KR20080062971A - 저압전류 및 전압센서를 이용한 지중송전케이블의 고장지점검출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 저압전류 및 전압센서를 이용한 지중송전케이블의 고장지점 검출기술에 관한 것으로서, 본 발명은 신호를 입력하는 신호입력부와 상기 신호입력부로부터 고장 시 발생하는 신호의 정보를 측정하기 위한 고속A/D변환부와 상기 고속A/D변환부로부터 디지털화된 신호를 저장하는 고속FIFO와 상기 고속FIFO로부터 신호를 수신하는 입력포트와 상기 입력포트로부터 수신되는 신호를 바탕으로 고장판별에 필요한 데이터 처리 및 메모리부에 저장하는 전반적인 기능을 수행하는 CPU와 상기 CPU에서 측정하여 처리된 데이터를 출력하여, 화면으로 표시하는 디스플레이부 등을 구비하여 상호 접속에 의한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지중송전케이블의 고장이 발생할 경우, 고장위치를 정확하고 빠르게 검출할 수 있는 우수한 기능이 있다.

변압기, 지중전력케이블, 플래쉬 메모리, CPU, 신호입력부

Description

저압전류 및 전압센서를 이용한 지중송전케이블의 고장지점 검출장치{Fault Location Detection Device for Underground Power Cable using low voltage and current sensors}

도 1은 본 발명에 의한 전체적인 구성을 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명에 의한 지중전력케이블의 고장지점 탐지장치의 시스템블록도.

<도면의 주요 부호에 대한 설명>

10: 신호입력부 20: 고속 A/D변환부

30: 고속FIFO 40: FIFO데이터패킹부

50: 컨트롤 및 데이터처리부 60: 디스플레이부

70: CPU 80: SDRAM

90: 플래쉬 메모리 95: 메모리부

100: 스위치 110: LED

120: JTAG(RS 232) 인터페이스

130: 입력포트

지중전력케이블은 지중 관로나 지하 전력구등 외부에서 노출되지 않은 공간에 설치되며 따라서, 지락 및 단락, 단선사고 등 고장이 발생할 경우, 그 지점을 찾기가 힘들다. 정확한 고장지점을 알지 못할 경우, 주로 도심에 설치가 되어 있는 케이블이 설치된 넓은 지역을 굴착하여 그 지점을 찾으려 하면 많은 경비와 함께 복구시간이 오래 걸리게 된다. 이런 어려움 때문에 지중전력케이블의 고장지점을 찾기 위한 다양한 방법들이 개발되어 적용되고 있다.

그러나, 기존의 방법들은 정확도가 떨어질 뿐만 아니라 정확한 지점을 찾기 위하여 시간이 많이 소요되며, 장비가격이 매우 고가라는 단점이 있었다. 또한, 주로 고장 후에 위치를 찾아내고 많은 시간이 걸리는 오프-라인 탐색방법을 사용하고 있다. 그리하여, 대부분이 부피가 크고 무거워서 이동용 측정차량에 탑재하여야만 운반이 쉽고, 설치가 어렵다는 단점이 있었다.

또한, 기존의 방법들은 고장이 난 다음에 고가장비를 동원하여 고장지점을 찾고, 또 고장지점을 찾기 위한 여러 경로를 거쳐야 한다. 따라서, 고장지점의 탐색시간이 길어질 수밖에 없는 단점이 있었다. 그리고, 정확도 면에서도 고속의 신호 측정을 사용하는 방식이 아니기 때문에 오차거리가 커서 도심에서는 적용이 불 가능한 단점도 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위하여, 지중전력케이블에서 고장이 발생을 할 경우, 정확한 지점을 찾는 장치와 그 구성에 관한 것이다. 일반적으로, 지중송전케이블의 고장위치 검출을 위해서는 사고 시에 동반되는 과도현상 파형을 기록하고 분석해야 한다. 따라서, 아주 빠른 고압신호의 측정 및 처리가 요구되므로, 본 발명은 저압전압 및 전류센서와 아주 빠른 데이터 입력 및 처리기술을 이용한 것이 특징이다.

그러므로, 본 발명은 고압의 장치를 사용하여, 비싸기도 하고 송전설비에 나쁜 영향을 주기도 하며, 시간도 많이 걸리는 종래의 방법과는 달리 저렴하고, 소형이며 제작이 용이하고 경제성도 있는 저압 센서를 사용하는 빠르고 정확한 고압지중송전선의 고장지점의 검출기술에 관한 것이다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존 기술들의 정확도를 개선하고, 고압을 사용하기 때문에 무겁고 규모가 큰데다, 설치가 쉽지 않은 기존의 장치들의 문제점을 개선하고, 고장지점 탐색시간이 긴, 기존의 방법들의 단점을 개선하고자 하는 데 있는 것이다.

