KR101220460B1 - Method and system for aged deterioration of cable using variation ratio of propagation coefficient - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 케이블 경년 변화 측정 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 케이블에 부하가 연결된 상태로, 전파 계수 변화비를 이용하여 케이블 경년 변화를 측정하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cable aging change measurement system and a method thereof, and more particularly, to a system and a method for measuring the cable aging change using a propagation coefficient change ratio with a load connected to the cable.
케이블의 경년 변화(Aged Deterioration)란, 장기간의 세월이 경과하는 동안에, 자연 열화를 포함하여 부식, 마모, 물리적인 성질의 변화 등으로 케이블의 성능이나 기능이 떨어지는 것을 말한다.Aged Deterioration of a cable refers to degradation of cable performance or function due to corrosion, abrasion, changes in physical properties, including natural deterioration, over a long period of time.
이와 같은 케이블의 경년 변화에 따라, 케이블에 고장이 발생하기도 하며, 케이블의 전파 속도도 케이블 제조시와 비교하여 변하게 된다.As the cable ages, the cable may fail, and the propagation speed of the cable may also change as compared with cable manufacturing.
종래에는, 초고압 송전을 위한 지중 케이블, 원자력 발전소에서 사용되는 케이블, 해저 케이블 등에 있어서 케이블의 경년 변화를 파악할 수 없거나, 케이블의 경년 변화를 파악하는데 다소 어려움이 있었다.Background Art Conventionally, in underground cables for ultra-high voltage transmission, cables used in nuclear power plants, submarine cables, etc., it is not possible to grasp secular changes of cables, or it is somewhat difficult to grasp secular changes of cables.
구체적으로, 종래에는, 케이블 제조시 제공되는 값을 기초로 케이블의 경년 변화의 정도를 파악하거나, 길이를 알고 있는 케이블에 대해서만 케이블의 경년 변화의 정도를 파악할 수 있었다.Specifically, in the related art, the degree of secular variation of a cable can be grasped based on the value provided when the cable is manufactured, or the degree of secular variation of a cable can be grasped only for a cable whose length is known.
따라서, 종래에는, 케이블의 경년 변화의 정도를 파악하는데 한계가 있었으며, 불편함도 있었다.Therefore, conventionally, there was a limit in grasping the degree of secular variation of a cable, and there was also inconvenience.
본 발명은 상술한 불편함을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 케이블이 부하에 연결된 상태로 케이블의 경년 변화의 정도를 파악할 수 있는 케이블 경년 변화 측정 시스템 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned inconvenience, and an object of the present invention is to provide a cable aging change measurement system and method that can grasp the degree of aging change of the cable while the cable is connected to the load.
본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블 경년 변화 측정 시스템은, 부하, 상기 부하에 일단이 연결된 케이블, 상기 부하에 직류 전압 및 교류 전압을 인가하여, 상기 부하에 포함된 소자들의 종류, 상기 소자들의 값, 및 상기 소자들의 연결 관계를 결정하고, 상기 소자들에 의한 시정수(time constant)를 산출하는 제1 장치, 및 상기 케이블의 타단을 통해 상기 부하로 임펄스 전압이 인가되면, 상기 부하로부터의 반사 전압을 확인하여 전파 계수 변화비를 산출하는 제2 장치를 포함한다.In the cable aging measurement system according to an embodiment of the present invention, a load, a cable connected to one end of the load, by applying a DC voltage and an AC voltage to the load, the type of elements included in the load, the value of the elements And a first device for determining a connection relationship of the elements and for calculating a time constant by the elements, and when an impulse voltage is applied to the load through the other end of the cable, reflection from the load And a second device for checking the voltage to calculate the propagation coefficient change ratio.
상기 제1 장치 및 상기 제2 장치는, 상기 부하가 상기 케이블에 연결된 상태에서 상기 시정수 및 상기 전파 계수 변화비를 각각 산출할 수 있다.The first device and the second device may calculate the time constant and the propagation coefficient change ratio, respectively, with the load connected to the cable.
상기 전파 계수 변화비는, 임의로 설정된 전파 계수에 대한 상기 반사 전압을 통해 확인된 전파 계수일 수 있다.The propagation coefficient change ratio may be a propagation coefficient confirmed through the reflection voltage with respect to an arbitrarily set propagation coefficient.
상기 제2 장치는, 상기 임펄스 전압 인가에 따른 상기 반사 전압 확인을 기설정된 횟수 이상 반복 수행함으로써, 상기 전파 계수 변화비 산출의 정확성을 향상시킬 수 있다.The second apparatus may improve the accuracy of calculating the propagation coefficient change ratio by repeatedly performing the reflection voltage check according to the application of the impulse voltage more than a predetermined number of times.
상기 임의로 설정된 전파 계수를 입력받기 위한 사용자 입력부를 더 포함할 수 있다.The apparatus may further include a user input unit configured to receive the randomly set propagation factor.
상기 확인된 반사 전압을 디스플레이하는 디스플레이부를 더 포함할 수 있다.The display apparatus may further include a display configured to display the identified reflected voltage.
상기 부하는, 저항 및 인덕터를 포함하는 RL 부하 및 저항 및 커패시터를 포함하는 RC 부하 중 어느 하나일 수 있다.The load may be any one of an RL load including a resistor and an inductor and an RC load including a resistor and a capacitor.
상기 소자들의 연결 관계는, 상기 부하가 RL 부하로 결정되고, 상기 제1 장치에 직류 전압 인가시 측정되는 제1 저항값과 상기 제1 장치에 교류 전압 인가시 측정되는 제2 저항값과의 차이가 기설정된 값 이상이면, 저항과 인덕터의 병렬 연결일 수 있다.The connection relationship between the elements is a difference between a first resistance value determined when the load is determined as an RL load and applied when a DC voltage is applied to the first device, and a second resistance value measured when an AC voltage is applied to the first device. If is greater than or equal to a predetermined value, it may be a parallel connection of a resistor and an inductor.
상기 소자들의 연결 관계는, 상기 부하가 RL 부하로 결정되고, 상기 제1 저항값이 실질적으로 0이면, 저항과 인덕터의 병렬 연결일 수 있다.The connection relationship between the devices may be a parallel connection of a resistor and an inductor when the load is determined as an RL load and the first resistance value is substantially zero.
상기 소자들의 연결 관계는, 상기 부하가 RC 부하로 결정되고, 상기 제1 장치에 직류 전압 인가시 측정되는 제1 저항값과 상기 제1 장치에 교류 전압 인가시 측정되는 제2 저항값과의 차이가 기설정된 값 이상이면, 저항과 커패시터의 직렬 연결일 수 있다.The connection relationship between the elements may include a difference between a first resistance value measured when the load is determined as an RC load and a second resistance value measured when an AC voltage is applied to the first device and a second resistance value measured when an AC voltage is applied to the first device. If is greater than or equal to a predetermined value, it may be a series connection of a resistor and a capacitor.
상기 소자들의 연결 관계는, 상기 부하가 RC 부하로 결정되고, 상기 제1 저항값이 무한대이면, 저항과 커패시터의 직렬 연결일 수 있다.The connection relationship between the elements may be a series connection of a resistor and a capacitor when the load is determined as an RC load and the first resistance value is infinite.
상기 제2 장치는, 상기 반사 전압의 노이즈 성분을 분석하여, 상기 분석된 노이즈 성분을 상기 전파 계수 변화비 산출에 적용할 수 있다.The second device may analyze the noise component of the reflected voltage and apply the analyzed noise component to the propagation coefficient change ratio calculation.
