KR20150079149A - 케이블 접속점 열화 감지 시스템 및 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법 - Google Patents

케이블 접속점 열화 감지 시스템 및 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법 Download PDF

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Abstract

케이블 접속점에서의 부분방전을 원격에서 진단하여 케이블 접속점의 열화를 감지할 수 본 발명의 일 측면에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템은, 케이블의 접속점 별로 설치되고, 상기 케이블에서 발생되는 부분방전을 검출하여 검출 데이터를 생성하고, 상기 검출 데이터를 미리 정해진 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 변환하는 부분방전 검출장치; 및 상기 프레임 데이터를 분석하여 상기 케이블의 접속점의 열화상태를 판단하는 분석서버를 포함하고, 상기 부분방전 검출장치는, 상기 케이블의 표면에 설치되어 상기 부분방전을 검출하여 상기 검출 데이터를 생성하는 제1 센서; 상기 제1 센서에 의해 생성된 검출 데이터를 상기 프레임 데이터로 변환하는 신호 변환부; 상기 프레임 데이터를 상기 분석서버로 전송하는 무선 송신 유닛; 및 상기 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하여 정전압을 발생시키고, 상기 정전압을 상기 신호 변환부 및 상기 무선 송신 유닛에 공급하는 제어전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

케이블 접속점 열화 감지 시스템 및 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법{System Monitoring Deterioration of Cable Joint and Method for Controlling The Same}
본 발명은 케이블 접속점 열화 감지 시스템 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 원격에서 케이블 접속점의 열화를 감지할 수 있는 케이블 접속점 열화 감지 시스템 및 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법에 관한 것이다.
고전압이 이용되는 공정설비들 간의 연결 또는 고전압이 인가되는 변압기들간의 연결을 위해 고압 케이블이 이용된다. 이때, 고압 케이블 간의 연결지점 또는 공장설비와 케이블간의 연결지점을 접속점이라 하는데, 고압 케이블의 접속점은 연속 운전에 따른 열적 또는 기계적 스트레스에 의해 열화가 발생하게 되고, 이러한 열화발생으로 인해 고압 케이블의 접속점에서 절연이 파괴되는 경우가 발생한다.
고압 케이블 접속점에서의 절연 파괴 과정을 도 1을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 고압 케이블의 접속점에서 절연 파괴 과정을 보여주는 도면이다. 먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 고압 케이블의 접속점에 열적 또는 기계적 스트레스가 작용하게 되면 고압 케이블의 접속점 내부에서 부분 전계 집중에 의한 전기 트리(Tree)가 발생하게 되고, 도 1b에 도시된 바와 같이 전기 트리로 인해 고압 케이블의 접속점의 절연체 내에 보이드(Void) 또는 공극(Cavity)이 형성되어 절연체의 불균일 현상이 발생하게 된다. 이러한 절연체의 불균일로 인해 고압 케이블의 접속점 내에서 부분방전(Partial Discharge)이 발생하게 되어 도 1c에 도시된 바와 같이 고압 케이블 접속점에서의 절연이 파괴된다.
여기서, 부분방전이란 도 2에 도시된 바와 같이, 고전계하에서 절연체 내부의 보이드에 국부적으로 전계가 집중됨으로 인해 발생하는 부분적인 기체 절연 파괴 현상을 의미한다.
따라서, 고압 케이블 접속점에서의 열화여부를 판단하기 위해서는 고압 케이블 접속점에서의 부분방전 발생을 검출하여 고압 케이블 접속점의 열화상태를 지속적으로 모니터링해야 한다.
케이블에서의 부분방전을 검출하는 장치의 일 예가 대한민국 공개특허 제10??2004??0079050호 및 대한민국 등록특허 제10??0724530호에 개시되어 있다. 하지만, 대한민국 공개특허 제10??2004??0079050호 및 대한민국 등록특허 제10??0724530호를 비롯한 종래기술에 따른 케이블에서의 부분방전 검출장치는 케이블 접속점에서의 부분방전을 원격에서 실시간으로 검출할 수는 없었다.