본 발명은 고압장치를 사용하여 비싸고 중량이 크며 부피가 크고 설 치가 어려우며 시간도 많이 걸리는 종래의 방법과는 다르게, 저렴하고 소형이며 제작이 쉬운 저압센서를 사용하여 빠르고 정확하게 고압지중송전선의 고장지점을 검출하는데 그 목적을 두고 있는 것이다. 이를 위해 본 발명에서는 고장지점을 추정하는 신호측정용센서로서 고압프로브(probe) 대신에 저압전류 및 전압센서를 사용한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지중송전케이블의 고장지점 검출장치에 있어서, 신호를 입력하는 신호입력부와 상기 신호입력부로부터 고장 시 발생하는 신호의 정보를 측정하기 위한 고속A/D변환부와 상기 고속A/D변환부로부터 디지털화된 신호를 저장하는 고속FIFO와 상기 고속FIFO로부터 신호를 수신하는 입력포트와 상기 입력포트로부터 수신되는 신호를 바탕으로 고장판별에 필요한 데이터 처리 및 메모리에 저장하는 전반적인 기능을 수행하는 CPU와 상기 CPU에서 측정하여 처리된 데이터를 출력하여, 화면으로 표시하는 디스플레이부 등을 구비하여 상호 접속에 의한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 신호입력부는 변압기의 출력단에 설치된 저압전류 및 전압센서로부터 신호를 입력하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 고속FIFO에서 저장된 신호가 FIFO데이터패킹부로 모여져서 저장되고, 저장된 데이터를 처리하고 제어하도록 하는 제어 및 데이터처리부가 부가적으로 포함되는 것을 특징으로 한다.

더 나아가, 상기 CPU의 장치의 유지, 보수하고 데이터를 외부에 전송 또는 교환하는 JTAG(RS232) 인터페이스가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 것이 다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 또한, 이하에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지에 혼동을 줄 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 의한 지중전력케이블의 고장지점 탐지기술 및 장치의 시스템 블록도 이다.

도 1은 본 발명의 전체 구성을 나타내는 구성도인데, 도시된 바와 같이, 본 장치와 더불어 저압전류 및 전압센서가 장착되어 있는 지중송전선이 도시되어 있는 것이다.

도 2의 본 장치의 시스템블록도를 상세히 설명하면, 도 2에서 변압기의 출력단에 설치되어 있는 신호입력부(10)를 통하여 신호를 측정하는 저압전류 및 전압 센서로부터 신호(Signal)를 입력하게 되는 것이다. 이렇게 신호가 입력되면, 고속 A/D변환부(20)는 지중송전케이블이 고장이 날 때, 발생하는 신호가 가지고 있는 정보를 측정하기 위해 고속으로 디지털화하는 역할을 한다. 디지털로 변환이 된 신호는 FIFO(First-In First-Out) 데이터패킹부(40)를 거쳐서 고장난 거리를 측정하기 위하여 CPU(70)로 전달이 된다. 이 CPU(70)는 고장이 났을 경우, 고장의 거리 판별에 필요한 데이터 처리하고 입출력과 관계하는 입력과 출력을 처리하게 한다. 또한, 컨트롤 및 데이터처리부(50)는 저장된 데이터를 처리하고 제어를 수행하는 부분으로서 H/W(하드웨어)적으로 바르게 처리되도록 FPGA(Field-Programmable Gate Array) Logic을 사용한 것을 특징으로 한다.

그러므로, 본 발명에 의한 지중송전케이블의 고장지점 검출장치는 H/W적 및 S/W(소프트웨어)적으로 구현이 되는데, 널리 알려져 있는 바와 같이, H/W는 전압 및 전류센서, 고장신호의 입력, 기록 및 분석, 전송처리를 위한 측정시스템으로 구성되는 것이다.

또한, 표시부(60)는 측정하여 처리된 데이터를 출력하여 운영자들이 손쉽게 데이터를 확인할 수 있도록 하는 곳이고, SDRAM(80)과 플래쉬메모리(90)는 본 발명에 의한 장치에 있어서 데이터를 처리하기 위하여 이용되는 메모리부(95)인 것이다. 상기 메모리부(95)는 상기에 서술한 대로 SDRAM(80)과 플래쉬 메모리(90)로 구성되어 속도 및 위치의 기준값을 가지고 있어서, 데이터값과 속도 및 위치의 기준 값을 비교할 수 있도록 하는 구조이다.

스위치(100) 부분은 본 발명의 동작모드를 정하기 위하여 사용되는 공지의 것이고, LED(110) 또한 본 장치의 동작상태를 표시하기 위한 공지의 것이고, JTAG(120) 인터페이스는 본 발명에 의한 장치의 유지와 보수, 그리고 CPU (70)로의 데이터 전송과 교환에 사용이 되는 것이다.