상기 케이블 경년 변화 측정 시스템은, 상기 산출된 전파 계수 변화비를 이용하여 고장점 진단을 수행할 수 있다.The cable age change measurement system may perform fault point diagnosis using the calculated propagation coefficient change ratio.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블 경년 변화 측정 방법은, 케이블이 연결된 상태의 부하에 직류 전압이 인가되면, 상기 직류 전압 인가에 따른 제1 부하 전압 및 제1 부하 전류를 검출하는 단계, 상기 케이블이 연결된 상태의 상기 부하에 교류 전압이 인가되면, 상기 부하의 저항(R)에 대한 리액턴스(X)가 1인지 판단하는 단계, 상기 부하의 저항(R)에 대한 리액턴스(X)가 1이면, 제2 부하 전압 및 제2 부하 전류를 검출하는 단계, 상기 제1 부하 전압, 제1 부하 전류, 제2 부하 전압, 및 제2 부하 전류를 기초로 상기 부하의 크기 및 종류를 확인하는 단계, 상기 확인에 따라 상기 부하의 시정수를 산출하는 단계, 임의의 전파 계수가 입력되어 저장되는 단계, 상기 케이블을 통해 상기 부하에 임펄스 전압 인가 후 상기 부하로부터 반사되는 반사 전압을 확인하는 단계, 상기 임의의 전파 계수 및 상기 확인된 반사 전압을 이용하여 전파 계수 변화비를 산출하는 단계를 포함하며, 상기 전파 계수 변화비는, 임의로 설정된 전파 계수에 대한 상기 반사 전압을 통해 확인된 전파 계수일 수 있다.On the other hand, the cable age change measurement method according to an embodiment of the present invention, when the DC voltage is applied to the load of the cable is connected, detecting the first load voltage and the first load current according to the DC voltage applied, When an AC voltage is applied to the load while the cable is connected, determining whether the reactance X of the load R is 1, and the reactance X of the load R is 1. In this case, detecting a second load voltage and a second load current, and confirming the size and type of the load based on the first load voltage, the first load current, the second load voltage, and the second load current. Calculating a time constant of the load according to the confirmation; storing and inputting an arbitrary propagation coefficient; checking an reflected voltage reflected from the load after applying an impulse voltage to the load through the cable; And calculating a propagation coefficient change ratio using the arbitrary propagation coefficient and the identified reflection voltage, wherein the propagation coefficient change ratio is a propagation identified through the reflection voltage with respect to an arbitrarily set propagation coefficient. May be a coefficient.
상기 임펄스 전압의 인가에 따른 상기 반사 전압 확인을 기설정된 횟수 이상 반복 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include repeating the reflected voltage check according to the application of the impulse voltage more than a predetermined number of times.
상기 반사 전압의 노이즈 성분을 분석하는 단계를 더 포함하며, 상기 노이즈 성분을 분석하는 단계는, 상기 분석된 노이즈 성분을 상기 전파 계수 변화비 산출에 적용할 수 있다.The method may further include analyzing a noise component of the reflected voltage, and analyzing the noise component may apply the analyzed noise component to the propagation coefficient change ratio.
본 발명에 따르면, 케이블에 부하가 연결된 상태로, 전파 계수 변화비를 이용하여 케이블 경년 변화를 측정할 수 있으므로, 비교적 간단한 방법으로 케이블 경년 변화를 측정할 수 있다.According to the present invention, since the cable age change can be measured using the propagation coefficient change ratio with the load connected to the cable, the cable age change can be measured by a relatively simple method.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블의 경년 변화 측정 시스템을 나타내는 도면.
도 2 내지 도 4b는 부하의 크기, 종류, 및 시정수 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 5는 저항과 인덕터가 연결된 회로의 부하 곡선을 나타내는 그래프.
도 6은 저항과 커패시턴스가 연결된 회로의 부하 곡선을 나타내는 그래프.
도 7은 케이블의 경년 변화를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도.
도 8은 실제 발생하는 노이즈를 반영하여 케이블의 경년 변화를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도.
도 9는 전파 계수 변화비를 이용한 고장점 진단 방법을 설명하는 흐름도.
도 10a는 제2 장치에서 실제 산출된 전파 계수를 나타내는 도면.
도 10b는 도 10a의 B 영역을 확대한 도면.1 is a view showing a aging change measurement system of a cable according to an embodiment of the present invention.
2 to 4b are diagrams for explaining the size, type, and time constant calculation method of the load.
5 is a graph showing a load curve of a circuit in which a resistor and an inductor are connected.
6 is a graph illustrating a load curve of a circuit in which resistance and capacitance are connected.
7 is a flowchart for explaining a method for measuring aging change of a cable.
8 is a flowchart illustrating a method for measuring the secular change of a cable by reflecting the noise actually occurring.
9 is a flowchart for explaining a method for diagnosing a failure point using a propagation coefficient change ratio.
10A is a diagram showing propagation coefficients actually calculated in a second device.
FIG. 10B is an enlarged view of region B of FIG. 10A;
이하 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 케이블의 경년 변화 측정 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a aging change measurement system of a cable according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 케이블의 경년 변화 측정 시스템(1000)은 케이블(100), 부하(200), 제1 장치(300), 제2 장치(400), 디스플레이부(500), 및 제어부(600)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the secular variation measuring
케이블(100)은 동축 케이블 등과 같은 다양한 형태의 케이블을 포함한다.The
케이블(100)의 일 단은 부하(200)에 연결되어 있다. 케이블(100)의 일 단이 부하(200)에 연결된 상태로, 부하 전압, 부하 전류, 및 반사 전압 등과 같이 후술할 다양한 특성값이 측정될 수 있다.One end of the
부하(200)는 케이블(100)에 연결될 수 있는 다양한 소자일 수 있으나, 바람직하게는, 저항과 인덕터가 직렬로 연결된 RL 직렬 부하, 저항과 인덕터가 병렬로 연결된 RL 병렬 부하, 저항과 커패시터가 직렬로 연결된 RC 직렬 부하, 및 저항과 커패시터가 병렬로 연결된 RC 병렬 부하 중 어느 하나일 수 있다. 부하에 케이블이 연결된 상태임을 강조하기 위하여, 도 1에서와 같이 부하와 케이블을 단일 박스로 도시하였다.The
제1 장치(300)는 케이블(100) 및 부하(100) 중 적어도 하나에 연결되며, 부하(200)에 포함된 복수 개의 소자들의 종류, 소자들의 값, 및 소자들의 연결 관계를 결정하여, 소자들에 의한 시정수(time constant)를 산출한다.The
제1 장치(300)는 직류/교류 생성부(330), 전압/전류 검출부(350), 및 분석부(370)를 포함한다.The
직류/교류 생성부(330)는 직류 또는 교류를 생성하여, 생성된 직류 또는 교류를 부하(200)에 인가한다.The DC /
전압/전류 검출부(350)는 부하(300)에 직류 또는 교류가 인가되었을 때, 부하에 포함된 각 소자(일 예로서, 저항, 인덕터, 및 커패시터)에 흐르는 전류와 각 소자 양단의 전압을 검출한다.When a direct current or alternating current is applied to the
분석부(370)는 직류/교류 생성부(330) 및 전압/전류 검출부(350)의 결과를 기초로, 부하(200)에 포함된 복수 개의 소자들의 종류, 소자들의 값, 및 소자들의 연결 관계(직렬/병렬)를 결정하여, 소자들에 의한 발생하는 시정수를 산출한다.The analyzing
분석부(370)는 저항과 인덕터의 RL 부하인 것으로 결정되고, 제1 장치(300)에 직류 전압 인가시 측정되는 제1 저항값과 제1 장치(300)에 교류 전압 인가시 측정되는 제2 저항값과의 차이가 기설정된 값 이상이거나, 상기 제1 저항값이 실질적으로 0이면, 저항과 인덕터가 병렬 연결된 RL 부하인 것으로 결정한다. The
또는, 분석부(370)는 저항과 커패시터의 RC 부하인 것으로 결정되고, 제1 장치(300)에 직류 전압 인가시 측정되는 제1 저항값과 제1 장치(300)에 교류 전압 인가시 측정되는 제2 저항값과의 차이가 기설정된 값 이상이거나, 제1 저항값이 무한대이면, 저항과 커패시터가 직렬 연결된 RC 부하인 것으로 결정한다.Alternatively, the
여기서, 기설정된 값은 상당히 큰 값으로서, 당업자라면 각 저항값의 차이가 상당히 크다는 것을 인식할 수 있는 정도의 값이다.Here, the predetermined value is a value that is quite large, and is a value that the person skilled in the art can recognize that the difference between each resistance value is quite large.
