KR101561832B1 - System for analyzing reflected wave comparing initial value of the state and method therefor - Google Patents

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KR101561832B1 KR1020140061581A KR20140061581A KR101561832B1 KR 101561832 B1 KR101561832 B1 KR 101561832B1 KR 1020140061581 A KR1020140061581 A KR 1020140061581A KR 20140061581 A KR20140061581 A KR 20140061581A KR 101561832 B1 KR101561832 B1 KR 101561832B1
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유재근
전정채
김택희
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한국 전기안전공사
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Abstract

The present invention relates to a system and a method for constantly monitoring a wiring fault using a reflected wave analysis by comparing initial state values, and more specifically, to a system and a method for constantly monitoring a wiring fault using a reflected wave analysis by comparing initial state values which use a reflected wave to constantly monitor a type and a location of a fault of a cable. The system for constantly monitoring a wiring fault using a reflected wave analysis by comparing initial state values according to the present invention comprises: a transmission unit to adjust a magnitude of a measurement signal to transmit the measurement signal to a target measurement line; a reception unit to adjust a magnitude of a reflected signal reflected from the target measurement line and convert the reflected signal into a digital signal; and a control and analysis unit to control the transmission unit and the reception unit in an initial state measurement mode to measure and store an initial state of the target measurement line according to a state of the target measurement line and in a fault detection mode to compare a current measurement value of the target measurement line with a measurement value of the initial state and analyze a comparison result. Line analysis data which are initial state values are compared to improve reliability of a fault detection system. Additionally, the initial state of a cable in a hot line state is measured and compared with the current measurement value to improve reliability, and operation in an uninterruptible state is possible.

Description

초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템 및 그 방법{System for analyzing reflected wave comparing initial value of the state and method therefor}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a system and method for monitoring a fault in a wiring breaker using reflected wave analysis,

본 발명은 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반사파를 이용하여 케이블의 고장 종류와 위치를 상시 감시하는 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시스템 및 그 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a system and method for continuously monitoring a wiring fault using reflected wave analysis by comparing initial state values, and more particularly, The present invention relates to a wiring breakdown system and method using the analysis.

현재 국내외에서 HVDC 케이블을 비롯한 지중케이블의 포설이 증가하고 있는 상황이다. 특히, 장거리 해저케이블의 경우 정확한 고장점 탐지 및 고장점 탐지 시간의 지연에 따라 막대한 경제적 손실도 발생할 수 있다. 따라서, 케이블 운용에 있어서 정확한 고장점 탐지는 매우 중요하다. 현재 케이블의 고장점 탐지를 위해 진행파 원리를 이용한 시각범위 반사측정(Time Domain Reflectometer : TDR) 방법 및 휘스톤 브리지 원리를 이용한 머레이 루프(Murray Loop) 방법이 대표적으로 사용되고 있다.Currently, underground cables including HVDC cables are increasingly being installed at home and abroad. Especially, long-distance submarine cable can cause huge economic loss due to accurate high-strength detection and delay of high-strength detection. Therefore, precise high-strength detection in cable operation is very important. Currently, a Time Domain Reflectometer (TDR) method using the traveling wave principle and a Murray Loop method using the Wheatstone bridge principle are used to detect the strength of the cable.

종래, 한국공개특허 제2010-0074274호, "케이블의 고장점 탐지 장치 및 방법"에서 케이블로 펄스 신호를 인가하는 펄스 발생부, 상기 케이블로 인가된 펄스 신호 또는 상기 펄스 신호가 반사되어 되돌아온 반사파 신호를 포함하는 제1 신호를 측정하는 파형 측정부, 상기 제1 신호를 제n 단계의 웨이블렛 변환하여, 상기 웨이블렛 변환 중 저역 통과 필터에 의한 각 단계별 근사 신호를 추출하고, 상기 각 단계별 근사 신호의 곱으로 제2 신호를 추출하는 신호 추출부 및 상기 제2 신호로부터 첫 번째 파형 발생 시점과 두 번째 파형 발생 시점간의 시간차인 파형간의 시간차를 산출하여 상기 케이블의 고장점의 위치를 산출하는 고장점 검출부를 포함한다.Conventionally, Korean Patent Publication No. 2010-0074274, "Device and Method for Detecting the Advantages of Cable ", a pulse generating unit for applying a pulse signal to a cable, a pulse signal applied to the cable, or a reflected wave signal A step of performing a wavelet transform of the first signal in the n-th stage to extract an approximate signal for each step by the low-pass filter during the wavelet transform, and calculating a product of the approximate signals And a high-strength detector for calculating a high-strength position of the cable by calculating a time difference between the second signal and a waveform, which is a time difference between a first waveform generation point and a second waveform generation point, from the second signal, .

이러한 반사파를 이용한 케이블 선로 고장 추정시스템은 다양한 장점이 있으나, 반사신호의 분석이 어려워서 선로의 상태, 고장 종류에 따라 명확하게 분석할 수 없는 단점이 있다.Although the cable line fault estimation system using the reflected wave has various advantages, it is difficult to analyze the reflected signal and it can not be analyzed clearly according to the condition of the line and the type of the fault.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 초기 상태값인 선로분석 데이터를 비교하여 고장검출 시스템의 신뢰도를 향상시키는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to improve the reliability of a fault detection system by comparing line analysis data, which is an initial state value, to solve the above-described problems.

