KR102626581B1 - 적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하는 디바이스 및 연관된 모니터링 방법 - Google Patents

적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하는 디바이스 및 연관된 모니터링 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수 개의 전선을 포함하는 전기 케이블(12)의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하기 위한 디바이스(10)에 관한 것인데, 디바이스(10)는 전선에 연결될 수 있는 측정 회로(16)를 포함하고, 측정 회로(16)는: - 전압 발생기(22)를 포함하는 측정 스테이지(20); - 상기 측정 스테이지(20)에 연결될 수 있고 각각의 전선을 측정 회로(16)에 자동적이고 연속적으로 연결하기에 적합하고 및/또는 측정 회로(16)를 접지에 연결하기에 적합한 스위칭 스테이지(25); - 측정 회로(16)를 루핑하기 위한 스테이지(28)를 포함하며, 상기 루핑 스테이지(28)는 스위칭 스테이지(25)에 전선마다 연결될 수 있고, 루핑 스테이지(28)는 절연 또는 비단선을 모니터링하는 것과 각각 연관되는 두 개의 동작 모드, 즉 절연 또는 저항성 모드 중 적어도 하나에서 자동으로 동작하도록 구성된다.

Description

적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하는 디바이스 및 연관된 모니터링 방법
본 발명은 복수 개의 전선을 포함하는 적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선(continuity)을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스 및 방법에 관한 것이다.
예를 들어, 본 발명은 해군 선박의 분야에 관한 것이다.
해군 선박에 탑재된 케이블의 절연 및/또는 비단선은 규칙적으로 모니터링되어야 한다.
해군 선박은 테스트할 케이블의 수가 굉장히 많다.
측정을 수행하기 위하여 운영자에 의한 다수의 조작이 필수적으로 요구되는, 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하기 위한 디바이스가 존재한다.
특히, 운영자는 케이블의 전선을 하나씩 모니터링 디바이스에 수동으로 연결해야 하고, 측정 설정을 수동으로 입력해야 한다.
그러면 전선의 케이블의 절연 및/또는 비단선 및 임의의 측정 오차를 테스트하는 데에 상대적으로 긴 시간이 걸린다.
또한, 케이블의 비단선 및/또는 절연은 좁은(cramped) 공간에서 테스트되어야 한다. 따라서, 운영자에게 상대적으로 불편하다.
본 발명의 하나의 목적은 절연 및/또는 비단선 측정 프로세스가 단순화될 수 있게 하는, 적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하기 위한 디바이스를 제안하는 것이다.
본 발명은 복수 개의 전선을 포함하는 적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스로서, 상기 디바이스는 케이블의 전선에 연결될 수 있는 측정 회로를 포함하고, 상기 측정 회로는,
- 적어도 하나의 전압 발생기를 포함하는 측정 스테이지;
- 각각의 전선을 상기 측정 회로에 자동적이고 연속적으로 연결하도록 구성되고 및/또는 상기 측정 회로를 접지에 연결하도록 구성되는, 상기 측정 스테이지에 연결될 수 있는 스위칭 스테이지; 및
- 상기 스위칭 스테이지에 케이블의 전선마다 연결될 수 있는 상기 측정 회로의 루핑 스테이지(looping stage)를 포함하고,
상기 루핑 스테이지는, 상기 전기 케이블의 절연의 모니터링 또는 비단선의 모니터링과 각각 연관되는 절연 또는 저항성의 두 모드 중 적어도 하나에서 자동으로 동작하도록 구성되는, 모니터링 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에 따른 디바이스는 후속하는 특징 중 하나 이상을 개별적으로 또는 기술적으로 실현가능한 모든 조합으로 포함할 수 있다:
- 절연 모드에서의 상기 루핑 스테이지의 극성은 저항성 모드에서의 상기 루핑 스테이지의 극성의 반대이다;
- 각각의 전선에 대하여, 루핑 스테이지는 전류의 단방향성 흐름을 위한 적어도 하나의 컴포넌트를 포함하고, 전류의 단방향성 흐름을 위한 각각의 컴포넌트는 루핑 스테이지가 저항성 모드에 있을 때에 턴온되고 루핑 스테이지가 절연 모드에 있을 경우 차단된다;
- 각각의 전선에 대하여, 루핑 스테이지는 적어도 하나의 단방향성 컴포넌트가 있는 적어도 하나의 저항을 포함한다;
- 스위칭 스테이지는 전자 스위치, 특히 CMOS 스위치를 포함한다;
- 전자 스위치는 시프트 레지스터에 의하여 자동으로 제어된다;
- 측정 스테이지는, 전압 발생기에 직렬 연결된 측정 저항을 포함하는데, 측정 저항의 단자에서의 전압은 측정되고 각각의 전선의 케이블의 절연 및/또는 비단선의 품질을 나타내기에 적합하다;
- 전압 발생기는 가변 전압 발생기이다;
- 모니터링 디바이스는 수동으로 수송되고 배터리를 포함한다, 그리고
- 전압 발생기는 테스트될 케이블을 포함하는 전기 어셈블리(즉 전기 시스템)로부터 갈바닉하게(galvanically) 고립되어, 결과적으로 전압 발생기가 해군 선박의 전기 시스템으로부터 갈바닉 격리되게 한다.
또한, 본 발명은 복수 개의 전선을 포함하는 적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및/또는 비단선을 모니터링하는 방법으로서, 상기 방법은 전술된 모니터링 디바이스에 의하여 자동으로 수행가능하고, 상기 모니터링 디바이스는 케이블의 전선에 연결될 수 있는 측정 회로를 포함하며, 상기 측정 회로는,
- 적어도 하나의 전압 발생기를 포함하는 측정 스테이지;
- 각각의 전선을 상기 측정 회로에 자동적이고 연속적으로 연결하도록 구성되는, 상기 측정 스테이지에 연결될 수 있는 스위칭 스테이지; 및
- 상기 스위칭 스테이지에 케이블의 전선마다 연결될 수 있는 상기 측정 회로를 위한 루핑 스테이지(looping stage; 28)를 포함하고, 상기 방법은, 상기 모니터링 디바이스에 의해 자동으로 수행되는 단계로서,
상기 모니터링 디바이스의 인터페이스를 통해 입력 데이터를 수신하는 단계,
상기 입력 데이터의 값에 의존하여, 상기 전기 케이블의 절연의 모니터링 또는 비단선의 모니터링과 각각 연관되는, 상기 루핑 스테이지의 절연 또는 저항성의 두 모드 중 적어도 하나를 자동으로 작동시키는 단계,
상기 측정 회로의 스위칭 스테이지에 의한 적어도 하나의 케이블의 각각의 전선의 상기 측정 회로로의 연속적인 연결 이후에, 상기 전선의 절연 및/또는 비단선 고장이 검출될 때까지, 또는 상기 적어도 하나의 케이블의 전선 모두가 연결될 때까지, 상기 측정 스테이지의 측정 저항의 단자에서의 전압을 측정하는 단계를 포함하는, 모니터링 방법에 관한 것이다.