일 예로서, 제1 장치(300)는 LCR 미터일 수 있다. 제1 장치(300)는 전자 부품 및 시료의 전기적 특성을 관찰하는 기기로써 주파수에 따른 전기적 특성 등을 자동 측정 및 분석하는 장비이다.As an example, the
제1 장치(300)를 이용하여, 회로를 흐르고 있는 전류의 변화에 의해 전자기유도로 생기는 역기전력의 비율을 나타내는 양인 인덕턴스(L:Inductance), 일정한 전압에서 저장되는(또는, 분리되는) 전하의 양인 커패시턴스(C:Capacitance), 도체가 전류를 통하지 않으려는 성질로 전압을 전류로 나눈 값인 저항(R:Resistance), 교류 회로에 가해진 교류 전압과 그 회로에 흐르는 교류 전류와의 비인 임피던스(Z:Impedance) 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.Using the
또한, 제1 장치(300)는 Q:Quality factor(quality of circuit), D:손실율(Dissipation factor), G:병렬 컨덕턴스(Parallel conductance), X:직렬 리액턴스(series reactance), 임피던스 위상각(Phase angle of impedance) 등을 산출할 수 있다.In addition, the
제1 장치(300)와 산출하고자 하는 부하 간의 연결 방법으로서, 2단자법, 3단자법, 4단자법, 5단자법, 4단자대법 등이 있다. 2단자법은, 접속은 간단하지만 접촉저항, 케이블의 직렬 임피던스(r), 케이블이나 단자간의 부유 용량(Cs)으로 인한 오차가 크기 때문에 중간적 임피던스가 아니면 오차가 커진다. 3단자법은 케이블이나 시료에 정전 실드를 하여 부유 용량을 억제함으로써 높은 임피던스의 측정 오차를 줄이는 방법이며, 주로 작은 용량을 측정할 때 사용한다. 4단자법은, 전압 검출 케이블을 독립하여 설치함으로써 케이블의 직렬 임피던스로 인한 전압 강하나 접속저항의 영향을 제거하여, 저임피던스의 측정 오차를 줄이는 방법이며, 케이블 간의 상호 인덕턴스(M)로 인한 영향을 고려할 필요가 있다. 4단자법은, 하나의 클립에 절연된 두 개의 전극을 가지고 있는 켈빈 클립을 사용하면 두 개의 클립으로 손쉽게 4단자접속이 가능하다. 5단자법은 임피던스에서 측정오차를 줄이는 방법이다. 4단자대법은, 교류 임피던스 측정은 직류와 달리 열기전력의 영향을 받지 않지만, 전류 케이블과 전압 케이블 간의 전자 유도로 주파수가 높아질수록 저임피던스 측정이 어려워지는 문제점이 있다. 따라서, 4단자대법은, 케이블의 실드를 이용하여 전류의 왕로와 귀로를 중첩함으로써, 자속 발생을 억제하고 전자 유도로 인한 잔류임피던스를 줄인다.As a connection method between the
한편, 제1 장치(300)는 경년 변화 측정 시스템(1000) 또는 제1 장치(300)에 구비된 버튼은 누르면, 부하(200)에 포함된 소자들의 종류 및 값을 자동으로 산출하고, 더 나아가 부하(200)의 시정수도 자동으로 산출하도록 미리 프로그램될 수 있다. 제1 장치(300)는 산출된 값과 부하(200)의 시정수를 후술할 디스플레이부(500)에 표시하도록 미리 프로그램될 수 있다.Meanwhile, the
제2 장치(400)는 케이블(100)의 타단을 통해 부하(200)로 임펄스 전압이 인가되면, 부하(200)로부터의 반사 전압을 확인하여 전파 계수 변화비(k)를 산출한다.When the impulse voltage is applied to the
제2 장치(400)는 펄스 생성부(430) 및 측정부(450)를 포함한다.The
펄스 생성부(430)는 펄스 신호를 생성하여 케이블(100)의 타 단으로 인가한다. 펄스 생성부(430)는 일정한 전압을 갖는 펄스를 임의의 주기로 케이블(100)에 인가할 수 있다. 일 예로서, 펄스는 임펄스(impulse), 서지파, 구형파, 사인파 등의 형태일 수 있으나, 임펄스인 것이 바람직하다. 펄스의 종류 및 주기는 사용자에 의해 선택될 수 있으며, 설명된 것에 한정되는 것은 아니다.The
측정부(450)는 펄스 생성부(430)에서 케이블(100)로 인가된 펄스 신호를 측정한다. 또한, 측정부(450)는 케이블(100)로 인가된 펄스 신호가 반사되어 온 경우, 반사된 펄스 신호를 측정한다. 측정된 펄스 신호들은 제어부(600)의 제어에 따라 디스플레이부(500)로 전달되어 디스플레이부(500)에서 디스플레이될 수 있다. 측정부(450)는 오실로스코프로 구현될 수 있다.The measuring
제2 장치(400)는 펄스 생성부(430) 및 측정부(450)를 케이블(100)의 타 단과 연결시키기 위한 3개의 단자를 갖는 커넥터를 더 포함할 수 있다. 커넥터는, 일 예로서, 50 Ω의 저항값을 갖는 보조 케이블일 수 있다.The
제2 장치(400)는 케이블을 통해 전송된 전기 신호가 물체에 반사되어 돌아오는 반사 파형으로부터 반사 지점 물체에 대한 정보를 측정함으로써 케이블 접속 상태 및 결함을 식별하고자 하는 TDR 미터(Time Domain Reflectometer)일 수 있다. 제2 장치(400)는 상술한 방법으로 케이블의 길이를 측정한다.The
한편, 제2 장치(400)는 경년 변화 측정 시스템(1000) 또는 제2 장치(400)에 구비된 버튼은 누르면, 저장부(미도시)에 미리 설정된 전파 계수와 제2 장치(400)에 의해 측정된 실제 전파 계수를 비교함으로써, 케이블의 전파 계수 변화비(k)를 자동 산출하도록 설정될 수 있다.On the other hand, the
디스플레이부(500)는 다양한 신호, 그래프, 값 등을 디스플레이할 수 있다. 다양한 신호는 측정부(450)에서 측정된 인가 펄스 신호 및 반사 펄스 신호를 포함한다. 신호는 디스플레이부(500)에서 파형으로 표시될 수 있다. 그래프는, 일 예로서, 후술할 도 5 및 도 6의 그래프 등일 수 있다. 값은 부하(200)를 구성하는 다양한 소자들의 값 또는 시정수의 값 등일 수 있다.The