본 발명은 측정 신호의 크기를 조절하여 측정 대상 선로에 송신하는 송신부; 상기 측정 대상 선로로부터 반사되는 반사신호의 크기를 조절하고 디지털 신호로 변환하도록 하는 수신부; 및 상기 송신부와 수신부를 제어하여, 상기 측정 대상 선로의 상태에 따라 상기 측정 대상 선로의 초기상태를 측정하여 저장하는 초기상태 측정모드와, 상기 측정 대상 선로의 현재 측정값을 상기 초기상태 측정값과 비교분석하는 고장검출 모드로 제어하는 제어분석부;를 포함한다. The present invention relates to an apparatus and method for adjusting a size of a measurement signal and transmitting the measurement signal to a measurement object line; A receiver for adjusting a magnitude of a reflection signal reflected from the measurement target line and converting the magnitude of the reflection signal into a digital signal; An initial state measurement mode for controlling the transmitter and the receiver to measure and store an initial state of the measurement object line according to the state of the object line; And a control analysis unit for controlling the failure analysis mode to be compared and analyzed.

바람직하게 송신부는 상기 제어분석부의 제어명령에 의해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 하는 AWG 모듈; 및 상기 제어분석부의 제어명령에 의해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절하도록 하는 제1 이득 조정기;를 포함하고, 수신부는 상기 제어분석부의 제어명령에 의해 수신한 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하도록 하는 제2 이득 조정기; 및 상기 제2 이득 조정기를 통해 조절된 아날로그 신호를 상기 제어분석부에서 처리할 수 있도록 디지털 신호로 변환하도록 하는 ADC모듈;을 포함할 수 있다. 또한 제어분석부는 상기 송신부로부터 송신파형을 발생하도록 하고, 제1 이득 조정기를 이용하여 적절한 크기로 변환하도록 하며, 신호를 송/수신부에 입력된 반사신호를 제2 이득 조정기를 이용하여 ADC 입력범위에 따른 신호크기로 변환하여 상기 측정 대상 선로의 상태에 따라 초기상태 측정모드 또는 고장검출 모드로 제어명령을 출력하는 CPU모듈; 및 상기 CPU모듈의 초기상태 측정모드에 따라 측정된 반사신호를 저장하고, 상기 고장검출 모드에서 측정된 신호를 임시 저장하는 메모리;를 포함할 수 있다.Preferably, the transmission unit includes an AWG module for generating a waveform to be transmitted by a control command of the control and analysis unit; And a first gain adjuster for adjusting a magnitude of a waveform to be transmitted by a control command of the control and analysis unit, wherein the receiver receives the magnitude of the waveform received by the control command of the control and analysis unit according to an input range of the ADC A second gain adjuster for adjusting the magnitude of the gain; And an ADC module for converting the analog signal adjusted through the second gain adjuster into a digital signal for processing in the control and analysis unit. In addition, the control and analysis unit causes the transmission waveform to be generated from the transmission unit, converts the signal to an appropriate size by using the first gain adjuster, and transmits the reflection signal inputted to the transmission / reception unit to the ADC input range And outputting a control command in an initial state measurement mode or a failure detection mode according to the state of the measurement object line; And a memory for storing a reflection signal measured according to an initial state measurement mode of the CPU module and for temporarily storing the measured signal in the failure detection mode.

초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템을 이용한 제어방법에 있어서, (a) 제어분석부가 측정 대상 선로의 반사신호를 측정하여 부하의 개방여부를 판단하는 단계; (b) 상기 제어분석부가 상기 측정 대상 선로의 반사신호로부터 상기 부하의 개방상태로 판단한 경우, 상기 측정 대상선로의 초기상태의 반사신호를 측정하여 저장하는 단계; 및 (c) 상기 제어분석부가 상기 측정 대상 선로의 현재 측정값을 상기 초기상태값과 비교하는 단계;를 포함할 수 있다. A control method using a wiring fault non-stop monitoring system using reflected wave analysis by comparing an initial state value, the method comprising the steps of: (a) determining whether a load is open by measuring a reflection signal of a measurement object line; (b) measuring and storing a reflection signal of an initial state of the measurement object line when the control analysis unit determines that the load is in an open state from a reflection signal of the object line; And (c) comparing the current measured value of the measurement object line with the initial state value.

