KR102047813B1 - Discrimination and restoration method for detecting fault section of submarine cable - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해저케이블 고장구간 탐색시스템을 이용한 고장구간 탐색하여 고장복구를 수행하는 방법에 관한 것으로, 해저케이블 고장구간 탐색시스템을 이용하여 고장구간 탐색하여 고장복구를 수행하는 방법에 있어서, 해저케이블의 제1측에서 시험전류를 주입하고 이때 발생되는 자계를 탐색하여 제1 자계검출패턴을 분석하는 단계와, 해저케이블의 제2측에서 시험전류를 주입하고 이때 발생되는 자계를 탐색하여 제2 자계검출패턴을 분석하는 단계와, 상기 제1 및 제2 자계검출패턴을 분석할 결과 상기 제1 및 제2 자계검출패턴에 경사패턴이 발견되면 고장구간인 것으로 판단하고, 제1 및 제2 자계검출패턴에 대하여 패턴비교 분석하는 단계와, 상기 패턴비교 분석을 통해 상기 제1 및 제2 자계검출패턴이 동일 구간에서 크로스 패턴으로 존재할 경우, 이 구간 내에 고장점이 존재하는 것으로 판단하는 단계 및 상기 크로스 패턴이 발생한 지점을 중심으로 데이터 분석을 통해 고장구간 또는 고장점을 추출하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for performing fault recovery by searching for a fault section using a submarine cable fault section search system. In the method for performing fault recovery by searching for a fault section using a submarine cable fault section search system, Injecting a test current from the first side and searching the magnetic field generated at this time to analyze the first magnetic field detection pattern, Injecting a test current from the second side of the submarine cable and searching the magnetic field generated at this time to detect the second magnetic field Analyzing the pattern and analyzing the first and second magnetic field detection patterns, if a gradient pattern is found in the first and second magnetic field detection patterns, it is determined that the failure interval is determined, and the first and second magnetic field detection patterns are identified. When the pattern comparison analysis and the first and second magnetic field detection pattern is present as a cross pattern in the same section through the pattern comparison analysis, Determining that there is a failure point in this section and extracting the failure section or failure point through the data analysis based on the point where the cross pattern occurs.
Description
본 발명은 해저케이블 고장구간 탐색 및 고장복구 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속시스가 다중접지된 해저케이블의 고저항 지락고장 또는 내부고장 발생시 고장회로에 인위적으로 시험전류를 주입하여 금속시스 접지점을 경계로 하는 구간별 자계검출 변화패턴 특성을 이용하여 고장구간을 판별할 수 있고, 또한 금속시스 접지점 사이를 고려한 예비케이블을 확보함으로써 고장복구도 용이하게 수행할 수 있도록 하는 해저케이블 고장구간 탐색 및 고장복구 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for searching and troubleshooting a subsea cable fault section, and more specifically, a metal current ground point by artificially injecting a test current into a fault circuit when a high resistance ground fault or an internal fault occurs in a multi-ground submarine cable. Fault section can be identified by using the magnetic field detection change pattern characteristics of each section bounded by the lateral boundary, and also the submarine cable fault section can be easily repaired by securing a spare cable considering the metal sheath ground point. It relates to a troubleshooting method.
우리나라의 도서지역 전력공급을 담당하고 있는 배전 해저케이블은 대부분 남해안에 설치되어 있으며, 그 다음으로 서해안 그리고 제주도에 설치되어 있다.Most distribution submarine cables in charge of power supply to islands in Korea are installed on the southern coast, followed by the west coast and Jeju island.
또한 제주와 육지간 전력공급을 담당하고 있는 송전급 해저케이블로는 제주와 해남간 설치 운전 중인 HVDC(High Voltage Direct Current) 해저케이블과 최근 건설된 제주와 진도간 해저케이블이 있으며, 제주지역 전력의 50% 이상을 담당할 것으로 전망되고 있다. 또한 대규모 해상풍력의 육지계통연계와 동북아 계통연계까지 고려하면 해저케이블 증가는 더욱 가속화될 것으로 보인다.In addition, the transmission-grade submarine cables that are responsible for supplying power between Jeju and land include HVDC (High Voltage Direct Current) submarine cables in operation between Jeju and Haenam, and recently constructed submarine cables between Jeju and Jindo. It is expected to cover more than 50%. In addition, the increase in submarine cable is expected to accelerate further considering the land-based linkage of large-scale offshore wind power and the linkage of Northeast Asia.
이러한 해저케이블 설치방법은 매설방식과 비 매설방식으로 분류되는데 한국전력공사에서는 배전 해저케이블의 경우 2003년부터 전량 매설방식으로 시공하고 있다. 그리고 송전급 HVDC 해저케이블은 전 구간 매설방식을 채택하여 시공하고 있다. These submarine cable installation methods are classified into a buried method and a non-embedded method. KEPCO has been constructing all submarine cables since 2003. And transmission grade HVDC submarine cable is being constructed by adopting the entire method of laying.
상기와 같이 매설방식을 채택하고 있는 주된 이유는 태풍, 지형영향 등으로 인한 자연 재해적 요인과, 선박의 어로행위 또는 정박시 투묘(닻 내림) 등의 인위적 위해요소로부터 해저케이블을 완전히 보호하여 도서지역 고객에 대한 안정적인 전력공급을 확보함으로써, 국민 편익을 도모하는 데 목적이 있으며, 해저케이블의 경우 고장이 발생하면 고장복구에 막대한 비용이 발생하므로 이를 미연에 방지하고자 하는 데 그 목적이 있다.The main reason for adopting the above method is to completely protect the submarine cable from natural disasters such as typhoons and terrain effects, and artificial hazards such as fishing behavior or anchoring during anchoring. By securing a stable power supply to local customers, it aims to promote the public's benefits, and in the case of submarine cables, if the failure occurs, a huge cost is required for the recovery of the failure.
현재 해저구간에 포설된 해저케이블의 개략위치 탐색은 해저케이블 단말에 측정회로를 구성하여 개략적인 고장위치를 계산하는 방법으로 펄스를 이용하는 TDR(Time Domain Reflector)과 휘트스토운 브릿지 원리를 이용한 머레이 루프법을 사용하여 고장위치를 측정하여 개략적인 위치를 계산하고 있다. 이때 오차는 약 1% 내외이지만, 해저케이블 구간이 길수록 오차범위는 커지며, 해저구간의 경우 여러 가지 장애요인으로 고장점의 오차가 클수록 고장복구에 지장을 초래한다. The approximate location of the submarine cable installed in the submarine section is to calculate the approximate fault location by constructing the measurement circuit at the submarine cable terminal.The Murray loop using the TDR (Time Domain Reflector) using the pulse and the Wheatstone bridge principle The approximate location is calculated by measuring the fault location using the method. At this time, the error is about 1%, but the longer the submarine cable section, the larger the error range, and in the case of the submarine section, various obstacles cause more troubles in failure recovery.
따라서 개략적인 위치가 측정되면 다음으로 고장복구에 필요한 해저케이블 절단위치를 결정할 수 있도록 고장현장에서 상세위치 탐색을 시행하는데, 이때 잠수사를 이용한 육안확인 방법과 고장점 전후의 누설전류의 차를 이용한 자계검출방식에 의한 전기적인 방법을 사용하고 있다.Therefore, when the approximate position is measured, next, detailed position search is performed at the fault site to determine the submarine cable cutting position necessary for fault recovery. At this time, a visual inspection method using a diver and a magnetic field using the difference between leakage currents before and after the fault point are used. The electrical method by the detection method is used.