이는 원격에서 케이블 접속점에서의 부분방전을 실시간으로 검출하기 위해서는 부분방전 검출장치가 케이블에 항상 접속된 상태에서 동작하고 있어야 하는데, 이를 위해서는 부분방전 검출장치에 제어전원을 공급하기 위한 별도의 전력선 케이블이 필요할 뿐만 아니라, 부분방전 검출장치가 케이블의 접속점 별로 설치되는 경우 각각의 부분방전 검출장치에 제어전원을 공급하기 위해서는 포설되어야 하는 전력선 케이블이 길어진다는 문제점이 있기 때문이다.
또한, 부분방전 검출장치에 제어전원을 공급하기 위한 전력선 케이블의 길이가 길어지는 경우 전압강하가 발생하기 때문에 부분방전 검출장치에서 요구되는 전압보다 높은 전압으로 승압하여 전송한 후 이를 다시 강압하여 사용해야 하므로 전력 낭비가 발생한다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 케이블 접속점에서의 부분방전을 원격에서 진단하여 케이블 접속점의 열화를 감지할 수 있는 케이블 접속점 열화 감지 시스템 및 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 자체적으로 제어전원을 공급할 수 있는 케이블 접속점 열화 감지 시스템 및 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템은, 케이블의 접속점 별로 설치되고, 상기 케이블에서 발생되는 부분방전을 검출하여 검출 데이터를 생성하고, 상기 검출 데이터를 미리 정해진 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 변환하는 부분방전 검출장치; 및 상기 프레임 데이터를 분석하여 상기 케이블의 접속점의 열화상태를 판단하는 분석서버를 포함하고, 상기 부분방전 검출장치는, 상기 케이블의 표면에 설치되어 상기 부분방전을 검출하여 상기 검출 데이터를 생성하는 제1 센서; 상기 제1 센서에 의해 생성된 검출 데이터를 상기 프레임 데이터로 변환하는 신호 변환부; 상기 프레임 데이터를 상기 분석서버로 전송하는 무선 송신 유닛; 및 상기 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하여 정전압을 발생시키고, 상기 정전압을 상기 신호 변환부 및 상기 무선 송신 유닛에 공급하는 제어전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법은, 신호 변환부, 무선 송신 유닛, 및 제어전원 공급부를 포함하는 케이블 열화 감지 시스템의 제어 방법으로서, 상기 제어전원 공급부가, 상기 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하여 정전압을 발생시키는 단계; 상기 제어전원 공급부가, 정전압을 상기 신호 변환부 및 상기 무선 송신 유닛에 공급하는 단계; 상기 신호 변환부가, 상기 케이블 내에서 발생된 부분방전의 검출 데이터 및 상기 케이블의 온도 데이터 중 적어도 하나를 미리 정해진 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 변환하는 단계; 상기 무선 송신 유닛이, 상기 프레임 데이터를 분석서버로 전송하는 단계; 및 상기 분석서버가, 상기 프레임 데이터를 분석하여 상기 케이블의 접속점의 열화상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 케이블 접속점 열화 감시 시스템의 동작을 위한 제어전원을 자체적으로 공급하기 때문에 케이블 접속점에서의 부분방전을 원격에서 실시간으로 진단할 수 있고, 이를 통해 케이블 접속점에서의 열화를 원격에서 실시간으로 감지할 수 있어 케이블 접속점의 절연 파괴 사고를 미연에 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 제어전원 공급을 위한 별도의 전력선 케이블이 요구되지 않아 시스템 구축 비용을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 제어전원 공급을 위한 별도의 전력선 케이블이 요구되지 않으므로 전압강하를 고려하여 제어전원을 승압하여 전송할 필요가 없어 전력낭비를 최소화시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1a 내지 도 1c는 고압 케이블의 접속점에서 절연 파괴 과정을 보여주는 도면.
