KR20060077591A - 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및전류 측정시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및 전류 측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량의 차륜에 설치되어 철도차량의 주행중 차륜의 회전수에 부응하는 펄스신호를 발생하는 속도센서와; 상기 속도센서를 통해 검출되는 단속 펄스의 주파수를 전압으로 변환하여 주는 주파수/전압 변환부와; 상기 주파수/전압 변환부에서 출력되는 아날로그의 철도차량 속도전압을 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부의 출력신호를 입력받아 철도차량의 현재 주행속도를 검출하는 차속 검출부와; 상기 속도센서를 통해 검출되는 단속 펄스를 계수하는 카운터와; 상기 카운터의 출력신호를 입력받아 펄스수에 대비되는 철도차량의 주행거리를 산출하여 그 위치를 검출하는 위치정보 검출부와; 철도차량에 설치된 변압기의 전압을 검출하는 변압기 전압 검출부와; 철도차량에 설치된 변압기에 흐르는 전류를 검출하는 변압기 전류 검출부와; 상기 변압기 전압 및 전류 검출부의 출력신호를 입력받아 전력의 상태를 분석하는 전력분석기와; 상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 사용 전력량을 검출하는 전력량 검출부와; 상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 고조파 전류를 검출하는 고조파 전류 검출부와; 상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 역율을 계산하는 역율 검출부와; 상기한 각 검출부의 출력신호를 입력받아 변압기의 고장 여부와, 고장 진단시 그 시점에서의 속도 및 위치 정보를 판단하여 출력하는 컴퓨터로 구성한 것이다.
따라서, 주행중인 고속철도차량에서 속도와 위치 정보를 포함하여 변압기의 입력전압과 전류를 측정하여 어느 속도와 위치에서 전력량과 고조파가 어떤 값을 갖는지를 확인할 수 있어 최적의 열차운행 계획과 함께 고조파 방지를 위한 여러 방안을 강구할 수 있음은 물론 변압기 성능평가 및 고장진단시에 보다 정확한 성능특성을 알 수 있고, 또 고장 발생 속도 및 위치를 면밀히 검토하여 변압기의 안전성과 신뢰성의 확보에 큰 도움을 줄 수 있다.
주행속도, 위치정보, 변압기, 전력량, 고조파 전류, 역율
Description
도 1은 본 발명 시스템의 블럭 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 속도센서 2 : 주파수/전압 변환부
3 : A/D 변환부 4 : 차속 검출부
5 : 카운터 6 : 위치정보 검출부
7 : 변압기 전압 검출부 8 : 변압기 전류 검출부
9 : 전력분석기 10 : 전력량 검출부
11 : 고조파 전류 검출부 12 : 역율 검출부
13 : 컴퓨터 14 : 모니터
15 : 유선 통신 인터페이스 16 : 무선 통신 인터페이스
17 : 철도운행 관리 시스템
본 발명은 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및 전류 측정시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주행중인 고속철도차량에서 속도와 위치 정보를 포함하여 변압기의 입력전압과 전류를 측정하여 어느 정도의 속도와 위치에서 전력량과 고조파가 어떤 값을 갖는지를 확인하여 최적의 열차운행 계획과 함께 고조파 방지를 위한 여러 방안을 강구할 수 있도록 함과 동시에 변압기 성능평가 및 고장진단시에 보다 정확한 성능특성을 알 수 있고, 또 고장 발생 속도 및 위치를 면밀히 검토하여 변압기의 안전성과 신뢰성의 확보에 큰 도움을 줄 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 고속철도차량용 변압기는 판토그래프로부터 전원을 공급받아 전력변환장치 및 보조전원장치에 전력을 제공하는 중요한 장치이며, 전원이 안정적으로 공급되어야만 각 장치들이 정상적으로 동작할 수 있기 때문에 변압기의 성능과 신뢰성은 열차의 안전성에 큰 영향을 끼친다.
이와 같은 변압기가 정상적으로 동작하는가를 확인해야 함에도 불구하고 종래 대부분의 경우에는 컴퓨터를 이용하여 계산만을 하거나 한 대의 변압기에 대한 성능만을 확인해 왔으며, 더욱이 속도와 위치에 대한 정보를 받지 못해서 고장이 발생했을 경우에도 그 원인을 파악하는데 많은 어려움이 있었다.
