KR101800021B1 - 배전망 감시 시스템 및 이를 위한 광복합 배전 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전망 감시 시스템 및 이를 위한 광복합 배전 케이블에 관한 것이다.
본 발명은 신호 송신부가 제어라인에 제어신호를 송신하여서 접속부의 제어를 통해 측정 대상 구간으로의 광 전송 경로를 설정하고, 설정된 광 전송 경로를 통해 광신호를 전송한 후, 반사되어 되돌아오는 광신호를 수신, 분석하여서 측정 대상 구간의 분포 온도를 산정한다.
본 발명에 의하면, 광복합 배전 케이블을 이용하여 배전망을 구성하면서 광복합 배전 케이블의 광섬유를 이용하여 배전망 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 감시하되 부하를 연결하는 분기 지점에 광신호를 스위칭하는 광스위치를 구비하여 광 전송 경로를 설정하고 해당 광 전송 경로를 통해 광신호를 송수신하여 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 측정함으로써 다양한 배전 경로를 갖는 배전망을 경제성 있게 효율적으로 감시할 수 있다.

Description

배전망 감시 시스템 및 이를 위한 광복합 배전 케이블{System for Power Distribution Network Monitoring and Optical Fiber Composite Power Distribution Cable Thereof}

본 발명은 배전망 감시 시스템에 관한 것으로, 특히 광복합 배전 케이블을 이용하여 배전망을 구성하면서 광복합 배전 케이블에 배치된 광섬유를 이용하여 경제성 있게 배전망 각 구간의 분포 온도를 감시하도록 하는 배전망 감시 시스템 및 이를 위한 광복합 배전 케이블에 관한 것이다.

종래에는 송전시 전력케이블의 운용신뢰성 등을 향상시키기 위해 송전 케이블에 광섬유 온도 센서를 사용하여 실시간으로 송전 케이블의 분포 온도를 측정하여 허용전류를 산정하는 기술이 사용되었다.

대한민국 특허 0401593호에는 광섬유 온도 센서로 측정된 전력케이블의 분포 온도를 이용하여 전력케이블 내부의 온도를 실시간으로 산정함으로써 전력케이블의 허용전류 및 허용 시간 등을 실시간으로 산정하고 예측할 수 있도록 구성하여 전력케이블의 송전 용량을 증가시키며, 전력케이블의 주변 환경 변화에 유연하게 대응하여 전력케이블 운용의 신뢰성을 향상시키는 실시간 전력케이블 허용전류 산정 및 예측 장치가 제시된바 있다.

기존에는 송전망에 대해서만 분포 온도 감시 시스템을 이용하여 이상 여부를 감시하였으나, 배전망 또한 최종 소비자와 가까이 있어 전력 사고 발생시 큰 인명피해 및 재산피해를 유발할 수 있기 때문에 배전망에서도 각 구간의 상태를 감시할 필요가 있다.