도 2는 고압 케이블에서 부분방전 발생을 보여주는 도면.
도 3a 내지 도 3c는 부분방전 발생원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면.
도 5는 도 4에 도시된 부분방전 검출장치의 세부 구성을 보여주는 블록도.
도 6은 도 5에 도시된 정전압 발생부의 세부 구성을 보여주는 블록도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법을 보여주는 플로우차트.
도 8은 도 7에 도시된 제어전원 발생방법을 구체적으로 보여주는 플로우차트.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템 및 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법에 대해 설명하기에 앞서 케이블 접속점 열화의 원인이 되는 부분방전 발생 원리를 도 3을 참조하여 간략히 설명한다.
도 3은 케이블 접속점 열화의 원인이 되는 부분방전 발생원리를 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 케이블에 작용하는 열적 또는 기계적 스트레스로 인해 케이블에 포함된 절연체 내에 보이드(Void) 또는 미소공극이 형성되면, 보이드의 유전율이 절연체의 유전율 보다 높아지게 되어 보이드에 전계가 집중된다. 이로 인해 보이드 내부의 가스(Gas)가 절연 파괴되어 이온화되며 이에 따라 전계가 인가될 때마다 전기적 미소 아크(Arc)가 연속적으로 발생하게 되어 부분방전이 반복적으로 발생하게 된다.
더욱 구체적으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 케이블에 교류전압(Va)이 인가될 때 보이드에 전압(Vc)가 걸리게 되며, 보이드에 +V 및 ??V의 전압이 인가될 때 방전이 개시된다. 즉, 보이드 내부의 전압이 +V에 도달하면 방전이 일어나게 되고 방전으로 인해 보이드 내부의 전압강하가 거의 0이 되면서 방전시 도 3b에 도시된 바와 같이 등가 저항 성분인 Rc로 연속적인 펄스 형태의 전류 i(t)가 흐르게 되면서 방전이 발생하게 되는 것이다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
<케이블 접속점 열화 감지 시스템>
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템(400)은 부분방전 검출장치(410a~410n) 및 분석서버(420)를 포함한다.
먼저, 부분방전 검출장치(410a~410n)는 케이블(430)의 접속점(432a~432n) 별로 설치되고, 케이블(430)의 접속점(432a~432n)에서 발생되는 부분방전을 검출하여 검출 데이터를 미리 정해진 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 생성한다.
여기서, 접속점(Joint, 432a~432n)은 변압기(440)와 같은 공장설비들을 연결하기 위한 케이블(430)간의 연결지점을 의미한다.
부분방전 검출장치(410a~410n)는 생성된 프레임 데이터를 분석서버(420)로 전송한다. 일 실시예에 있어서, 부분방전 검출장치(410a~410n)는 생성된 프레임 데이터를 무선 통신 기법을 이용하여 분석서버(420)로 전송한다.
특히, 본 발명에 따른 부분방전 검출장치(410a~410n)는 케이블(430)에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하고, 유도된 교류전류를 이용하여 정전압을 발생시켜 제어전원으로 이용하기 때문에 부분방전 검출장치(410a~410n)의 제어전원을 공급하기 위한 별도의 전력선 케이블이 요구되지 않는다.
이에 따라 본 발명에 따른 부분방전 검출장치(410a~410n)는 시스템 구축 비용을 최소화시키면서도 부분방전 검출장치(410a~410n)에 안정적으로 전원을 공급할 수 있어 케이블(430)에서 발생되는 부분방전의 실시간 검출을 보다 용이하게 구현할 수 있게 된다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 부분방전 검출장치(410a~410n)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 검출장치의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5에서는 설명의 편의를 위해 복수개의 부분방전 검출장치(410a~410n)들 중 케이블(430)의 제1 접속점(432a)에 접속되어 있는 제1 부분방전 검출장치(410a)를 예로써 설명한다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 검출장치(410a)는, 제1 센서(510), 제2 센서(520), 신호 변환부(530), 무선 송신 유닛(540), 및 제어전원 공급부(550)를 포함한다.