여기서 상기 육안확인 방법은 해저케이블에 투묘로 인한 닻 또는 쇠말목 투하 등의 외부손상에 의한 경우 시계가 확보된 노출부분에서는 가능하지만, 매설이 되어있다든지 시계가 확보되지 않는 경우 또는 30m 이하의 심해저의 경우는 거의 기대할 수 없는 한계점을 가지고 있다.Here, the visual confirmation method is possible in the exposed part where the watch is secured in case of external damage such as anchoring or dropping of a seam due to anchoring on the submarine cable, but when buried or the watch is not secured or in the deep sea of 30m or less In case of, there is a limit that can hardly be expected.
한편 상기 자계검출방식은 전기적으로 접근할 수 있는 현존하는 방법 중 세계적으로 가장 많이 사용하고 있는 상세위치 탐색방법으로서, 해저케이블 지락 또는 단선 고장시 효과적인 방법이라고 할 수 있다. 하지만 해저케이블 고장시 고장전류가 해수로 귀로하지 않는 고장의 경우는 고장점을 탐색할 수 없게 되는 문제점이 있다. 다시 말해 상기 자계검출방식은 반드시 고장전류가 해수로 귀로해야만 탐색이 가능하게 되는 문제점이 있다.On the other hand, the magnetic field detection method is a detailed position search method that is the world's most widely used among the existing methods that can be electrically accessed, it can be said to be an effective method in the case of submarine cable ground fault or breakage failure. However, in the case of a failure in which the fault current does not return to seawater when the submarine cable fails, there is a problem in that the point of failure cannot be searched. In other words, the magnetic field detection method has a problem that the fault current must be searched only when the fault current returns to the seawater.
그런데 국내 제주와 육지간 전력을 연계하고 있는 HVDC 해저케이블과 같이 100km 이상의 장거리 전력용 해저케이블의 경우, 스위칭 서지 등에 PE 시스 층을 보호하기 위해 금속시스를 다중 접지하는 형태로 설계되어 현장에 설치하고 있는데, 이 경우 고장 유형에 따라 고장점 탐색이 불가한 경우도 발생할 수 있다. However, in case of long distance submarine cable over 100km, such as HVDC submarine cable connecting electric power between Jeju and Korea, it is designed in the form of multiple grounding of metal sheath to protect PE sheath layer in switching surge, etc. In this case, it may be impossible to search for a failure point depending on the type of failure.
즉, 고장의 크기가 심하여 고장전류가 해수로 귀로하는 조건의 고장이 발생하면 탐색이 용이하지만, 경년변화에 의한 내부고장 등 고장의 정도가 작은 고저항 지락고장의 경우는 고장전류가 해수를 통해 귀로하지 않고, 금속시스를 경로로 다중 접지된 금속시스 접지점을 통해 귀로하므로 고장발생 지점에서는 고장점 전후의 누설전류 변화가 없고, 고장점이 아닌 다중 접지된 금속시스 접지점에서 누설전류의 변화가 발생하여 고장점으로 오인할 요인이 상존하고 있는 문제점이 있다.
In other words, it is easy to detect when a fault occurs due to the magnitude of the fault, and the fault current returns to the seawater.However, in the case of a high resistance ground fault, such as an internal fault caused by secular variation, the fault current flows through the seawater. Without returning, returning through the metal sheath ground point multi-grounded through the metal sheath, there is no leakage current change before and after the failure point, and leakage current changes at the multiple grounded metal sheath ground point instead of the failure point. There is a problem that a factor to be mistaken as a failure point exists.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-0971991호(2010.07.16.등록, 해저 케이블의 고장점을 탐색하기 위한 방법, 시스템 및 판별 방법)에 개시되어 있다.
Background art of the present invention is disclosed in Republic of Korea Patent Registration No. 10-0971991 (July 16, 2010, method, system and determination method for searching for a fault point of the submarine cable).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 금속시스가 다중접지된 해저케이블의 고저항 지락고장 또는 내부고장 발생시 고장회로에 인위적으로 시험전류를 주입하여 금속시스 접지점을 경계로 하는 구간별 자계검출 변화패턴 특성을 이용하여 고장구간을 판별할 수 있고, 또한 금속시스 접지점 사이를 고려한 예비케이블을 확보함으로써 고장복구도 용이하게 수행할 수 있도록 하는 해저케이블 고장구간 판별 및 고장복구 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention was created to solve the above problems, and the section is bounded by the metal sheath ground point by artificially injecting a test current into the fault circuit when a high resistance ground fault or internal failure of the metal sheath is multi-grounded submarine cable It provides submarine cable fault section identification and fault recovery method that can identify fault section by using characteristics of magnetic field detection change pattern and also make it easy to recover fault by securing spare cable considering metal sheath ground point. Its purpose is to.
본 발명의 일 측면에 따른 해저케이블 고장구간 탐색 방법은, 해저케이블 고장구간 탐색시스템을 이용하여 고장구간 탐색하는 방법에 있어서, 해저케이블의 제1측에서 시험전류를 주입하고 이때 발생되는 자계를 탐색하여 제1 자계검출패턴을 분석하는 단계; 해저케이블의 제2측에서 시험전류를 주입하고 이때 발생되는 자계를 탐색하여 제2 자계검출패턴을 분석하는 단계; 상기 제1 및 제2 자계검출패턴을 분석할 결과 상기 제1 및 제2 자계검출패턴에 경사패턴이 발견되면 고장구간인 것으로 판단하고, 제1 및 제2 자계검출패턴에 대하여 패턴비교 분석하는 단계: 상기 패턴비교 분석을 통해 상기 제1 및 제2 자계검출패턴이 동일 구간에서 크로스 패턴으로 존재할 경우, 이 구간 내에 고장점이 존재하는 것으로 판단하는 단계; 및 상기 크로스 패턴이 발생한 지점을 중심으로 데이터 분석을 통해 고장구간 또는 고장점을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the method of searching for a fault section of a submarine cable according to an aspect of the present invention, in the method of searching for a fault section using a system of searching for a fault section of a submarine cable, a test current is injected from a first side of the submarine cable and the magnetic field generated at this time is searched. Analyzing the first magnetic field detection pattern; Injecting a test current from a second side of the submarine cable and searching for a magnetic field generated at this time to analyze a second magnetic field detection pattern; Analyzing the first and second magnetic field detection patterns, determining that the first and second magnetic field detection patterns have a slope pattern, and analyzing the pattern comparison with respect to the first and second magnetic field detection patterns. Determining whether a failure point exists in the interval when the first and second magnetic field detection patterns exist as cross patterns in the same interval through the pattern comparison analysis; And extracting a fault section or a fault point through data analysis centering on a point where the cross pattern occurs.
본 발명에 있어서, 상기 제1측과 제2측은, 해저케이블의 서로 반대측 방향의 시험전류 주입점인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first side and the second side are characterized in that the test current injection point in the opposite direction of the submarine cable.
본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 자계검출패턴은, 고장구간인 경우, 고장점이 위치하는 금속시스 접지점 구간에서 시험전류주입 시작점의 반대측 접지점으로 급격하게 감소하는 경사패턴이 나타나는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first and second magnetic field detection pattern is characterized in that, in the case of a failure section, an inclined pattern that rapidly decreases to the ground point opposite to the starting point of the test current injection in the metal sheath ground point section in which the failure point is located appears. .