경년 변화 측정 시스템(1000)은 단일 디스플레이부(500)를 구비할 수 있으나, 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)가 각각 개별적인 디스플레이부를 포함할 수도 있다.The secular
제어부(600)는 케이블의 경년 변화 측정 시스템(1000)에 포함된 각 구성들을 전반적으로 제어한다.The
제어부(600)는 제1 장치(300)에서 산출된 부하(200)의 종류, 부하(200)를 구성하는 소자들의 종류 및 값, 부하(200)의 시정수를 디스플레이하도록 디스플레이부(500)를 제어할 수 있다. 이 경우, 제어부(600)는 산출된 부하(200)의 종류, 부하(200)를 구성하는 소자들의 종류 및 값을 GUI 환경으로 디스플레이하도록 디스플레이부(500)를 제어할 수 있다. 일 예로서, 제어부(600)는 저항과 인덕터의 직렬 연결된 회로도를 디스플레이하고, 저항과 인덕터의 값 및 시정수를 회로도의 일측에 추가로 디스플레이하도록 디스플레이부(500)를 제어할 수 있다.The
제어부(600)는 제2 장치(400)에서 케이블의 전파 계수 변화비(k)를 산출할 때, 미리 설정된 전파 계수를 나타내기 위하여 거리에 따른 전압 파형을 디스플레이하고, 실제 측정된 전파 계수를 나타내기 위하여 거리에 따른 전압 파형을 디스플레이하도록 디스플레이부(500)를 제어할 수 있다.When the
제어부(600)는 산출된 전파 계수 변화비(k)를 디스플레이하도록 디스플레이부(500)를 제어할 수 있다.The
한편, 도 1에서는 도시되어 있지 않지만, 케이블의 경년 변화 측정 시스템(1000)은 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 저장부(미도시)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)에서의 다양한 값들을 자동 산출하거나, 표시하기 위한 프로그램, 데이터 등을 저장한다. Although not shown in FIG. 1, the secular
또한, 저장부(미도시)는 전파 계수를 저장한다. 이에 따라, 제어부(600)는 저장부(미도시)에 미리 저장된 전파 계수와 실제 측정된 전파 계수와 비교함으로써, 전파 계수 변화비(k)를 산출할 수 있다.In addition, the storage unit (not shown) stores the propagation coefficient. Accordingly, the
아울러, 도 1에서는 도시되어 있지 않지만, 케이블의 경년 변화 측정 시스템(1000)은 사용자 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 사용자 입력부(미도시)는 숫자, 문자, 기호 등을 입력받기 위한 조작 패널을 포함할 수 있다. 사용자 입력부(미도시)는 LCD 화면을 통해 터치 스크린 형태로 사용자의 다양한 명령을 입력받을 수 있다. 사용자 입력부(미도시)는 임의의 전파 계수를 사용자로부터 입력받을 수 있으며, 이는 저장부(미도시)에 저장될 수 있다. 임의의 전파 계수란, 케이블이 사용됨에 따라 전파 계수의 범위가 개략적으로 예측 가능하므로, 이를 감안하여 사용자가 임의로 입력하는 전파 계수를 의미한다.In addition, although not shown in FIG. 1, the secular
케이블의 경년 변화(Aged Deterioration)란, 장기간의 세월이 경과하는 동안에, 자연 열화를 포함하여 부식, 마모, 물리적인 성질의 변화 등으로 케이블의 성능이나 기능이 떨어지는 것을 말한다. 본 발명에 따르면, 케이블의 전파 계수 변화비(k)를 이용하여 케이블의 경년 변화 정도를 확인할 수 있다. 케이블의 경년 변화 정도에 따라 케이블의 전파 속도가 변하므로, 케이블의 경년 변화 정도를 확인함으로써, 케이블의 전파 속도도 확인될 수 있다.Aged Deterioration of a cable refers to degradation of cable performance or function due to corrosion, abrasion, changes in physical properties, including natural deterioration, over a long period of time. According to the present invention, the degree of aging change of the cable can be confirmed using the propagation coefficient change ratio k of the cable. Since the propagation speed of the cable changes according to the aging change of the cable, by checking the aging change of the cable, the propagation speed of the cable can also be confirmed.
도 1에서는 케이블의 경년 변화 측정 시스템(1000)이 단일 제품 형태로 구현된 것으로 설명하고 있으나, 케이블 경년 변화 측정 시스템(1000)은 별개의 제품이 서로 조합된 형태일 수도 있다. 일 예로서, 제1 장치(300) 및 제2 장치(400)는 서로 별개의 제품이고, 디스플레이부(500) 및 제어부(600)는 제1 장치(300) 및 제2 장치(400) 중 어느 하나에 포함되거나, 서로 각각 분리되는 형태일 수 있다.Although the aging
도 2 내지 도 4b는 부하의 크기, 종류, 및 시정수 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 to 4B are diagrams for explaining the size, type, and time constant calculation method of the load.