제1 센서(510)는 케이블(430)의 제1 접속점(432a) 표면, 더욱 구체적으로는 케이블(430)의 제1 접속점(432a)의 접지선 부근에 설치되어 케이블(430)의 제1 접속점(432a) 에서 발생하는 부분방전을 검출하여 검출 데이터를 생성한다.
구체적으로, 제1 센서(510)는 케이블(430)에서 부분방전이 발생하는 경우, 부분방전으로 인해 발생되어 외부로 유출되는 펄스 전하량을 검출하고, 검출된 펄스 전하량을 검출 데이터로 생성한다.
제1 센서(510)는 생성된 검출 데이터를 신호 변환부(530)로 전송한다.
일 실시예에 있어서, 제1 센서(510)는 제1 센서(510)의 동작을 위한 제어전원을 신호 변환부(530)로부터 공급받을 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제1 센서(510)는 제1 센서(510)의 동작을 위한 제어전원을 제어전원 공급부(550)로부터 직접 공급받을 수 있다.
제2 센서(520)는 케이블(430)의 제1 접속점(432a) 표면에 설치되어, 케이블(430)의 제1 접속점(432a)의 온도를 센싱하여 온도 데이터를 생성한다. 제2 센서(520)는 생성한 온도 데이터를 신호 변환부(530)로 전송한다.
일 실시예에 있어서, 제2 센서(520)는 제2 센서(520)의 동작을 위한 제어전원을 신호 변환부(530)로부터 공급받을 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 제2 센서(520)는 제1 센서(520)의 동작을 위한 제어전원을 제어전원 공급부(550)로부터 직접 공급받을 수 있다.
신호 변환부(530)는 제1 센서(510)에 의해 생성된 검출 데이터 및 제2 센서(520)에 의해 생성된 온도 데이터를 미리 정해진 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 변환한다.
일 실시예에 있어서, 신호 변환부(530)는 제1 센서(510)에 의해 생성된 검출 데이터 및 제2 센서(520)에 의해 생성된 온도 데이터를 UDP(User Datagram Protocol)에 따른 프레임 데이터로 변환할 수 있다. 이때, 신호 변환부(530)는 UDP에 따른 데이터 프레임에서 제1 센서(510)에 의해 생성된 검출 데이터를 전단에 배치하고, 제2 센서(520)에 의해 생성된 온도 데이터를 후단에 배치할 수 있다.
한편, 신호 변환부(530)는 제어전원 공급부(550)로부터 공급되는 제어전원을 이용하여 제1 센서(510) 및 제2 센서(520)의 구동을 위한 제어전원을 제1 센서(510) 및 제2 센서(520)로 공급할 수 있다.
무선 송신 유닛(540)은 신호 변환부(530)에 의해 생성된 프레임 데이터를 분석서버(440)로 전송한다. 일 실시예에 있어서, 무선 송신 유닛(540)은 신호 변환부(530)에 의해 생성된 프레임 데이터를 UDP 방식을 통해 분석서버(440)로 전송한다. 이러한 실시예에 따르는 경우, 무선 송신 유닛(540)은 신호 변환부(530)에 의해 생성된 프레임 데이터의 헤더에 자신의 IP(Internet Protocol) 주소를 추가하여 분석서버(440)로 전송하게 된다.
이때, 각 무선 송신 유닛(540)의 IP 주소는 사전에 분석서버(440)에 의해 각 무선 송신 유닛(540) 별로 할당되어 관리된다.
제어전원 공급부(550)는 케이블(430)에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하여 정전압을 발생시키고, 정전압을 신호 변환부(530) 및 무선 송신 유닛(540)에 공급한다.
