KR20210095305A - 전력케이블 장애검출장치 및 이를 이용한 전력케이블 장애검출방법 - Google Patents

전력케이블 장애검출장치 및 이를 이용한 전력케이블 장애검출방법 Download PDF

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Abstract

광케이블을 활용한 전력케이블 장애검출장치는 전력케이블과 소정 이격거리를 갖고 인접 배치되는 광케이블, 광케이블로 광신호를 공급하는 광신호발생기, 광케이블에 연결되어 광신호발생기로부터 공급되는 광신호를 감지하는 광신호감지부 및 전력케이블의 정상상태에서의 광신호의 정상특성을 저장하며, 광신호감지부로부터 감지되는 광신호에 기초하여 광신호의 정상특성을 벗어나는 것으로 판단되면 감지된 광신호가 광신호의 정상특성을 벗어나는 정도에 따라 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 제어부를 포함한다.

Description

전력케이블 장애검출장치 및 이를 이용한 전력케이블 장애검출방법{Power cable fault detection device and Power cable fault detection method using the same}
본 발명은 전력케이블 장애검출장치 및 이를 이용한 전력케이블 장애검출방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센싱용 광케이블을 사용하여 전력케이블을 지속적으로 모니터링 하면서 결함 생성에 의해 발생하는 음향 신호로부터 결함 발생 지점을 검출할 수 있는 전력케이블 장애검출장치 및 이를 이용한 전력케이블 장애검출방법에 관한 것이다.
전력케이블에 장애가 발생하는 경우 장애위치를 감지할 수 있는 방법으로 썸핑(Thumping) 방식을 주로 사용한다. 이 방식은 전력케이블에 고전압을 인가하게 되면 장애 지점에서 나타나는 자력(magnetic)변화나 부분 방전에 의해 생기는 음향(acoustic) 신호를 감지하는 원리이다.
그러나 이 원리를 이용하여 전력케이블에 고전압을 인가하고 전력케이블이 설치된 경로를 따라 자력 변화를 감지하기 위해 마그네틱센서를 사용하거나 음향 신호를 감지하기 위해 마이크로폰을 이동시켜가며 모니터링을 해야 하는 불편함이 있다. 또한 장애 검출 지점에 대한 거리 정확도는 수십~수백 미터로 넓은 범위를 갖기 때문에 전력케이블 복구를 위한 비용 및 시간이 증가되는 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 센싱용 광케이블을 사용하여 장애 검출 지점을 정확히 파악할 수 있는 전력케이블 장애검출장치 및 이를 이용한 전력케이블 장애검출방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광케이블을 활용한 전력케이블 장애검출장치는, 상기 전력케이블과 소정 이격거리를 갖고 인접 배치되는 광케이블; 상기 광케이블로 광신호를 공급하는 광신호발생기; 상기 광케이블에 연결되어 상기 광신호발생기로부터 공급되는 광신호를 감지하는 광신호감지부; 및 상기 전력케이블의 정상상태에서의 상기 광신호의 정상특성을 저장하며, 상기 광신호감지부로부터 감지되는 광신호에 기초하여 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 것으로 판단되면 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 정도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 제어부를 포함한다. 광케이블을 전력케이블에 인접하여 배치하며 감지되는 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위를 벗어나면 벗어나는 정도에 따라 장애가능성을 산출할 수 있으므로 전력케이블의 장애를 정확히 판단할 수 있다.
여기서, 상기 광신호의 정상특성은, 상기 광신호의 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 하나 이상을 포함하며, 상기 제어부는, 상기 감지된 광신호의 광세기가 상기 정상광세기범위를 초과하면, 상기 감지된 광신호의 주파수가 상기 정상주파수범위를 초과하는 지 판단하여 초과하면, 상기 감지된 광신호의 산란이 상기 정상산란범위를 초과하는 지를 순차적으로 판단하면 정확한 전력케이블의 장애를 판단할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 제어부는, 상기 전력케이블의 장애에 대한 상기 광케이블의 광세기와 주파수의 장애변화패턴을 저장하며, 상기 광신호감지부로부터 감지되는 광신호의 광세기와 주파수의 변화패턴이 상기 장애변화패턴과의 유사도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하면 정확한 전력케이블의 장애를 판단할 수 있어 바람직하다.