도 2를 참조하면, 케이블(100) 및 부하(200)의 연결 관계가 도시된다.Referring to FIG. 2, a connection relationship between the
케이블(100)의 소스임피던스는 50[Ω]으로 고정되어 있다. 본 발명에 따른 케이블(100)의 경년 변화 측정은 부하(200)가 저항과 인덕터로 구성된 부하 또는 저항과 커패시터로 구성된 부하일 때만 가능하며, 저항만의 부하, 인덕터만의 부하, 및 커패시터만의 부하인 경우에는 본 발명에 따른 케이블의 경년 변화를 확인할 수 없다. 인덕터-커패시터 부하도 인덕터만의 부하 또는 커패시터만의 부하이기 때문에 마찬가지이다. 본 발명에 따르면, 부하가 연결된 상태로 전파 계수 변화비를 이용하여 케이블의 경년 변화를 측정할 수 있다.The source impedance of the
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 저항 및 인덕터로 구성된 부하의 일 예를 설명하고 있다. 도 3a와 같이 저항과 인덕터가 직렬로 연결되는 경우에는, 시정수는 수학식 1과 같다.3A and 3B, an example of a load composed of a resistor and an inductor is described. When a resistor and an inductor are connected in series as shown in FIG. 3A, the time constant is expressed by
도 3b와 같이 저항과 인덕터가 병렬로 연결되는 경우에는, 시정수는 수학식 2과 같다.When a resistor and an inductor are connected in parallel as shown in FIG. 3B, the time constant is expressed by
부하(200)의 종류의 분석, 즉 저항과 인덕터가 서로 직렬 연결인지, 아니면 병렬 연결인지의 구분은 제1 장치(300)에 직류 전압을 인가하였을 경우와 교류 전압을 인가하였을 경우에, 양자의 저항 값이 현저히 차이가 나거나, 직류 전압의 저항이 거의 0에 가깝다면, 저항과 인덕터가 병렬 연결된 것으로 볼 수 있다. The analysis of the type of the
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 저항 및 커패시터로 구성된 부하의 일 예를 설명하고 있다. 도 4a와 같이 저항과 커패시터가 직렬로 연결되는 경우에는, 시정수는 수학식 3과 같다.4A and 4B, an example of a load composed of a resistor and a capacitor is described. When a resistor and a capacitor are connected in series as shown in FIG. 4A, the time constant is expressed by
도 4b와 같이 저항과 커패시터가 병렬로 연결되는 경우에는, 시정수는 수학식 4와 같다.When a resistor and a capacitor are connected in parallel as shown in FIG. 4B, the time constant is expressed by
부하(200)의 종류의 확인, 즉 저항과 커패시터가 서로 직렬 연결인지, 아니면 병렬 연결인지의 구분은 제1 장치(300)에 직류 전압을 인가하였을 경우와 교류 전압을 인가하였을 경우에, 양자의 저항 값이 현저히 차이가 나거나, 직류 전압의 저항이 거의 무한대에 가깝다면, 저항과 커패시터가 직렬 연결된 것으로 볼 수 있다. The identification of the type of the
이와 같이, 제1 장치(300)는 부하(200)의 크기, 부하(200)의 종류, 및 부하(200)의 시정수를 산출할 수 있다.As such, the
다음으로, 제2 장치(400)를 이용하여 전파 계수(propagation factor)를 산출하는 방법을 설명하기로 한다.Next, a method of calculating a propagation factor using the
제2 장치(400)에서 산출할 수 있는 케이블 길이는 아래의 수학식 5와 같다The cable length that can be calculated by the
여기서, D는 케이블(100)의 길이, 전파 계수(Vπ)는 제2 장치(400)에 설정된 케이블(100)의 전파 계수이다. 구체적으로, 전파 계수(Vπ)는 진공 중의 빛의 속도에 대한 상대적인 비율을 나타내며, 1보다 작은 값을 갖는다. VL은 진공 중의 빛의 속도인 3*108[m/s]이다. tL은 케이블 신호가 반사되어 원점으로 돌아오는데 걸리는 시간으로서, 신호가 실제 거리만큼 도달하는 데에는 tL/2만큼 걸린다. 수학식 5를 참조하면, 제2 장치(400)에 설정된 전파 계수(Vπ)에 따라서 케이블의 길이, 즉 거리가 결정됨을 알 수 있으므로 정확한 전파 계수(Vπ)를 확인할 필요가 있다.Here, D is the length of the
전술한 바와 같이, 제2 장치(400)의 부하 곡선은 부하 특성(부하의 크기 및 종류)에 의해 결정되는데, 이를 이용하여 제2 장치(400)의 전파속도, 즉 전파 계수를 구할 수 있다. As described above, the load curve of the
저항과 인덕터가 연결된 부하(200)의 경우, 부하 곡선이 음의 기울기를 가지고 감소하며, 감소가 시작된 후 임의의 점에서 1τ의 시간이 지난 후에 감소한 량과 2τ의 시간이 지난 후에 감소한 량의 비는 항상 동일하다.In the case of a
마찬가지로, 저항과 커패시터가 연결된 부하(200)의 경우, 부하 곡선이 양의 기울기를 가지고 증가하며, 부하 곡선이 시작된 후 임의의 점에서 1τ의 시간이 지난 후에 증가한 량과 2τ의 시간이 지난 후에 증가한 량의 비는 항상 동일하다. Similarly, for a
도 5는 저항과 인덕터가 연결된 회로의 부하 곡선을 나타내는 그래프이다.5 is a graph illustrating a load curve of a circuit in which a resistor and an inductor are connected.
도 5를 참조하면, 가로축 D는 케이블의 길이, 즉 거리를 나타내며, 세로축 ρ는 전압을 나타낸다.Referring to FIG. 5, the horizontal axis D represents the length of the cable, that is, the distance, and the vertical axis ρ represents the voltage.
도 5에서 지수함수적(exponential)으로 감소하는 그래프 구간을 수식으로 정의 하면 아래 수학식 6과 같다.In FIG. 5, a graph section that decreases exponentially is defined by
전술한 바와 같이 1τ 간격에 따른 D12와 D23의 ρ 변화량의 비율은 항상 아래 수학식 7과 같다.As described above, the ratio of the change of ρ of D 12 and D 23 according to 1τ interval is always expressed by Equation 7 below.
만약, 실제 전파 계수가 제2 장치(400)에 설정된 전파 계수보다 k배 크다면, 같은 거리, 즉 같은 길이의 케이블에서 측정한 ρ 변화량의 비율은 아래의 수학식 8과 같다.If the actual propagation factor is k times larger than the propagation factor set in the
여기서, k는 전파 계수 변화비를 나타내며, 아래의 수학식 9에 의해 산출될 수 있다.Here, k represents a propagation coefficient change ratio and may be calculated by
도 6은 저항과 커패시턴스가 연결된 회로의 부하 곡선을 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a load curve of a circuit in which resistance and capacitance are connected.
도 6을 참조하면, 지수함수적으로 증가하는 그래프 구간을 수학식으로 나타내면 아래의 수학식 10과 같다.Referring to FIG. 6, a graph section that increases exponentially is represented by
마찬가지로, 전술한 바와 같이 1τ 간격에 따른 D12와 D23의 ρ 변화량의 비율은 항상 아래 수학식 11과 같다.Similarly, as described above, the ratio of the amount of ρ change between D 12 and D 23 according to the 1τ interval is always expressed by
마찬가지로, 실제 전파 계수가 제2 장치(400)에 설정된 전파 계수보다 k배 크다면, 같은 거리, 즉 같은 길이의 케이블에서 측정한 ρ 변화량의 비율은 아래의 수학식 12와 같다.Similarly, if the actual propagation coefficient is k times larger than the propagation coefficient set in the
여기서, k는 전파 계수 변화비를 나타내며, 마찬가지로, 전술한 수학식 9에 의해 산출될 수 있다.Here, k represents the propagation coefficient change ratio, and likewise, it can be calculated by the above equation (9).
도 5 및 도 6에서 살펴본 것처럼, 본 발명에 따르면, 이미 알고 있는 설정된 전파 계수에 비하여, 제2 장치(400)에서 산출된 전파 계수의 변화가 어느 정도인지를 나타내는 전파 계수 변화비(k)를 확인함으로써, 케이블(100)의 경년 변화의 정도를 파악할 수 있다. 또한, 케이블(100)의 경년 변화의 정도에 따라, 케이블(100)의 전파 속도가 달라지므로, 본 발명에 따르면, 케이블(100)의 전파 속도도 확인할 수 있다.As shown in FIG. 5 and FIG. 6, according to the present invention, a propagation coefficient change ratio k representing how much a change in propagation coefficient calculated by the
한편, 도 5 및 도 6에서와 달리, 1τ 간격이 매우 커서 디스플레이부(500)에서 파형을 확인하기 곤란할 경우라면, 일정 스케일로 1τ 간격을 축소할 수 있다. 이 경우, 수학식은 아래의 수학식 13과 같다.On the other hand, unlike in FIGS. 5 and 6, if the interval of 1τ is very large and it is difficult to check the waveform on the
전술한 것과 마찬가지로, 전파 계수 변화비인 k는 아래의 수학식 14와 같다.As described above, the propagation coefficient change ratio k is expressed by
여기서, S는 축소 스케일링 Factor 이다.Where S is the reduction scaling factor.