바람직하게 제 (b) 단계는 (b-1) 상기 제어분석부가 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 하는 단계; (b-2) 상기 제어분석부가 상기 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절하도록 하는 단계; (b-3) 상기 제어분석부가 수신부를 통해 수신하는 반사신호 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하도록 하는 단계; (b-4) 상기 제어분석부가 상기 (b-3) 단계에서 조절된 반사신호의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하도록 하는 단계; 및 (b-5) 상기 제어분석부가 상기 디지털신호의 상관관계(correlation)를 분석하여 접속점 및 분기 거리를 산출하여 저장하는 단계;를 포함한다. 또한 제 (c) 단계는 (c-1) 제어분석부가 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 하는 단계; (c-2) 상기 제어분석부가 상기 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절하도록 하는 단계; (c-3) 상기 제어분석부가 수신부를 통해 수신하는 반사신호 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하도록 하는 단계; (c-4) 상기 제어분석부가 상기 (c-3) 단계에서 조절된 반사신호의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하도록 하는 단계; (c-5) 상기 제어분석부가 상기 디지털신호의 상관관계(correlation)를 분석하여 접속시간 및 분기 거리를 산출하는 단계; 및 (c-6) 상기 제어분석부가 상기 측정대상 선로의 배선구간별 상관관계를 초기 상태값과 비교하여 허용범위를 벗어나는 경우 고장 위험성으로 판단하여 출력하는 단계;를 포함할 수 있다.
Preferably, the step (b) includes the steps of: (b-1) generating the waveform to be transmitted through the transmitting unit; (b-2) adjusting the size of a waveform to be transmitted through the transmission unit by the control and analysis unit; (b-3) adjusting the magnitude of the waveform of the reflected signal received by the control and analysis unit through the receiving unit according to the input range of the ADC; (b-4) converting the analog signal of the reflection signal adjusted in the step (b-3) into a digital signal; And (b-5) analyzing the correlation of the digital signal by the control and analysis unit to calculate and store the connection point and the branching distance. The step (c) includes the steps of: (c-1) generating a waveform to be transmitted through the transmitting unit; (c-2) adjusting the size of a waveform to be transmitted through the transmission unit by the control and analysis unit; (c-3) adjusting the magnitude of the waveform of the reflected signal received by the control and analysis unit through the receiving unit according to the input range of the ADC; (c-4) converting the analog signal of the reflection signal adjusted in the step (c-3) into a digital signal; (c-5) calculating the connection time and the branching distance by analyzing the correlation of the digital signal by the control analysis unit; And (c-6) comparing the correlation of each wiring section of the measurement object line with the initial state value, and when the control analysis unit determines that the measurement object line is out of the allowable range, it is determined that there is a risk of failure.

본 발명에 의한 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템 및 그 방법은 초기 상태값인 선로분석 데이터를 비교하여 고장검출 시스템의 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다. 또한 활선상태에서 케이블의 초기상태를 측정하고 현재의 측정값과 비교하여 신뢰성을 향상시키며, 무정전 상태에서 동작이 가능한 효과가 있다.The wiring fault monitoring system and method using the reflected wave analysis by comparing the initial state values according to the present invention have an effect of improving the reliability of the fault detection system by comparing line analysis data, which is an initial state value. It also has the effect of measuring the initial state of the cable in the live state and comparing it with the current measured value to improve the reliability and to operate in the uninterrupted state.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템의 구성도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선로 초기상태 측정을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선로 정상 사용상태 측정을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선로 고장 상태 측정을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템의 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초기측정 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고장검출 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a wiring fault monitoring system using reflected wave analysis through comparison of initial state values according to an embodiment of the present invention,
2 is an exemplary diagram illustrating line initial condition measurement according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a line normal use state measurement according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is an exemplary diagram illustrating line fault state measurement in accordance with an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of controlling a wiring fault monitoring system using reflected wave analysis by comparing initial state values according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating an initial measurement mode operation according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a failure detection mode operation according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템을 제공하는 목적과 특징 및 장점들을 첨부도면을 참조하여 바람직한 일실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.The present invention will become more apparent by describing in detail preferred embodiments thereof with reference to the accompanying drawings, objects, features and advantages of providing a wiring fault monitoring system using reflected wave analysis through initial state value comparison.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템의 구성도이다.FIG. 1 is a configuration diagram of a wiring fault monitoring system using reflected wave analysis by comparing initial state values according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 송신부(100), 수신부(200), 제어분석부(300)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the present invention may include a transmitter 100, a receiver 200, and a control analyzer 300.

송신부(100)는 신호를 발생하고 크기를 조절하여 선로에 송신하는 기능을 수행한다. 이러한 송신부(100)는 AWG 모듈(110)과 제1 이득 조정기(120)를 포함할 수 있다.The transmitter 100 generates a signal and adjusts its size to transmit the signal to the line. The transmitter 100 may include an AWG module 110 and a first gain adjuster 120.

AWG 모듈(110)은 제어분석부(300)의 제어명령에 의해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 할 수 있다. 그리고 제1 이득 조정기(120)는 제어분석부(300)의 제어명령에 의해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절할 수 있다.
The AWG module 110 may generate a waveform to be transmitted by a control command of the control and analysis unit 300. [ The first gain adjuster 120 can adjust the size of a waveform to be transmitted by a control command of the control and analysis unit 300.

수신부(200)는 반사신호의 크기를 조절하고 제어분석부에 데이터를 전송하기 위해 디지털 신호로 변환하는 기능을 수행할 수 있다. 이러한 수신부(200)는 제2 이득 조정기(210)와 ADC 모듈(220)을 포함할 수 있다.The receiving unit 200 may perform a function of adjusting the magnitude of the reflected signal and converting the signal into a digital signal to transmit data to the control and analysis unit. The receiving unit 200 may include a second gain adjuster 210 and an ADC module 220.