그러나 기존의 송전망 분포 온도 감시 시스템은 거리에 따른 분포 온도 정보만 알 수 있기 때문에 다양하고 복잡한 배전망의 경우 그대로 적용하기 어려운 문제가 있다. 특히, 동일한 거리를 가진 경로가 두 군데 이상이 있을 경우 거리 정보만으로는 경로의 구분이 어렵다. 도 1에 예시한 바와 같이, 부하(R2)와 부하(R4), 부하(R6)과 부하(R8)은 신호 송신부로부터 동일한 거리에 배치되어 있다. 따라서 거리에 따른 구분만으로는 경로의 구분이 어렵다. 또한 배전망은 분기되는 구간이 계속적으로 발생할 수 있어 경로가 변화할 때마다 거리를 보정해야 하는 문제가 발생할 수 있고 분기 구간 발생 이후 동일한 거리를 가진 경로가 발생할 가능성 또한 없지 않다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 광복합 배전 케이블을 이용하여 배전망을 구성하면서 광복합 배전 케이블에 배치된 광섬유를 이용하여 배전망 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 감시하되 전력라인의 분기 지점에 위치한 접속부에 광신호를 스위칭하는 광 스위치를 구비하여 광 전송 경로를 설정하고, 설정된 광 전송 경로를 통해 광신호를 송수신하여 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 측정함으로써 다양한 배전 경로를 갖는 배전망을 경제성 있게 효율적으로 감시하도록 하는 배전망 감시 시스템 및 이를 위한 광복합 배전 케이블을 제공함에 있다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템은, 광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호 및 분포 온도 측정용 광신호를 송신하는 신호 송신부; 상기 분포 온도 측정용 광신호를 전달하기 위한 광전송라인 및 전력을 전송하기 위한 전력라인으로 이루어진 광복합 배전 케이블; 상기 제어신호를 전달하기 위한 제어라인; 상기 제어신호를 수신하여 제어신호에 따라 광 전송 경로를 스위칭하는 광스위치 및 전력라인의 분기를 위한 배전접속재로 이루어진 접속부; 상기 광전송라인을 통해 반사되는 광신호를 수신하고 상기 수신된 광신호에 의거하여 분포 온도를 산정하는 신호 수신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 신호 송신부는, 광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호 송신부; 분포 온도 측정용 광신호를 송신하는 광신호 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 신호 송신부는, 광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호 송신부; 분포 온도 측정용 광신호를 송신하는 광신호 송신부; 상기 제어신호 송신부 및 상기 광신호 송신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 제어신호는, 스위칭 제어 대상의 접속부를 지정하기 위한 식별자와; 광 전송 경로를 제어하기 위한 스위칭 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 제어신호는, 광신호, 전기신호 또는 무선신호 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 광복합 배전 케이블은, 상기 제어라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 접속부는, 상기 제어신호를 식별하고, 식별된 신호에 따라 광스위치에 스위칭 신호를 전달하는 제어신호 검출부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 광전송라인을 통해 반사되는 광신호는 라만 산란광을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 라만 산란광은 스토크광과 반 스토크광을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면 상기 신호 수신부는, 상기 수신된 광신호를 분리하는 광필터; 분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드; 변환된 전기신호에 의거하여 분포 온도를 산정하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면 상기 신호 수신부는, 상기 수신된 광신호를 분리하는 광필터; 분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드; 변환된 전기신호를 증폭하는 증폭기; 증폭된 전기신호에 의거하여 분포 온도를 산정하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템에 의하면, 상기 신호 수신부는, 산정된 분포 온도를 나타내는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

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또한, 본 발명에 따른 배전망 감시를 위한 광복합 배전 케이블에 의하면, 케이블의 길이방향에 따른 분포 온도를 측정하기 위한 분포 온도 측정용 광신호를 전달하기 위한 광전송라인; 전력을 전송하기 위한 전력라인; 및 상기 광신호의 전송 경로를 제어하는 제어신호를 전달하기 위한 제어라인을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 배전망 감시를 위한 광복합 배전 케이블에 의하면, 상기 제어신호는, 케이블 접속부의 광스위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또는, 본 발명에 따른 배전망 감시를 위한 광복합 배전 케이블에 의하면, 상기 제어신호는 광신호인 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명에 따른 배전망 감시를 위한 광복합 배전 케이블에 의하면, 상기 제어신호는 접속부 식별자 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또는, 본 발명에 따른 배전망 감시를 위한 광복합 배전 케이블에 의하면, 상기 제어신호는 스위칭 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 광복합 배전 케이블을 통해 배전망을 구성하면서, 광복합 배전 케이블의 광섬유를 이용하여 배전망 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 감시하되 전력라인의 분기 지점에 광신호를 스위칭하는 광 스위치를 구비하여 광 전송 경로를 설정하고 해당 경로를 통해 광신호를 송수신하여 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 측정함으로써 다양한 배전 경로를 갖는 배전망을 경제성 있게 효율적으로 감시하게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 동일한 거리를 가진 경로라고 하더라도 측정할 구간의 경로를 미리 설정하기 때문에 경로 구분을 명확히 할 수 있고, 배전망이 분기 되더라도 접속부를 기점으로 연결이 추가되므로 작업이 편리할 뿐 아니라 전체적으로 거리보정을 다시 할 필요가 없으므로 매우 경제적이다.

도 1은 종래의 배전망을 도시한 도.
도 2는 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템의 실시예를 도시한 도.
도 3는 본 발명에 사용된 광복합 배전 케이블을 도시한 측면도.
도 4a는 본 발명에 사용된 광복합 배전 케이블의 실시예를 도시한 횡단면도.
도 4b는 본 발명에 사용된 광복합 배전 케이블의 다른 실시예를 도시한 횡단면도.
도 5는 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템의 다른 실시예를 도시한 도.
도 6은 본 발명에 따른 배전망 감시 처리 과정을 도시한 흐름도
도 7은 본 발명에 따른 배전망 감시 처리 과정을 도시한 흐름도
도 8은 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템의 다른 실시예를 도시한 도

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.