한편, 전술한 것과 같은 수학식을 이용하여 전파 계수를 산출할 수도 있으나, 실제 산출된 전파 계수에는 노이즈가 섞일 수 있다. 따라서, 보다 정밀한 전파 계수 산출을 위해서는 발생되는 노이즈 성분을 고려할 필요가 있다. 즉, 실제 전파 계수를 산출하기 위한 데이터에 노이즈 성분을 분석하여, 이를 실제 데이터값에 반영함으로써, 노이즈에 의한 오차를 보상할 수 있다.Meanwhile, although the propagation coefficient may be calculated using the equation as described above, noise may be mixed in the actually calculated propagation coefficient. Therefore, it is necessary to consider the noise component generated for more accurate calculation of the propagation coefficient. That is, by analyzing the noise component in the data for calculating the actual propagation coefficient and reflecting it in the actual data value, it is possible to compensate for the error due to the noise.
실제 발생될 노이즈 성분은 아래 수학식 15와 같이 모델링할 수 있다.The noise component to be actually generated may be modeled as in Equation 15 below.
여기서, m은 100보다 큰 양의 정수이며, 100회 이상 Where m is a positive integer greater than 100 and at least 100 times
이것은 데이터를 100개이상 평균하여 노이즈가 일정수준 게거된 파형과 노이즈가 그대로 존재하는 실제 데이터와의 차를 가지고 노이즈를 축출고, DFT(Discrete Fourier Tranform) 전개하여 각 차수의 크기와 위상을 구하며 그 식은 아래의 수학식 16과 같다.It averages more than 100 data and extracts the noise with the difference between the waveform where the noise is collected to a certain level and the actual data where the noise is intact, and extracts the magnitude and phase of each order by developing the Discrete Fourier Tranform (DFT). The equation is shown in Equation 16 below.
DFT한 값을 다시 IDFT(Inverse Discrete Fourier Tranform)하여 시간값으로 환산며 그 식은 다음과 같다.Inverse Discrete Fourier Tranform (IDFT) is converted to time value again. The formula is as follows.
수학식 17에서 산출된 결과에 원점과 1일때의 오차(식 (18))를 와 반영하여 그 값을 보정하며 식 (19)과 같다.The result calculated by Equation 17 is corrected by reflecting the error (Equation (18)) at the origin and 1 with Equation (19).
도 7은 케이블의 경년 변화를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of measuring the secular variation of a cable.
도 7을 참조하면, 케이블의 경년 변화를 측정하는 방법은 제1 장치(300)에서 부하의 시정수를 산출하기 위해 수행되는 단계(S705 내지 S740)와 제2 장치(400)에서 산출된 시정수를 이용하여 전파 계수 변화비(k)를 산출하기 위해 수행되는 단계(S745 내지 S765)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the method for measuring the secular variation of the cable may be performed by calculating the time constant of the load in the first apparatus 300 (S705 to S740) and the time constant calculated by the
케이블의 경년 변화를 측정하는 방법은 케이블(100)이 부하(200)에 연결된 상태, 즉 매입 상태에서 아래의 단계들이 수행된다.In the method for measuring the aging change of the cable, the following steps are performed in a state in which the
케이블의 경년 변화를 측정하는 방법은 케이블(100)과 연결된 제1 장치(300)에 직류 전압을 인가하여(S705), 부하(200)의 전압 및 전류를 검출한다(S710). In the method for measuring the secular change of the cable, a DC voltage is applied to the
케이블(100)과 연결된 제1 장치(300)에 교류 전압을 인가한다(S715). 부하(200)에 교류 전압을 인가시, Q 값이 1인지 판단한다(S720). 여기서, Q는 부하(200)의 저항 성분(R)에 대한 부하(200)의 리액턴스 성분(X)을 나타낸다.An AC voltage is applied to the
부하(200)의 Q 값이 1이 아니라면, 인가될 교류 전압의 주파수를 가변한 다음(S725), 부하(200)에 교류 전압을 다시 인가하여 Q 값이 1 인지 판단한다(S720).If the Q value of the
이와 같이, 부하(200)의 Q 값이 1이 아니라면, 부하(200)의 Q 값이 1이 될 때까지, 인가될 교류 전압의 주파수를 반복적으로 가변한다(S715, S720, S725).As such, if the Q value of the
다만, 제어부(600)는 부하(200)의 Q 값이 1이 아니더라도, 1을 기준으로 기설정된 임계값 범위 내라면, 부하(200)의 Q 값을 1인 것으로 판단하도록 설정될 수 있다.However, even if the Q value of the
부하(200)의 Q 값이 1이라면, 이때의 부하(200)의 전압 및 전류를 검출한다(S730).If the Q value of the
한편, 단계(S715, S720, S725)가 먼저 수행된 후, 단계(S705 및 S710)가 수행될 수도 있다.Meanwhile, steps S715, S720, and S725 may be performed first, and then steps S705 and S710 may be performed.
이전에 단계들에서 수행된 값을 기초로, 부하(200)의 크기 및 종류를 분석한다(S735). 구체적으로, 부하(200)가 저항과 인덕터의 직/병렬 연결인지, 저항과 커패시터의 직/병렬 연결인지를 분석하고, 부하(200)에 포함된 각 소자들의 값을 산출한다.Based on the values previously performed in the steps, the size and type of the
이를 기초로, 부하(200)의 시정수를 산출한다(S740). 산출된 시정수는 전파 계수 변화비(k)를 구하기 위한 파라미터이다.Based on this, the time constant of the
그 후, 제2 장치(400)는 임의의 전파 계수를 입력 받는다(S745).Thereafter, the
제2 장치(400)는 펄스 생성부(430)에서 생성된 펄스를 케이블(100)을 통해 부하(200)로 인가한다(S750). 이 경우, 펄스는 임펄스(impulse)일 수 있으며, 임펄스는 실제 전파 계수 산출을 위해 필요한 반사 전압 검출용 소스일 수 있다.The
제2 장치(400)는 측정부(450)에서 반사 전압을 측정한다(S755). 구체적으로, 제2 장치(400)는 부하(200)의 반사 전압 곡선을 추출하여 반사 전압을 측정한다.The
제2 장치(400)는 반사 전압을 최소 100회 이상 반복적으로 측정하여, 100회 이상의 반사 전압을 평균하여 평균 반사 전압을 산출한다(S760). 이는, 측정의 정확성을 위한 것으로서, 제2 장치(400)는 측정 회수를 증가시킨 다음 평균값을 필터링할 수 있다. The
제2 장치(400)는 사용자로부터 입력 받아 저장부(미도시)에 기저장된 전파 계수와 반사 전압을 통해 실제 측정된 전파 계수를 비교하여, 전파 계수 변화비(k)를 산출한다(S765).The
본 방법에 따르면, 케이블(100)에 부하가 연결된 상태로, 전파 계수 변화비(k)를 이용하여 전파 계수를 산출할 수 있으므로, 케이블을 절단하지 않아도 되며, 비교적 용이하게 케이블의 경년 변화 정도, 고장점 등을 진단할 수 있다.According to the method, since the propagation coefficient can be calculated using the propagation coefficient change ratio k while the load is connected to the
한편, 케이블의 경년 변화를 측정하는 방법은 도 7에서 도시된 것과 달리, 단계 S760을 수행하지 않을 수도 있다.On the other hand, the method for measuring the secular variation of the cable may not perform step S760, unlike shown in FIG.
도 8은 실제 발생하는 노이즈를 반영하여 케이블의 경년 변화를 측정하는 방법을 설명하는 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of measuring the secular change of a cable by reflecting the noise actually generated.