제2 이득 조정기(210)는 제어분석부(300)의 제어명령에 의해 수신한 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 적합하도록 크기를 조절할 수 있다. ADC 모듈(220)은 제2 이득 조정기(210)를 통해 적정한 입력크기로 변환되어 들어온 아날로그 신호를 제어분석부(300)에서 처리할 수 있도록 디지털 신호로 변환할 수 있다.
The second gain adjuster 210 can adjust the magnitude of the waveform received by the control command of the control and analysis unit 300 to fit the input range of the ADC. The ADC module 220 may convert the analog signal converted into an appropriate input size through the second gain adjuster 210 into a digital signal for processing in the control and analysis unit 300.

제어분석부(300)는 송신부(100)와 수신부(200)의 동작상태를 제어하고 수신신호를 분석하는 기능을 수행하는 구성이다. 이러한 제어분석부(300)는 CPU 모듈(310)과 메모리(320)를 포함할 수 있다.The control and analysis unit 300 controls the operation states of the transmission unit 100 and the reception unit 200 and performs a function of analyzing a received signal. The control analysis unit 300 may include a CPU module 310 and a memory 320.

CPU모듈(310)은 송신부(100)의 AWG를 이용하여 송신파형을 발생하도록 하고, 제1 이득 조정기를 이용하여 적절한 크기로 변환하도록 하며, 신호를 송신/수신부에 입력된 반사신호를 제2 이득 조정기를 이용하여 ADC 입력범위에 적합한 신호크기로 변환한다. 이때 ADC를 제어하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 선로의 상태에 따라 초기상태 측정모드와 고장검출 모드로 동작할 수 있다.The CPU module 310 generates a transmission waveform using the AWG of the transmission unit 100, converts the transmission waveform to an appropriate size by using the first gain adjuster, and transmits the reflected signal inputted to the transmission / Use a regulator to convert to a signal size suitable for the ADC input range. At this time, the analog signal is converted into a digital signal by controlling the ADC, and it can operate in the initial state measurement mode and the failure detection mode according to the state of the line.

메모리(320)는 초기상태 측정모드에서 측정된 반사신호를 저장하고, 고장검출 모드에서 측정된 신호를 임시 저장하는 기능을 수행할 수 있다.
The memory 320 may store the measured reflection signal in the initial state measurement mode and temporarily store the measured signal in the failure detection mode.

본 발명의 일실시예에 따른 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템의 제어분석부 동작을 설명하면 다음과 같다. 제어분석부는 측정 대상 선로의 상태에 따라 측정 대상 선로의 초기상태를 측정하는 초기상태 측정모드와 측정 대상선로의 현재 측정값을 초기상태 측정값과 비교분석하는 고장검출 모드로 제어할 수 있다.The operation of the control analysis unit of the wiring fault monitoring system using the reflected wave analysis by comparing the initial state values according to the embodiment of the present invention will be described as follows. The control and analysis unit can control the initial state measurement mode for measuring the initial state of the measurement object line according to the state of the measurement object line and the failure detection mode for comparing and analyzing the current measurement value of the object object line with the initial state measurement value.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 선로 초기상태 측정을 나타낸 예시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 선로 초기 상태 측정시 케이블에 연결된 부하를 모두 해제하도록 하고, 반사신호를 측정하여 저장한다. 이때 제어분석부는 분기 1 내지 3이 개방된 것으로 판단한 경우, 반사신호를 측정하여 저장하도록 한다. 2 is an exemplary diagram illustrating line initial condition measurement according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, all the load connected to the cable is released when measuring the initial state of the line, and the reflected signal is measured and stored. At this time, if it is determined that the branches 1 to 3 are opened, the control and analysis unit measures and stores the reflection signal.