즉, 종래에는 고속철도차량 변압기의 성능 확인을 할 경우에는 속도와 위치 에 대한 정확한 정보를 제공받지 못한 가운데 변압기 한 대에 대한 전압과 전류만을 측정하여 전력량, 역율, 고조파 함유량 등을 계산하고 있음에 따라 전체 차량에 대한 전력량과 고조파와 고장 발생시 정확한 위치 추적이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주행중인 고속철도차량에서 속도와 위치 정보 및 변압기의 입력전압과 전류를 측정하여 어느 정도의 속도와 위치에서 사용되는 전력량과 고조파가 어떤 값을 갖는지를 확인할 수 있도록 하여 최적의 열차운행 계획과 함께 고조파 방지를 위한 여러 방안을 강구할 수 있도록 하고, 또 변압기 성능평가 및 고장진단시에 보다 정확한 성능특성을 알 수 있도록 함과 동시에 고장 발생시 그때의 속도 및 위치를 면밀히 검토할 수 있도록 하여 변압기의 안전성과 신뢰성의 확보에 큰 도움을 줄 수 있는 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및 전류 측정시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적은, 철도차량의 차륜에 설치되어 철도차량의 주행중 차륜의 회전수에 부응하는 펄스신호를 발생하는 속도센서와; 상기 속도센서를 통해 검출되는 단속 펄스의 주파수를 전압으로 변환하여 주는 주파수/전압 변환부와; 상기 주파수/전압 변환부에서 출력되는 아날로그의 철도차량 속도전압을 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부와; 상기 A/D 변환부의 출력신호를 입력받아 철도차량의 현재 주행속도를 검출하는 차속 검출부와; 상기 속도센서를 통해 검출되는 단속 펄스를 계수하는 카운터와; 상기 카운터의 출력신호를 입력받아 펄스수에 대비되는 철도차량의 주행거리를 산출하여 그 위치를 검출하는 위치정보 검출부와; 철도차량에 설치된 변압기의 전압을 검출하는 변압기 전압 검출부와; 철도차량에 설치된 변압기에 흐르는 전류를 검출하는 변압기 전류 검출부와; 상기 변압기 전압 및 전류 검출부의 출력신호를 입력받아 전력의 상태를 분석하는 전력분석기와; 상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 사용 전력량을 검출하는 전력량 검출부와; 상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 고조파 전류를 검출하는 고조파 전류 검출부와; 상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 역율을 계산하는 역율 검출부와; 상기한 각 검출부의 출력신호를 입력받아 변압기의 고장 여부와, 고장 진단시 그 시점에서의 속도 및 위치 정보를 판단하여 출력하는 컴퓨터로 구성하되, 상기 컴퓨터에서는 각종 정보를 모니터에 직접 표시하거나 유무선 통신을 통해 원격지의 철도운행 관리 시스템으로 출력할 수 있도록 함으로써 달성할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 시스템의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 시스템은, 철도차량의 차륜에 설치되어 철도차량의 주행중 차륜의 회전수에 부응하는 펄스신호를 발생하는 속도센서(1)와;
상기 속도센서(1)를 통해 검출되는 단속 펄스의 주파수를 전압으로 변환하여 주는 주파수/전압 변환부(2)와;
상기 주파수/전압 변환부(2)에서 출력되는 아날로그의 철도차량 속도전압을 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부(3)와;
상기 A/D 변환부(3)의 출력신호를 입력받아 철도차량의 현재 주행속도를 검출하는 차속 검출부(4)와;
상기 속도센서(1)를 통해 검출되는 단속 펄스를 계수하는 카운터(5)와;
상기 카운터(5)의 출력신호를 입력받아 펄스수에 대비되는 철도차량의 주행거리를 산출하여 차량의 위치를 검출하는 위치정보 검출부(6)와;
철도차량에 설치된 변압기의 전압을 검출하는 변압기 전압 검출부(7)와;
철도차량에 설치된 변압기에 흐르는 전류를 검출하는 변압기 전류 검출부(8)와;
상기 변압기 전압 및 전류 검출부(7)(8)의 출력신호를 입력받아 전력의 상태를 분석하는 전력분석기(9)와;
상기 전력분석기(9)의 출력신호를 입력받아 사용 전력량을 검출하는 전력량 검출부(10)와;
상기 전력분석기(9)의 출력신호를 입력받아 고조파 전류를 검출하는 고조파 전류 검출부(11)와;
상기 전력분석기(9)의 출력신호를 입력받아 역율을 계산하는 역율 검출부(12)와;
상기한 각 검출부의 출력신호를 각각 입력받아 변압기의 고장 여부와, 고장 진단시 그 시점에서의 속도 및 위치 정보를 판단하여 출력하는 컴퓨터(13)로 구성한 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 컴퓨터(13)는 각종 판단정보를 모니터(14)에 직접 표시하거나, 유무선 통신 인터페이스(15)(16)를 통해 원격지의 철도운행 관리 시스템(17)으로 출력하는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 시스템의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 시스템 중 철도차량의 차륜에 설치되어 있는 속도센서(1)는 철도차량의 주행중 차륜의 회전수에 부응하는 펄스신호를 계속 발생하여 주파수/전압 변환부(2) 및 카운터(5)로 계속해서 출력시켜 주게 된다.