본 발명은 후속하는 설명에 기반하여 더 잘 이해될 것인데, 이러한 설명은 오직 예를 들도록 그리고 한정하지 않도록 다음과 같은 첨부 도면을 참조하여 제공된다:
- 도 1은 본 발명에 따라 절연 및/또는 비단선을 모니터링하기 위한 디바이스의 모형도이다,
- 도 2는 본 발명에 따른 모니터링 디바이스의 측정 회로의 개략도이다,
- 도 3은 도 1의 디바이스의 사용자 인터페이스에 디스플레이되기에 적합한, 인간-머신 인터페이스의 도면이다,
- 도 4는 도 1의 디바이스의 사용자 인터페이스에 디스플레이되기에 적합한, 다른 인간-머신 인터페이스의 도면이다,
- 도 5는 도 1의 모니터링 디바이스의 제 1 하우징의 전면의 개략도이다,
- 도 6은 도 5의 모니터링 디바이스의 제 1 하우징의 후면의 개략도이다, 그리고
- 도 7은 도 1의 모니터링 디바이스의 제 2 하우징의 전면의 정면도이다.
도 1은 전기 케이블(12)의 전기 절연 및 비단선을 테스트하기에 적합한, 전기 케이블(12)의 전기 절연 및/또는 비단선을 테스트하기 위한 디바이스(10)의 모형도이다.
알려진 바와 같이, 전기 케이블(12)은 k 개의 여러 전선(14)을 포함한다. 예를 들어, 전기 케이블(12)은 63 개에 달하는 전선을 포함할 수 있고, 이러한 경우에 k=63 이다. 설명을 쉽게 하기 위하여, 케이블(12)의 하나의 전선(14)만이 도 1에 도시된다.
전기 케이블(12)의 절연을 테스트하는 것은 케이블(12)의 도전성 전선(14)의 서로로부터의 전기 절연, 및 각각의 전선과 접지(m) 사이의 전기 절연을 테스트하는 것으로 이루어진다.
전기 케이블(12)의 비단선을 테스트하는 것은, 케이블(12)의 적어도 하나의 전선(14)의 전기 비단선을 테스트하는 것, 전류 i가 자신의 두 개의 단자들 사이에서 전선(14)의 전체 길이에 걸쳐서 흐르는 것을 테스트하는 것으로 이루어진다.
모니터링 디바이스(10)는 케이블(12)의 각각의 전선(14)의 두 단자들 사이에 연결될 수 있는 측정 회로(16) 및, 측정 회로(16)에 연결되고 측정 정보가 사용자에게 전달되게 하는 사용자 인터페이스(18)를 포함한다.
측정 회로(16)는 적어도 하나의 전압 발생기(22) 및 전압 발생기(22)에 직렬 연결되는 측정 저항(24)을 포함하는 측정 스테이지(20)를 포함한다.
이러한 예에서, 측정 스테이지(20)의 전압 발생기(22)는 예를 들어, 500 V에 달하는 전압(U)을 가지는 가변 전압 발생기이다. 예를 들어, 50 V, 250 V, 500 V의 다양한 전압(U)이 이러한 동일한 가변 전압 발생기에 의해 생성될 수 있다. 측정 저항(24)은 20.2 MΩ의 값 Rmes를 가진다. 예를 들어, 측정 저항(24)은 분주기 브릿지에 장착된 제 1의 200 KΩ 저항 및 제 2의 20 MΩ 저항을 포함하여, 두 개의 저항 중 작은 것, 즉 제 2 저항의 단자에서의 전압이 절연 측정 중에 두 개의 전선들 사이에서 순환하는 고장 전류 i에 비례하도록 한다.
측정 저항(24)을 형성하는 두 저항 중 제일 약한 것의 단자에서의 전압은 언제나 5 V 미만이고, 이것이 테스트 전압, 즉 가변 전압 발생기 및 직렬 연결된 고장 저항, 즉 제 1 저항에 의해 생성되는 전압과 무관하게 획득 스테이지에 대한 최대 측정 범위이다.
측정 회로(16)는 측정 스테이지(20) 및 전기 케이블(12)의 제 1 단부(12A)에 연결되는 스위칭 스테이지(25)를 더 포함한다. 스위칭 스테이지(25)는 케이블(12)의 각각의 전선(14)을 측정 회로(16)에 및/또는 측정 회로(16)를 접지(m)에 연결하기에 적합하다.
스위칭 스테이지(25)는 스위치(251, 252, 253, 25m, 261, 262, 263, 26m)(도 2에 도시되는), 예를 들어 CMOS(상보적 금속 산화물 반도체) 스위치와 같은 전자 스위치를 포함한다.
예를 들어, 스위치(251, 252, 253, 25m, 261, 262, 263, 26m)는 정류 카드, 예를 들어 카드의 스위치를 제어하기에 적합한 시프트 레지스터를 각각 포함하는, 네 개의 정류 카드에 포함된다. 알려진 바와 같이, 시프트 레지스터는 제어 신호를 스위치(251, 252, 253, 25m, 261, 262, 263, 26m)에 송신하기에 적합한 동기 래치들의 그룹을 포함한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스위칭 스테이지(25)는 케이블(12)의 제 1 단부(12A), 특히 제 1 전선(14)의 단자에 연결된다.
측정 회로(16)는 스위칭 스테이지(25)에 연결되고 스위칭 스테이지(25)를 모니터링하기에 적합한 시퀀서(27)를 더 포함한다.
시퀀서(27)는 공지된 타입(미도시)의 마이크로콘트롤러, 예컨대 프로그래밍가능한 마이크로콘트롤러를 포함한다. 특히, 마이크로콘트롤러는 중앙 처리 유닛(CPU), 프로그램 메모리, 및 계산 결과를 처리하기에 적합한 데이터 메모리, 및 마이크로콘트롤러를 모니터링 디바이스(10), 특히 측정 스테이지(20)의 다른 엘리먼트에 연결하기에 적합한 입력 및 출력 포트를 포함한다.
프로그래밍가능한 마이크로콘트롤러는 클록 신호의 리듬에서 동작하는 시퀀셜 로직 회로이다.
따라서, 각각의 클록 펄스마다, 정류 카드의 시프트 레지스터의 동기 래치에 의해 표현되는 번호가 업데이트되고, 제어 신호는 전선(14) 또는 접지(m)를 연결하고 측정 회로(16)로부터 단선하기 위하여 스위치에 전송될 것이다.
측정 회로(16)는 케이블(12)의 제 2 단부(12B)에 연결되기에 적합한 루핑 스테이지(28)를 더 포함한다.
루핑 스테이지(28)는, 전기 케이블(12)의 절연의 모니터링 또는 비단선의 모니터링과 각각 연관되는 절연 또는 저항성인 두 모드 중 적어도 하나에서 자동으로 동작하도록 구성된다.
각각의 전선(14)에 대하여, 루핑 스테이지(28)는 전류의 단방향성 흐름을 위한 적어도 하나의 컴포넌트, 예컨대 다이오드(30), 예를 들어 정류기 다이오드, 및 저항(32)을 포함한다.
따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 전선(14)의 제 2 단자는 다이오드(30) 및 저항(32)에 연결되는데, 이들은 이러한 예에서 다이오드(30)에 직렬 장착된다.
사용자 인터페이스(18)는 측정 회로(16)의 시퀀서(27) 및 스위칭 스테이지(25)에 연결된다.
사용자 인터페이스(18)는 스크린(36), 예컨대 터치스크린, 및 선택적으로 사용자가 모니터링 디바이스(10)의 입력 데이터의 값을 입력할 수 있는 키보드(37)를 포함한다. 예를 들어, 키보드(37)는 터치스크린(36) 상에 디스플레이되도록 의도되는 터치 키보드이다.
도 2를 참조하면, 모니터링 디바이스(10)의 측정 회로(16)가 자세하게 후술될 것이다.