이러한 제어전원 공급부(550)는 도 5에 도시된 바와 같이, 전류 변환기(Current Transducer: CT, 552) 및 정전압 발생부(554)를 포함한다.
전류 변환기(552)는 도 5에 도시된 바와 같이, 케이블(430)의 둘레를 감싸도록 설치되어 케이블에서 발생(430)되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하고, 유도된 교류전류를 정전압 발생부(554)로 인가한다.
정전압 발생부(554)는 전류 변환기(552)로부터 인가되는 교류전류를 이용하여 정전압을 발생시키고, 발생된 정전압을 신호 변환부(530) 및 무선 송신 유닛(540)에 공급한다.
이하 도 6을 참조하여 정전압 발생부(554)에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 정전압 발생부의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 정전압 발생부(554)는 정류부(610), 배터리(620), 및, 전압 부스팅부(630)를 포함한다.
먼저, 정류부(610)는 전류 변환기(552)로부터 인가되는 교류전류를 정류하여 직류전류로 변환한다.
배터리(620)는 정류부(610)에서 출력되는 직류전류에 의해 충전되어 에너지를 저장하고, 저장되어 있는 에너지를 방전을 통해 외부로 공급하는 역할을 수행한다. 이러한 배터리(620)는 2차 전지를 이용하여 구현된다.
전압 부스팅부(630)는 배터리(620)의 출력단에 연결되어, 배터리(620)의 방전시 배터리(620)의 출력전압을 미리 정해진 레벨을 갖는 정전압으로 부스팅함으로써 일정한 전압레벨을 갖는 정전압을 발생시킨다.
또한, 전압 부스팅부(630)는 전압 부스팅부(630)에서 출력되는 전압을 모니터링하고, 전압제어를 통해 출력전압이 일정한 레벨을 유지할 수 있도록 한다.
전압 부스팅부(630)는 발생된 정전압을 신호 변환부(530) 및 무선 송신 유닛(540)으로 공급한다.
일 실시예에 있어서, 정전압 발생부(554)는 도 6에 도시된 바와 같이, 과충전 방지부(640)를 더 포함할 수 있다.
과충전 방지부(640)는 정류부(610)와 배터리(620) 사이에 연결되어 배터리(620)의 충전레벨(State of Charge: SoC)을 모니터링하고, 배터리(620)의 충전레벨이 미리 정해진 값 이상이 되면 정류부(610)로부터 배터리(620)로 공급되는 직류전류를 차단함으로써 배터리(620)가 과충전되는 것을 방지한다.
상술한 실시예에 있어서는, 제어전원 공급부(550)가 신호 변환부(530) 및 무선 송신 유닛(540)에 제어전원을 공급하는 것으로 설명하였지만 변형된 실시예에 있어서 제어전원 공급부(550)는 제1 센서(510) 및 제2 센서(520)에도 직접 제어전원을 공급할 수도 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 부분방전 검출장치(410a~410n)는 부분방전 검출장치(410a~410n)의 구동을 위한 제어전원을 제어전원 공급부(550)를 통해 자체적으로 공급하기 때문에 부분방전 검출장치(410a~410n)의 제어전원을 공급하기 위한 별도의 전력선 케이블이 요구되지 않는다.
다시 도 4를 참조하면, 분석서버(420)는, 복수개의 부분방전 검출장치(410a~410n)로부터 프레임 데이터를 수신하고, 수신된 프레임 데이터를 분석하여 케이블(430)의 접속점(432a~432n)의 열화상태를 판단한다. 이때, 도 4에서는 도시하지 않았지만 분석서버(420)는 부분방전 검출장치(410a~410n)로부터 프레임 데이터를 수신하기 위한 무선 수신 유닛을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 분석서버(420)는 각 부분방전 검출장치(410a~410n) 별로 고유한 IP 주소를 할당함으로써, 각 부분방전 검출장치(410a~410n)들을 IP 주소를 이용하여 데이터베이스화하여 관리한다. 이때, 각 부분방전 검출장치(410a~410n)에 할당되는 IP주소는 각 부분방전 검출장치(410a~410n)에 포함된 무선 송신 유닛(540)별로 할당되는 IP 주소일 수 있다.