본 발명은 광복합 배전 케이블을 이용하여 배전망을 구성하면서 광복합 배전 케이블의 광섬유를 이용하여 배전망 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 감시하되 부하를 연결하는 분기 지점에 광신호를 스위칭하는 광 스위치를 구비하여 광 전송 경로를 설정하고 해당 광 전송 경로를 통해 광신호를 송수신하여 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 측정함으로써 다양한 배전 경로를 갖는 배전망을 경제성 있게 효율적으로 감시하도록 구현된다.

도 2는 본 발명에 의한 배전망 감시 시스템을 이용한 실시 예이다. 배전망의 특정 구간의 이상여부를 감시하기 위해, 먼저 신호 송신부(10)에서 광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호를 제어라인(23)을 통해 접속부(30)에 송신하여 감시하고자 하는 광 전송 경로를 설정한다. 감시 대상의 광 전송 경로가 설정된 이후, 신호 송신부(10)에서 설정된 광 전송 경로를 따라 분포 온도 측정용 광신호를 송신한다. 광신호를 송신한 후, 신호 수신부(40)에서 광 전송 경로를 통해 반사되어 되돌아오는 광신호를 수신하고, 이에 의거하여 분포 온도를 산정한다.

본 발명에 따른 신호 송신부(10)는 제어부(13)를 포함함으로써 제어신호 송신부(11)의 제어신호 및 광신호 송신부(12)의 분포 온도 측정용 광신호의 송신을 제어한다. 즉, 제어부(13)는 광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호를 제어신호 송신부(11)로 하여금 전송하게 하고, 광 전송 경로가 설정된 후에 광신호 송신부(12)로 하여금 분포 온도 측정용 광신호를 전송하게 한다.

본 발명에 따른 제어신호는, 광 전송 경로를 제어하기 위한 스위칭 데이터를 포함한다. 그리고, 선택적으로 스위칭 제어 대상의 접속부를 지정하기 위한 식별자데이터를 포함할 수 있다. 제어신호가 식별자 데이터와 스위칭 데이터를 포함함으로써, 스위칭 제어 대상의 접속부(30)를 특정할 수 있으며, 특정된 접속부(30)내의 광스위치(32)를 제어할 수 있다. 만일, 전체 배전망에서 광 전송 경로를 제어하기 위한 접속부(30)가 하나일 경우, 접속부(30)에 포함된 광스위치(32) 또한 하나만 사용되므로 제어신호는 식별자 데이터를 포함할 필요가 없다.

그리고 제어라인(23)에 의해 전송되는 제어신호는 광신호, 전기신호, 또는 무선신호가 사용될 수 있다. 상기 제어라인은 광복합 배전 케이블과는 별도의 케이블로 사용될 수도 있으나, 바람직하게는 광복합 배전 케이블 내에 제어라인을 배치하여 사용될 수 있다. 제어신호로 광신호를 사용할 경우, 제어라인으로 별도의 광케이블을 사용할 수 있으며, 스테인레스 스틸 튜브(SSLT) 등에 하나 이상의 광섬유가 수용된 광전송유닛을 광복합 배전 케이블 내에 배치하여 사용할 수도 있다. 이때, 제어신호가 광신호이고 제어라인(23)이 광복합 배전 케이블 내에 배치되어 사용될 경우, 제어라인(23)과 광전송라인(22)이 모두 광섬유를 이용할 수 있으므로 스테인레스 스틸 튜브(SSLT)에 포함된 복수의 광섬유 중 하나를 택일하여 제어라인 또는 광전송라인으로 사용할 수 있다. 또한, 제어신호를 전기신호로 사용할 경우에는, 제어라인으로 UTP케이블 등과 같은 전기신호 전송용 케이블 등이 사용 가능한데, 이 경우에도 광복합 배전 케이블과는 별도의 케이블로도 사용 가능하며, 광복합 배전 케이블 내에 상기 전기신호 전송용 케이블을 배치하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 광복합 배전 케이블(20)은, 도 3에 나타난 바와 같이, 전력 전송을 위한 전력라인(21)과 분포 온도 측정을 위한 광전송라인(22)을 포함한다. 전술한 바와 같이, 제어라인(23)은 광복합 배전 케이블(20) 내에 위치할 수 있고, 광복합 배전 케이블(20)과 별도의 케이블을 사용할 수도 있다.

