KR102648268B1 - 철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법 - Google Patents

철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력 디바이스들의 고장을 진단하는 철도 전력설비의 고장 진단장치를 제공한다. 상기 철도 전력설비의 고장 진단장치는, 상기 전력설비를 구성하며 케이스의 내부에 배치되는 상기 전력 디바이스들이 구동되는 동안에 상기 전력 디바이스들에서 발생되는 동작 온도값을 시간에 따라 연속적으로 측정하여 상기 전력 디바이스들 별 동작 온도 프로파일들을 형성하는 동작 온도 측정부와, 상기 전력 디바이스들 각각의 기준 동작 온도값이 설정되는 기준값 메모리부와, 상기 동작 온도 측정부를 통해 연속적으로 측정되어 형성되는 상기 동작 온도 프로파일들에서 상기 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위들을 검출하고, 검출된 상기 이상 시간 범위들을 상기 전력 디바이스 별로 저장하는 이상 시간 검출부와, 구동되는 상기 전력 디바이스들로부터 출력되는 출력 신호들을 측정하는 출력 신호 측정부와, 상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 기설정되는 기준 출력 신호 미만을 이루는 전력 디바이스를 선정하고, 선정된 상기 전력 디바이스를 이상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 이상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단하는 판단부를 포함한다.

Description

철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법{Failure diagnosis device for railway power equipment and method for diagnosing failure of railway power equipment using the same}
본 발명은 철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 철도의 전력설비에 포함되는 전력 디바이스들이 구동되는 경우 전류값 및 온도값을 연속적으로 측정함과 동시에, 전력 디바이스들이 배치되는 공간의 온도값을 동시에 측정하여, 전력 디바이스들이 구동됨에 요구되는 기준 공간 온도값을 이루도록 해당 공간의 온도를 제어하는 상태에서 측정하여, 정확한 전력 디바이스들의 온도값 및 전류값을 측정함을 통해 진단의 정확도를 향상시킬 수 있는 철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법에 관한 것이다.
통상적으로 철도 전력설비는 열차의 안전운행과 철도 이용자의 서비스 향상을 위해 중요한 역할을 담당하고 있다. 그러나 철도차량의 운행은 대규모 부하로 인해 전력설비의 수명이 단축되고 고장이 발생할 수 있다.
철도 전력설비의 고장은 열차 운행에 영향을 줄 수 있기 때문에, 다양한 진단장치를 이용하여 검측하고 있다. 일반적으로 냄새, 온도, 부분방전, 동작 횟수, 차단전류, 절연저항, 운행시간, 절연상태 등을 검출한다.
철도차량은 전차선으로부터 전력을 공급받아 운행되므로, 전차선을 통해 공급된 전력을 철도차량의 사용 전력에 맞게 변환하는 전력 변환기를 구비하고 있다. 이러한 전력 변환기는 전력 소자로 이루어져 있으며, 전류가 흐르거나 흐르지 않는 스위칭 동작을 반복하면서 열이 발생하였다가 식는 과정을 반복한다. 이 과정에서 전력 소자를 구성하는 본딩 와이어와 실리콘 칩의 열팽창 계수 차이에 따라 접합부에 열 피로가 누적되고 크랙이 발생할 수 있다.
또한 종래에는 전력소자의 온도를 측정하는 경우 열전대 등을 사용하여 온도를 측정하여 진단을 하고 있지만, 실제 전력소자가 배치된 공간에서의 주변 온도에 따라 실제 소자의 구동 온도가 상이할 수 있다. 이러한 경우 정확한 온도 측정이 어렵고, 오차가 발생되는 경우 진단 오류가 발생되는 문제가 있다.
또한, 종래에는 해당 전력 소자가 한계 온도를 넘어 한계 구동 시간에 이르는 경우 열화되어 동작 불능의 상태를 이루기 때문에, 진단을 정확히 하더라도 유지 보수의 시간적 여유를 확보할 수 없어 결국 전체 전력 변환기의 장치 고장으로 이어지는 문제도 있다.
대한민국 등록특허 제10-1062963호(등록일자: 2011년 08월 31일)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 본 발명의 목적들은 아래와 같다.