설명을 쉽게 하기 위하여, 측정 회로(16)는 세 개의 전선(141, 142, 143)을 포함하는 전기 케이블(12)에 연결된다.
이러한 도면에서, 측정 스테이지(20)가 스위칭 스테이지(25)에 연결된다는 것을 알 수 있다. 도면은 또한, 각각의 전선(141, 142, 143)의 제 2 단자에 연결되는 '플러그'라고도 불리는 루핑 스테이지(28)를 보여준다.
케이블(12)의 커넥터의 접지에 전기적으로 연결된, 케이블(12)의 금속 아머(armour)가 측정 스테이지(20)를 루핑 스테이지(28)에 연결하기에 적합하다. 쉽게 이해하도록 하기 위하여, 케이블(12)의 아머는 도 2에서 전선(41)으로 표시된다. 전선(41)은 접지(m)에 연결된다.
스위칭 스테이지(25)의 스위치(251, 252, 253, 25m, 261, 262, 263, 26m)는 스위치들의 쌍, 즉(251-261), (252-262, (253-263), (25m-26m)을 형성한다. 각각의 쌍의 스위치의 단자 중 하나는 각각의 전선(141, 142, 143) 또는 전선(41)의의 제 1 단자에 각각 연결되기에 적합하다. 각각의 쌍의 스위치의 다른 단자는 측정 스테이지(20)에 연결되기에 적합하다.
다르게 말하면, 각각의 스위치(251, 252 253, 261, 262, 263)의 단자 중 하나는 측정 스테이지(20)에 연결되고, 각각의 스위치(251, 252 253, 261, 262, 263)의 다른 단자는 각각의 전선(141, 142, 143)의 제 1 단자에 각각 직렬로 연결되기에 적합하다.
각각의 스위치(251, 252, 253, 25m, 261, 262, 263)는 두 포지션들(p1, p2) 사이에서 자동으로 제어되기에 적합하다. 열린 포지션(p1)에서, 전류 i는 스위치의 각각의 쌍(251-261, 252-262, 253-263)이 연결되기에 적합한 전선(141, 142, 143)으로 흐를 수 없고, 스위치(251, 252, 253, 261, 262, 263)는 전선(141, 142, 143)을 측정 회로(16)에 연결하지 않는다. 닫힌 포지션(p2)에서, 전류 i는 스위치의 각각의 쌍(251-261, 252-262, 253-263)의 스위치 중 하나가 각각 연결되는 전선(141, 142, 143)을 통해 순환할 수 있고, 스위치(251, 252, 253, 261, 262, 263)는 전선(141, 142, 143)을 측정 회로(16)에 연결하도록 구성된다.
각각의 전선(141, 142, 143)에 대하여, 루핑 스테이지(28)는 브랜치(401, 402, 403)를 포함하는데, 각각의 브랜치(401, 402, 403)는 저항(321, 322, 323)에 직렬 연결되는 다이오드(301, 302, 303)를 포함한다. 세 개의 저항(321, 322, 323)은 동일한 값 R을 가진다.
또한, 전선(41)은 측정 스테이지(20)를 스위칭 스테이지(25)를 통하여 루핑 스테이지(28)의 제 1 브랜치(401)에 연결한다.
그 이후에, 다이오드(301, 302, 303)의 애노드 및 캐소드가 다이오드(301, 302, 303)의 순방향에 대하여 규정된다는 것에 주의해야 한다.
좀 더 구체적으로는, 각각의 다이오드(301, 302, 303)의 애노드는 동일한 브랜치(401, 402, 403)의 저항(321, 322, 323)에 각각 연결되고, 각각의 다이오드(301, 302, 303)의 캐소드는 각각의 전선(141, 142, 143)의 제 2 단자에 연결된다.
또한, 제 2 브랜치(402)의 다이오드(302)의 애노드는 제 2 브랜치(402)의 저항(322)을 통해 제 1 브랜치(401)의 다이오드(301)의 캐소드에 연결되고, 제 3 브랜치(403)의 다이오드(303)의 애노드는 제 3 브랜치(403)의 저항(323)을 통해 제 2 브랜치(402)의 다이오드(302)의 캐소드에 연결된다.
다르게 말하면, 제 2 브랜치(402)의 저항(322)은 제 1 전선(141) 및 제 2 브랜치(402)의 다이오드(302) 사이에 연결되고, 제 3 브랜치(403)의 저항(323)은 제 2 전선(142) 및 제 3 브랜치(403)의 다이오드(303) 사이에 연결된다.
따라서, 제 1 브랜치(401)의 다이오드(301)의 애노드는 저항(321) 및 전선(41)을 통해 접지(m)에 연결된다. 다이오드(301)의 캐소드는 저항(322)을 통해 제 2 브랜치(402)의 다이오드(302)의 애노드에 연결된다. 다이오드(302)의 캐소드는 저항(323)을 통해 제 3 브랜치(403)의 다이오드(303)의 애노드에 연결된다.
도 2에 도시되는 실시예에서, 모니터링 디바이스(10)는 케이블(12)의 비단선을 모니터링하기에 적합하다.
스위치(25m 또는 26m)를 통해 측정 스테이지(20)에 연결되기에 적합한 접지(m), 및 루핑 스테이지(28)의 접지(m)는 모두 서로 연결되고, 스위치(25m 또는 26m)를 이용하여 전압 발생기(22)의 폴(pole) 중 하나로 스위칭될 수 있다.
이러한 예에서, 비단선 측정 단계 중에, 스위치(26m)는 닫혀 있고 스위치(25m)는 열려 있다. 따라서, 전선(41)은 테스트되는 전선이 연속되는 경우 닫힌 회로를 형성하도록, 측정 스테이지(20)의 양의 폴에 연결된다.
전압 발생기(22)는, 사람을 감전 위험으로부터 보호하고 측정이 교란되는 것을 피하는 것을 보장하기 위하여, 모니터링되는 해군 선박의 전기 시스템에 존재하는 임의의 전압으로부터 갈바닉하게(galvanically) 고립된다. 예를 들어, 이러한 요건은 배터리를 전압 발생기(22)에 대한 전력원으로 사용함으로써 만족될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 전압 발생기(22)에 의해 결정되는 측정 회로(16)의 극성이 주어지면, 루핑 스테이지(28)는 저항성 모드로 구성된다.
이러한 모드에서는, 다이오드(301, 302, 303)가 턴온된다. 다르게 말하면, 도 2에 도시된 바와 같은 전류 i는 전선(41) 내에서 그리고 각각의 브랜치(401, 402, 403) 내에서 순환할 수 있다.
시퀀서(27)는 전선(141, 142, 143) 중 임의의 것을 자동으로(즉 운영자의 수동 개입이 없이) 연결/단절하기에 적합하다.
각각의 전선(141, 142, 143)은 그 레퍼런스 번호 n으로 식별된다. 도 2의 예에서, n= {1,2,3}이고, 다른 예시적인 실시예에서는 n={1,…, k}이며 k=63 이다.
전선(141)(즉 레퍼런스 번호 1을 가지는 전선)이 측정 회로(16)에 연결되면, 전선(141)은 제 1 브랜치(401)에 직렬 연결되고, 다른 전선(142 및 143)은 측정 회로(16)에 연결되지 않는다. 피드백 회로(28)의 오직 하나의 저항(321)은 측정 회로(16)에 연결된다.