이 경우 배선은 모선과 접속점에 연결된 3개의 분기선로로 구성되며, 초기 반사신호의 분석결과 분기선로 1, 2, 3의 종류는 구별할 수 없다. 그러나 모선의 시작점에 연결된 TDR에서 신호를 송신하면, 접속점, 분기선로 1, 2, 3의 위치에서 접속점, 말단 개방시 변형된 반사신호를 시간영역에서 구할 수 있다. 이 경우, 모선의 TDR로부터 각 반사신호의 시간을 측정하여 거리를 구하면, 접속점까지의 거리는 D0, 분기-3까지의 거리는 D3, 분기-2까지의 거리는 D2, 분기-1까지의 거리는 D1 등으로 산출할 수 있다. 제어분석부(300)에서는 상기 분석결과를 메모리에 저장한다.
In this case, the wiring is composed of three branch lines connected to the bus and connection points. As a result of the analysis of the initial reflection signal, the branch lines 1, 2 and 3 can not be distinguished. However, when a signal is transmitted from the TDR connected to the starting point of the bus, the reflection point of the connection point and the connection point at the positions of the branch points 1, 2 and 3 and the terminal openings can be obtained in the time domain. In this case, the distance to the connection point is D0, the distance to the branch-3 is D3, the distance to the branch-2 is D2, and the distance to the branch-1 is D1 Can be calculated. The control analysis unit 300 stores the analysis result in a memory.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 선로 정상 사용상태 측정을 나타낸 예시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 모선의 시작점에 연결된 TDR에서 신호를 송신하면, 접속점, 말단이 개방되어 있는 분기-1 및 말단 부하에 연결된 분기선로 2, 3 등의 반사신호를 측정할 수 있다. 이 경우, 모선의 TDR로부터 각 반사신호의 시간을 측정하여 메모리에 저장된 접속점까지의 거리 D0, 분기-3까지의 거리 D3, 분기-2까지의 거리 D2, 분기-1까지의 거리 D1 등의 구간 이외에 분석할 수 없는 신호가 발생하는 경우, 케이블에 고장이 발생했을 가능성이 있다. 도 3의 파형은 정상적인 선로상태에서의 파형을 나타낸다.
3 is a diagram illustrating an example of a line normal use state measurement according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, when a signal is transmitted from the TDR connected to the start point of the bus, it is possible to measure reflection signals of the connection point, the branch-1 where the end is opened, and the branch lines 2 and 3 connected to the end load. In this case, the time of each reflection signal is measured from the TDR of the bus and the interval D0 to the connection point stored in the memory, the distance D3 to the branch-3, the distance D2 to the branch-2, In addition, if a signal that can not be analyzed is generated, it is possible that the cable has failed. The waveform of Fig. 3 shows the waveform in the normal line state.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 선로 고장 상태 측정을 나타낸 예시도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 분기선로 1, 2, 3 중 어느 하나의 케이블에 고장이 발생한 경우의 시스템 구성과 파형 예를 나타낸 것으로, 분석할 수 없는 반사신호를 시간영역에서 분석할 때 선로의 중간에서 분석할 수 없는 반사신호가 나타나는 경우 고장의 가능성이 있다고 판단하고, 사전에 선로 초기상태값 비교를 통한 케이블 상태를 점검하여 케이블 고장에 의한 시스템 사고를 사전에 예방할 수 있다.
4 is an exemplary diagram illustrating line fault state measurement in accordance with an embodiment of the present invention. 4 shows a system configuration and a waveform example when a failure occurs in any one of the branch lines 1, 2, and 3. In analyzing a reflection signal that can not be analyzed in the time domain, If there is a reflection signal that can not be analyzed in the middle, it is judged that there is a possibility of a failure, and a system fault caused by a cable failure can be prevented in advance by checking the state of the cable by comparing the initial state value of the line in advance.

도 5 내지 도 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템의 제어방법을 나타낸 것이다. 5 to 7 illustrate a control method of a wiring fault monitoring system using reflected wave analysis by comparing initial state values according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템의 제어방법(이하, 제어방법)을 나타낸 흐름도이다. FIG. 5 is a flowchart illustrating a control method (hereinafter referred to as a control method) of a wiring fault constant monitoring system using reflected wave analysis by comparing an initial state value according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 제어분석부(300)는 초기측정 모드인지를 판단하기 위하여 측정 대상 선로의 반사신호를 측정하여 부하의 개방여부를 판단한다(S2). 다음으로 제어분석부(300)는 측정 대상 선로의 반사신호로부터 상기 부하의 개방상태로 판단한 경우, 상기 측정 대상선로의 초기상태의 반사신호를 측정하여 저장한다(S4). 그리고 제어분석부(300)는 제 S2 단계의 판단결과, 측정 대상 선로의 반사신호로부터 부하의 개방상태에 따라 고장검출 모드로 판단한 경우, 측정 대상 선로의 현재 측정값을 상기 초기상태값과 비교한다(S6).
As shown in FIG. 5, the control and analysis unit 300 determines whether the load is open by measuring the reflection signal of the measurement object line to determine whether the measurement mode is the initial measurement mode (S2). The control and analysis unit 300 measures and stores the reflection signal of the initial state of the measurement object line when it is determined that the load is in the open state from the reflection signal of the measurement object line (S4). If it is determined from the reflection signal of the measurement object line that the load is in the open state, the control and analysis unit 300 compares the current measured value of the object line with the initial state value (S6).

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초기측정 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating an initial measurement mode operation according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 제어분석부(300)는 신호를 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 한다(S22). 다음으로 제어분석부(300)는 송신부의 제1 이득 조정기를 통해 기준크기를 설정하도록 한다(S24). 다음으로 제어분석부(300)는 송신부를 통해 송신신호를 출력한다(S26). 다음으로 제어분석부(300)는 수신부의 제2 이득 조정기를 통해 기준크기를 설정하도록 한다(S28). 다음으로 제어분석부(300)는 A/D변환하여(S30), 최대크기가 50% 이하인 경우, 송신부의 제1 이득 조정기를 통해 크기를 조정하도록 한다(S32). 다음으로 제어분석부(300)는 이득이 최대인 경우, 수신부의 제2 이득 조정기를 통해 크기를 조정하도록 한다(S34). 다음으로 제어분석부(300)는 송신부를 통해 송신신호를 출력하도록 한다(S36). As shown in FIG. 6, the control and analysis unit 300 generates a waveform to transmit the signal through the transmission unit (S22). Next, the control and analysis unit 300 sets a reference size through the first gain adjuster of the transmitter (S24). Next, the control and analysis unit 300 outputs the transmission signal through the transmission unit (S26). Next, the control and analysis unit 300 sets a reference size through the second gain adjuster of the receiver (S28). Next, the control and analysis unit 300 performs A / D conversion (S30). If the maximum size is 50% or less, the control unit 300 adjusts the size through the first gain adjuster of the transmitter (S32). Next, when the gain is the maximum, the control and analysis unit 300 adjusts the size through the second gain adjuster of the receiver (S34). Next, the control and analysis unit 300 outputs a transmission signal through the transmission unit (S36).