본 발명의 목적은 철도의 전력설비에 포함되는 전력 디바이스들이 구동되는 경우 동작 전류값 및 동작 온도값을 연속적으로 측정함과 동시에, 전력 디바이스들이 배치되는 공간의 주변 온도값을 동시에 측정하여, 전력 디바이스들이 구동됨에 요구되는 기준 주변 온도값을 이루도록 해당 공간의 온도를 제어하는 상태에서 측정하여, 정확한 전력 디바이스들의 온도값 및 전류값을 측정함을 통해 진단의 정확도를 향상시킬 수 있는 철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 전력 디바이스들이 구동되는 상태에서 측정되는 동작 온도값이 기설정되는 기준 온도값을 초과하는 시간이 이상 온도 시간 범위를 이루면, 이상 온도 시간 범위 동안 냉각 코일들을 사용하여 해당 전력 디바이스를 독립적으로 냉각시켜 일정의 기준 동작 온도값에 이르도록 강제로 조절하여 전력 디바이스의 수명을 연장함과 동시에 유지 보수 시간을 확보함과 아울러, 전체 전력 변환기의 고장으로 이어지지 않도록 정확한 진단을 할 수 있는 철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기의 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 전력 디바이스들의 고장을 진단하는 철도 전력설비의 고장 진단장치를 제공한다.
상기 철도 전력설비의 고장 진단장치는, 상기 전력설비를 구성하며 케이스의 내부에 배치되는 상기 전력 디바이스들이 구동되는 동안에 상기 전력 디바이스들에서 발생되는 동작 온도값을 시간에 따라 연속적으로 측정하여 상기 전력 디바이스들 별 동작 온도 프로파일들을 형성하는 동작 온도 측정부와, 상기 전력 디바이스들 각각의 기준 동작 온도값이 설정되는 기준값 메모리부와, 상기 동작 온도 측정부를 통해 연속적으로 측정되어 형성되는 상기 동작 온도 프로파일들에서 상기 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위들을 검출하고, 검출된 상기 이상 시간 범위들을 상기 전력 디바이스 별로 저장하는 이상 시간 검출부와, 구동되는 상기 전력 디바이스들로부터 출력되는 출력 신호들을 측정하는 출력 신호 측정부와, 상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 기설정되는 기준 출력 신호 미만을 이루는 전력 디바이스를 선정하고, 선정된 상기 전력 디바이스를 이상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 이상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단하는 판단부를 포함한다.
여기서 상기 판단부는, 동작 전류 측정부와 전기적으로 연결되고,
상기 동작 전류 측정부는, 상기 구동되는 전력 디바이스들 각각의 동작 전류값들을 연속적으로 측정하고,
상기 판단부는,
상기 측정되는 동작 전류값을 전송 받아, 판단된 상기 최종 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출하고, 상기 검출된 동작 전류값을 최종 이상 전류값으로 판단하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 판단부는,
상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 상기 기설정되는 기준 출력을 이루는 전력 디바이스를 선정하고,
선정된 상기 전력 디바이스를 보정 대상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단하고,
동작 온도 보정부를 사용하여, 상기 판단된 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 온도값들을 상기 기준 동작 온도값으로 설정되도록 강제 보정하여 상기 기준값 메모리부에 재설정하고,
전류값 보정부를 사용하여, 상기 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 상기 기준 동작 온도값을 이루는 상태에서 흐르는 미리 설정된 기준 전류값으로 보정하고,
상기 기준 전류값으로 보정된 전력 디바이스로부터 출력되는 출력 신호가 상기 기설정되는 기준 출력 신호를 이루는 지의 여부에 따라 최종 디바이스 불량 여부를 판단하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기준값 메모리부에는, 상기 전력 디바이스들 각각의 기준 주변 온도값이 각각 미리설정되고, 상기 각각의 기준 주변 온도값에서 상기 전력 디바이스들이 구동되는 경우, 측정되는 동작 온도값들은 상기 기준 동작 온도값을 이루도록 설정된다.
상기 동작 온도 측정부는 제 1온도 센서들과, 제 2온도 센서들와, 산출기를 포함한다.
상기 제 1온도 센서들은 상기 전력 디바이스들 각각의 표면 온도값들을 측정하는 비접촉 센서로 구성된다.
상기 제 2온도 센서들은 상기 케이스의 내부공간의 내부 공간 온도값들을 측정하되, 상기 내부 온도값들은 상기 전력 디바이스들 각각의 주변 온도값들이다.