전선(142)(즉 레퍼런스 번호 2를 가지는 전선)이 측정 회로(16)에 연결되면, 전선(142)은 제 1 브랜치(401)에 직렬 연결되고, 다른 전선(141, 143)은 측정 회로(16)에 연결되지 않는다. 전류 i는 제 1 브랜치(401) 및 제 2 브랜치(402)를 통과하여 저항(321 및 322)을 측정 회로(16)에 연결시킬 수 있다.
마지막으로, 전선(143)(즉 레퍼런스 번호 3을 가지는 전선)이 측정 회로(16)에 연결되면, 전선(143)은 제 1, 제 2, 및 제 3 브랜치(401, 402, 403)에 직렬 연결되고, 다른 전선(141, 142)은 측정 회로(16)에 연결되지 않는다. 전류 i는 루핑 스테이지(28)의 세 개의 브랜치(401, 402, 403)를 통과하여 루핑 스테이지(28)의 저항(321, 322, 및 323)을 측정 회로(16)에 연결시킨다.
측정 회로(16)에 연결되는 것으로 식별된 전선(141, 142, 143)에 의존하여, 또는, 다르게 말하면 측정 회로(16)에 연결된 전선(141, 142, 143)의 레퍼런스 번호 n에 의존하여, 미리 결정된 개수의 저항(321, 322, 및 323)이 측정 회로(16)에 연결된다.
도 2의 예시적인 실시예에서, 측정 회로(16)에 연결되는 저항(321, 322, 323)의 개수는 측정 회로(16)에 연결되는 전선(14n)의 레퍼런스 번호 n에 대응한다.
따라서, 이러한 예에서, 전선(14n)의 레퍼런스 번호 n이 클수록, 더 많은 개수의 저항이 전선(14n) 측정 회로(16)에 연결된다.
다르게 말하면, 본 발명에 따른 측정 회로(16)에서, 케이블(12)의 비단선을 테스팅하는 것과 연관되는 저항성 모드에서, 케이블(12)의 전선(14)의 레퍼런스 번호 n에 의존하여 루핑 스테이지(28) 내에서 저항 그레디언트가 생성된다. 사실 상, 전선(141, 142, 143)에 더 많은 전선-전선 연결이 존재할수록, 더 많은 저항(321, 322, 323)이 측정 회로(16)에 연결된다.
측정 저항(24)의 단자에서의 측정 전압(Umes)은 다음과 같은데:
Rmes는 측정 저항(24)의 값이고, 은 전압 발생기(22)에 의해 생성되는 전압이며, n은 측정 회로(16)에 연결되는 전선(141, 142, 143)의 레퍼런스 번호 또는, 다르게 말하면 측정 회로(16)에 연결되는 루핑 스테이지(28)의 동일한 값을 가지는 저항(321, 322, 323)의 개수이고, R은 측정 회로(16)에 연결된 저항(321, 322, 323)의 공통 값이다.
각각의 저항(321, 322, 323)의 값 R은 예를 들어 180 Ω이다.
측정 저항(24)의 단자에서의 전압은 측정될 수 있고, 케이블(12)의 각각의 전선(141, 142, 143)의 비단선의 품질을 나타낸다. 다르게 말하면, '품질'이란 전선(141, 142, 143)의 만족스러운 비단선 또는 케이블(12)의 전선(141, 142, 143)의 비단선 고장을 가리킨다.
전선(141, 142, 143)이 비단선 고장이 없다면, 측정 회로(16)에 연결된 각각의 전선(141, 142, 143)에 대한 측정 저항(24)의 단자에서 측정된 전압 측정치(Umes)는 수학식 1과 일치한다.
일 실시예에서, 모니터링 디바이스(10)는 케이블(12)의 절연을 모니터링하기에 적합하다.
디폴트로, 스위치(251, 252, 253, 25m, 261, 262, 263, 26m) 모두는 열려 있고, 즉 포지션(p1)에 있다. 열린 포지션(p1)에서, 스위치는 모니터링되는 측정 스테이지(20)의 전선(141, 142, 143)을 절연시킨다.
케이블(12)의 절연이 모니터링 디바이스(10)에 의해 테스트되면, 전압 발생기(22)의 극성은 스위칭 스테이지(25)에 의하여 비단선 테스트의 경우의 자신의 극성에 비하여 반전되는 것이 적합하다. 전압 발생기(22)의 극성이 반전되면 루핑 스테이지가 절연 모드에서 동작하게 된다. 다르게 말하면, 피드백 회로(28)는 전선(141, 142, 143)을 서로 절연시킨다.
좀 더 구체적으로는, 따라서 절연 모드에서의 상기 루핑 스테이지(28)의 극성은 저항성 모드에서의 그 극성에 비하여 반전된다. 그러면, 전류 i의 방향은 도 2에 도시되는 전류 i의 순환의 방향과 비교하여 반전된다. 다이오드(301, 302, 303)는 차단되고, 전류 i는 루핑 스테이지(28)에서 순환할 수 없다. 따라서 루핑 스테이지(28)는 이러한 모드에서는 아무런 기능적 효과를 가지지 않는다.
시퀀서(27)는 전선(141, 142, 143, 41) 중 어느 것이 테스트되는지에 따라 스위칭 커맨드를 생성한다.
전선(141) 및 전선(142) 사이의 절연을 측정하려면, 시퀀서(27)는 스위치(251 및 262)를 닫고, 전선(141)을 측정 스테이지(20)의 음의 폴에 연결하고 전선(142)을 측정 스테이지(20)의 양의 폴에 연결한다. 두 전선(141, 142) 사이에 절연 고장이 있으면, 고장 전류는 이러한 두 전선 사이에서 순환할 것이고, 전압이 측정 스테이지(20)의 분주기 브릿지의 최저 저항에 나타날 것이다. 이러한 전압은 고장 전류에 비례할 것이고, 절연이 무한인 경우의 0 V로부터 절연이 0인 경우의 5 V까지이다. 측정 후에, 스위치(251 및 262)는 시퀀서(27)에 의해 개방된다.
전선(141) 및 전선(143) 사이의 절연을 측정하려면, 시퀀서(27)는 스위치(251 및 263)를 닫을 것이고, 전선(141)을 측정 스테이지(20)의 음의 폴에 연결하고 전선(143)을 측정 스테이지(20)의 양의 폴에 연결한다. 두 전선(141, 143) 사이에 절연 고장이 있으면, 고장 전류는 이러한 두 전선 사이에서 순환할 것이고, 전압이 측정 스테이지(20)의 분주기 브릿지의 최저 저항에 나타날 것이다. 이러한 전압은 고장 전류에 비례할 것이고, 절연이 무한인 경우의 0 V로부터 절연이 0인 경우의 5 V까지이다. 측정 후에, 스위치(251 및 263)는 시퀀서(27)에 의해 개방된다.
전선(142) 및 전선(143) 사이의 절연을 측정하려면, 시퀀서(27)는 스위치(252 및 263)를 닫고, 전선(142)을 측정 스테이지(20)의 음의 폴에 연결하고 전선(143)을 측정 스테이지(20)의 양의 폴에 연결한다. 두 전선(142, 143) 사이에 절연 고장이 있으면, 고장 전류는 이러한 두 전선 사이에서 순환할 것이고, 전압이 측정 스테이지(20)의 분주기 브릿지의 가장 적은 저항에 나타날 것이다. 이러한 전압은 고장 전류에 비례할 것이고, 절연이 무한인 경우의 0 V로부터 절연이 0인 경우의 5 V까지이다. 측정 후에, 스위치(252 및 263)는 시퀀서(27)에 의해 개방된다.