한편, 제 (S30) 단계 이후, 최대크기가 50% 이하가 아닌 경우, 제어분석부(300)는 그 절차를 (S38)단계로 이행하고, 디지털신호의 상관관계(correlation)를 분석하여 접속점 및 분기거리를 산출하여(S40), 메모리로 저장한다(S42).
If the maximum size is not less than 50% after step S30, the control and analysis unit 300 moves the procedure to step S38, analyzes the correlation of the digital signals, The branching distance is calculated (S40) and stored in the memory (S42).

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 고장검출 모드 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제어분석부(300)는 송신부를 통해 신호를 생성하고(S52), 송신부의 AWG 모듈과 제1 이득 조정기를 통해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절하여 송신신호를 출력하도록 한다(S54). 다음으로 제어분석부(300)는 수신부를 통해 수신하는 반사신호 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하도록 한다(S56). 다음으로 제어분석부(300)는 디지털 신호의 상관관계(correlation)를 분석하여 시간 및 분기거리를 산출하도록 한다(S58). 다음으로 제어분석부(300)는 측정대상 선로의 배선구간별 상관관계를 초기상태값과 비교하여 허용범위를 벗어나는 경우 고장 위험성으로 판단하여 그 결과를 출력하도록 한다(S60). 여기서, 본실시예에 따른 비교결과의 허용범위는 30%로 설정하였다.
7 is a flowchart illustrating a failure detection mode operation according to an embodiment of the present invention. 7, the control and analysis unit 300 generates a signal through the transmission unit (S52), adjusts the size of a waveform to be transmitted through the AWG module of the transmission unit and the first gain adjuster, and outputs a transmission signal (S54). Next, the control and analysis unit 300 adjusts the size of the reflected signal waveform received through the receiving unit according to the input range of the ADC to convert the analog signal into a digital signal (S56). Next, the control and analysis unit 300 analyzes the correlation of the digital signals to calculate the time and the branching distance (S58). Next, the control and analysis unit 300 compares the correlation of the wiring sections of the measurement target line with the initial state values, and determines that there is a risk of failure when the tolerance falls outside the allowable range, and outputs the result (S60). Here, the allowable range of the comparison result according to the present embodiment is set to 30%.

TDR(Time Domain Reflectometry)의 기본원리는 Radar, Sonar와 동일하다. 측정용 신호를 발생하여 측정 대상에 인가하고, 목표 지점에서 반사되는 신호를 검출 및 분석하는 것으로 그 대상이 금속케이블이 된다. 이 과정에서 적용되는 기본 원리는 전송선 이론(Transmission Line Theory)으로 전송선을 따라 진행하는 전자파는 특성 임피던스가 변화할 때 반사현상이 발생하는데 전송선의 특성 임피던스 보다 큰 임피던스 지점에서는 동위상, 작은 임피던스 지점에서는 역위상의 반사현상이 발생하고 이를 통해 이상점의 종류를 파악할 수 있다.The basic principles of TDR (Time Domain Reflectometry) are the same as Radar and Sonar. A measurement signal is generated and applied to the measurement target, and a signal reflected at the target point is detected and analyzed, and the object is a metal cable. The basic principle applied in this process is the transmission line theory. Electromagnetic waves propagating along the transmission line are reflected when the characteristic impedance changes. At the impedance point larger than the characteristic impedance of the transmission line, The reflection phenomenon of the opposite phase occurs and the kind of the abnormal point can be grasped.

TDR을 이용해서 측정할 때에는 측정 대상 케이블에 측정용 전기신호인 probing pulse를 인가한다. pulse는 측정 대상 케이블로 이루어진 전송선을 따라 진행하다 케이블의 종단 또는 특성 임피던스가 변화하는 이상점에서 반사파가 생성된다. probing pulse를 인가한 후 반사된 pulse를 수신할 때 걸리는 시간을 측정하여 케이블의 종단 또는 이상점의 거리를 확인한다. 이 때 시간을 거리로 변환하는 과정이 필요하며 이를 위해서는 해당 케이블에서 전자파가 진행하는 속도를 나타내는 변수인 VOP(Velocity Of Propagation)가 사용된다. 따라서 측정 거리는 측정된 시간에 의해서도 영향을 받고 VOP의 정확성에도 영향을 받는다. 일반적으로 동축케이블과 같이 특성 임피던스가 균일하게 유지되는 통신을 위한 케이블에서는 VOP가 비교적 안정적이지만 전력선과 같이 외부 환경의 영향을 받을 수 있는 경우에는 VOP의 균일성이 떨어지게 된다. 종단 또는 이상점까지의 거리 외에 반사되어 수집된 pulse의 모양을 통해 종단 및 이상점의 상태를 확인하게 된다.When measuring with TDR, a probing pulse, which is an electrical signal for measurement, is applied to the cable under test. The pulse travels along the transmission line consisting of the cable under measurement. The reflected wave is generated at the point where the cable end or the characteristic impedance changes. Measure the time taken to receive the reflected pulse after probing pulse and check the distance of cable end or abnormal point. In this case, a process of converting time to distance is required. To this end, Velocity Of Propagation (VOP), which is a variable indicating the speed at which electromagnetic waves propagate in the cable, is used. Therefore, the measured distance is also affected by the measured time and is also affected by the accuracy of the VOP. In general, VOP is relatively stable in a cable for communication in which the characteristic impedance is uniformly maintained, such as a coaxial cable, but when the external environment such as a power line can be influenced, the uniformity of the VOP is lowered. The state of the end point and the abnormal point is confirmed through the shape of the collected pulse reflected outside the distance to the end point or the abnormal point.