따라서, 주파수/전압 변환부(2)에서는 상기 속도센서(1)를 통해 검출되는 단속 펄스의 주파수를 아날로그의 전압으로 변환하여 A/D 변환부(3)로 출력시켜 주게 되고, 상기 A/D 변환부(3)에서는 주파수/전압 변환부(2)에서 출력되는 아날로그의 철도차량 속도전압을 디지털신호로 변환시켜 주게 된다.
그러므로 차속 검출부(4)에서는 상기 A/D 변환부(3)의 출력신호를 입력받아 철도차량의 현재 주행속도가 어느 정도인지를 검출하여 컴퓨터(13)에 전달하게 된다.
한편, 카운터(5)에서는 상기 속도센서(1)를 통해 검출되는 단속 펄스를 계수하여 위치정보 검출부(6)로 보내게 되므로 상기 위치정보 검출부(6)에서는 상기 카운터(5)의 출력신호를 입력받아 펄스수에 대비되는 철도차량의 주행거리를 산출하여 차량의 위치를 검출하게 된다.
이 때, 상기 위치정보 검출부(6)에서 철도차량의 위치를 파악하는 산출 방법은 철도차량의 차륜이 한바퀴 회전될 때 발생하는 펄스수와 차륜의 원주 길이 데이타를 근거로 하여 상기 카운터(5)에서 입력되는 펄스수에 차륜의 원주길이를 곱하는 형태를 통해 철도차량이 출발하는 시점은 "0"으로 보고 환산하여 현재 철도차량이 몇 Km 지점을 주행하고 있는지를 계속해서 산출하여 그 데이타를 위치 정보로 인지하고 컴퓨터(13)로 전송하게 된다.
또한, 상기와 같이 철도차량의 주행중 속도와 위치정보를 계속 검출하여 컴퓨터(13)로 입력시켜 줄 때 이와 동시에 변압기 전압 검출부(7)와 변압기 전류 검출부(8)에서는 철도차량에 설치되어 있는 변압기의 전압과 그에 흐르는 전류를 계속해서 검출하여 전력분석기(9)로 출력시켜 준다.
따라서, 상기 전력분석기(9)에서는 상기 변압기 전압 및 전류 검출부(7)(8)의 출력신호를 입력받아 전력의 상태를 분석한 다음 이를 전력량 검출부(10)와 고조파 전류 검출부(11) 및 역율 검출부(12)로 출력시켜 준다.
그러므로 상기 전력량 검출부(10)에서는 상기 전력분석기(9)의 출력신호를 입력받아 주행중인 철도차량의 각 위치에서의 전력 사용량을 계속 검출하여 컴퓨터에 보내고, 고조파 전류 검출부(11)에서는 상기 전력분석기(9)의 출력신호를 입력받아 각 위치별 고조파 전류를 검출하여 컴퓨터(13)로 보내며, 또 역율 검출부(12)에서도 상기 전력분석기(9)의 출력신호를 입력받아 각 위치에서의 역율을 계산하여 컴퓨터로 보내게 된다.
따라서, 상기 컴퓨터(13)에서는 상기한 각 검출부의 출력신호를 각각 입력받 음과 동시에 자체내에 기억된 제어 프로그램을 계속 실행하여 주행 속도 및 위치별 변압기의 상태 정보(즉, 전력 사용량, 역율, 고조파 함유량 등)를 실시간으로 기억함과 동시에 변압기의 고장 여부를 판단하게 된다.
즉, 상기 컴퓨터(13)에서 전력량 검출부(10)와 고조파 전류 검출부(11) 및 역율 검출부(12)의 출력신호를 입력받아 주행중인 철도차량에 설치된 변압기의 성능을 속도와 위치별로 판단함과 동시에 고장여부를 판단하게 된다.