전선(141) 및 케이블(12)의 아머 사이의 절연을 측정하려면, 시퀀서(27)는 스위치(261 및 25m)를 닫고, 전선(141)을 측정 스테이지(20)의 양의 폴에 연결하고 전선(41)을 측정 스테이지(20)의 양의 폴에 연결한다. 다이오드(301)에 반전 전압이 걸리기 때문에 루핑 스테이지(28)의 저항(321), 및 다이오드(301)를 통해 순환하는 전류가 없다. 전선(141) 및 전선(41)으로 표현되는 케이블(12)의 아머 사이의 절연 고장이 있으면, 고장 전류가 이러한 두 전선 사이에서 순환할 것이고, 측정 스테이지(20)의 분주기 브릿지의 최저 저항에 전압이 나타날 것이다. 이러한 전압은 고장 전류에 비례할 것이고, 절연이 무한인 경우의 0 V로부터 절연이 0인 경우의 5 V까지이다. 측정 후에, 스위치(261 및 25m)는 시퀀서(27)에 의해 개방된다.
시퀀서(27)는 모든 가능한 치환(레퍼런스 번호 1을 가지는 전선과 레퍼런스 번호 2를 가지는 전선, 레퍼런스 번호 1을 가지는 전선과 레퍼런스 번호 3을 가지는 전선, 레퍼런스 번호 1을 가지는 전선과 레퍼런스 번호 n을 가지는 전선, 레퍼런스 번호 2를 가지는 전선과 레퍼런스 번호 3을 가지는 전선, 레퍼런스 번호 2를 가지는 전선과 레퍼런스 번호 n을 가지는 전선 사이의 측정)이 생길 수 있게 한다. 또한, 시퀀서(27)는 레퍼런스 번호 1을 가지는 전선 및 전선(41)(케이블(12)의 아머를 표현함), 레퍼런스 번호 2를 가지는 전선 및 전선(41), …레퍼런스 번호 n을 가지는 전선 및 전선(41) 사이의 절연 측정을 위한 스위칭 시퀀스를 생성한다. 전선(41)으로 표현되는 케이블의 아머를 연결하는 스위치(25m 및 26m)는 k =63 일 경우 시퀀서(27)의 64 번째 경로에 의해 제어된다.
절연 및/또는 비단선의 자동 모니터링을 위하여, 모니터링 디바이스(10)는 사용자 인터페이스(18)를 통해서 작동된다.
도 3은 케이블(12)에 수행될 테스트를 구성하기 위하여 사용자 인터페이스(18)의 스크린(36) 상에 디스플레이되기에 적합한 인간-머신 인터페이스(IHM)(50)을 보여준다.
인터페이스 IHM(50)은 제 1 필드 "C"(52)를 포함하는데, 그 안에는 케이블(12)의 식별 데이터가 입력되고 및/또는 케이블 레퍼런스 목록으로부터 참조될 수 있다. 테스트될 케이블(12)의 식별 정보의 값은, 예를 들어 케이블(12), 즉 시스템의 회로도에 나타나는 케이블(12)의 ID 번호의 함수이다.
인터페이스 IHM(50)은 제 2 필드 "V"(54)를 가지는데, 여기에서 전압 발생기(22)에 의해 생성된 절연 전압(U)의 값이 입력되고 및/또는 전압(U) 레벨의 셀렉션으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 필드(54)가 운영자의 손가락에 의해 활성화되면, 전압(U)의 세 개의 선택인, 50 V, 250 V, 및 500 V를 나열하는 드롭 다운 메뉴가 표시될 수 있다.
인터페이스 IHM(50)은 필드 "Fd "(56) 및 "Fa"(58)를 더 가지는데, 여기에서는 시작 전선(141)의 식별 정보, 예를 들어 레퍼런스 번호 n 및 목적지(destination) 전선(143)의 식별 정보, 예를 들어 레퍼런스 번호 n가 입력된다. 다르게 말하면, 시작 전선을 식별하고 목적지 전선을 선택하면, 모니터링 디바이스(10)에 의해 일대일로 테스트될 수 있는 케이블(12)의 전선(14)의 목록 및 순서가 결정된다.
테스트될 케이블(12)의 전선의 이러한 목록은 스위칭 스테이지(25)의 스위치(251, 252, 253, 25m 및 261, 262, 263, 26m)의 자동 제어에 의하여 시퀀서(27)로 전송되도록 의도된다.
인터페이스 IHM(50)은 세 개의 측정 타입 중에서 모니터링 디바이스(10)에 의해 수행될 측정의 버튼을 선택하기 위한 버튼을 더 가진다.
인터페이스 IHM(50)은, 예를 들어, 제 1 측정 타입에 대하여 제 1 터치 버튼(60)을 포함한다. 제 1 측정 타입이 선택되면, 모니터링 디바이스(10)는 케이블(12)의 비단선을 자동적이고 연속적으로 모니터링하고 케이블(12)의 절연을 모니터링한다.
하나의 변형에서, 제 1 측정 타입이 선택되면, 절연이 비단선을 테스팅하기 전에 테스트된다.
인터페이스 IHM(50)은, 예를 들어, 제 2 측정 타입에 대하여 제 2 터치 버튼(62)을 포함한다. 제 2 버튼(62)이 선택되면, 모니터링 디바이스(10)는 케이블(12)의 절연만을 모니터링할 수 있다.
마지막으로, 인터페이스 IHM(50)은, 예를 들어, 제 3 터치 버튼(64) 콘트롤을 포함한다. 제 3 버튼(64)이 선택되면, 모니터링 디바이스(10)는 케이블(12)의 비단선만을 모니터링할 수 있다.
도 4는 절연 또는 비단선 테스트 중에 스크린(36) 상에 디스플레이될 수 있는 인터페이스 IHM(66)을 보여준다.
인터페이스 IHM(66)은 모니터링 디바이스(10)에 의해 테스트되는 케이블(12)을 식별하는 제 1 필드 "Cc"(67), 절연 테스트 또는 비단선 테스트 중 어느 하나인 현재의 테스트를 표시하는 제 2 필드 "T"(68), 및 테스트되는 전선(들)(14)의 레퍼런스 번호(들) n을 표시하는 제 3 필드 "nc"(69)를 포함한다.
케이블(12)의 비단선이 테스트되고 있으면, 측정 회로(16)에 연결된 전선의 레퍼런스 번호 n이 표시된다. 예를 들어, 테스트될 케이블(12)의 목록이 세 개의 전선(141, 142, 143)을 포함하면, 레퍼런스 번호 1, 2, 및 3 이 대응하는 전선(141, 142, 143)이 스위칭 스테이지(25)에 의해 측정 회로(16)에 연결되는 것과 동시에 필드(69) 내에 연속적으로 디스플레이될 것이다.
케이블(12)의 절연이 테스트되고 있으면, 측정 회로(16)에 연결된 전선(141, 142, 143, 또는 41)의 쌍의 식별자가 표시된다. 예를 들어, 이러한 식별자는, 측정 회로(16)에 연결되는 케이블(12)의 전선(들)(141, 142, 143)의 레퍼런스 번호 n, 및 측정 회로(16)에 전선(41)으로 표현되는 케이블(12)의 아머가 연결되는 것을 식별하기 위한 글자 m을 포함한다.