실제 케이블에서 pulse를 인가하는 경우, 전송되는 거리에 따라 형태가 변형된다. 이는 직렬 저항 성분에 의해 인가한 전자파의 전력이 소모되기 때문으로 케이블을 따라 probing pulse가 진행함에 따라 그 크기가 감소하게 된다. 또한 케이블의 capacitive loading 효과에 의해 probing pulse 및 반사된 pulse의 모양에 변형이 나타나게 된다. 그리고 케이블에서 각 주파수별 전송 속도가 실제로는 조금씩 다르기 때문에 dispersion 효과가 나타나서 pulse의 폭도 늘어나는 형태로 보이게 되며, 따라서 실제 케이블에 따라 유효 측정 거리가 다르게 나타난다.
When a pulse is applied on an actual cable, the shape changes according to the distance to be transmitted. This is because the power of the electromagnetic wave applied by the series resistance component is consumed and the size decreases as the probing pulse advances along the cable. Also, due to the capacitive loading effect of the cable, the shape of the probing pulse and the reflected pulse are deformed. Since the transmission speed of each frequency in the cable is actually slightly different, the dispersion effect appears so that the width of the pulse appears to be increased. Therefore, the effective measurement distance varies depending on the actual cable.

이상에서 본 고안의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above. It will be apparent to those skilled in the art that numerous modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the appended claims. And equivalents should also be considered to be within the scope of the present invention.

100 : 송신부 110 : AWG 모듈
120 : 제1 이득조정기 200 : 수신부
210 : 제2 이득조정기 220 : ADC 모듈
300 : 제어분석부 310 : CPU 모듈
320 : 메모리100: transmitting unit 110: AWG module
120: first gain adjuster 200:
210: second gain adjuster 220: ADC module
300: control analysis unit 310: CPU module
320: Memory

Claims (7)