도 8을 참조하면, 케이블의 경년 변화를 측정하는 방법에서, 단계(S805 내지 S860)는 도 7의 단계(S705 내지 S760)와 동일하므로, 중복 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 8, in the method for measuring the secular variation of the cable, the steps S805 to S860 are the same as the steps S705 to S760 of FIG. 7, and thus redundant description will be omitted.
제2 장치(400)는 평균 반사 전압을 산출하고(S860), 임의로 설정된 전파 계수의 소스 파형에서 평균 반사 전압의 평균 파형을 감산함으로써, 노이즈 성분을 추출한다(S865).The
제2 장치(400)는 푸리에 변환을 통하여 주파수 분석을 수행한다(S870). 이 경우, FFT(Fast Fourier Transform) 및 DFT(Discrete Fourier Transform) 양쪽 모두 가능하다.The
제2 장치(400)는 측정된 반사 전압에 노이즈 성분을 감안하여, 시간축에서 발생한 노이즈 성분을 분석한다(S875).The
제2 장치(400)는 분석된 노이즈 성분을 반영하여, 사용자로부터 입력 받아 저장부(미도시)에 기저장된 전파 계수와 반사 전압을 통해 실제 측정된 전파 계수를 비교하여, 전파 계수 변화비(k)를 산출한다(S880).The
도 9는 전파 계수 변화비를 이용한 고장점 진단 방법을 설명하는 흐름도이다.9 is a flowchart for explaining a method for diagnosing a failure point using a propagation coefficient change ratio.
도 9를 참조하면, 전파 계수 변화비를 이용한 고장점 진단 방법은 기설정된 임의의 전파 계수를 이용하여 케이블의 고장점을 측정한다(S910).Referring to FIG. 9, in the method for diagnosing a failure point using a propagation coefficient change ratio, a failure point of a cable is measured using a predetermined predetermined propagation factor (S910).
기설정된 임의의 전파 계수와 측정된 전파 계수를 비교함으로써, 전파 계수 변화비(k)를 산출한다(S915).The propagation coefficient change ratio k is calculated by comparing the predetermined propagation coefficient with the measured propagation coefficient (S915).
기설정된 임의의 전파 계수를 이용하여 확인된 고장 지점에, 산출된 전파 계수 변화비(k)를 곱하여, 실제 고장 지점을 산출한다(S920).The actual failure point is calculated by multiplying the determined failure point by using the predetermined random propagation coefficient by the calculated propagation coefficient change ratio k, in operation S920.
본 발명에 따르면, 전파 계수 변화비(k)를 산출함으로써, 케이블의 고장점을 용이하게 산출할 수 있다.According to the present invention, the failure point of the cable can be easily calculated by calculating the propagation coefficient change ratio k.
도 10a는 제2 장치에서 LPMS의 동축 케이블을 이용하여 실제 산출된 전파 계수를 나타내는 도면이고, 도 10b는 도 10a의 B 영역을 확대한 도면이다.FIG. 10A is a diagram illustrating propagation coefficients actually calculated using a coaxial cable of LPMS in the second apparatus, and FIG. 10B is an enlarged view of region B of FIG. 10A.
도 10a에서 중간에 파형이 왜곡되는 영역, 즉, A 영역이 케이블(100)의 관통부 구간이 되며, 그래프가 지수함수적으로 증가하는 부분이 B 영역 즉, 부하단이다. 부하단을 확대하면 그림 10b와 같은 형태를 얻을 수 있다.In FIG. 10A, the region where the waveform is distorted in the middle, that is, the region A becomes the through portion of the
도 10a의 부하단의 모양을 참Z조할 때, 도 10a에서 도시된 부하는 저항과 커패시터가 연결된 부하임을 알 수 있다.Referring to the shape of the load stage of FIG. 10A, it can be seen that the load shown in FIG. 10A is a load to which a resistor and a capacitor are connected.
LPMS V-106 케이블의 부하 특성은 아래 표 1과 같다.The load characteristics of the LPMS V-106 cable are shown in Table 1 below.
TagNo는 모델명을 PNLNo는 케이블 종류를 각각 나타내며, 부하(200)에 교류 전압을 인가할 때, Q 값을 1일 때의 교류 전압의 측정 주파수는 1000 Hz이다. 시스템(1000)의 제1 장치(300)에서 산출된 저항 및 커패시턴스의 값을 표 1에서와 같다.TagNo denotes a model name and PNLNo denotes a cable type, respectively. When an AC voltage is applied to the
표 1의 저항 값과 커패시터 값을 도 6에서 설명된 수학식들에 적용하면, 아래 표 2의 결과를 산출할 수 있다.When the resistance values and the capacitor values of Table 1 are applied to the equations described in FIG. 6, the results of Table 2 may be calculated.
표 3에서 알 수 있듯이, 임의의 전파 계수(설정Vp)를 0.6522로 설정하여 케이블(100)을 측정하였을 때, 비례 전파 계수, 즉 전파 계수 변화비(k)가 1.031 정도이므로, 실제 전파 계수(보정Vp)는 약 1.03배정도 빠른 케이블인 것을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 3, when the
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 누구든지 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범주 내에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 다양하게 변경할 수 있음은 물론이다. 따라서 본 발명은 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어나지 않는다면 다양한 변형 실시가 가능할 것이며, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of illustration, It goes without saying that the example can be variously changed. Therefore, various modifications may be made without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims, and such modifications should not be individually understood from the technical spirit or outlook of the invention.
100: 케이블 200: 부하
300: 제1 장치 400: 제2 장치
500: 디스플레이부 600: 제어부
1000: 케이블 경년 변화 측정 시스템100: cable 200: load
300: first device 400: second device
500: display unit 600: control unit
1000: cable secular change measuring system
Claims (16)
상기 부하에 일단이 연결된 케이블;
상기 부하에 직류 전압 및 교류 전압을 인가하여, 상기 부하에 포함된 소자들의 종류, 상기 소자들의 값, 및 상기 소자들의 연결 관계를 결정하고, 상기 소자들에 의한 시정수(time constant)를 산출하는 제1 장치; 및
상기 케이블의 타단을 통해 상기 부하로 임펄스 전압이 인가되면, 상기 부하로부터의 반사 전압을 확인하여 전파 계수 변화비를 산출하는 제2 장치;를 포함하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.Load;
A cable connected to one end of the load;
A DC voltage and an AC voltage are applied to the load to determine the types of devices included in the load, the values of the devices, and a connection relationship between the devices, and to calculate a time constant by the devices. A first device; And
And a second device that checks a reflected voltage from the load and calculates a propagation coefficient change ratio when an impulse voltage is applied to the load through the other end of the cable.
상기 제1 장치 및 상기 제2 장치는,
상기 부하가 상기 케이블에 연결된 상태에서 상기 시정수 및 상기 전파 계수 변화비를 각각 산출하는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 1,
The first device and the second device,
And calculating the time constant and the propagation coefficient change ratio, respectively, while the load is connected to the cable.
상기 전파 계수 변화비는,
설정된 전파 계수에 대한 상기 반사 전압을 통해 확인된 전파 계수인 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템. The method of claim 1,
The propagation coefficient change ratio is
And a propagation factor ascertained through the reflected voltage with respect to the set propagation factor.
상기 제2 장치는,
상기 임펄스 전압 인가에 따른 상기 반사 전압 확인을 기설정된 횟수 이상 반복 수행함으로써, 상기 전파 계수 변화비 산출의 정확성을 향상시키는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 3,
The second device,
And repeating the checking of the reflected voltage according to the application of the impulse voltage more than a predetermined number of times, thereby improving the accuracy of calculating the propagation coefficient change ratio.