이러한 실시예에 따르는 경우, 분석서버(420)는 특정 IP 주소에서 수신된 프레임 데이터에 포함된 검출 데이터 또는 온도 데이터가 기준값 이상인 프레임 데이터가 임계치 이상 발생하는 경우, 상기 특정 IP주소에 해당하는 접속점에서 부분방전이 발생한 것으로 판단한다. 따라서, 분석서버(420)는 해당 IP주소에 해당하는 접속점에서 열화가 발생할 가능성이 큰 것으로 판단하여 알람을 발생시킨다.
또한, 분석서버(420)는 특정 IP 주소에서의 프레임 데이터 수신 횟수가 기준 횟수와 다를 경우, 예컨대 특정 IP 주소에서의 프레임 데이터 수신횟수가 기준 횟수보다 작은 경우 해당 IP주소에 해당하는 접속점에 송수신 에러가 발생한 것으로 판단하여 알람을 발생시킨다.
<케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어방법>
이하에서는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로 펄스 시스템의 제어방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 7에 도시된 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법은 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 접속점 열화 감지 시스템에 적용될 수 있다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 부분방전 검출장치는 부분방전 검출장치의 동작을 위한 제어전원을 발생시켜 부분방전 검출장치에 포함된 각 구성들이 온 상태가 되도록 한다(S700).
이후, 부분방전 검출장치는, 제1 센서를 통해 케이블 접속점에서의 부분방전을 검출하여 검출 데이터를 생성하고, 제2 센서를 통해 케이블 접속점에서의 온도를 센싱하여 온도 데이터를 생성한다(S710).
이후, 부분방전 검출장치는, 제1 센서에 의해 생성된 검출 데이터와 제2 센서에 의해 생성된 온도 데이터를 미리 정해진 통신 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 변환한다(S720). 일 실시예에 있어서, 미리 정해진 통신 프로토콜은 UDP(User Datagram Protocol)일 수 있다.
이후, 부분방전 검출장치는, 변환된 프레임 데이터를 미리 정해진 통신 프로토콜에 따라 분석서버로 전송한다(S730). 일 실시예에 있어서, 부분방전 검출장치는 S720에서 생성된 프레임 데이터의 헤더에 각 부분방전 검출장치에 할당되어 있는 IP주소를 추가하여 분석서버로 전송할 수 있다. 이때, 프레임 데이터가 UDP 프로토콜에 따라 생성되는 경우 부분방전 검출장치는 생성된 프레임 데이터를 UDP방식에 따라 분석서버로 전송한다.
이후, 분석서버는 수신된 프레임 데이터를 분석하여 각 접속점의 열화 가능성을 판단한다(S740). 일 실시예에 있어서, 분석서버는 특정 IP 주소에서 수신된 프레임 데이터에 포함된 검출 데이터 또는 온도 데이터가 기준값 이상인 프레임 데이터가 임계치 이상 발생하는 경우, 상기 특정 IP주소에 해당하는 접속점에서 부분방전이 발생한 것으로 판단하고, 해당 IP주소에 해당하는 접속점에서 열화가 발생할 가능성이 큰 것으로 판단한다.
분석서버는 특정 IP주소에 해당하는 접속점에서 열화 가능성이 있는 것으로 판단되면 알람을 발생시켜 운전자가 이에 대한 예방조치를 수행할 수 있도록 한다(S750).