본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 자계검출패턴은, 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장을 검출하는 판단 근거인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the first and second magnetic field detection patterns are the basis for determining the high resistance ground or internal failure of the submarine cable.
본 발명에 있어서, 상기 크로스 패턴은, 상기 제1 자계검출패턴이 고장구간에서 거리에 따라 음의 기울기를 갖는 경사패턴과, 상기 제2 자계검출패턴이 고장구간에서 거리에 따라 양의 기울기를 갖는 경사패턴이 크로스되는 지점을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the cross pattern may include an inclination pattern having a negative slope according to a distance in a failure section of the first magnetic field detection pattern, and a inclination pattern having a positive slope in accordance with a distance in the failure section of the second magnetic field detection pattern. It characterized in that it comprises a point at which the inclination pattern crosses.
본 발명에 있어서, 상기 제1 및 제2 자계검출패턴을 분석한 결과 상기 제1 및 제2 자계검출패턴이 계단패턴을 나타내면 정상구간으로 판단하는 단계; 및 상기 고장구간 또는 고장점이 추출되면 탐색을 종료하고 고장복구를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present disclosure, if the first and second magnetic field detection patterns are analyzed and the first and second magnetic field detection patterns show a step pattern, determining the normal section; And terminating the search and performing fault recovery if the fault section or fault point is extracted.
본 발명에 있어서, 상기 고장복구는 예비케이블을 이용하여 이루어지며, 상기 고장복구를 수행하는 단계는, 상기 고장복구에 필요한 예비케이블의 적정 길이를 산출하여 수행되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the fault recovery is made using a spare cable, the step of performing the fault recovery, characterized in that performed by calculating the appropriate length of the spare cable required for the fault recovery.
본 발명에 있어서, 상기 예비케이블의 최소 길이는 금속시스 접지구간의 길이(L)의 1/2배이며, 실제 고장복구에 필요한 예비케이블 적정 길이는 금속시스 접지구간의 길이(L)의 0.55배인 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the minimum length of the spare cable is 1/2 times the length (L) of the metal sheath ground section, and the proper length of the spare cable required for the actual failure recovery is 0.55 times the length (L) of the metal sheath ground section. It is characterized by.
본 발명의 다른 측면에 따른 해저케이블 고장구간 탐색 및 고장복구 방법은, 해저케이블 고장구간 탐색시스템을 이용하여 고장구간 탐색하여 고장복구를 수행하는 방법에 있어서, 해저케이블의 일측에서 시험전류를 주입하고 이때 발생되는 자계를 탐색하여 자계검출패턴을 분석하는 단계; 상기 자계검출패턴을 분석할 결과 상기 자계검출패턴에 경사패턴이 발견되면 고장구간인 것으로 판단하는 단계; 및 상기 경사패턴이 발견된 구간 내에 고장점이 존재하는 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, a method for searching for a fault section and recovering from a fault in a submarine cable, in the method of performing fault recovery by searching for a fault section using a system for searching a fault section of a submarine cable, injecting a test current from one side of the submarine cable Analyzing the magnetic field detection pattern by searching the generated magnetic field; Analyzing the magnetic field detection pattern and determining that the inclination pattern is found in the magnetic field detection pattern as a failure section; And determining that a failure point exists in a section in which the inclination pattern is found.
본 발명에 있어서, 상기 자계검출패턴은, 고장구간인 경우, 고장점이 위치하는 금속시스 접지점 구간에서 시험전류주입 시작점의 반대측 접지점으로 급격하게 감소하는 경사패턴이 나타나는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the magnetic field detection pattern is characterized in that, in the case of a fault section, an inclined pattern that rapidly decreases to the ground point opposite to the test current injection start point in the metal sheath ground point section at which the fault point is located.
본 발명에 있어서, 상기 자계검출패턴은, 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장을 검출하는 판단 근거인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the magnetic field detection pattern is characterized in that it is a judgment basis for detecting high resistance ground or internal failure of the submarine cable.
본 발명에 있어서, 상기 자계검출패턴을 분석한 결과 상기 자계검출패턴이 계단패턴을 나타내면 정상구간으로 판단하는 단계; 및 상기 고장구간 또는 고장점이 추출되면 탐색을 종료하고 고장복구를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present disclosure, if the magnetic field detection pattern is a result of analyzing the magnetic field detection pattern, determining the normal section; And terminating the search and performing fault recovery if the fault section or fault point is extracted.
본 발명에 있어서, 상기 고장복구는 예비케이블을 이용하여 이루어지며, 상기 고장복구를 수행하는 단계는, 상기 고장복구에 필요한 예비케이블의 적정 길이를 산출하여 수행되고, 상기 예비케이블의 최소 길이는 금속시스 접지구간 길이(L)의 1/2배이며, 실제 고장복구에 필요한 예비케이블 적정 길이는 금속시스 접지구간 길이(L)의 0.55배인 것을 특징으로 한다.
In the present invention, the fault recovery is performed using a spare cable, the step of performing the fault recovery is performed by calculating the appropriate length of the spare cable required for the fault recovery, the minimum length of the spare cable The length of the sheath ground section (L) is 1/2 times, and the proper length of the spare cable required for the actual failure recovery is characterized in that 0.55 times the length of the metal sheath ground section (L).
본 발명은 금속시스가 다중접지된 해저케이블의 고저항 지락고장 또는 내부고장 발생시 고장회로에 인위적으로 시험전류를 주입하여 금속시스 접지점을 경계로 하는 구간별 자계검출 변화패턴 특성을 이용하여 고장구간을 판별할 수 있고, 또한 금속시스 접지점 사이를 고려한 예비케이블을 확보함으로써 고장복구도 용이하게 수행할 수 있도록 한다.
In the present invention, when a high resistance ground fault or internal failure of a metal sheath multi-grounded submarine cable is artificially injected, a test current is artificially injected to the fault circuit by using a magnetic field detection change pattern characteristic for each section bounded by a metal sheath ground point. It is possible to discriminate, and also by providing a spare cable in consideration of the metal sheath ground point to facilitate the troubleshooting.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저케이블 고장구간 탐색시스템의 개념을 설명하기 위한 예시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용한 고장점 검출을 위한 시험전류를 제1측에서 주입 시, 정상상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용한 고장점 검출을 위한 시험전류를 제1측에서 주입 시, 고장상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용한 고장점 검출을 위한 시험전류를 제2측에서 주입 시, 정상상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 고장점 검출을 위한 시험전류를 제2측에서 주입 시, 고장상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 고장구간 탐색 신뢰성을 높이기 위한 방법을 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 고장이 발생되었을 때의 자계검출패턴을 보인 예시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 내부 고장이 발생되었을 때의 EMTP 시뮬레이션을 통해 검출된 자계검출패턴을 보인 예시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 고저항지락 고장이 발생되었을 때의 EMTP 시뮬레이션을 통해 검출된 자계검출패턴을 보인 예시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 고장이 발생되었을 때의 EMTP 시뮬레이션을 통해 검출된 자계검출패턴과 실측된 자계검출패턴을 비교하여 보인 예시도.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 케이블의 고장점 판별방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 12는 상기 도 11에 있어서, 자계검출패턴에 의한 고장구간 탐색 및 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 13은 본 발명에 따라 탐색된 고장구간에 대한 고장복구 시 예비케이블의 길이를 결정하는 개념을 설명하기 위한 예시도.1 is an exemplary view for explaining the concept of a subsea cable fault zone search system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern in a normal state when a test current for detecting a failure point using the method according to an embodiment of the present invention is injected from the first side.