상기 산출기는, 측정되는 상기 전력 디바이스들 각각의 주변 온도값들을 상기 기준 주변 온도값에 이르도록 보정값들을 개별적으로 적용하여 보정하고,
상기 보정값들을 상기 측정되는 표면 온도값들에 적용하여 보정하고,
상기 보정된 표면 온도값들을 상기 동작 온도값으로 사용한다.
또한, 상기 케이스의 내부에는, 상기 전력 디바이스들 각각을 에워싸는 냉각 코일들이 더 설치된다. 상기 냉각 코일들은 제어기의 제어에 따라 구동되는 전류 제공기로부터 전류를 제공받아 일정 온도로 냉각된다.
상기 제어기는, 상기 전력 디바이스들 별 상기 이상 시간 범위들에 해당되는 시간 동안, 상기 전류 제공기를 사용하여 상기 냉각 코일들로 전류를 제공하고, 상기 전류를 제공받은 냉각 코일들은 상기 전력 디바이스들을 에워싸는 상태로 일정 온도로 냉각된다.
여기서 상기 제어기는, 상기 냉각 코일들을 사용하여 상기 이상 시간 범위 동안 상기 전력 디바이스들의 동작 온도값을 상기 기준 동작 온도값을 이루도록 실시간으로 제어한다.
다른 실시예에 따라, 본 발명은 동작 온도 측정부를 사용하여, 전력설비를 구성하며 케이스의 내부에 배치되는 상기 전력 디바이스들이 구동되는 동안에 상기 전력 디바이스들에서 발생되는 동작 온도값을 시간에 따라 연속적으로 측정하여 상기 전력 디바이스들 별 동작 온도 프로파일들을 형성하고,
기준값 메모리부를 사용하여, 상기 전력 디바이스들 각각의 기준 동작 온도값을 설정하고,
이상 시간 검출부를 사용하여, 상기 동작 온도 측정부를 통해 연속적으로 측정되어 형성되는 상기 동작 온도 프로파일들에서 상기 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위들을 검출하고, 검출된 상기 이상 시간 범위들을 상기 전력 디바이스 별로 저장하고,
출력 신호 측정부를 사용하여, 구동되는 상기 전력 디바이스들로부터 출력되는 출력 신호들을 측정하고,
판단부를 사용하여, 상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 기설정되는 기준 출력 신호 미만을 이루는 전력 디바이스를 선정하고, 선정된 상기 전력 디바이스를 이상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 이상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단하되,
상기 판단부는, 동작 전류 측정부와 전기적으로 연결되고,
상기 동작 전류 측정부는, 상기 구동되는 전력 디바이스들 각각의 동작 전류값들을 연속적으로 측정하고,
상기 판단부는,
상기 측정되는 동작 전류값을 전송 받아, 판단된 상기 최종 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출하고, 상기 검출된 동작 전류값을 최종 이상 전류값으로 판단하고,
상기 판단부는,
상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 상기 기설정되는 기준 출력을 이루는 전력 디바이스를 선정하고,
선정된 상기 전력 디바이스를 보정 대상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단하고,
동작 온도 보정부를 사용하여, 상기 판단된 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 온도값들을 상기 기준 동작 온도값으로 설정되도록 강제 보정하여 상기 기준값 메모리부에 재설정하고,
전류값 보정부를 사용하여, 상기 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 상기 기준 동작 온도값을 이루는 상태에서 흐르는 미리 설정된 기준 전류값으로 보정하고,
상기 기준 전류값으로 보정된 전력 디바이스로부터 출력되는 출력 신호가 상기 기설정되는 기준 출력 신호를 이루는 지의 여부에 따라 최종 디바이스 불량 여부를 판단하는 철도 전력설비의 고장 진단방법을 제공한다.
상기의 과제를 통하여 본 발명은 철도의 전력설비에 포함되는 전력 디바이스들이 구동되는 경우 동작 전류값 및 동작 온도값을 연속적으로 측정함과 동시에, 전력 디바이스들이 배치되는 공간의 주변 온도값을 동시에 측정하여, 전력 디바이스들이 구동됨에 요구되는 기준 주변 온도값을 이루도록 해당 공간의 온도를 제어하는 상태에서 측정하여, 정확한 전력 디바이스들의 온도값 및 전류값을 측정함을 통해 진단의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 전력 디바이스들이 구동되는 상태에서 측정되는 동작 온도값이 기설정되는 기준 온도값을 초과하는 시간이 이상 온도 시간 범위를 이루면, 이상 온도 시간 범위 동안 냉각 코일들을 사용하여 해당 전력 디바이스를 독립적으로 냉각시켜 일정의 기준 동작 온도값에 이르도록 강제로 조절하여 전력 디바이스의 수명을 연장함과 동시에 유지 보수 시간을 확보함과 아울러, 전체 전력 변환기의 고장으로 이어지지 않도록 정확한 진단을 할 수 있는 효과를 갖는다.