한편, 도 7에서는 도시하지 않았지만, 분석서버는 특정 IP 주소에서의 프레임 데이터 수신 횟수와 기준 횟수를 비교하여, 프레임 데이터의 수신횟수가 기준 횟수와 상이한 경우, 예컨대 특정 IP 주소에서의 프레임 데이터 수신횟수가 기준 횟수보다 작은 경우 상기 특정 IP주소에 해당하는 접속점에 송수신 에러가 발생한 것으로 판단할 수도 있다. 이러한 경우 분석서버는 알람을 발생시켜 운전자가 에러가 발생한 접속점에 설치된 부분방전 검출장치를 점검할 수 있도록 한다.
이하, 도 8을 참조하여 부분방전 검출장치의 동작을 위한 제어전원을 발생시키는 방법에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 부분방전 검출장치의 제어전원 발생방법을 보여주는 플로우차트이다. 도 8에 도시된 제어전원 발생방법은 도 5에 도시된 제어전원 공급부에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 제어전원 공급부는 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도한다(S800).
이후, 제어전원 공급부는 유도된 교류전류를 정류하여 직류전류로 변환한다(S810).
이후, 제어전원 공급부는 변환된 직류전류를 이용하여 배터리를 충전시킨다(S820).
이후, 배터리의 방전 시 배터리의 출력전압을 미리 정해진 레벨을 갖는 정전압으로 부스팅함으로써 일정한 전압레벨을 갖는 정전압을 발생시킨다(S830). 이때, 제어전원 공급부는 제어전원 공급부에서 출력되는 전압을 모니터링하고, 전압제어를 통해 출력전압이 일정한 레벨을 유지할 수 있도록 한다.
한편 도 8에서는 도시하지 않았지만 제어전원 공급부는, 배터리의 충전레벨(State of Charge: SoC)을 모니터링하여 배터리의 충전레벨이 미리 정해진 값 이상이 되면 배터리로 공급되는 직류전류를 차단함으로써 배터리가 과충전되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
400: 케이블 접속점 열화 감지 시스템 410a~410n: 부분방전 검출장치
420: 분석서버 430: 케이블
432a~432n: 접속점 510: 제1 센서
520: 제2 센서 530: 신호 변환부
540: 무선 송신 유닛 550: 제어전원 공급부
552: 전류 변환기 554: 정전압 발생부
610: 정류부 620: 배터리
630: 전압 부스팅부 640: 과충전 방지부

Claims (14)

  1. 케이블의 접속점 별로 설치되고, 상기 케이블에서 발생되는 부분방전을 검출하여 검출 데이터를 생성하고, 상기 검출 데이터를 미리 정해진 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 변환하는 부분방전 검출장치; 및
    상기 프레임 데이터를 분석하여 상기 케이블의 접속점의 열화상태를 판단하는 분석서버를 포함하고,
    상기 부분방전 검출장치는,
    상기 케이블의 표면에 설치되어 상기 부분방전을 검출하여 상기 검출 데이터를 생성하는 제1 센서;
    상기 제1 센서에 의해 생성된 검출 데이터를 상기 프레임 데이터로 변환하는 신호 변환부;
    상기 프레임 데이터를 상기 분석서버로 전송하는 무선 송신 유닛; 및
    상기 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하여 정전압을 발생시키고, 상기 정전압을 상기 신호 변환부 및 상기 무선 송신 유닛에 공급하는 제어전원 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어전원 공급부는,
    상기 케이블의 둘레에 설치되어 상기 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 상기 교류전류를 유도하는 전류 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어전원 공급부는,
    상기 교류전류를 이용하여 정전압을 발생시키는 정전압 발생부를 포함하고,
    상기 정전압 발생부는,
    상기 교류전류를 직류전류로 변환하는 정류부;
    상기 정류부로부터 출력되는 직류전류에 의해 충전되는 배터리;
    상기 배터리의 출력전압을 미리 정해진 레벨을 갖는 정전압으로 부스팅하는 전압 부스팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 정전압 발생부는,