Figure 3 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern of a failure state when injecting a test current for detecting a failure point using the method according to an embodiment of the present invention from the first side.
4 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern in a normal state when a test current for detecting a failure point using a method according to an embodiment of the present invention is injected from a second side.
5 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern of a failure state when a test current for detecting a failure point is injected from a second side by using the method according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an exemplary view showing a method for increasing the reliability of the fault section search using the method according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is an exemplary view showing a magnetic field detection pattern when a failure occurs in the actual submarine cable using the method according to an embodiment of the present invention.
8 is an exemplary view illustrating a magnetic field detection pattern detected through EMTP simulation when an internal failure occurs in an actual submarine cable using a method according to an embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view showing a magnetic field detection pattern detected through EMTP simulation when a high resistance ground fault occurs in an actual submarine cable using a method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an exemplary view illustrating a comparison between the magnetic field detection pattern detected through the EMTP simulation and the measured magnetic field detection pattern when a failure occurs in an actual submarine cable using a method according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart for explaining a method for determining a failure point of a submarine cable according to an embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart for explaining a fault section search and determination method based on a magnetic field detection pattern in FIG.
FIG. 13 is an exemplary view for explaining a concept of determining a length of a spare cable when recovering a fault for a found fault section according to the present invention; FIG.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 해저케이블 고장구간 판별 및 고장복구 방법의 일 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of a subsea cable fault interval determination and fault recovery method according to the present invention.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In this process, the thickness of the lines or the size of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, the definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저케이블 고장구간 탐색시스템의 개념을 설명하기 위한 예시도이다.1 is an exemplary view for explaining the concept of a subsea cable fault zone search system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 자계검출방법에 의한 고장점 상세위치의 탐색에 따르면, 고장으로 의심되는 해저케이블의 도체 한단(일측단)에 시험전류를 주입할 경우, 암페어의 오른나사 법칙에 의해 흐르는 전류 주변으로 자기장이 형성되는데, 이때 고장점 전후의 자계를 측정하여 자계의 변화, 즉 변곡점이 발생할 경우 그 위치를 고장점으로 판단할 수 있다.As shown in Fig. 1, according to the search for a detailed point of failure point by the magnetic field detection method, when a test current is injected into one end (one end) of a submarine cable suspected of failure, A magnetic field is formed around the flowing current. In this case, the magnetic field before and after the failure point is measured, and when the change of the magnetic field, that is, the inflection point, can be determined as the failure point.
이때 상기 고장위치(고장점)의 탐색은 자계검출 센서를 탑재한 ROV(Remotely Operated Vehicle : 무인잠수정), 유인잠수정 또는 선박을 이용하여 임무를 수행하고, 절대위치정보는 인공위성의 DGPS(Differential Global Positioning System : 차등 위치표정시스템) 정보를 이용하여 정확한 위치를 알 수 있게 된다. At this time, the fault location (failure point) search is performed by using a remotely operated vehicle (ROV), a manned submersible or a ship equipped with a magnetic field detection sensor, the absolute position information is satellite DGPS (Differential Global Positioning) System (Differential Positioning System) information can be used to know the exact location.
따라서 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 해저케이블 고장구간 탐색시스템은 해저케이블에 시험전류를 주입하는 시험전류 주입수단, 상기 시험전류가 주입된 해저케이블에서 발생하는 자계를 검출하는 자계 검출 수단, 상기 자계 검출 수단을 통해 검출된 자계검출패턴의 저장 및 분석 수단, 상기 자계검출패턴의 분석을 통해 고장구간(또는 고장점)을 검출하는 고장구간 검출수단 및 상기 검출된 고장구간에 대하여 고장복구를 수행하기 위한 예비케이블 길이 산출수단을 포함할 수 있다. 또한 상기 구성 수단들을 전반적으로 제어하는 제어 수단을 더 포함할 수도 있다.Therefore, although not shown in the drawings, the submarine cable fault zone search system includes a test current injection means for injecting a test current into a submarine cable, a magnetic field detection means for detecting a magnetic field generated in the submarine cable into which the test current is injected, and the magnetic field detection. Means for storing and analyzing the magnetic field detection pattern detected through the means, fault section detection means for detecting a fault section (or fault point) through analysis of the magnetic field detection pattern, and for performing fault recovery on the detected fault section. A preliminary cable length calculation means may be included. It may further include a control means for controlling the overall configuration means.
다만 본 발명에 따른 실시예에서는 설명의 편의상 상기 각 구성 수단에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 대신 해저케이블의 고장구간 판별 방법에 대해서 더 구체적으로 설명한다.However, in the embodiment according to the present invention, for convenience of description, a detailed description of the respective constituent means is omitted, and instead, a method for determining a failure section of the submarine cable will be described in more detail.
본 발명은 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장 시, 고장회로에 인위적으로 전류(즉, 시험전류)를 주입한 후 자계검출방법에 의한 고장점 탐색시 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같은 변화패턴 및 분석 알고리즘을 이용하여 고장구간을 판별할 수 있으며, 그에 따른 고장복구도 가능하게 한다.In the present invention, when a high resistance ground or internal failure of the submarine cable is artificially injected a current (that is, a test current) into the fault circuit, the change point as shown in FIGS. Patterns and analysis algorithms can be used to determine fault sections, thereby enabling fault recovery.
한편 장거리 해저케이블의 경우 금속시스(Lead Sheath)는 스위칭 서지 등 각종 서지가 해저케이블로 유입될 경우 PE시스를 보호하기 위하여 다중접지하여 운영하고 있다. On the other hand, in the case of long-distance submarine cable, the lead sheath is operated by multi-grounding to protect the PE sheath when various surges such as switching surge enter the submarine cable.
예컨대 제주 #1지역 연계선의 경우는 4km 마다 금속시스를 접지하고 있다. For example, in the case of
이 경우 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장시, 본 발명에 따른 자계검출 패턴 특성, 고장구간 판단 방법 및 고장복구 방법에 대하여 설명한다.In this case, the magnetic field detection pattern characteristics, the fault section determination method, and the fault recovery method according to the present invention in case of high resistance ground or internal fault of the submarine cable will be described.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용한 고장점 검출을 위한 시험전류를 제1측에서 주입 시, 정상상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도이다. 여기서 제1측은 좌측이라고 가정한다.2 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern in a steady state when a test current for detecting a failure point using the method according to an embodiment of the present invention is injected from the first side. It is assumed here that the first side is the left side.
도 2에 도시된 바와 같이, 정상상태의 해저케이블의 자계검출패턴은 시험전류 주입점을 시작으로 접지점(ShE1, ShE2, ... ShEn)을 경계로 단계적으로 감소하는 패턴을 나타내는 특성이 있다.As shown in FIG. 2, the magnetic field detection pattern of the submarine cable in a steady state exhibits a pattern of gradually decreasing the ground point (ShE 1 , ShE 2 , ... ShE n ) starting from the test current injection point. There is this.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용한 고장점 검출을 위한 시험전류를 제1측에서 주입 시, 고장상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도이다.3 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern in a fault state when a test current for detecting a fault point using the method according to an embodiment of the present invention is injected from the first side.