본 발명에 따른 접속부(30)는, 도 2에 나타난 바와 같이, 경로를 스위칭하기 위한 광스위치(32)와 전력라인을 분기하기 위한 배전접속재(31)를 포함한다. 접속부(30)와 부하 사이에도 광복합 배전 케이블(20)을 사용할 수 있다. 이 경우 경로를 제어할 필요가 없으므로 광복합 배전 케이블(20) 내에 제어라인은 포함되지 않을 수 있다.

또한 전체 배전망에서 다수의 접속부(30)가 있을 경우, 제어신호에 포함된 식별자 데이터로서 이를 구별할 수 있다. 일반적으로 하나의 접속부(30)에는 하나의 광스위치(32)가 포함되어 있어 접속부의 구별만으로 광스위치를 특정할 수 있다. 그러나 필요에 따라 접속부(30)에 다수의 광스위치가 포함될 경우 식별자 데이터에 접속부를 특정하는 식별자외에 광스위치를 특정하는 식별자가 더 포함될 수 있다. 접속부(30) 내의 제어신호 검출부(33)는 제어신호를 수신하며, 광스위치는 수신된 스위칭 데이터 신호에 따라 스위칭을 하게 된다.

본 발명에 따른 신호 수신부(40)는, 도 2에 나타난 바와 같이, 광 전송 경로를 통해 반사되어 되돌아오는 광신호를 분리하기 위한 광필터(41)와 분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드(42) 그리고 변환된 전기신호에 의거하여 분포 온도를 산정하는 연산부(44)를 포함한다. 전기신호가 미약할 경우, 이를 증폭하기 위한 증폭기(43)가 포함될 수 있다. 또한 산정된 분포 온도 결과를 나타내기 위한 표시부(45)를 포함할 수 있다.

광 전송 경로를 통해 반사되어 되돌아오는 광신호에는 레일리(Rayleigh) 산란광, 라만(Raman) 산란광, 브릴루앙(Brillouin) 산란광 등을 포함한다. 이 중에서 분포 온도를 산정하기 위해서 라만(Raman) 산란광에 포함된 스토크광(stokes)과 반스토크광(anti-stokes)을 이용하는데, 이를 라만 효과(Raman effect)라고 한다. 이 때 광필터(41)는 상기 광신호를 분리한다.

라만(Raman)산란광의 강도와 온도의 관계식을 이용하여 온도를 산정할 수 있다. 이는 다음 수학식1과 같다.

(여기서, l_as:anti-stokes 광의 강도, l_s: stokes 광의 강도, h: 프랭크 상수, k: 볼츠만 상수, c: 광속도, T: 광신호 반사 지점의 온도, v: 광신호의 입사 주파수)

또한, OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 원리를 이용하여 되돌아오는 광신호의 경과 시간을 측정함으로써 반사된 지점과의 거리를 산정할 수 있다. 이는 다음 수학식2와 같다.

(여기서, x: 거리, c: 광신호 속도(광의 속도), t: 광신호가 입사되고 난 후에 반사되어 되돌아온 시간)

다시 말해서, 신호 수신부(40)에서는 반사되어 되돌아오는 광신호를 광필터(41)를 이용하여 분포 온도 산정에 필요한 광신호를 분리한다. 분리된 광신호를 포토다이오드(42)에서 전기신호로 변환하고, 이 때 전기 신호가 미약할 경우 증폭기(43)를 이용하게 된다. 증폭된 신호에 의거하여 라만 효과(Raman effect)와 OTDR(Optical Time Domain Reflectometer) 원리를 이용하여 거리에 따른 분포 온도를 산정한다. 산정된 분포 온도를 모니터링함으로써 배전망 각 구간의 이상여부를 감시할 수 있다.

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 광복합 배전 케이블(20)의 횡단면도이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 이용되는 광복합 배전 케이블(20)은 케이블의 중심부에 배치되는 코어부(120)와, 이 코어부의 둘레에 피복되는 외피부(121) 및 코어부와 외피부 사이에 개재되는 전송유닛(107, 108)로 구성된다.