그러면, 이하에서는 본 발명에 의한 저압전류 및 전압센서를 이용한 지중송전케이블의 고장지점 검출기술의 작동을 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 주장치인 지중송전선 고장지점 탐색장치의 블록도를 도시하고 있는 것이다. 도 1에서 도시되었듯이, 지중송전선 고장지점 탐색장치는 지중 송전선이 설치되는 변압기의 인입구(미도시)와 부하단(미도시)에 설치되며, 신호를 측정하기 위한 센서인 저압전류 및 전압센서는 지중송전선의 둘레에 부착이 된다. 그리고, 저장된 데이터의 전송은 본 장치에 유무선 데이터 전송채널이 존재할 경우, 원격지관리 제어용센터로의 전송도 가능하다.

도 2에서 신호입력부(10)는 변압기의 출력단에 설치되어 신호를 측정하는 저압전류 및 전압센서로부터 신호를 입력하는 기능을 담당한다.

저압전류 및 전압센서를 통하여 입력되는 신호는 신호입력부(10)를 통하여 고속A/D변환부(20)로 입력되는데, 여기에서 변환된 디지털 신호는 고속의 FIFO(30)에 저장된 다음에 단자(130)를 통해 CPU(70)로 입력되고, 또한 FIFO데이터패킹부(40)를 거쳐 저장하도록 하는데, 상기 FIFO데이터 페킹부(40)와 서로 연통하는 컨트롤 및 데이터처리부(50)는 저장된 신호와 데이터의 처리 및 제어를 수행하는 부분이고, 데이터의 송수신 방식이 H/W적으로 신속하게 처리할 수 있도록 FPGA(Field Programmable Gate Array) Logic을 사용하여 구현하였다.

따라서, 단자(130)를 통과한 신호는 상기 CPU(70)가 해당 신호를 통해 고장 위치를 연산처리하게 되는 것이다. 이때, 상기 CPU(70)는 소정 기준값을 저장하고 있는 메모리작용을 하는 SDRAM(80)과 플래쉬 메모리(90)와 연동하여 연결되어 있다. 본 SDRAM(80)과 플래쉬 메모리(90)는 위치의 기준값을 저장하고 있어서, 연산 처리된 해당 위치의 기준값과 비교할 수 있는 구조가 마련된다. 따라서, 이를 토대로 지중송전선의 고장지점을 찾아내어 알 수가 있는 것이다.

그리고, 상기 CPU(70)는 장치의 동작상태를 확인할 수 있는 LED(110), 스위치(100)를 통한 동작모드 선택, 디스플레이부(60)등의 입,출력 장치 등이 구비가 되어 있어서, 이를 통해 조작을 할 수 있고, 또한, 모니터(미도시), 프린터(미도시) 등을 통해 해당 결과가 출력되는 등의 구조가 되는 것이다. 이 또한, 널리 공지된 구성과 기술이므로 여기에서 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

또한 CPU(70)와 서로 접속하는 JTAG(RS 232) 인터페이스(120)는 디지털 신호를 원격의 외부와 전기적으로 인터페이스화하여, 데이터의 전송하게 되는 것이다.

상기와 같이, 본 발명에 의한 지중전력케이블의 고장지점 탐지장치를 이용하면 정확하고 빠르게, 경제적으로 고장지점의 위치를 파악할 수 있으며, 이를 통하여 송전선 유지, 보수의 용이성과 경제성, 신속성을 제공하고 또한, 공급지장 비용을 획기적으로 축소할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 권리는 상기에서 설명한 실시예에 한정하지 않고 이하의 청구항에 기재된 바에 의하여 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이하의 특허청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 제작을 할 수가 있다는 것은 자명한 것임을 밝혀둔다.

Claims (4)

1. 지중송전케이블의 고장지점 검출장치에 있어서,

   신호를 입력하는 신호입력부(10);

   상기 신호입력부(10)로부터 고장 시 발생하는 신호의 정보를 측정하기 위한 고속A/D변환부(20);

   상기 고속A/D변환부(20)로부터 디지털화된 신호를 저장하는 고속FIFO(30);

   상기 고속FIFO(30)로부터 신호를 수신하는 입력포트(130);

   상기 입력포트(130)로부터 수신되는 신호를 바탕으로 고장판별에 필요한 데이터 처리 및 메모리부(95)에 저장하는 전반적인 기능을 수행하는 CPU(70);

   상기 CPU(70)에서 측정하여 처리된 데이터를 출력하여, 화면으로 표시하는 디스플레이부(60)등을 구비하여 상호접속에 의한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고장지점 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호입력부(10)는 변압기의 출력단에 설치된 저압전류 및 전압센서로부터 신호를 입력하는 것을 특징으로 하는 고장지점 검출장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 고속FIFO(30)에서 저장된 신호가 FIFO데이터패킹 부(40)로 저장되고, 상기 저장된 데이터의 처리와 제어를 하는 컨트롤 및 데이터처리부(50)가 부가적으로 포함되는 것을 특징으로 하는 고장지점 검출장치.
4. 제1항에 있어서,상기 CPU(70)의 장치의 유지, 보수와 데이터를 외부에 전하고 교환하는 JTAG인터페이스(120)가 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 고장지점 검출장치.

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