전선(141, 142, 143, 41)이 새롭게 연결될 때마다, 측정 회로(16)에 연결되는 전선(141, 142, 143, 41)의 쌍의 식별자가 필드(69) 내에 업데이트된다.
예를 들어, 인터페이스 IHM(66)은 절연 또는 비단선 테스트 중에 현재의 테스트의 성질을 나타내고 디스플레이될 수 있는 녹색 표시자(70a), 황색 표시자(70b), 및 적색 표시자(70c)를 가진다.
예시적인 일부 실시예들에서, 인터페이스 IHM(66)은, 절연 및/또는 비단선 테스트 중에 각각 검출된 절연 및/또는 비단선 고장이 디스플레이될 수 있는 필드(70d)를 포함한다.
절연 테스트의 경우, 필드(70d)는, 절연 고장이 검출된 바 있는 케이블(12)의 전선(141, 142, 143, 41)을 그들의 레퍼런스 번호 n을 사용하여 식별할 수 있다.
비단선 테스트의 경우, 필드(70d)는, 비단선 고장이 검출된 바 있는 케이블(12)의 전선을, 예를 들어 그들의 레퍼런스 번호 n을 사용하여 식별할 수 있다.
인터페이스 IHM(66)은 현재의 테스트가 활성화된 중에 중지할 수 있는 터치 버튼(71)을 포함한다.
도 5 및 도 6은 모니터링 디바이스(10)의 제 1 하우징(72)의 전면 및 후면 뷰를 각각 도시한다.
제 1 하우징(72)은 측정 스테이지(20), 스위칭 스테이지(25), 시퀀서(27), 및 사용자 인터페이스(18)를 포함한다.
제 1 하우징(72)은 자체 배터리(미도시), 예를 들어 리튬 이온(Li-ion) 배터리를 더 포함한다. 바람직하게는, 전압 발생기(22)에 급전하도록 구성되는 자체 배터리는 측정 스테이지의 전압(U)을 생성하도록 적응된다. 배터리는 전압 발생기가 측정 중인 시스템으로부터 갈바닉하게 고립되게 한다. 자체 배터리는 커넥터(74)를 사용하는 착탈식 케이블을 이용하여 외부 충전 디바이스에 연결될 수 있다. 이러한 충전 디바이스는 또한 착탈식 배터리를 충전하는 동안 측정을 수행하기 위하여, 측정 중인 시스템으로부터 갈바닉하게 고립된다.
도 5를 참조하면, 사용자 인터페이스(18)는 액세스가능하고 운영자에게 보이도록 제 1 하우징(72)의 전면에 배치된다.
제 1 하우징(72)의 전면은, 예를 들어 모니터링 디바이스(10)를 컴퓨터에 연결하기 위한 USB(74) 커넥터와 같은 커넥터, 및 다른 커넥터(76)를 더 포함한다.
특히, 하나의 변형예에서, 모니터링 디바이스(10)는 커넥터(76)를 통해 모니터링 디바이스(10)에 연결된 외부 전압 발생기(22)를 포함한다. 그러면 모니터링 디바이스(10)는 제 1 하우징(72) 외부에, 절연 저항계(megohmmeter), 예를 들어 MEGGER MIT 절연 저항계(430)와 같은 전압 생성 스테이지를 포함한다.
제 1 하우징(72)의 전면은 운영자가 잡기에 적합한 적어도 하나의 핸들(80)을 더 포함한다. 따라서, 두 하우징(70, 72)에 걸쳐 분산된 본 발명에 따른 디바이스(10)는 쉽게 휴대가능하다.
도 6을 참조하면, 제 1 하우징(72)의 후면은, 특히, 단면 크기에 있어서 변하는, 테스트할 다양한 타입의 케이블(12)의 제 1 단부를 연결하기에 적합한 상이한 타입의 커넥터 소켓(82)을 포함한다.
특히, 측정될 케이블(12)의 커넥터가 호환가능하다면, 케이블은 직접적으로 또는 적합한 경우 전기 점퍼 케이블을 통하여 커넥터 소켓(82)에 연결된다.
제 1 하우징(72)은 저항이 있고 가벼운 재료, 예를 들어 알루미늄으로 제작된다.
예를 들어, 제 1 하우징(72)은 400 mm 길이, 300 mm 폭, 3300 mm 높이, 및 10 kg 미만의 중량을 가진다.
도 7을 참조하면, 모니터링 디바이스(10)의 제 2 하우징(90)이 도시된다. 제 2 하우징(90)은 루핑 스테이지(28)를 포함한다.
제 2 하우징(90)은 다양한 타입의 테스트될 케이블(12)의 다른 단부를 연결하기에 적합한 다양한 타입의 커넥터 소켓(92)을 더 포함한다. 제 2 하우징은 핸들(94)을 더 포함한다.
제 1 하우징(90)은 저항이 있고 가벼운 재료, 예를 들어 알루미늄으로 제작되고 또한 10kg 미만의 중량이다.
스위치(25m 또는 26m) 중 하나를 통하여 측정 스테이지(20)에 연결되기 위한 접지(m) 및 루핑 스테이지(28)의 접지(m)는 각각 두 하우징(72 및 90)의 접지에 대응한다. 두 하우징(72 및 90), 및 금속 컴포넌트 모든(커넥터 캡, 장착부, 등)의 접지는 모두 서로 연결되기 적합하다.
따라서 모니터링 디바이스(10)는 콤팩트하고, 에너지 독립적이며 용이하게 휴대가능하다. 디바이스(10)는 좁은 공간, 예컨대 해군 선박의 통로에서의 케이블(12)의 테스트를 위해 특히 적합하다.
아래, 전기 케이블(12)의 절연 및/또는 비단선을 테스팅하기 위한 방법이 설명될 것이다.
사용자 인터페이스(18)에 표시될 수 있는 구성 메뉴에 의하여, 사용자는 측정 시퀀스의 파라미터를 사용자 인터페이스(18)에 입력한다: 테스트의 성질(절연 또는 비단선), 절연 테스트를 위한 테스트 전압(U), 케이블(12)의 전선(14)의 개수. 이러한 정보는 저장되고 시퀀서(27)에 의해 처리되며, 이것은 스위치를 다루고 측정을 수행하며 결과를 저장된다.
좀 더 구체적으로는, 이러한 방법의 제 1 단계에서, 모니터링 디바이스(10)는 모니터링 디바이스(10)의 사용자 인터페이스(18)를 통해 운영자에 의해 입력된 입력을 수신한다.
특히, 운영자는 적어도 테스트될 케이블(12)을 식별하기 위한 인터페이스 IHM(50) 상의 필드(52) 및 전선(141)을 시작 전선으로 식별하는 필드(56) 및 전선(143)을 목적지 전선으로 식별하는 필드(58)를 기입한다. 시작 전선(141)을 선택하고 목적지 전선(142)을 선택하면 테스트될 전선의 순서가 있는 목록이 생긴다. 이러한 경우에, 테스트될 전선의 목록은 세 개의 전선(14)을 포함한다.
절연 테스트가 케이블(12)에 수행될 것이면, 절연 전압(U)이 선택된다. 운영자가 필드(54)를 누르면, 50V, 250V, 또는 500V인 전압(U)에 대한 세 개의 옵션이 열릴 것이다. 운영자에 의해 선택되는 절연 전압(U)은 테스트되는 케이블(12)에 따라 달라진다.
운영자가 비단선 테스트만을 수행하고자 하면, 필드(54)는 채워지지 않는데, 그 이유는 비단선 테스트를 위한 프리셋 전압(U)이 자동으로 생성될 것이기 때문이다.