여기서, 외부장치로 데이터를 전송할 수 있는 통신부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 산출된 상기 장애가능성이 제1소정치를 초과하는 경우 기설정된 사용자단말기로 산출된 상기 장애가능성을 전송하도록 상기 통신부를 제어하면 전력케이블의 장애가능성이 있다는 것을 사용자에게 알릴 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 전력케이블로 전압을 가압 조절하여 공급할 수 있는 전압가압부를 더 포함하며, 상기 제어부는, 산출된 상기 장애가능성이 상기 제1소정치보다 높은 제2소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 현재 공급되는 제1전압보다 적어도 낮은 제2전압으로 공급하며, 산출된 상기 장애가능성이 다시 상기 제2소정치보다 낮아지는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 다시 상기 제1전압으로 공급하면 장애가능성이 높아지면 전력 전압을 낮게 조절하여 공급하며 장애가능성이 다시 낮아지면 일반 전력 전압으로 공급할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 제어부는, 산출된 상기 장애가능성이 상기 제2소정치보다 높은 제3소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하며, 상기 전력케이블로 공급되는 전력을 차단하면 전력케이블의 장애로 인해 발생될 수 있는 사고를 방지할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 제어부는, 상기 제1소정치, 상게 제2소정치 및 상기 제3소정치를 초과하는 경우에 대한 조치사항을 저장하며, 상기 조치사항을 사용자에게 알리면 전력케이블의 장애에 대한 패턴을 파악할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 제어부는, 상기 감지된 광신호의 감지위치에 대응하는 상기 전력케이블의 위치를 장애위치로 판단하면 장애로 판단된 장애위치를 정확하게 파악할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 장애위치의 장애 검출 거리 정확도는 최대 10m 이며, 상기 감지된 광신호의 감지위치에서 ±5m의 범위를 가지면 전력케이블의 장애위치를 쉽게 발견할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 제어부는, 복수의 날짜에 동일한 시간대에 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 경우 상기 감지된 광신호의 감지위치를 장애위치로 판단하면 장애로 판단된 장애위치를 정확하게 파악할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 제어부는, 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 시간이 소정 시간을 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하면 전력케이블이 장애가 발생한 이후 지속적으로 장애에 대한 음향신호를 발생하게 되므로 이를 감지하면 전력케이블의 장애를 정확하게 판단할 수 있어 바람직하다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광케이블을 활용한 전력케이블 장애검출방법은, 상기 광케이블을 상기 전력케이블과 소정 이격거리를 갖고 인접 배치하는 단계; 상기 광케이블로 광신호를 공급하는 단계; 상기 광케이블로부터 광신호를 감지하는 단계; 상기 감지된 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 저장된 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 지 판단하는 단계; 및 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 것으로 판단되면 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 정도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 단계를 포함한다. 이에 광케이블을 전력케이블에 인접하여 배치하며 감지되는 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위를 벗어나면 벗어나는 정도에 따라 장애가능성을 산출할 수 있으므로 전력케이블의 장애를 정확히 판단할 수 있다.