도 3에 도시된 바와 같이, 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장시의 자계검출패턴은 시험전류 주입점에 따라 고장점(Fault Point)을 중심으로 임의의 기울기로 경사진 변화패턴을 보이는 특성이 있다. As shown in FIG. 3, the magnetic field detection pattern at the time of high resistance ground or internal failure of the submarine cable has a characteristic of showing a change pattern inclined at an arbitrary slope around a fault point according to a test current injection point. have.
다시 말해, 시험전류 주입점을 시작으로 멀어질수록 금속시스 점지점(ShE1, ShE2)을 경계로 단계적으로 감소하고, 고장점(Fault Point)이 위치하는 금속시스 접지점 구간(ShE2 ~ ShE3)에서는 시험전류주입 시작점의 반대측 접지점(ShE3)으로 급격하게 감소하는 특성이 있다. In other words, as the distance from the test current injection point increases, the metal sheath ground point section (ShE 2 to ShE) where the fault point is located decreases gradually in step with respect to the metal sheath point (ShE 1 , ShE 2 ). 3 ), the grounding point (ShE 3 ) opposite to the starting point of the test current injection decreases rapidly.
즉, 상기 자계검출패턴은 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장시 자계검출방법에 의한 해저케이블 고장구간 판단에 있어서 중요한 판단 근거라고 볼 수 있으며, 해저케이블 고장시 이러한 변화패턴을 보이면, 그 구간내에 반드시 고장점이 존재한다고 볼 수 있다.That is, the magnetic field detection pattern may be considered as an important judgment ground in determining the submarine cable failure section by the high resistance ground of the submarine cable or the magnetic field detection method in the internal failure. It can be said that a failure point necessarily exists.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용한 고장점 검출을 위한 시험전류를 제2측에서 주입 시, 정상상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도이다. 여기서 제2측은 우측이라고 가정한다. 따라서 상기 제2측은 상기 제1측의 반대측이 된다.4 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern in a normal state when a test current for detecting a point of failure using the method according to an embodiment of the present invention is injected from the second side. It is assumed here that the second side is the right side. Thus, the second side becomes the opposite side to the first side.
도 4에 도시된 바와 같이, 시험전류 주입점이 우측에서 시작되는 경우, 정상상태의 해저케이블의 자계검출패턴은 시험전류 주입점을 시작으로 접지점(ShEn, ... ShE2, ShE1)을 경계로 단계적으로 감소하는 패턴을 나타내는 특성이 있다.As shown in FIG. 4, when the test current injection point starts from the right side, the magnetic field detection pattern of the submarine cable in the steady state starts with the ground current (ShE n , ... ShE 2 , ShE 1 ) starting from the test current injection point. There is a characteristic that shows a pattern of decreasing step by step.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 고장점 검출을 위한 시험전류를 제2측에서 주입 시, 고장상태의 해저케이블 자계검출패턴을 보인 예시도이다.5 is an exemplary view showing a submarine cable magnetic field detection pattern of a failure state when a test current for detecting a failure point is injected from a second side using a method according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시된 바와 같이, 시험전류 주입점이 제2측(우측)에서 시작되는 경우, 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장시의 자계검출 변화패턴은 시험전류 주입점에 따라 고장점(Fault Point)을 중심으로 임의의 기울기로 경사진 변화패턴을 보이는 특성이 있다. As shown in FIG. 5, when the test current injection point is started on the second side (right side), the high resistance grounding or subfield magnetic field change pattern during internal failure of the submarine cable is determined according to the test current injection point. ), There is a characteristic that shows a change pattern inclined with an arbitrary slope.
다시 말해, 시험전류 주입점을 시작으로 멀어질수록 금속시스 접지점(ShE4, ShE3)을 경계로 단계적으로 감소하고, 고장점(Fault Point)이 위치하는 금속시스 접지점 구간(ShE2 ~ ShE3)에서는 시험전류주입 시작점의 반대측 접지점(ShE2)으로 급격하게 감소하는 특성이 있다. In other words, as the distance from the test current injection point increases, the metal sheath ground point (ShE 4 , ShE 3 ) decreases stepwise, and the metal sheath ground point section (ShE 2 to ShE 3 ) where the fault point is located. ) Decreases rapidly to the ground point (ShE 2 ) opposite the start point of the test current injection.
즉, 상기 자계검출패턴은 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장시 자계검출방법에 의한 해저케이블 고장구간 판단에 있어서 중요한 판단 근거라고 볼 수 있으며, 해저케이블 고장시 이러한 변화패턴을 보이면, 그 구간내에 반드시 고장점이 존재한다고 볼 수 있다.That is, the magnetic field detection pattern may be considered as an important judgment ground in determining the submarine cable failure section by the high resistance ground of the submarine cable or the magnetic field detection method in the internal failure. It can be said that a failure point necessarily exists.
본 발명에서 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장시 고장구간 탐색 및 판단 신뢰성을 높이기 위한 방법은, 상기의 고장발생시 고장구간의 자계검출패턴 특성을 이용한 것으로, 시험전류 주입점에 따라 자기검출패턴이 반대로 나타나는데, 이러한 특성을 이용하면 고장구간을 보다 정확하게 찾아낼 수 있다. 즉, 고장구간 탐색 신뢰성을 높일 수 있다.In the present invention, a method for increasing the reliability of searching and determining a fault section at the time of high resistance ground or internal failure of a submarine cable is based on the magnetic field detection pattern characteristic of the fault section at the time of occurrence of the fault, and the magnetic detection pattern is changed according to the test current injection point. Contrary to this, this characteristic can be used to find the fault section more accurately. That is, the fault section search reliability can be improved.
이하 고장구간 탐색 신뢰성을 높이기 위한 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for increasing the reliability of fault section search will be described.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 고장구간 탐색 신뢰성을 높이기 위한 방법을 보인 예시도이다.6 is an exemplary view showing a method for increasing reliability of fault section search using a method according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, ①번 주입점에서 시험전류를 주입하면 고장점의 자계검출패턴이 고장구간에서 거리에 따라 음의 기울기를 갖는 변화패턴이 나타나고, 반대로 ②번 주입점에서 시험전류를 주입하면 고장구간에서 거리에 따라 양의 기울기를 갖는 변화패턴이 나타난다. As shown in FIG. 6, when the test current is injected at the
즉, 해저케이블에 고장이 발생하면, 자계검출 패턴 ①, ②가 고장구간에서 거리에 따라 상호 크로스되는 현상이 나타나는데, 이러한 특성은 고장전류가 해수로 귀로하기 어려운 고저항지락 또는 내부고장 발생시에도 나타난다. In other words, if the submarine cable breaks down, the magnetic
따라서 이러한 자계검출패턴의 특성을 이용하면 신속하고 확실하게 고장구간을 판별할 수 있다.Therefore, by using the characteristics of the magnetic field detection pattern, it is possible to determine the fault section quickly and reliably.
상기와 같은 특성(자계검출패턴이 크로스되는 특성)은 2006년에 발생되었던 해저케이블 고장사고(실제 고장사례)에 대한 EMTP(Electro Magnetic Transients Program) 시뮬레이션 및 자계검출패턴 분석을 통해 입증되었다.The above characteristics (characteristics in which the magnetic field detection patterns are crossed) were proved through EMTP (Electro Magnetic Transients Program) simulation and magnetic field detection pattern analysis for the submarine cable failure (actual failure) that occurred in 2006.