상기 코어부(120)는 다시 중심도체(100), 중심도체(100)의 외주에 피복되는 내부반도전층(101), 내부반도전층(101)에 피복되는 절연층(102) 및 절연층 외주에 피복되는 외부반도전층(103)으로 구성된다.

상기 외피부(121)는 최외곽에 피복되는 시스층(105)이외에도, 전송유닛을 감싸는 금속시스층(104)을 포함할 수 있다.

상기 코어부(120)와 상기 외피부(121) 사이에 위치하는 전송유닛(107, 108)은 광 측정 경로를 제어하기 위한 제어신호전송유닛(108)과; 경로의 온도를 측정하기 위한 광전송유닛(107)을 포함한다. 또한 코어부(120)와 외피부(121) 사이에는 전송유닛(107, 108) 이외에도 외력으로부터 전송유닛을 보호하는 지지선(109)을 포함할 수도 있고, 고장 전류, 누설 전류 등을 흐르게 하기 위한 중성선(106)을 포함할 수 있다.

도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광복합 배전 케이블(20)의 횡단면도이다. 도면을 참조하면, 본발명에 따른 광복합 배전 케이블(20)은 복수의 광섬유(111)를 수용한 하나 이상의 스테인레스 스틸 튜브(110)가 광복합 배전 케이블(20) 내에 위치할 수 있다. 이때, 복수의 광섬유(111) 중 선택하여 제어라인(23) 또는 광전송라인(22)으로 사용할 수 있다. 본 발명의 일실시예로 하나의 스테인레스 스틸 튜브(110) 내 복수 개의 광섬유(111) 중 하나는 제어라인(23)으로, 다른 하나를 광전송라인(22)으로 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명에 의한 배전망 감시 시스템을 이용한 다른 실시 예이다. 이하 부하(c), 부하(d), 부하(e)까지 배전망 각 구간의 분포 온도 측정 처리 과정을 설명한다.

신호 송신부(10)로부터 부하(c)까지의 구간을 D1, 신호 송신부(10)부터 부하(d)까지의 구간을 D2, 신호 송신부(10)부터 부하(e)까지의 구간을 D3라고 한다. 이하 도 5를 참고하여, D1, D2, D3 구간의 분포 온도 측정 방법을 설명한다.

D1 구간 경로를 감시하고자 하는 경우, 제어신호 송신부(11)에서 식별자 A와 스위칭 1(이하 'A1'이라 한다.) 데이터가 포함된 제어신호를 제어라인을 통해 접속부(30)에 전달한다. 각 접속부(30)는 제어신호 검출부(33)를 통해 해당 접속부를 식별한 다음, 해당될 경우 스위칭 데이터를 통해 광스위치(32)를 스위칭한다. 따라서 제어신호 송신부(11)에서 'A1'을 보낸 경우 접속부A의 제어신호 검출부(33)에서 이를 식별하여 광스위치를 1번 경로로 스위칭한다. 그 다음 광신호 송신부(12)에서 분포 온도 측정용 광신호를 송신하고, 그 경로에서 반사된 광신호를 신호 수신부(40)에서 수신하여 D1 구간의 분포 온도를 산정한다.

D2 구간 경로를 감시하고자 하는 경우, 제어신호 송신부(11)에서 식별자 A, 스위칭 2(이하 'A2'이라 한다.)와 식별자 B, 스위칭1(이하 'B1'이라 한다.)데이터가 포함된 제어신호를 제어라인을 통해 접속부(30)에 전달한다. 제어신호 송신부(11)에서 'A2와 B1'을 보낸 경우 접속부A의 제어신호 검출부(33)에서 이를 식별하여 광스위치를 2번 경로로 스위칭하고, 접속부B의 제어신호 검출부(33)에서 이를 식별하여 광스위치를 1번 경로로 스위칭한다. 그 다음 광신호 송신부(12)에서 분포 온도 측정용 광신호를 송신하고, 그 경로에서 반사된 광신호를 신호 수신부(40)에서 수신하여 D2 구간의 분포 온도를 산정한다.

