파형을 FFT 분석하여 분석된 파형이 도 16에 도시된 바와 같이 중심 주파수(1378.5㎐)의 홀수 배수의 전원 주파수, 즉 중심주파수±60㎐, 중심주파수±180㎐, 중심주파수±300㎐ 등의 위치에서 사이드 밴드가 발생되면 정적 편심(AC 농형유도전동기의 정적 편심을 말함)으로 판단하고, 도 17에 도시된 바와 같이 중심 주파수(1378.5㎐)의 홀수 배수의 운전 주파수, 즉 중심주파수±29.33㎐, 중심주파수±87.99㎐, 즉 중심주파수±146.65㎐ 등의 위치에서 사이드 밴드가 발생되면 동적 편심(AC 농형유도전동기의 동적 편심을 말함)으로 판단한다.Further, the central processing unit 230 performs an FFT analysis on the waveform of the three-phase phase current signal, and as shown in FIG. 16, the power frequency of an odd multiple of the center frequency (1378.5 Hz), that is, the center frequency ± 60 Hz, When the side band is generated at the center frequency ± 180 Hz, the center frequency ± 300 Hz, it is determined as a static eccentricity (referring to a static eccentricity of AC squirrel cage induction motor), and the center frequency (1378.5 kHz) as shown in FIG. If the sideband occurs at the operating frequency of odd multiples, i.e., center frequency ± 29.33㎐, center frequency ± 87.99㎐, or center frequency ± 146.65㎐, it is judged as dynamic eccentricity (refer to dynamic eccentricity of AC squirrel cage induction motor). do.
또, 중앙처리장치(230)는 3상 상전류 신호의 파형을 FFT 분석하여 분석된 파형이 도 18에 도시된 바와 같이 중심 주파수(슬롯의 개수×운전 주파수)의 주변에 운전 주파수의 사이드 밴드 즉, 1231.9㎐±29.33㎐ 위치에 사이드 밴드가 발생되면 고정자 권선(AC 농형유도전동기의 고정자 권선을 말함) 이상으로 판단한다. 여기에서, 중심 주파수는 슬롯의 개수가 42개이고, 운전 주파수가 29.33㎐인 경우 1231.9㎐이다.In addition, the central processing unit 230 performs a FFT analysis of the waveform of the three-phase phase current signal, and the analyzed waveform is a side band of the driving frequency around the center frequency (number of slots x driving frequency) as shown in FIG. If a side band is generated at 1231.9㎐ ± 29.33㎐, it is judged that the stator winding (referred to as stator winding of AC squirrel cage induction motor) is abnormal. Here, the center frequency is 1231.9 kHz when the number of slots is 42 and the driving frequency is 29.33 kHz.
또, 중앙처리장치(230)는 3상 상전류 신호의 파형을 FFT 분석하여 분석된 파형이 도 19에 도시된 바와 같이 중심 주파수(베어링 외륜 주파수×배수별 운전 주파수)를 중심으로 사이드 밴드가 발생되면 베어링 손상(AC 농형유도전동기의 베어링을 말함)으로 판단한다. 여기에서, 중심 주파수는 베어링의 외륜 주파수가 4.394㎐인 경우 배수별 운전 주파수는 29.33㎐×2, 29.33㎐×3, 29.33㎐×4 등이고, 이를 각각 계산한 중심 주파수는 128.9㎐, 257.8㎐, 386.7㎐, 515.6㎐이다.In addition, the central processing unit 230 is a FFT analysis of the waveform of the three-phase phase current signal when the side band is generated centering around the center frequency (bearing outer ring frequency × multiple operation frequency) as shown in Figure 19 Judging by bearing damage (bearing of AC squirrel cage induction motor). Here, the center frequency is 29.33㎐ × 2, 29.33㎐ × 3, 29.33㎐ × 4, etc. when the outer ring frequency of the bearing is 4.394㎐, and the calculated center frequencies are 128.9㎐, 257.8㎐, 386.7 51, 515.6㎐.
그리하여, 중앙처리장치(230)는 전동기(M)의 기계적 불균형, 정적 편심, 동적 편심, 고정자 권선의 이상으로 판단이 되면, 해당 경보를 사용자 인터페이스(220)의 LCD(221)를 통해 발생하고, 이와 기설정된 핸드폰 번호 또는 전자우편 주소로 해당 경보를 전송하여 관리자가 원격지에서 실시간으로 확인할 수 있도록 하여 신속한 유지 보수가 이루어지도록 한다.Thus, when the central processing unit 230 is determined to be an abnormality in the mechanical imbalance, static eccentricity, dynamic eccentricity, stator winding of the electric motor (M), the corresponding alarm is generated through the LCD 221 of the user interface 220, This alert is sent to a preset cell phone number or e-mail address, allowing administrators to check in real time from a remote location to ensure rapid maintenance.
한편, 관리자가 인터넷이 연결된 컴퓨터에서 인터넷 네트워크 서버(200)의 웹페이지로 접속한 상태에서 로그인하면, 인터넷 네트워크 서버(200)는 웹페이지를 통해 실시간으로 각종 계측값을 제공한다.On the other hand, when the administrator is logged in while accessing the web page of the Internet network server 200 from a computer connected to the Internet, the Internet network server 200 provides various measurement values in real time through the web page.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms referred to in the description, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Should be.
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