이하 도 7 내지 도 10을 통해 그 시뮬레이션을 통해 분석된 결과에 대해서 설명한다.Hereinafter, the results analyzed through the simulation will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 고장이 발생되었을 때의 자계검출패턴을 보인 예시도이다.7 is an exemplary view showing a magnetic field detection pattern when a failure occurs in an actual submarine cable by using the method according to an embodiment of the present invention.
도 7에 있어서, 시험전류의 주입점은 육지측(해남 C/S 측)으로 설정된다.In Fig. 7, the injection point of the test current is set on the land side (Haenam C / S side).
도 7에 도시된 바와 같이, 고장점이 포함된 구간에서 임의의 기울기로 경사진 자계검출패턴이 나타나는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 7, it can be seen that a magnetic field detection pattern inclined at an arbitrary slope appears in a section including a failure point.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 내부 고장이 발생되었을 때의 EMTP 시뮬레이션을 통해 검출된 자계검출패턴을 보인 예시도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 고저항지락 고장이 발생되었을 때의 EMTP 시뮬레이션을 통해 검출된 자계검출패턴을 보인 예시도이다.FIG. 8 is an exemplary view showing a magnetic field detection pattern detected through EMTP simulation when an internal failure occurs in an actual submarine cable using a method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an embodiment of the present invention. This is an exemplary view showing the magnetic field detection pattern detected through EMTP simulation when high resistance ground fault occurs in the actual submarine cable using the method according to the present invention.
상기 도 8 및 도 9에 있어서, 시험전류의 주입점은 육지측으로 설정된다.8 and 9, the injection point of the test current is set to the land side.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 방법을 이용하여 실제 해저케이블에 고장이 발생되었을 때의 EMTP 시뮬레이션을 통해 검출된 자계검출패턴과 실측된 자계검출패턴을 비교하여 보인 예시도이다.FIG. 10 is an exemplary view comparing a magnetic field detection pattern detected by an EMTP simulation and an actual magnetic field detection pattern when a failure occurs in an actual submarine cable using a method according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 10에 있어서, 시험전류의 주입점은 제주측(제주 C/S 측)으로 설정된다.In Fig. 10, the injection point of the test current is set on the Jeju side (Jeju C / S side).
상기 도 7 내지 도 10에 도시된 자계검출패턴을 참조하면, 그 기울기의 정도에 있어서는 약간의 차이가 있지만, 고장점에서 임의의 기울기로 경사진 자계검출패턴이 나타나는 것을 알 수 있다.Referring to the magnetic field detection patterns shown in FIGS. 7 to 10, although there is a slight difference in the degree of inclination, it can be seen that the magnetic field detection pattern inclined at an arbitrary inclination at the point of failure appears.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 케이블의 고장점 판별방법을 설명하기 위한 흐름도이다.11 is a flowchart illustrating a method for determining a failure point of a submarine cable according to an embodiment of the present invention.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 해저 케이블의 고장점의 판별 방법은 해저케이블의 고장점 탐색을 위한 방법으로서, 먼저, 다중접지 해저케이블의 지락 고장이 발생할 경우(S101), TDR(Time Domain Reflector) 또는 머레이 루프법을 이용하여 개략적인 고장점의 위치를 탐색하여 계산할 수 있는지 여부를 판단한다(S102). As illustrated in FIG. 11, a method for determining a failure point of a submarine cable according to an embodiment of the present invention is a method for searching for a failure point of a submarine cable. First, when a ground fault of a multi-ground submarine cable occurs (S101). In step S102, it is determined whether the approximate location of the fault point can be calculated by using a TDR (Time Domain Reflector) or Murray loop method.
상기 판단(S102) 결과, TDR(Time Domain Reflector) 또는 머레이 루프법을 이용하여 고장위치를 탐색할 수 없는 경우(S102의 아니오)에는 자계검출방법을 이용하여 해저케이블의 고장 구간을 탐색한다(S103).As a result of the determination (S102), when the failure location cannot be detected using the TDR (Time Domain Reflector) or Murray loop method (NO in S102), the failure section of the submarine cable is searched using the magnetic field detection method (S103). ).
이어서, 자계검출방법을 이용하여 상세한 고장점의 위치를 탐색할 수 있는지 판단한다(S104). Subsequently, it is determined whether the location of the detailed failure point can be searched using the magnetic field detection method (S104).
상기 판단(S104) 결과, 예컨대 고장 전류가 금속시스를 경로로 다중 접지된 금속시스 접지점을 통해 귀로하는 고저항지락 고장의 경우라고 판단되면(S104의 아니오), 자계검출패턴에 의한 고장구간 탐색을 실시한다(S105). 즉, 고저항지락 또는 내부고장으로 인하여 고장점 상세위치 탐색이 불가할 경우에는 구간별 고장구간 탐색 및 자계검출패턴을 분석하여 고장구간을 판단한다(S105).As a result of the determination (S104), for example, if it is determined that the fault current is a case of a high resistance ground fault returning through the metal sheath ground point multi-grounded through the metal sheath path (NO in S104), the fault section search by the magnetic field detection pattern is performed. It performs (S105). That is, when it is impossible to search the detailed location of the fault point due to the high resistance ground or internal failure, the fault section is determined by analyzing the fault section search and the magnetic field detection pattern for each section (S105).
상기 판단(S104) 결과, 예컨대 고장 전류가 해수로 귀로하는 저저항지락 고장의 경우라고 판단되거나(S104의 예) 상기 단계(S105)dp 의해 고장구간을 탐색한 경우, 고장 데이터를 분석한다(S106).As a result of the determination (S104), for example, when it is determined that the fault current is a low resistance ground fault returning to the seawater (Yes in S104) or when the fault section is searched by the step (S105) dp, the fault data is analyzed (S106). ).
다시 말해 고장점의 탐색이 쉽게 판단되는 저저항지락 고장에 대하여 자계검출방법에 의한 고장 데이터의 분석을 통해서 바로 고장점을 찾아 위치를 표시함으로써 고장점을 확인하고(S107), 마찬가지로 상기 자계검출패턴에 의해 고장구간 탐색 결과에 의한 고장 데이터의 분석을 통해서 고장점을 확인할 수 있다(S107).In other words, for the low resistance ground fault that is easily determined for the detection of the fault point, the fault point is identified by immediately finding the fault point through the analysis of the fault data by the magnetic field detection method, and the position is identified (S107). By the failure point can be confirmed through the analysis of the fault data based on the fault section search result (S107).
상기와 같이 자계검출패턴에 의해 고장구간을 탐색함으로써 기존의 노이즈(전자파, 음파)에 의해 탐색할 경우 신뢰성이 높지 않았던 문제점을 해결하여 보다 더 정확하게 고장구간(또는 고장점)을 탐색할 수 있게 된다.As described above, by searching for the fault section by the magnetic field detection pattern, it is possible to search the fault section (or fault point) more accurately by solving the problem that the reliability was not high when searching by the existing noise (electromagnetic wave, sound wave). .
이하 상기 자계검출패턴에 의한 고장구간 탐색 및 판단 과정(S105)에 대해서 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a process of searching for and determining a failure section by the magnetic field detection pattern (S105) will be described in more detail.
도 12는 상기 도 11에 있어서, 자계검출패턴에 의한 고장구간 탐색 및 판단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 12 is a flowchart for describing a fault section search and determination method using a magnetic field detection pattern in FIG. 11.