상술한 효과들과 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른 철도 전력설비의 고장 진단장치를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 판단부가 동작 전류 측정부와 연결되어 설정된 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단하는 동작을 보여주는 블록도이다.
도 3은 최종 디바이스 불량 여부를 판단하는 동작을 보여주는 블록도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일 수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하 첨부되는 도면들을 참조하여 본 발명의 전력 디바이스들의 고장을 진단하는 철도 전력설비의 고장 진단장치를 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 철도 전력설비의 고장 진단장치를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조 하면, 철도 전력설비의 고장 진단장치는, 상기 전력설비를 구성하며 케이스(10)의 내부에 배치되는 상기 전력 디바이스들(20)이 구동되는 동안에 상기 전력 디바이스들(20)에서 발생되는 동작 온도값을 시간에 따라 연속적으로 측정하여 상기 전력 디바이스들(20) 별 동작 온도 프로파일들을 형성하는 동작 온도 측정부(100)와, 상기 전력 디바이스들 각각의 기준 동작 온도값이 설정되는 기준값 메모리부(200)와, 상기 동작 온도 측정부(100)를 통해 연속적으로 측정되어 형성되는 상기 동작 온도 프로파일들에서 상기 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위들을 검출하고, 검출된 상기 이상 시간 범위들을 상기 전력 디바이스(10) 별로 저장하는 이상 시간 검출부(300)와, 구동되는 상기 전력 디바이스들(10)로부터 출력되는 출력 신호들을 측정하는 출력 신호 측정부(400)와, 상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 기설정되는 기준 출력 신호 미만을 이루는 전력 디바이스(10)를 선정하고, 선정된 상기 전력 디바이스를 이상 전력 디바이스(20')로 설정하고, 상기 설정된 이상 전력 디바이스(20')의 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단하는 판단부(500)를 포함한다.
본 발명에 따른 철도 전력설비의 고장 진단장치는, 동작 온도 측정부(100)를 통해 전력 디바이스들(20)의 동작 온도를 시간에 따라 연속적으로 측정하여 동작 온도 프로파일들을 형성하고, 이상 시간 검출부(300)를 통해 동작 온도 프로파일들에서 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위를 검출하고, 출력 신호 측정부(400)를 통해 출력 신호들을 측정하여 기준 출력 신호 미만을 이루는 전력 디바이스를 선정하고, 판단부(500)를 통해 선정된 전력 디바이스를 이상 전력 디바이스로 설정하고, 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단한다.
이러한 구성을 통해, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
동작 온도와 출력 신호를 동시에 측정하여 고장 진단의 정확성을 향상시킬 수 있다. 동작 온도 프로파일을 통해 전력 디바이스의 이상 상태를 보다 상세하게 분석할 수 있다. 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단함으로써 고장 진단의 신뢰성을 높일 수 있다.
구체적으로, 동작 온도 측정부(100)를 통해 전력 디바이스들의 동작 온도를 시간에 따라 연속적으로 측정함으로써, 전력 디바이스들의 동작 온도 변화를 보다 정확하게 파악할 수 있다. 또한, 이상 시간 검출부(300)를 통해 동작 온도 프로파일들에서 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위를 검출함으로써, 전력 디바이스의 이상 상태를 보다 상세하게 분석할 수 있다. 그리고, 출력 신호 측정부(400)를 통해 출력 신호들을 측정함으로써, 이상 시간 범위를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
이러한 효과로 인해, 본 발명은 철도 전력설비의 고장 진단 성능을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 판단부가 동작 전류 측정부와 연결되어 설정된 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단하는 동작을 보여주는 블록도이다.
도 2를 참조 하면, 판단부(500)는, 동작 전류 측정부(600)와 전기적으로 연결된다.
상기 동작 전류 측정부(500)는, 상기 구동되는 전력 디바이스들(10) 각각의 동작 전류값들을 연속적으로 측정한다.
또한, 상기 판단부(500)는 상기 측정되는 동작 전류값을 전송 받아, 판단된 상기 최종 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출하고, 상기 검출된 동작 전류값을 최종 이상 전류값으로 판단할 수 있다.