D3 구간 경로를 감시하고자 하는 경우, 제어신호 송신부(11)에서 식별자 A, 스위칭 2(이하 'A2'이라 한다.)와 식별자 B, 스위칭2(이하 'B2'이라 한다.)데이터가 포함된 제어신호를 제어라인을 통해 접속부(30)에 전달한다. 제어신호 송신부(11)에서 'A2와 B2'을 보낸 경우 접속부A의 제어신호 검출부(33)에서 이를 식별하여 광스위치를 2번 경로로 스위칭하고, 접속부B의 제어신호 검출부(33)에서 이를 식별하여 광스위치를 2번 경로로 스위칭한다. 그 다음 광신호 송신부(12)에서 분포 온도 측정용 광신호를 송신하고, 그 경로에서 반사된 광신호를 신호 수신부(40)에서 수신하여 D3 구간의 분포 온도를 산정한다.

따라서 이와 같은 방법으로 배전망 각 구간을 감시할 수 있다.

도 6은 본 발명에 의한 배전망 감시 처리 과정을 도시한 흐름도이다. 먼저, 신호 송신부(10)의 제어신호 송신부(11)는 배전망의 감시 경로를 특정하기 위해 제어신호를 송신하여 광스위치(32)를 스위칭하여 광 전송 경로 설정한다(S100). 그 다음, 신호송신부(10)의 광신호 송신부(12)에서 분포 온도 측정용 광신호를 설정된 광 전송 경로에 송신한다(S200). 분포 온도 측정용 광신호를 송신한 후, 광 전송 경로를 통해 반사되어 되돌아오는 광신호를 신호 수신부(40)에서 수신하여 분포 온도 산정에 필요한 광신호를 분리하고, 분리된 광신호에 의거하여 분포온도를 산정한다(S300).

도 7은 도 6의 마지막 단계(S300)의 처리 과정을 더욱 상세히 도시한 흐름도이다. 제어신호 송신으로 설정된 광 전송 경로에 분포 온도 측정용 광신호를 송신한 이후(S100, S200), 광 전송 경로를 통해 반사되어 되돌아오는 광신호 중 분포 온도 산정에 필요한 광신호를 분리하고(S301), 분리된 광신호를 전기신호로 변환한다(S302). 이때 변환된 전기신호가 미약할 경우, 전기신호를 증폭하는 과정을 거친다(S303). 변환된 또는 변환되어 증폭된 전기신호에 의거하여 분포 온도를 산정하고(S304), 분포 온도 산정 결과를 표시한다(S305).

도 8은 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템을 배전망에 적용한 일실시예이다. 제어라인(23)은 신호송신부(10)의 제어신호 송신부(11)와 접속부(30)의 제어신호 검출부(33) 사이를 연결하여, 신호송신부에서 송신된 제어신호를 접속부(30)에 전달한다. 제어신호에 따라 해당 접속부(30)의 광스위치(32)가 스위칭되어 분포 온도 측정 대상의 광 전송 경로가 설정된다. 광전송라인(22)은 신호송신부(10)의 광신호 송신부(12)로부터 접속부(30)의 광스위치를 거쳐 부하까지 연결되는데, 광 전송 경로는 광전송라인(22)으로 이루어진다. 전력라인(21)은 접속부(30)를 통해 분기되며, 각 부하까지 전력을 전송한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 배전망 감시 시스템은 광복합 배전 케이블을 이용하여 배전망을 구성하면서 광복합 배전 케이블의 광섬유를 이용하여 배전망 각 구간의 온도를 함께 감시함으로써 경제성 있게 효율적으로 배전망을 감시하여 배전 사고에 대한 신속한 대처를 가능케 한다.

본 발명에 의한 배전망 감시 시스템은 접속부의 광스위치를 이용하여 다중 경로를 선택하여 배전망의 특정 구간의 분포 온도를 측정할 수 있기 때문에 동일한 거리를 가진 구간이라 할지라도 구분이 용이하며, 분기되는 구간이 발생한다 하더라도 분기되는 구간에 대한 거리보정만 필요할 뿐, 전체적으로 거리보정을 다시 할 필요가 없어서 매우 경제적이다.

본 발명은 상술한 설명에 한정되는 것은 아니고, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 아니하는 범위 내에서 본 발명을 여러 가지 형태로 변경 실시할 수 있을 것이며, 그러한 변경 실시는 본 발명의 기술적 범위에 해당된다고 할 것이다.

본 발명은 전력을 전력 사용처에 공급하는 배전망에 유용하게 적용할 수 있을 것이다. 본 발명에 의하면, 광복합 배전 케이블을 이용하여 배전망을 구성하면서 광복합 배전 케이블의 광섬유를 이용하여 배전망 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 감시하되 부하를 연결하는 분기 지점에 광신호를 스위칭하는 광 스위치를 구비하여 광 전송 경로를 설정하고 해당 광 전송 경로를 통해 광신호를 송수신하여 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 측정함으로써 다양한 배전 경로를 갖는 배전망을 경제성 있게 효율적으로 감시할 수 있다.