도 12에 도시된 바와 같이, 자계검출에 의한 고장구간 탐색(S201) 후, 해저케이블을 기준으로 처음에는 제1측(좌측)에서 시험전류를 주입하고(S202), 그 다음으로 제2측(우측)에서 시험전류를 주입하여(S203), 이때 발생되는 자계를 고장구간 탐색 시스템(도 1 참조)으로 탐색하여 자계검출패턴을 각기 분석한다(S204, S207). As shown in FIG. 12, after the failure section search by the magnetic field detection (S201), a test current is first injected from the first side (left side) based on the submarine cable (S202), and then the second side ( Injecting the test current from the right side (S203), the magnetic field generated at this time is searched by the fault section search system (see Fig. 1) to analyze the magnetic field detection patterns, respectively (S204, S207).
상기 자계검출패턴을 분석한 결과 상기 자계검출패턴이 계단패턴을 나타내면 정상구간으로 판단(S205, S208)하여 탐색을 종료한다(S206, 209). As a result of analyzing the magnetic field detection pattern, if the magnetic field detection pattern shows a staircase pattern, it is determined as a normal section (S205 and S208) and the search is terminated (S206 and 209).
그러나 경사패턴으로 분석되면 고장구간으로 판단하고, 최종확인은 패턴비교 분석을 통해 이루어진다(S210). However, if it is analyzed by the inclination pattern, it is determined as the failure section, and the final confirmation is made through the pattern comparison analysis (S210).
상기 패턴비교 분석(S210)을 수행할 경우, 해저케이블의 서로 반대방향(예 : 좌측, 우측)의 주입점에서 시험전류를 주입하여 발생된 자계검출패턴이 동일 구간에서 크로스 패턴으로 존재할 경우(S210의 예), 이 구간 내에 고장점이 반드시 존재한다고 볼 수 있다.When performing the pattern comparison analysis (S210), when the magnetic field detection pattern generated by injecting the test current in the injection point of the opposite direction (for example, left, right) of the submarine cable exists as a cross pattern in the same section (S210) For example, it can be said that a failure point necessarily exists within this interval.
따라서 상기 크로스 패턴이 발생한 지점을 중심으로 고장구간을 추출하고(S211), 고장구간이 추출되면 탐색을 종료하고 고장복구를 수행한다(S212).Therefore, a fault section is extracted based on the point where the cross pattern occurs (S211). When the fault section is extracted, the search is terminated and the fault recovery is performed (S212).
상술한 바와 같이 해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장으로 고장점 상세위치의 탐색이 불가할 경우는 자계검출패턴에 의한 고장구간 탐색 및 분석결과 고장구간을 추출할 수 있게 되고, 그 고장구간에 대하여 고장복구를 수행하게 된다.As described above, if it is impossible to search the detailed location of the failure point due to the high resistance ground or internal failure of the submarine cable, it is possible to extract the failure section as a result of the search and analysis of the fault section by the magnetic field detection pattern. You will perform a failover.
이때 상기 고장복구 방법은 예비케이블을 이용한다.At this time, the failure recovery method uses a spare cable.
즉, 고장복구에 필요한 예비케이블만 확보되면 고장복구가 가능하다. In other words, if only the spare cable necessary for fault recovery is secured, fault recovery is possible.
도 13은 본 발명에 따라 탐색된 고장구간에 대한 고장복구 시 예비케이블의 길이를 결정하는 개념을 설명하기 위한 예시도이다. FIG. 13 is an exemplary diagram for describing a concept of determining a length of a spare cable when a fault recovery for a fault section found according to the present invention is performed.
도 13에 도시된 바와 같이, 고장점 상세위치를 P, P' 라 하고, 고장복구를 위한 해저케이블 절단지점을 X, X' 라고 가정할 때, 고장복구를 위한 예비케이블 최소 확보량은 다음 수학식 1을 이용하여 계산할 수 있다.As shown in FIG. 13, assuming that the detail of the failure point is P, P ', and the submarine cable cutting point for failure recovery is X, X', the minimum reserved amount of spare cable for failure recovery is represented by the following equation. Can be calculated using 1.
여기서, 가장 적은 예비케이블이 소요되는 조건은 다음 수학식 2와 같다.Here, the condition that requires the least spare cable is shown in the following equation (2).
따라서 예비케이블 최소 확보량(X)은 금속시스 접지구간의 길이 L의 1/2임을 알 수 있다. 즉, 예비케이블 최소 확보량의 최적조건이다.Therefore, it can be seen that the minimum secured amount X of the spare cable is 1/2 of the length L of the metal sheath ground section. In other words, it is the optimal condition for the minimum amount of spare cable reserve.
하지만, 실제적으로는 해저케이블 복구작업 여유도 10%를 고려하여 예비케이블을 확보할 필요가 있다. 따라서 고장복구에 필요한 예비케이블 적정 확보량은 다음 수학식 3과 같다.However, in practice, it is necessary to secure a spare cable in consideration of the 10% margin of the submarine cable recovery work. Therefore, the proper amount of reserve cable required for fault recovery is as shown in
이상으로 본 발명의 일 실시예에 따른 고장구간의 탐색 및 고장복구 방법에 대해서 설명하였다.As described above, a method of searching for and recovering from a fault section according to an exemplary embodiment of the present invention has been described.
한편 다른 실시예로서, 20km 이하의 단거리 해저케이블의 경우 해저케이블 금속시스는 다중접지 하지 않고 있다. 이러한 경우 고저항지락 또는 내부고장 발생시 상세위치 탐색은 불가능 하다고 볼 수 있다. 따라서 배전급 해저케이블 등 단거리 해저케이블의 경우 금속시스를 다중접지 하는 형태로 구성하면 고저항 또는 내부고장 발생시 효과적으로 고장구간을 판별할 수 있다. 또한 이를 고려한 예비케이블을 확보하면 고장복구도 용이하게 할 수 있다.On the other hand, in the case of a short distance submarine cable of 20 km or less, the submarine cable metal sheath is not multi-grounded. In this case, it is impossible to search the detailed location in case of high resistance ground or internal failure. Therefore, in the case of short-distance submarine cable such as distribution submarine cable, it is possible to effectively determine the failure section in the case of high resistance or internal failure by constructing the metal sheath in the form of multi-grounding. In addition, securing a spare cable in consideration of this can facilitate the recovery of failures.
이 외에도 해상풍력 해저케이블의 경우에도 상기와 같은 구조로 해저케이블을 제작하여 활용하면 고장구간 판별 및 고장복구에 유용하다.In addition, in the case of the offshore wind power submarine cable, it is useful to determine the failure section and to recover the failure if the submarine cable is manufactured and utilized as described above.