그리고, 상기 판단부(500)는 상기 전력 디바이스들(10) 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 상기 기설정되는 기준 출력을 이루는 전력 디바이스를 선정한다.
이어 상기 판단부(500)는 선정된 상기 전력 디바이스(10)를 보정 대상 전력 디바이스(20")로 설정하고, 상기 설정된 보정 대상 전력 디바이스(20")의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단한다.
이러한 구성을 통해, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 보정 대상 전력 디바이스의 이상 상태를 보다 상세하게 분석할 수 있다.
구체적으로, 동작 전류 측정부(600)를 통해 전력 디바이스들의 동작 전류값을 측정함으로써, 전력 디바이스들의 동작 전류 변화를 보다 정확하게 파악할 수 있다. 또한, 이상 시간 검출부(300)를 통해 동작 온도 프로파일들에서 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위를 검출함으로써, 전력 디바이스의 이상 상태를 보다 상세하게 분석할 수 있다. 그리고, 판단부(500)를 통해 검출된 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출함으로써, 이상 시간 범위를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
이러한 효과로 인해, 본 발명은 철도 전력설비의 고장 진단 성능을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 2에 따르면, 판단부(500)는 동작 전류 측정부(600)와 전기적으로 연결된다. 동작 전류 측정부(600)는 구동되는 전력 디바이스들(10) 각각의 동작 전류값들을 연속적으로 측정한다. 판단부(500)는 측정되는 동작 전류값을 전송 받아, 판단된 상기 최종 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출하고, 상기 검출된 동작 전류값을 최종 이상 전류값으로 판단할 수 있다.
이러한 동작을 통해, 판단부(500)는 다음과 같은 과정을 거쳐 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단할 수 있다.
동작 전류 측정부(600)를 통해 전력 디바이스들의 동작 전류값을 측정한다.
판단부(500)는 측정되는 동작 전류값을 전송 받아, 판단된 상기 최종 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출한다.
판단부(500)는 검출된 동작 전류값을 최종 이상 전류값으로 판단한다.
판단부(500)는 최종 이상 전류값을 기준으로 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단한다.
이러한 과정을 통해, 판단부(500)는 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 이는 동작 전류값은 전력 디바이스의 이상 상태를 보다 직접적으로 반영하기 때문이다. 또한, 동작 전류 측정부(600)를 통해 동작 전류값을 측정함으로써, 판단부(500)는 보정 대상 전력 디바이스의 이상 상태를 보다 상세하게 분석할 수 있다.
도 3은 최종 디바이스 불량 여부를 판단하는 동작을 보여주는 블록도이다.
도 3을 참조 하면, 판단부(500)는 동작 온도 보정부(700)를 사용하여, 상기 판단된 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 온도값들을 상기 기준 동작 온도값으로 설정되도록 강제 보정하여 상기 기준값 메모리부(200)에 재설정할 수 있다.
또한, 상기 판단부(500)는 전류값 보정부(800)를 사용하여, 상기 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 상기 기준 동작 온도값을 이루는 상태에서 흐르는 미리 설정된 기준 전류값으로 보정한다.
이어 상기 판단부(500)는 상기 기준 전류값으로 보정된 전력 디바이스로부터 출력되는 출력 신호가 상기 기설정되는 기준 출력 신호를 이루는 지의 여부에 따라 최종 디바이스 불량 여부를 판단할 수 있다.
도 3에 따르면, 판단부(500)는 동작 온도 보정부(700)를 사용하여, 판단된 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 온도값들을 상기 기준 동작 온도값으로 설정되도록 강제 보정하여 상기 기준값 메모리부(200)에 재설정할 수 있다. 또한, 판단부(500)는 전류값 보정부(800)를 사용하여, 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 상기 기준 동작 온도값을 이루는 상태에서 흐르는 미리 설정된 기준 전류값으로 보정한다. 이어 판단부(500)는 상기 기준 전류값으로 보정된 전력 디바이스로부터 출력되는 출력 신호가 상기 기설정되는 기준 출력 신호를 이루는 지의 여부에 따라 최종 디바이스 불량 여부를 판단할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
최종 디바이스 불량 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 최종 디바이스 불량의 원인을 보다 상세하게 분석할 수 있다.