10: 신호송신부 11: 제어신호 송신부
12: 광신호 송신부 13: 제어부
20: 광복합 배전 케이블 21: 전력라인
22: 광전송라인 23: 제어라인
30: 접속부 31: 배전접속재
32: 광스위치 33: 제어신호 검출부
40: 신호 수신부 41: 광필터
42: 포토다이오드 43: 증폭기
44: 연산부 45: 표시부
R1~R10, a, b, c, d, e: 부하 100: 중심도체
101: 내부반도전층 102: 절연층
103: 외부반도전층 104: 금속시스층
105: 시스층 106: 중성선
107: 광전송유닛 108: 제어신호전송유닛
109: 지지선 110: 스테인레스 스틸 튜브(SSLT)
111: 광섬유 120: 코어부
121: 외피부

Claims (20)

1. 광복합 배전 케이블의 광섬유를 이용하여 배전망의 각 배전 구간에 대한 분포 온도를 감시하기 위한 배전망 감시 시스템으로서,
   광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호 및 분포 온도 측정용 광신호를 송신하는 신호 송신부;
   상기 분포 온도 측정용 광신호를 전달하기 위한 광전송라인 및 전력을 전송하기 위한 전력라인으로 이루어진 광복합 배전 케이블;
   상기 제어신호를 수신하여 제어신호에 따라 광 전송 경로를 스위칭하는 광스위치 및 전력라인의 분기를 위한 배전접속재로 이루어진 접속부;
   상기 광전송라인을 통해 반사되는 광신호를 수신하고 상기 수신된 광신호에 의거하여 분포 온도를 산정하는 신호 수신부를 포함하고,
   상기 접속부는 상기 제어신호를 식별하고, 식별된 신호에 따라 상기 광스위치에 스위칭 신호를 전달하는 제어신호 검출부를 포함하며,
   상기 광복합 배전 케이블은 상기 신호 송신부의 제어신호 송신부와 상기 접속부의 제어신호 검출부 사이를 연결하여, 상기 신호 송신부에서 송신된 제어신호를 상기 접속부에 전달하는 제어라인을 내부에 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 신호 송신부는,
   광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호 송신부;
   분포 온도 측정용 광신호를 송신하는 광신호 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 신호 송신부는,
   광 전송 경로를 제어하기 위한 제어신호 송신부;
   분포 온도 측정용 광신호를 송신하는 광신호 송신부;
   상기 제어신호 송신부 및 상기 광신호 송신부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어신호는,
   스위칭 제어 대상의 접속부를 지정하기 위한 식별자와;
   광 전송 경로를 제어하기 위한 스위칭 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 제어신호는,
   광신호, 전기신호 또는 무선신호 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 광복합 배전 케이블은,
   상기 제어라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
7. 삭제
8. 제 1항에 있어서,
   상기 광전송라인을 통해 반사되는 광신호는
   라만 산란광을 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 라만 산란광은 스토크광과 반 스토크광을 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
10. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 수신부는,
    상기 수신된 광신호를 분리하는 광필터;
    분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드;
    변환된 전기신호에 의거하여 분포 온도를 산정하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
11. 제 1항에 있어서,
    상기 신호 수신부는,
    상기 수신된 광신호를 분리하는 광필터;
    분리된 광신호를 전기신호로 변환하는 포토다이오드;
    변환된 전기신호를 증폭하는 증폭기;
    증폭된 전기신호에 의거하여 분포 온도를 산정하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
12. 제 1항, 제 10항 내지 제 11항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 수신부는,
    산정된 분포온도를 나타내는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시 시스템.
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 케이블의 길이방향에 따른 분포 온도를 측정하기 위한 분포 온도 측정용 광신호를 전송하기 위한 광전송라인;
    전력을 전송하기 위한 전력라인; 및
    상기 광신호의 전송 경로를 제어하는 제어신호를 전송하기 위한 제어라인을 포함하며,
    상기 제어신호는 케이블 접속부의 광스위치를 제어하는 광신호이면서, 접속부 식별자 데이터 및 스위칭 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전망 감시를 위한 광복합 배전 케이블.
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

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