측정 신호의 크기를 조절하여 측정 대상 선로에 송신하는 송신부;
상기 측정 대상 선로로부터 반사되는 반사신호의 크기를 조절하고 디지털 신호로 변환하도록 하는 수신부; 및
상기 송신부와 수신부를 제어하여, 상기 측정 대상 선로의 상태에 따라 상기 측정 대상 선로의 초기상태를 측정하여 저장하는 초기상태 측정모드와, 상기 측정 대상 선로의 현재 측정값을 상기 초기상태 측정값과 비교분석하는 고장검출 모드로 제어하는 제어분석부;를 포함하며,
상기 제어분석부는 수신부를 통해 수신하는 반사신호 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 디지털 신호의 상관관계를 분석하여 시간 및 분기거리를 산출하며 측정대상 선로의 배선구간별 상관관계를 초기상태값과 비교하여 허용범위를 벗어날 경우 고장검출 모드로 제어명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템.
A transmission unit for adjusting the size of the measurement signal and transmitting the adjusted measurement signal to the measurement target line;
A receiver for adjusting a magnitude of a reflection signal reflected from the measurement target line and converting the magnitude of the reflection signal into a digital signal; And
An initial state measurement mode for controlling the transmitter and the receiver to measure and store the initial state of the measurement object line according to the state of the object line; And a control analysis unit for controlling the failure analysis mode to be analyzed,
The control and analysis unit converts the analog signal into a digital signal by adjusting the magnitude of the waveform of the reflected signal received through the receiving unit according to the input range of the ADC and analyzes the correlation of the digital signal to calculate the time and the branching distance, And a control command is output in a failure detection mode when the correlation between the wiring line of the target line and the initial state value is out of the allowable range, and the wiring fault always monitoring system using the reflected wave analysis by the initial state value comparison.
제 1 항에 있어서,
상기 송신부는,
상기 제어분석부의 제어명령에 의해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 하는 AWG 모듈; 및
상기 제어분석부의 제어명령에 의해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절하도록 하는 제1 이득 조정기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템.
The method according to claim 1,
The transmitter may further comprise:
An AWG module for generating a waveform to be transmitted by a control command of the control and analysis unit; And
And a first gain adjuster for adjusting a magnitude of a waveform to be transmitted by a control command of the control and analysis unit.
제 1 항에 있어서,
상기 수신부는,
상기 제어분석부의 제어명령에 의해 수신한 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하도록 하는 제2 이득 조정기; 및
상기 제2 이득 조정기를 통해 조절된 아날로그 신호를 상기 제어분석부에서 처리할 수 있도록 디지털 신호로 변환하도록 하는 ADC모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템.
The method according to claim 1,
The receiver may further comprise:
A second gain adjuster for adjusting the magnitude of the waveform received by the control command of the control and analysis unit according to the input range of the ADC; And
And an ADC module for converting the analog signal adjusted through the second gain adjuster into a digital signal so that the analog signal can be processed by the control and analysis unit. Surveillance system.
제 1 항에 있어서,
상기 제어분석부는,
초기측정 모드인지를 판단하기 위하여 상기 측정 대상 선로의 반사신호를 측정하여 측정대상 선로의 반사신호로부터 부하의 개방상태에 따라 초기상태 측정모드 또는 고장검출 모드로 제어명령을 출력하는 CPU모듈; 및
상기 CPU모듈의 초기상태 측정모드에 따라 측정된 반사신호를 저장하고, 상기 고장검출 모드에서 측정된 신호를 임시 저장하는 메모리;를 포함하는 것을 특징으로 하는 초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템.
The method according to claim 1,
The control and analysis unit,
A CPU module for measuring a reflection signal of the measurement object line to determine whether it is an initial measurement mode and outputting a control command from the reflection signal of the object line to an initial state measurement mode or a failure detection mode according to the open state of the load; And
And a memory for storing the measured reflection signal according to the initial state measurement mode of the CPU module and for temporarily storing the measured signal in the failure detection mode. Failure monitoring system.
초기 상태값 비교를 통한 반사파 분석을 이용한 배선 고장 상시감시시스템을 이용한 제어방법에 있어서,
(a) 제어분석부가 측정 대상 선로의 반사신호를 측정하여 부하의 개방여부를 판단하는 단계;
(b) 상기 제어분석부가 상기 측정 대상 선로의 반사신호로부터 상기 부하의 개방상태로 판단한 경우, 상기 측정 대상선로의 초기상태의 반사신호를 측정하여 저장하는 단계; 및
(c) 상기 제어분석부가 상기 측정 대상 선로의 현재 측정값을 상기 초기상태값과 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 고장 상시감시시스템을 이용한 제어 방법.
A control method using a wiring fault monitoring system using reflected wave analysis by comparing an initial state value,
(a) determining by the control analysis unit whether a load is open by measuring a reflection signal of a measurement object line;
(b) measuring and storing a reflection signal of an initial state of the measurement object line when the control analysis unit determines that the load is in an open state from a reflection signal of the object line; And
(c) comparing the current measured value of the measurement object line with the initial state value by the control analysis unit.
제 5 항에 있어서,
상기 제 (b) 단계는,
(b-1) 상기 제어분석부가 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 하는 단계;
(b-2) 상기 제어분석부가 상기 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절하도록 하는 단계;
(b-3) 상기 제어분석부가 수신부를 통해 수신하는 반사신호 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하도록 하는 단계;
(b-4) 상기 제어분석부가 상기 (b-3) 단계에서 조절된 반사신호의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하도록 하는 단계; 및
(b-5) 상기 제어분석부가 상기 디지털신호의 상관관계(correlation)를 분석하여 접속점 및 분기 거리를 산출하여 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 고장 상시감시시스템을 이용한 제어 방법.
6. The method of claim 5,
The step (b)
(b-1) causing the control and analysis unit to generate a waveform to be transmitted through a transmitting unit;
(b-2) adjusting the size of a waveform to be transmitted through the transmission unit by the control and analysis unit;
(b-3) adjusting the magnitude of the waveform of the reflected signal received by the control and analysis unit through the receiving unit according to the input range of the ADC;
(b-4) converting the analog signal of the reflection signal adjusted in the step (b-3) into a digital signal; And
(b-5) analyzing the correlation of the digital signal and calculating and storing the connection point and the branching distance, and storing the calculated connection point and the branching distance.
제 5 항에 있어서,
상기 제 (c) 단계는,
(c-1) 제어분석부가 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형을 발생하도록 하는 단계;
(c-2) 상기 제어분석부가 상기 송신부를 통해 송신하고자 하는 파형의 크기를 조절하도록 하는 단계;
(c-3) 상기 제어분석부가 수신부를 통해 수신하는 반사신호 파형의 크기를 ADC의 입력범위에 따라 크기를 조절하도록 하는 단계;
(c-4) 상기 제어분석부가 상기 (c-3) 단계에서 조절된 반사신호의 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하도록 하는 단계;
(c-5) 상기 제어분석부가 상기 디지털신호의 상관관계(correlation)를 분석하여 시간 및 분기 거리를 산출하는 단계; 및
(c-6) 상기 제어분석부가 상기 측정대상 선로의 배선구간별 상관관계를 초기 상태값과 비교하여 허용범위를 벗어나는 경우 고장 위험성으로 판단하여 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선 고장 상시감시시스템을 이용한 제어 방법.
6. The method of claim 5,
The step (c)
(c-1) causing the control and analysis unit to generate a waveform to be transmitted through the transmission unit;
(c-2) adjusting the size of a waveform to be transmitted through the transmission unit by the control and analysis unit;
(c-3) adjusting the magnitude of the waveform of the reflected signal received by the control and analysis unit through the receiving unit according to the input range of the ADC;
(c-4) converting the analog signal of the reflection signal adjusted in the step (c-3) into a digital signal;
(c-5) calculating the time and the branching distance by analyzing the correlation of the digital signal; And
(c-6) comparing the correlation between the wiring sections of the measurement object line with the initial state value, and when the control analysis unit determines that the measurement object line is out of the allowable range, Control method using surveillance system.
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