구체적으로, 동작 온도 보정부(700)를 통해 동작 온도값을 기준 동작 온도값으로 강제 보정함으로써, 동작 온도값의 이상이 최종 디바이스 불량의 원인인지 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 또한, 전류값 보정부(800)를 통해 동작 전류값을 기준 전류값으로 보정함으로써, 전류값의 이상이 최종 디바이스 불량의 원인인지 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다.
이러한 효과로 인해, 본 발명은 철도 전력설비의 고장 진단 성능을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 도 3에 따르면, 판단부(500)는 다음과 같은 과정을 거쳐 최종 디바이스 불량 여부를 판단할 수 있다.
동작 온도 보정부(700)를 사용하여, 판단된 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 온도값들을 상기 기준 동작 온도값으로 강제 보정하여 상기 기준값 메모리부(200)에 재설정한다.
전류값 보정부(800)를 사용하여, 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 상기 기준 동작 온도값을 이루는 상태에서 흐르는 미리 설정된 기준 전류값으로 보정한다.
상기 기준 전류값으로 보정된 전력 디바이스로부터 출력되는 출력 신호가 상기 기설정되는 기준 출력 신호를 이루는 지의 여부에 따라 최종 디바이스 불량 여부를 판단한다.
이러한 과정을 통해, 판단부(500)는 동작 온도값과 전류값의 이상이 최종 디바이스 불량의 원인인지 여부를 보다 정확하게 판단할 수 있다. 이는 동작 온도값과 전류값은 전력 디바이스의 이상 상태를 보다 직접적으로 반영하기 때문이다. 또한, 동작 온도 보정부(700)와 전류값 보정부(800)를 통해 동작 온도값과 전류값을 기준값으로 보정함으로써, 최종 디바이스 불량의 원인을 보다 상세하게 분석할 수 있다.
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상기의 전체적인 구성 및 작용을 통해 본 발명은 철도의 전력설비에 포함되는 전력 디바이스들이 구동되는 경우 동작 전류값 및 동작 온도값을 연속적으로 측정함과 동시에, 전력 디바이스들이 배치되는 공간의 주변 온도값을 동시에 측정하여, 전력 디바이스들이 구동됨에 요구되는 기준 주변 온도값을 이루도록 해당 공간의 온도를 제어하는 상태에서 측정하여, 정확한 전력 디바이스들의 온도값 및 전류값을 측정함을 통해 진단의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 전력 디바이스들이 구동되는 상태에서 측정되는 동작 온도값이 기설정되는 기준 온도값을 초과하는 시간이 이상 온도 시간 범위를 이루면, 이상 온도 시간 범위 동안 냉각 코일들을 사용하여 해당 전력 디바이스를 독립적으로 냉각시켜 일정의 기준 동작 온도값에 이르도록 강제로 조절하여 전력 디바이스의 수명을 연장함과 동시에 유지 보수 시간을 확보함과 아울러, 전체 전력 변환기의 고장으로 이어지지 않도록 정확한 진단을 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
10 : 케이스
20 : 전력 디바이스
100 : 동작 온도 측정부
200 : 기준값 메모리부
300 : 이상 시간 검출부
400 : 출력 신호 검출부
500 : 판단부
600 : 동작 전류 측정부
700 : 온도값 보정부
800 : 전류값 보정부

Claims (4)

  1. 전력 디바이스들의 고장을 진단하는 철도 전력설비의 고장 진단장치에 있어서,
    상기 철도 전력설비의 고장 진단장치는,
    상기 전력설비를 구성하며 케이스의 내부에 배치되는 상기 전력 디바이스들이 구동되는 동안에 상기 전력 디바이스들에서 발생되는 동작 온도값을 시간에 따라 연속적으로 측정하여 상기 전력 디바이스들 별 동작 온도 프로파일들을 형성하는 동작 온도 측정부와,
    상기 전력 디바이스들 각각의 기준 동작 온도값이 설정되는 기준값 메모리부와,
    상기 동작 온도 측정부를 통해 연속적으로 측정되어 형성되는 상기 동작 온도 프로파일들에서 상기 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위들을 검출하고, 검출된 상기 이상 시간 범위들을 상기 전력 디바이스 별로 저장하는 이상 시간 검출부와,
    구동되는 상기 전력 디바이스들로부터 출력되는 출력 신호들을 측정하는 출력 신호 측정부와,
    상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 기설정되는 기준 출력 신호 미만을 이루는 전력 디바이스를 선정하고, 선정된 상기 전력 디바이스를 이상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 이상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단하는 판단부를 포함하되,
    상기 판단부는, 동작 전류 측정부와 전기적으로 연결되고,