그러면, 운영자는 수행할 테스트를 가능한 테스트의 세 개의 타입 중에서 선택하는데, 버튼(60)을 선택함으로써 절연 테스트 및 비단선 테스트 중 하나가 자동적이고 연속적으로 수행되거나, 하나씩 수행되거나, 또는 그 반대로 수행되거나, 버튼(62)을 선택함으로써 절연 테스트가 수행되거나 또는 버튼(64)을 선택함으로써 비단선 테스트가 수행된다.
따라서, 입력의 값, 즉 시작 전선의 레퍼런스 번호 n, 목적지 전선의 레퍼런스 번호 n, 및 측정 타입의 선택에 의존하여, 비단선 및/또는 절연 측정이 자동으로 활성화된 것이다.
좀 더 구체적으로는, 운영자가 비단선 측정을 선택하면, 루핑 스테이지(28)는 자동으로 저항성 모드를 입력할 것이다.
전체 비단선 측정에 걸쳐, 스위칭 스테이지(25)는 전선(41)을 측정 회로(16)에, 특히, 전압 발생기(22)의 양의 폴에 연결하기 위하여, 스위치(26m)를 닫힌 포지션(p2)에 배치한다.
그러면, 스위칭 스테이지(25)는, 전선의 목록 중의 각각의 전선(14)을 측정 회로(16)에 전선대 전선으로 연결하거나 단절시키기 위하여, 스위치(251, 252, 253)의 열림과 닫힘이 자동적이고 연속적으로 생기게 할 것이다.
좀 더 구체적으로는, 제 1 스위치(251)는 닫힌 포지션(p2)에 배치되어 제 1 전선(141)을 측정 회로(16)에 연결하고, 다른 스위치(252 및 253, 261, 262, 263 및 25m)는 열린 포지션(p1)에 배치된다. 단일 저항(321)은 측정 회로(16)에 연결된다.
그러면, 제 2 스위치(252)는 닫힌 포지션(p2)에 배치되어 제 2 전선(142)을 측정 회로(16)에 연결하고, 다른 스위치(251, 253, 261, 262, 263 및 25m)는 열린 포지션(p1)에 배치된다. 두 저항(321 및 322)은 측정 회로(16)에 연결된다.
마지막으로, 제 3 스위치(253)는 열린 포지션(p1)에 배치되어 제 3 전선(143)을 측정 회로(16)에 연결하고, 다른 스위치(252, 261, 262, 263 및 25m)는 열린 포지션(p1)에 배치된다. 세 저항(321, 322, 323)이 측정 회로(16)에 연결된다.
따라서, 전선(141, 142, 143)이 연결될 때마다, 측정 회로(16)의 저항 값이 증가된다.
전압 발생기(22)에 의해 생성되는 전압(U)은 이러한 실시예에서 약 10볼트에 고정된다. 측정 스테이지(20)는 스위칭된 전선의 레퍼런스 번호 n에 비례하는 전압(Umes)의 증가를 약 80 mV의 증분으로 검출한다.
케이블(12)의 전선의 목록의 테스트될 새로운 전선(141, 142, 143)이 연결될 때마다, 측정 저항(24)의 단자에서의 전압(Umes)이 측정된다.
전압(Umes)이 전술된 수학식 1로 계산된 전압(Umes)에 대응하지 않으면, 비단선 고장이 전선(141, 142, 143)에서 식별된다. 특히, 측정된 전압(Umes)의 변동이 스크린(36)에 표시될 것이다. 전압(Umes)이 규칙적으로 변하면 비단선 고장이 없다는 것을 나타낸다. 그렇지 않으면, 전선(141, 142, 143)에 비단선 고장이 있는 경우, 전압(Umes)의 변동의 불규칙성이 관찰될 것이다. 측정 데이터를 마이크로콘트롤러를 통해 저장하고 컴퓨터로 전송함으로써, 정밀한 고장 원점이 후속하여 결정될 수 있다: 예를 들어, 절연 고장의 특성인 경계 고장(boundary fault), 꼬인 전선(twisted wires), 및 전선(14)의 비단선의 끊어짐의 검출.
비단선 테스트의 개수 Ncc는 테스트될 전선의 목록에 있는 전선의 개수 LF와 같은데, LF는 케이블(12)의 전선(14)의 개수 k 이하이다.
케이블(12)의 비단선이 테스트된 후에 운영자가 절연 테스트를 선택하면, 전압 발생기(22)의 극성이 본 발명에 따라 절연 측정으로 천이하면서 자동으로 반전되어, 루핑 스테이지(28)의 극성이 반전되게 할 것이다. 루핑 스테이지는 절연 모드로 스위칭되고, 다이오드(301, 302, 303)는 턴오프된다.
절연 측정을 위하여, 스위칭 모듈(25)은 테스트될 전선의 목록 중 제 1 전선(141)을, 도 2에서 전선(41)으로 표현되는 케이블(12)의 아머에 자동적이고 연속적으로 연결하고, 그 후에 목록의 다른 전선(142, 143)을 하나씩 연결한다.
좀 더 구체적으로는, 전선(41)으로 표현되는 케이블의 아머의 제 1 스위치(261) 및 스위치(25m)는 닫힌 포지션(p2)으로 배치되어 측정 회로(16)의 제 1 전선(141)과 측정 회로(16)의 전선(41)을 연결한다. 이러한 경우에, 다른 스위치(251, 252, 253, 262, 263, 26m)는 열린 포지션(p1)이다.
그러면, 제 1 스위치(251) 및 제 2 스위치(262)는 닫힌 포지션(p2)에 배치되어 제 1 전선(141) 및 제 2 전선(142)을 측정 회로(16)에 연결한다. 이러한 경우에, 다른 스위치(252, 253, 25m, 261, 263, 및 26m)는 열린 포지션(p1)이다.
마지막으로, 제 1 스위치(251) 및 제 3 스위치(263)는 닫힌 포지션(p2)에 배치되어 목록의 제 1 전선(141) 및 제 3 및 마지막 전선(143)을 측정 회로(16)에 연결한다. 이러한 경우에, 다른 스위치(252, 253, 25m, 261, 262, 및 26m)는 열린 포지션(p1)이다.
케이블(12)의 아머를 나타내는 전선(41)을 포함하는 케이블(12)의 다른 전선으로부터의 제 1 전선(141)의 절연이 테스트되면, 시퀀서(27)는 스위치(252)를 닫힌 포지션(p2)에 배치하여 다음 전선(142)을 측정 회로(16)에 연결하고, 스위치(263)를 닫힌 포지션(p2)에 배치하여 전선(143)으로부터의 전선(142)의 절연을 테스트한다. 그러면, 스위치(262 및 25m)는 닫힌 포지션(p2)에 배치되어 전선(142) 및 전선(41)에 의해 표현되는 케이블(12)의 아머 사이의 절연을 테스트한다.
마지막으로, 시퀀서(27)는 전선(143) 및 케이블(12)의 아머 사이의 절연을 테스트하기 위하여 스위치(263 및 25m)를 닫힌 포지션(p2)에 배치한다.
수행할 테스트의 개수 Nci는 와 같다
여기에서 LF는 테스트될 케이블(12)의 전선의 목록에 있는 전선(14)의 개수이다. 테스트될 케이블(12)의 전선의 목록의 전선(14)의 개수 LF는 케이블(12)의 전선(14)의 개수 k 이하이다.