상기 설정된 전파 계수를 입력받기 위한 사용자 입력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 3,
And a user input unit configured to receive the set propagation factor.
상기 확인된 반사 전압을 디스플레이하는 디스플레이부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 1,
And a display unit configured to display the identified reflected voltage.
상기 부하는,
저항 및 인덕터를 포함하는 RL 부하 및 저항 및 커패시터를 포함하는 RC 부하 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 1,
The load,
And a RL load comprising a resistor and an inductor and an RC load comprising a resistor and a capacitor.
상기 소자들의 연결 관계는,
상기 부하가 RL 부하로 결정되고,
상기 제1 장치에 직류 전압 인가시 측정되는 제1 저항값과 상기 제1 장치에 교류 전압 인가시 측정되는 제2 저항값과의 차이가 기설정된 값 이상이면, 저항과 인덕터의 병렬 연결인 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 7, wherein
The connection relationship between the elements,
The load is determined as the RL load,
If the difference between the first resistance value measured when the direct current voltage is applied to the first device and the second resistance value measured when the AC voltage is applied to the first device is equal to or greater than a predetermined value, the resistance and the inductor are connected in parallel. Secular change measuring system.
상기 소자들의 연결 관계는,
상기 부하가 RL 부하로 결정되고,
제1 저항값이 0이면, 저항과 인덕터의 병렬 연결인 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 7, wherein
The connection relationship between the elements,
The load is determined as the RL load,
If the first resistance value is 0, the cable aging change system, characterized in that the parallel connection of the resistor and the inductor.
상기 소자들의 연결 관계는,
상기 부하가 RC 부하로 결정되고,
상기 제1 장치에 직류 전압 인가시 측정되는 제1 저항값과 상기 제1 장치에 교류 전압 인가시 측정되는 제2 저항값과의 차이가 기설정된 값 이상이면, 저항과 커패시터의 직렬 연결인 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 7, wherein
The connection relationship between the elements,
The load is determined to be an RC load,
When the difference between the first resistance value measured when the direct current voltage is applied to the first device and the second resistance value measured when the AC voltage is applied to the first device is equal to or greater than a predetermined value, the resistor and the capacitor are connected in series. Secular change measuring system.
상기 소자들의 연결 관계는,
상기 부하가 RC 부하로 결정되고,
제1 저항값이 무한대이면, 저항과 커패시터의 직렬 연결인 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 7, wherein
The connection relationship between the elements,
The load is determined to be an RC load,
If the first resistance value is infinity, the cable aging change system, characterized in that the series connection of the resistor and the capacitor.
상기 제2 장치는,
상기 반사 전압의 노이즈 성분을 분석하여, 상기 분석된 노이즈 성분을 상기 전파 계수 변화비 산출에 적용하는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 1,
The second device,
And analyzing the noise component of the reflected voltage and applying the analyzed noise component to the propagation coefficient change ratio calculation.
상기 케이블 경년 변화 측정 시스템은,
상기 산출된 전파 계수 변화비를 이용하여 고장점 진단을 수행하는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 시스템.The method of claim 1,
The cable aging change measurement system,
Cable aging change measurement system, characterized in that for performing the failure point diagnosis using the calculated propagation coefficient change ratio.
케이블이 연결된 상태의 부하에 직류 전압이 인가되면, 상기 직류 전압 인가에 따른 제1 부하 전압 및 제1 부하 전류를 검출하는 단계;
상기 케이블이 연결된 상태의 상기 부하에 교류 전압이 인가되면, 상기 부하의 저항(R)에 대한 리액턴스(X)가 1인지 판단하는 단계;
상기 부하의 저항(R)에 대한 리액턴스(X)가 1이면, 제2 부하 전압 및 제2 부하 전류를 검출하는 단계;
상기 제1 부하 전압, 제1 부하 전류, 제2 부하 전압, 및 제2 부하 전류를 기초로 상기 부하의 크기 및 종류를 확인하는 단계;
상기 확인에 따라 상기 부하의 시정수를 산출하는 단계;
전파 계수가 입력되어 저장되는 단계;
상기 케이블을 통해 상기 부하에 임펄스 전압 인가 후 상기 부하로부터 반사되는 반사 전압을 확인하는 단계; 및
상기 전파 계수 및 상기 확인된 반사 전압을 이용하여 전파 계수 변화비를 산출하는 단계;를 포함하며,
상기 전파 계수 변화비는, 설정된 전파 계수에 대한 상기 반사 전압을 통해 확인된 전파 계수인 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 방법.In the cable aging measurement method,
Detecting a first load voltage and a first load current according to the DC voltage application when a DC voltage is applied to a load in a state where a cable is connected;
Determining whether a reactance (X) with respect to the resistance (R) of the load is 1 when an AC voltage is applied to the load while the cable is connected;
Detecting a second load voltage and a second load current if the reactance (X) of the resistance (R) of the load is 1;
Checking the size and type of the load based on the first load voltage, the first load current, the second load voltage, and the second load current;
Calculating a time constant of the load according to the confirmation;
Inputting and storing propagation coefficients;
Checking a reflected voltage reflected from the load after applying an impulse voltage to the load through the cable; And
Calculating a propagation coefficient change ratio using the propagation coefficient and the identified reflected voltage;
And the propagation coefficient change ratio is a propagation coefficient confirmed through the reflected voltage with respect to the set propagation coefficient.
상기 임펄스 전압의 인가에 따른 상기 반사 전압 확인을 기설정된 횟수 이상 반복 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 방법.15. The method of claim 14,
And repeating the check of the reflected voltage according to the application of the impulse voltage more than a predetermined number of times.
상기 반사 전압의 노이즈 성분을 분석하는 단계;를 더 포함하며,
상기 노이즈 성분을 분석하는 단계는, 상기 분석된 노이즈 성분을 상기 전파 계수 변화비 산출에 적용하는 것을 특징으로 하는 케이블 경년 변화 측정 방법.
15. The method of claim 14,
Analyzing the noise component of the reflected voltage;
The analyzing of the noise component may include applying the analyzed noise component to the propagation coefficient change ratio calculation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120063557A KR101220460B1 (en) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Method and system for aged deterioration of cable using variation ratio of propagation coefficient |
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KR1020120063557A KR101220460B1 (en) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Method and system for aged deterioration of cable using variation ratio of propagation coefficient |
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KR101220460B1 true KR101220460B1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=47841539
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KR1020120063557A KR101220460B1 (en) | 2012-06-14 | 2012-06-14 | Method and system for aged deterioration of cable using variation ratio of propagation coefficient |
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KR (1) | KR101220460B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113671281A (en) * | 2021-06-30 | 2021-11-19 | 芜湖麦可威电磁科技有限公司 | High-voltage aging screening control system |
Citations (3)
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---|---|---|---|---|
KR19990008601A (en) * | 1997-07-02 | 1999-02-05 | 손욱 | Network cable fault detection device |
KR19990046159A (en) * | 1998-03-07 | 1999-07-05 | 박래웅 | Abnormality detection device of cable line |
KR20020058296A (en) * | 2000-12-29 | 2002-07-12 | 백창기 | Abnormal state of water cooled type cable detecting device |
-
2012
- 2012-06-14 KR KR1020120063557A patent/KR101220460B1/en active IP Right Grant
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