    상기 동작 전류 측정부는, 상기 구동되는 전력 디바이스들 각각의 동작 전류값들을 연속적으로 측정하고,
    상기 판단부는,
    상기 측정되는 동작 전류값을 전송 받아, 판단된 상기 최종 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출하고, 상기 검출된 동작 전류값을 최종 이상 전류값으로 판단하고,
    상기 판단부는,
    상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 상기 기설정되는 기준 출력을 이루는 전력 디바이스를 선정하고,
    선정된 상기 전력 디바이스를 보정 대상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단하고,
    동작 온도 보정부를 사용하여, 상기 판단된 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 온도값들을 상기 기준 동작 온도값으로 설정되도록 강제 보정하여 상기 기준값 메모리부에 재설정하고,
    전류값 보정부를 사용하여, 상기 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 상기 기준 동작 온도값을 이루는 상태에서 흐르는 미리 설정된 기준 전류값으로 보정하고,
    상기 기준 전류값으로 보정된 전력 디바이스로부터 출력되는 출력 신호가 상기 기설정되는 기준 출력 신호를 이루는 지의 여부에 따라 최종 디바이스 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    철도 전력설비의 고장 진단장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 동작 온도 측정부를 사용하여, 전력설비를 구성하며 케이스의 내부에 배치되는 전력 디바이스들이 구동되는 동안에 상기 전력 디바이스들에서 발생되는 동작 온도값을 시간에 따라 연속적으로 측정하여 상기 전력 디바이스들 별 동작 온도 프로파일들을 형성하고,
    기준값 메모리부를 사용하여, 상기 전력 디바이스들 각각의 기준 동작 온도값을 설정하고,
    이상 시간 검출부를 사용하여, 상기 동작 온도 측정부를 통해 연속적으로 측정되어 형성되는 상기 동작 온도 프로파일들에서 상기 기준 동작 온도값을 초과하는 이상 시간 범위들을 검출하고, 검출된 상기 이상 시간 범위들을 상기 전력 디바이스 별로 저장하고,
    출력 신호 측정부를 사용하여, 구동되는 상기 전력 디바이스들로부터 출력되는 출력 신호들을 측정하고,
    판단부를 사용하여, 상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 기설정되는 기준 출력 신호 미만을 이루는 전력 디바이스를 선정하고, 선정된 상기 전력 디바이스를 이상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 이상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 최종 이상 시간 범위로 판단하되,
    상기 판단부는, 동작 전류 측정부와 전기적으로 연결되고,
    상기 동작 전류 측정부는, 상기 구동되는 전력 디바이스들 각각의 동작 전류값들을 연속적으로 측정하고,
    상기 판단부는,
    상기 측정되는 동작 전류값을 전송 받아, 판단된 상기 최종 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 검출하고, 상기 검출된 동작 전류값을 최종 이상 전류값으로 판단하고,
    상기 판단부는,
    상기 전력 디바이스들 중, 상기 측정되는 출력 신호들 중, 상기 기설정되는 기준 출력을 이루는 전력 디바이스를 선정하고,
    선정된 상기 전력 디바이스를 보정 대상 전력 디바이스로 설정하고, 상기 설정된 보정 대상 전력 디바이스의 이상 시간 범위를 보정 대상 이상 시간 범위로 판단하고,
    동작 온도 보정부를 사용하여, 상기 판단된 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 온도값들을 상기 기준 동작 온도값으로 설정되도록 강제 보정하여 상기 기준값 메모리부에 재설정하고,
    전류값 보정부를 사용하여, 상기 보정 대상 이상 시간 범위에 해당되는 동작 전류값을 상기 기준 동작 온도값을 이루는 상태에서 흐르는 미리 설정된 기준 전류값으로 보정하고,
    상기 기준 전류값으로 보정된 전력 디바이스로부터 출력되는 출력 신호가 상기 기설정되는 기준 출력 신호를 이루는 지의 여부에 따라 최종 디바이스 불량 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는,
    철도 전력설비의 고장 진단방법.
KR1020230193493A 2023-12-27 2023-12-27 철도 전력설비의 고장 진단장치 및 이를 사용한 철도 전력설비의 고장 진단 방법 KR102648268B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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