수행할 절연 테스트의 개수 Nci는 케이블(12)의 두 개의 전선(141, 142, 143)의 동시 연결 및 케이블(141, 142, 143) 중 하나의 전선과 케이블(12)의 아머의 동시 연결의 개수에 대응한다.
테스트될 케이블(12)의 전선의 목록으로부터의 전선(141, 142, 143)이 연결될 때마다, 전선들 사이 또는 전선과 접지(m)에 연결된 전선(41) 사이의 절연에 있는 고장을 검출하기 위하여, 측정 저항(24)의 단자에서의 전압(Umes)이 측정된다.
운영자가 비단선 및 절연의 연속적이고 자동적인 테스팅을 선택하거나 그 반대의 경우에, 디바이스(10)가 비단선 테스트를 완료하면, 루핑 스테이지(28)의 극성은 전압 발생기(22)의 극성의 자동 반전에 의해서 자동으로 반전된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 비단선 및/또는 절연이 특히 신뢰가능한 방식으로 테스트된다. 사실 상, 테스트될 케이블의 목록으로부터의 케이블의 다양한 전선들의 연속적인 연결은 자동으로 수행되고, 전선 연결 오류가 회피된다.
더욱이, 절연 및 비단선 테스팅을 위한 전압(U)의 초기 설정 또한 측정의 신뢰성을 보장하는데, 그 이유는 테스트되는 케이블(12)과 연관된 전압 판독치가 자동으로 선택되기 때문이다.
따라서, 케이블들은 신속하고 간단히 테스트된다. 이것은 매우 많은 개수의 케이블이 테스트되어야 하는 해군 분야에서 특히 유리하다.

Claims (11)

  1. 복수 개의 전선(141, 142, 143)을 포함하는 적어도 하나의 전기 케이블(12)의 절연 및 비단선(continuity) 중 적어도 하나를 모니터링하기 위한 모니터링 디바이스(10)로서,
    상기 디바이스(10)는 케이블(12)의 전선(141, 142, 143)에 연결될 수 있는 측정 회로(16)를 포함하고, 상기 측정 회로(16)는,
    - 적어도 하나의 전압 발생기(22)를 포함하는 측정 스테이지(20);
    - 각각의 전선(141, 142, 143)을 상기 측정 회로(16)에 자동적이고 연속적으로 연결하기에 적합하거나, 상기 측정 회로(16)를 접지(m)에 연결하기에 적합한, 또는 각각의 전선(141, 142, 143)을 상기 측정 회로(16)에 자동적이고 연속적으로 연결하기에 적합하고 상기 측정 회로(16)를 접지(m)에 연결하기에 적합한, 상기 측정 스테이지(20)에 연결될 수 있는 스위칭 스테이지(25); 및
    - 상기 스위칭 스테이지(25)에 상기 케이블(12)의 전선마다 연결될 수 있는, 상기 측정 회로(16)의 루핑 스테이지(looping stage; 28)를 포함하고,
    상기 루핑 스테이지(28)는, 상기 전기 케이블(12)의 절연의 모니터링 또는 비단선의 모니터링과 각각 연관되는 절연(insulating) 또는 저항성(resistive)의 두 모드 중 적어도 하나에서 자동으로 동작하도록 구성되는, 모니터링 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    절연 모드에서의 상기 루핑 스테이지(28)의 극성은 저항성 모드에서의 상기 루핑 스테이지(28)의 극성의 반대인, 모니터링 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각각의 전선(141, 142, 143)에 대하여,
    상기 루핑 스테이지(28)는 전류의 단방향성 흐름을 위한 적어도 하나의 컴포넌트(301, 302, 303)를 포함하고,
    상기 전류의 단방향성 흐름을 위한 각각의 컴포넌트(301, 302, 303)는, 상기 루핑 스테이지(28)가 저항성 모드일 때 턴온되고 상기 루핑 스테이지(28)가 절연 모드일 때 차단되는(blocked), 모니터링 디바이스.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각각의 전선(141, 142, 143)에 대하여,
    상기 루핑 스테이지(28)는 적어도 하나의 저항(321, 322, 323) 및 상기 적어도 하나의 단방향성 컴포넌트를 포함하는, 모니터링 디바이스.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 스테이지(25)는 전자 스위치(251, 252, 253)를 포함하는, 모니터링 디바이스.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전자 스위치(251, 252, 253)는 CMOS 스위치인, 모니터링 디바이스.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 전자 스위치(251, 252, 253)는 시프트 레지스터에 의하여 자동으로 제어되는, 모니터링 디바이스.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 스테이지(20)는, 상기 전압 발생기(22)에 직렬 연결되는 측정 저항(24)을 포함하고,
    상기 측정 저항(24)의 단자에서의 전압(Umes)은 측정되기에 적합하고, 상기 케이블(12)의 각각의 전선(141, 142, 143)의 절연 및 비단선의 품질 중 적어도 하나를 나타내는, 모니터링 디바이스.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 전압 발생기(22)는 가변 전압 발생기인, 모니터링 디바이스.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링 디바이스(10)는 수동으로 운반가능하고, 배터리를 포함하는, 모니터링 디바이스.
  11. 복수 개의 전선을 포함하는 적어도 하나의 전기 케이블의 절연 및 비단선 중 적어도 하나를 모니터링하는 방법으로서,
    상기 방법은 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 모니터링 디바이스(10)에 의하여 자동으로 수행되고,
    상기 모니터링 디바이스는 케이블(12)의 전선(141, 142, 143)에 연결될 수 있는 측정 회로(16)를 포함하며,
    상기 측정 회로(16)는,
    - 적어도 하나의 전압 발생기(22)를 포함하는 측정 스테이지(20);
    - 각각의 전선(141, 142, 143)을 상기 측정 스테이지(20)에 자동적이고 연속적으로 연결하기에 적합한, 상기 측정 스테이지(20)에 연결될 수 있는 스위칭 스테이지(25); 및
    - 상기 스위칭 스테이지(25)에 케이블(12)의 전선마다 연결될 수 있는, 상기 측정 회로(16)를 위한 루핑 스테이지(looping stage; 28)를 포함하고,
    상기 방법은, 상기 모니터링 디바이스에 의해 자동으로 수행되는 단계로서,
    상기 모니터링 디바이스(10)의 인터페이스(18)를 통해 입력 데이터를 수신하는 단계,
    상기 입력 데이터의 값에 의존하여, 상기 전기 케이블(12)의 절연의 모니터링 또는 비단선의 모니터링과 각각 연관되는, 상기 루핑 스테이지(28)의 절연 또는 저항성의 두 모드 중 적어도 하나를 자동으로 작동시키는 단계,
    상기 측정 회로(16)의 스위칭 스테이지(25)에 의한 상기 적어도 하나의 케이블의 각각의 전선(141, 142, 143)의 상기 측정 회로(16)로의 연속적인 연결 이후에, 상기 전선(141, 142, 143)의 절연 및 비단선 고장 중 적어도 하나가 검출될 때까지, 또는 상기 적어도 하나의 케이블(12)의 전선(141, 142, 143) 모두가 연결될 때까지, 상기 측정 스테이지(20)의 측정 저항(24)의 단자에서 전압(Umes)을 측정하는 단계를 포함하는, 모니터링 방법.
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Jashon H. Karp 외 2인, 'Integrated diffractive shearing interferometry for adaptive wavefront sensing', Applied Optics, Vol.47, Issue35, 2008.

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