    상기 배터리의 충전레벨(SoC)이 미리 정해진 값 이상이 되면 상기 정류부로부터 상기 배터리로 공급되는 직류전류를 차단하여 상기 배터리의 과충전을 방지하는 과충전 방지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 신호 변환부는,
    UDP(User Datagram Protocol)프로토콜에 따라 상기 프레임 데이터를 생성하고,
    상기 무선 송신 유닛은 상기 프레임 데이터를 UDP방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 부분방전 검출장치는,
    상기 케이블의 온도를 센싱하여 온도 데이터를 생성하는 제2 센서를 더 포함하고,
    상기 신호 변환부는 상기 제2 센서에 의해 생성된 온도 데이터를 상기 프레임 데이터에 포함시키는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 분석서버는,
    부분방전 검출장치 별로 IP(Internet Protocol) 주소를 할당하여 각 부분방전 검출장치를 관리하고,
    특정 IP 주소에서 수신된 프레임 데이터에 포함된 검출 데이터 또는 온도 데이터가 기준값 이상인 프레임 데이터가 임계치 이상 발생하면, 상기 특정 IP주소에 해당하는 접속점에서 열화 발생 가능성이 있는 것으로 판단하여 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분석서버는,
    부분방전 검출장치 별로 IP 주소를 할당하여 각 부분방전 검출장치를 관리하고,
    특정 IP 주소에서의 프레임 데이터 수신 횟수가 기준 횟수와 다르면, 상기 특정 IP주소에 해당하는 접속점에 송수신 에러가 발생한 것으로 판단하여 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 신호 변환부는, 상기 부분방전 검출센서로 상기 부분방전 검출센서의 동작을 위한 제어전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템.
  10. 신호 변환부, 무선 송신 유닛, 및 제어전원 공급부를 포함하는 케이블 열화 감지 시스템의 제어 방법으로서,
    상기 제어전원 공급부가, 상기 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하여 정전압을 발생시키는 단계;
    상기 제어전원 공급부가, 정전압을 상기 신호 변환부 및 상기 무선 송신 유닛에 공급하는 단계;
    상기 신호 변환부가, 상기 케이블 내에서 발생된 부분방전의 검출 데이터 및 상기 케이블의 온도 데이터 중 적어도 하나를 미리 정해진 프로토콜에 따른 프레임 데이터로 변환하는 단계;
    상기 무선 송신 유닛이, 상기 프레임 데이터를 분석서버로 전송하는 단계; 및
    상기 분석서버가, 상기 프레임 데이터를 분석하여 상기 케이블의 접속점의 열화상태를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 정전압을 생성하는 단계는,
    상기 케이블에서 발생되는 자기장으로부터 교류전류를 유도하는 단계;
    상기 유도된 교류전류를 직류전류로 변환하는 단계;
    상기 직류전류로 배터리를 충전시키는 단계; 및
    상기 배터리에 충전되어 있는 전압을 미리 정해진 레벨의 상기 정전압으로 부스팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 배터리의 충전레벨(SoC)이 미리 정해진 값 이상이 되면 상기 배터리로 공급되는 직류전류를 차단하여 상기 배터리의 과충전을 방지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 프레임 데이터를 생성하는 단계에서, 상기 신호 변환부는 UDP프로토콜에 따라 상기 프레임 데이터를 생성하고,
    상기 전송하는 단계에서, 상기 무선 송신 유닛은 상기 프레임 데이터를 UDP방식으로 전송하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 판단하는 단계에서,
    상기 프레임 데이터에 포함된 검출 데이터 또는 온도 데이터가 기준값 이상인 프레임 데이터가 임계치 이상 발생하면 상기 접속점에서 열화 발생 가능성이 있는 것으로 판단하고,
    상기 프레임 데이터의 수신 횟수가 기준 횟수보다 작은 경우 상기 접속점에 송수신 에러가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 케이블 접속점 열화 감지 시스템의 제어 방법.
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