An induction motor abnormality monitoring system using power line signal analysis is developed in this work. Various studies have focused their attention on the detection of particular harmonic frequencies produced from each defect mode of motors. However, these harmonic frequencies are valuable only when the motor has a continuous slip frequency and operate in constant torque/load condition. The basic concept of the system developed in this work is to detect the characteristic harmonic frequencies occurred when the motor is in abnormal state and to compare it with a predetermined setpoint. Based on these analyses, the place and degree of defect can be easily identified. The experimental results under test bench simulation are also introduced. To find out an alternative way to obtain a threshold level independent of slip/torque, with the rotating field theory, the ratio between harmonic current and total current was calculated with the simplified circuit that is equivalent to two abnormal cases, such as the spatial rotor resistance variation and the symmetrical components changes with field. Also, the threshold level calculation was done with performed the rotating field theory. The results show that they are in good agreement with a experimental results. Further studies are undertaken to extend this work to the on-line monitoring and diagnostic system with a likelihood ratio test method for field application.
회전 기기의 진동을 감시하여 motor의 비정상 상태 또는 고장을 탐지, 진단하는 방법은 산업계에서 널리 사용되고 있으며, 특히 piezo sensor를 이용한 accelerometer 와 비접촉식 거리 sensor를 이용한 감시 시스템이 상용화되어 있다. 이 sensor 에 의한 방법은 대규모 시스템 전체에 적용하기에는 많은 투자가 필요할 뿐만 아니라 각 회전체에 전용의 bracket을 취부해야 하므로 plant 전체 규모로 적용하기보다는 핵심 기기의 보호수단으로써 국부적인 적용이 가해지고 있다. 따라서 SENSOR 부착 없이 전력선의 신호분석을 통한 회전 기기 상태감시 방법이 1980년대 중반이후 소개되어 유도전동기를 위주로한 고장탐지 방법을 발전시켜 왔으며 분석 및 진단방법 또한 인공지능을 이용한 수준까지 진전되고 있다. 그러나 현재까지 발표된 방법은 특정모드와 특정조건에서 단일의 방법을 적용시켜 감시장치를 개발하는 것에 초점이 맞춰져 있으며 산업체에서 주로 발생되는 이상상태 전반을 측정하거나 감시할 수 있는 수준에는 미치지 못하고 있다.
본 연구를 통해 관련 논문들에서 제시된 current signal analysis 방법 및 air-gap torque observation 방법을 실험을 통해 비교 분석하여 최적의 전력선 신호분석방법을 확립하고, 기존 연구에서 시행하지 않았던 torque/load 의 변동시 각 신호분석모드의 database를 구축하였으며, 전원주파수(60HZ) 대 고조파신호의 비를 구하여 threshold 값을 정하는 알고리듬을 작성하였다. 아울러 통계분석방법을 이용한 진단 알고리듬을 통해 유형별 고장정도 및 고장개소를 탐지하는 시스템을 구축, 실험을 통해 성능을 확인, 원자력발전소 회전 기기의 감시장치로서 활용이 가능함을 입증하였다.