상술한 바와 같이 본 발명은, 종래의 전기적 접근방법인 자계검출방식에서 금속시스가 다중 접지된 장거리 해저케이블의 경우 고저항 지락 또는 내부고장 발생시 고장점이 아닌 금속시스 접지점에서 누설전류의 변화가 발생하여 고장점으로 오인할 요인이 상존하고 있는 문제점을 해결할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 고장회로에 인위적으로 시험전류를 주입하여 금속시스 접지점을 경계로 하는 구간별 자계검출패턴 특성을 분석하여 고장구간을 판별할 수 있으며, 금속시스 접지점 사이를 고려한 예비케이블을 확보함으로써 고장복구도 용이하게 할 수 있도록 하는 장점이 있다.As described above, according to the present invention, in the case of a long distance submarine cable in which the metal sheath is multi-grounded in the magnetic field detection method, which is a conventional electrical approach, a change in leakage current occurs at the metal sheath ground point instead of a failure point when a high resistance ground fault or an internal failure occurs. It is possible to solve the problem of factors that may be mistaken for a failure point. That is, according to the present invention, by injecting a test current artificially into the fault circuit, it is possible to determine the fault section by analyzing the characteristics of the magnetic field detection pattern for each section bounded by the metal sheath ground point, and secure a spare cable considering the metal sheath ground points. By doing so, there is an advantage of facilitating fault recovery.
또한 본 발명은 금속시스가 다중 접지된 장거리 해저케이블의 경우 정확성이 떨어지는 종래의 자계검출방식의 상세위치 탐색 방법의 한계점을 해결함으로써 유사한 고장발생시 개략구간 측정에 의한 복구지점 판단시 수반되는 고장복구기간의 장기화 등으로 인한 경제적 손실을 현저히 경감시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention solves the limitation of the conventional position detection method of the conventional magnetic field detection method in which the metal sheath is multi-grounded long distance submarine cable is less accurate, the failure recovery period accompanying the determination of the recovery point by measuring the rough section when a similar failure occurs There is an advantage that can significantly reduce the economic loss due to the prolonged.
또한 최근 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 해저케이블 노후화 등으로 고저항지락 또는 내부 고장발생 가능성이 날로 높아지고 있는 추세에 따라, 본 발명은 현재의 자계검출방법에 의한 해저케이블의 고장점 상세위치탐색(Pin-pointing)의 한계를 극복할 수 있는 장점이 있다.In addition, as the trend of high resistance ground or internal failure is increasing due to aging of submarine cables in the world as well as in Korea recently, the present invention provides a detailed location search for a fault point of a submarine cable according to the current magnetic field detection method. This has the advantage of overcoming the limitations of pointing.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Although the present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible for those skilled in the art to which the art pertains. I will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
S201 : 고장구간 탐색 S202, S203 : 시험전류주입
S204, S207 : 자계검출패턴분석 S205, S208 : 정상구간
S206, S209 : 탐색종료 S210 : 패턴비교
S211 : 고장구간추출 S212 : 탐색종료 및 고장복구 수행 S201: Search for fault section S202, S203: Injection of test current
S204, S207: Magnetic field detection pattern analysis S205, S208: Normal section
S206, S209: end of search S210: pattern comparison
S211: Fault section extraction S212: Search termination and fault recovery
Claims (13)
해저케이블의 제1측에서 시험전류를 주입하고 이때 발생되는 자계를 탐색하여 제1 자계검출패턴을 분석하는 단계;
해저케이블의 제2측에서 시험전류를 주입하고 이때 발생되는 자계를 탐색하여 제2 자계검출패턴을 분석하는 단계;
상기 제1 및 제2 자계검출패턴을 분석할 결과 상기 제1 및 제2 자계검출패턴에 경사패턴이 발견되면 고장구간인 것으로 판단하고, 제1 및 제2 자계검출패턴에 대하여 패턴비교 분석하는 단계:
상기 패턴비교 분석을 통해 상기 제1 및 제2 자계검출패턴이 동일 구간에서 크로스 패턴으로 존재할 경우, 이 구간 내에 고장점이 존재하는 것으로 판단하는 단계; 및
상기 크로스 패턴이 발생한 지점을 중심으로 데이터 분석을 통해 고장구간 또는 고장점을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.
In the method of searching the fault section using the submarine cable fault section search system,
Injecting a test current from the first side of the submarine cable and searching for a magnetic field generated at this time to analyze the first magnetic field detection pattern;
Injecting a test current from a second side of the submarine cable and searching for a magnetic field generated at this time to analyze a second magnetic field detection pattern;
Analyzing the first and second magnetic field detection patterns, determining that the first and second magnetic field detection patterns have a slope pattern, and analyzing the pattern comparison with respect to the first and second magnetic field detection patterns. :
If the first and second magnetic field detection patterns exist as a cross pattern in the same section through the pattern comparison analysis, determining that a failure point exists in the section; And
And extracting a fault section or a fault point through data analysis centering on a point where the cross pattern has occurred.
해저케이블의 서로 반대측 방향의 시험전류 주입점인 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.
The method of claim 1, wherein the first side and the second side,
A method for searching for a failure section of a subsea cable, characterized in that the test current is injected to the opposite direction of the submarine cable.
고장구간인 경우, 고장점이 위치하는 금속시스 접지점 구간에서 시험전류주입 시작점의 반대측 접지점으로 급격하게 감소하는 경사패턴이 나타나는 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.
The method of claim 1, wherein the first and second magnetic field detection patterns,
In the case of a fault section, a submarine cable fault section search method is characterized in that a slope pattern rapidly decreases from the metal sheath ground point section at which the fault point is located to the ground point opposite to the test current injection start point.
해저케이블의 고저항지락 또는 내부고장을 검출하는 판단 근거인 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.
The method of claim 1, wherein the first and second magnetic field detection patterns,
A method for searching for a subsea cable failure section, characterized in that it is a judgment basis for detecting high resistance ground or internal failure of the submarine cable.
상기 제1 자계검출패턴이 고장구간에서 거리에 따라 음의 기울기를 갖는 경사패턴과, 상기 제2 자계검출패턴이 고장구간에서 거리에 따라 양의 기울기를 갖는 경사패턴이 크로스되는 지점을 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.
The method of claim 1, wherein the cross pattern,
Wherein the first magnetic field detection pattern includes a slope pattern having a negative slope according to the distance in the failure section and a point where the second magnetic field detection pattern crosses an inclination pattern having a positive slope according to the distance in the failure section. A method of searching for a fault section of a submarine cable.
상기 제1 및 제2 자계검출패턴을 분석한 결과 상기 제1 및 제2 자계검출패턴이 계단패턴을 나타내면 정상구간으로 판단하는 단계; 및
상기 고장구간 또는 고장점이 추출되면 탐색을 종료하고 고장복구를 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.
The method of claim 1,
Determining the normal section when the first and second magnetic field detection patterns show a stair pattern as a result of analyzing the first and second magnetic field detection patterns; And
And searching for a failure section or performing a failure recovery when the failure section or the failure point is extracted.
상기 고장복구는 예비케이블을 이용하여 이루어지며,
상기 고장복구를 수행하는 단계는, 상기 고장복구에 필요한 예비케이블의 적정 길이를 산출하여 수행되는 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.
The method of claim 6,
The fault recovery is made by using a spare cable,
The step of performing the fault recovery, subsea cable fault interval search method characterized in that is performed by calculating the appropriate length of the spare cable required for the fault recovery.
상기 예비케이블의 최소 길이는 금속시스 접지구간의 길이(L)의 1/2배이며,
실제 고장복구에 필요한 예비케이블 적정 길이는 금속시스 접지구간의 길이(L)의 0.55배인 것을 특징으로 하는 해저케이블 고장구간 탐색 방법.The method of claim 7, wherein
The minimum length of the spare cable is 1/2 the length (L) of the metal sheath ground section,
The sub cable length detection method is characterized in that the proper length of the spare cable required for the actual failure recovery is 0.55 times the length (L) of the metal sheath ground section.
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