그 결과 특정 변압기에서 고장이 발생된 것으로 진단되면 차속 검출부(4)와 위치정보 검출부(6)의 출력신호를 입력받아 고장으로 판단된 시점에서의 철도차량의 현재 주행속도 및 어느 지점을 주행중인지에 대한 위치 정보를 읽어들여 자체내에 기억함과 동시에 모니터(14)와 같은 출력장치에 이를 표시해 줌으로써 전체 차량에 대한 전력량과 고조파 및 고장 발생시 정확한 위치와 속도 추적이 가능하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 컴퓨터(13)에서는 유무선 통신 인터페이스(15)(16)가 더 구비되어 있으므로 필요에 따라서는 상기와 같이 검출된 각종 정보를 직접 표시하거나, 원격지의 철도운행 관리 시스템(17)에 전송시켜 해당 철도차량의 고장난 변압기에 대한 후속조치를 빠르게 실시할 수 있도록 할 수도 있다.
본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일없이, 다른 여러 가지 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다.
본 발명의 범위는 특허청구의 범위에 의해서 나타내는 것으로서, 명세서 본 문에 의해서는 아무런 구속도 되지 않고, 다시 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은, 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 주행중인 고속철도차량에서 속도와 위치 정보 및 변압기의 입력전압과 전류를 측정하여 주행속도와 그때의 위치에서 사용되는 전력량과 고조파가 어떤 값을 갖는지를 확인할 수 있도록 함으로써 최적의 열차운행 계획과 함께 고조파 방지를 위한 여러 방안을 정확히 강구할 수 있고, 또 변압기 성능평가 및 고장 진단시에 보다 정확한 성능특성을 알 수 있도록 함과 동시에 고장 발생시 그때의 속도 및 위치를 면밀히 검토할 수 있어 변압기의 안전성과 신뢰성을 대폭 증대시킬 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
Claims (4)
- 철도차량의 차륜에 설치되어 철도차량의 주행중 차륜의 회전수에 부응하는 펄스신호를 발생하는 속도센서와;상기 속도센서를 통해 검출되는 단속 펄스의 주파수를 전압으로 변환하여 주는 주파수/전압 변환부와;상기 주파수/전압 변환부에서 출력되는 아날로그의 철도차량 속도전압을 디지털신호로 변환시켜 주는 A/D 변환부와;상기 A/D 변환부의 출력신호를 입력받아 철도차량의 현재 주행속도를 검출하는 차속 검출부와;상기 속도센서를 통해 검출되는 단속 펄스를 계수하는 카운터와;상기 카운터의 출력신호를 입력받아 펄스수에 대비되는 철도차량의 주행거리를 산출하여 그 위치를 검출하는 위치정보 검출부와;철도차량에 설치된 변압기의 전압을 검출하는 변압기 전압 검출부와;철도차량에 설치된 변압기에 흐르는 전류를 검출하는 변압기 전류 검출부와;상기 변압기 전압 및 전류 검출부의 출력신호를 입력받아 전력의 상태를 분석하는 전력분석기와;상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 사용 전력량을 검출하는 전력량 검출부와;상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 고조파 전류를 검출하는 고조파 전 류 검출부와;상기 전력분석기의 출력신호를 입력받아 역율을 계산하는 역율 검출부와;상기한 각 검출부의 출력신호를 입력받아 변압기의 고장 여부와, 고장 진단시 그 시점에서의 속도 및 위치 정보를 판단하여 출력하는 컴퓨터로 구성한 것을 특징으로 하는 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및 전류 측정시스템.
- 청구항 1에 있어서,상기 컴퓨터는 변압기의 고장 여부와, 고장 진단시 그 시점에서의 속도 및 위치 정보를 실시간으로 모니터에 출력시켜 주는 것을 특징으로 하는 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및 전류 측정시스템.
- 청구항 1에 있어서,상기 컴퓨터는 변압기의 고장 여부와, 고장 진단시 그 시점에서의 속도 및 위치 정보를 무선 통신 인터페이스를 통해 원격지의 철도운행 관리 시스템에 실시간으로 전송시켜 주는 것을 특징으로 하는 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및 전류 측정시스템.
- 청구항 1에 있어서,상기 컴퓨터는 변압기의 고장 여부와, 고장 진단시 그 시점에서의 속도 및 위치 정보를 유선 통신 인터페이스를 통해 원격지의 철도운행 관리 시스템에 전송시켜 주는 것을 특징으로 하는 고속철도차량의 속도와 위치에 따른 변압기의 전압 및 전류 측정시스템.
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