여기서, 상기 광신호의 정상특성은 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 하나 이상을 포함하며, 상기 적어도 하나를 벗어나는 지 판단하는 단계는, 상기 감지된 광신호의 광세기가 상기 정상광세기범위를 초과하면, 상기 감지된 광신호의 주파수가 상기 정상주파수범위를 초과하는 지 판단하여 초과하면, 상기 감지된 광신호의 산란이 상기 정상산란범위를 초과하는 지를 순차적으로 판단하면 정확한 전력케이블의 장애를 판단할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 단계는, 상기 전력케이블의 장애에 대한 상기 광케이블의 광세기와 주파수의 장애변화패턴을 저장하는 단계; 및 상기 광신호감지부로부터 감지되는 광신호의 광세기와 주파수의 변화패턴이 상기 장애변화패턴과의 유사도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 단계를 포함하면 정확한 전력케이블의 장애를 판단할 수 있어 바람직하다.
여기서, 산출된 상기 장애가능성이 제1소정치를 초과하는 경우 기설정된 사용자단말기로 산출된 상기 장애가능성을 전송하는 단계를 더 포함하면 전력케이블의 장애가능성이 있다는 것을 사용자에게 알릴 수 있으므로 미리 대비할 수 있어 바람직하다.
그리고 산출된 상기 장애가능성이 상기 제1소정치보다 높은 제2소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 현재 공급되는 제1전압보다 적어도 낮은 제2전압으로 공급하는 단계; 및 산출된 상기 장애가능성이 다시 상기 제2소정치보다 낮아지는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 다시 상기 제1전압으로 공급하는 단계를 더 포함하면 장애가능성이 높아지면 전력 전압을 낮게 조절하여 공급하며 장애가능성이 다시 낮아지면 일반 전력 전압으로 공급할 수 있어 바람직하다.
여기서, 산출된 상기 장애가능성이 상기 제2소정치보다 높은 제3소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애난 것으로 판단하는 단계를 더 포함하며, 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하는 단계는, 상기 전력케이블로 공급되는 전력을 차단하는 단계를 포함하면 전력케이블의 장애로 인해 발생될 수 있는 사고를 방지할 수 있어 바람직하다.
그리고 상기 제1소정치, 상게 제2소정치 및 상기 제3소정치를 초과하는 경우에 대한 조치사항을 저장하는 단계; 및 상기 조치사항을 사용자에게 알리는 단계를 더 포함하면 전력케이블의 장애에 대한 패턴을 파악할 수 있어 바람직하다.
여기서 상기 감지된 광신호의 감지위치에 대응하는 상기 전력케이블의 위치를 장애위치로 판단하는 단계를 더 포함하면 장애로 판단된 장애위치를 정확하게 파악할 수 있어 바람직하다.
그리고 복수의 날짜에 동일한 시간대에 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 경우 상기 감지된 광신호의 감지위치를 장애위치로 판단하는 단계를 더 포함하면 단계적으로 정확한 데이터를 통해 확실하게 전력케이블의 장애를 판단할 수 있어 바람직하다.
여기서, 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 시간이 소정 시간을 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하면 전력케이블이 장애가 발생한 이후 지속적으로 장애에 대한 음향신호를 발생하게 되므로 이를 감지하면 전력케이블의 장애를 정확하게 판단할 수 있어 바람직하다.
본 발명에 따르면 광케이블을 전력케이블에 인접하여 배치하며 감지되는 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위를 포함하는 광신호의 정상특성을 벗어나면 벗어나는 정도에 따라 장애가능성을 산출할 수 있으므로 전력케이블의 장애를 정확히 판단할 수 있으므로 전력케이블의 복구를 위한 비용 및 시간이 감소될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전력케이블 장애검출장치의 간략 설명도.
도 2는 광섬유의 산란현상의 그래프.
도 3은 전력케이블의 장애발생 설명도.
도 4는 전력케이블의 장애발생 시 광세기 그래프.
도 5는 전력케이블의 장애발생 시 광산란 및 주파수 그래프.
도 6은 전력케이블 장애발생 후 전력 인가 지속 시 광세기 그래프.
도 7은 전력케이블 장애발생 후 전력 인가 지속 시 광산란 및 주파수 그래프.
도 8은 전력케이블 장애발생을 사용자에게 알리는 예시도.
도 9는 전력케이블의 장애발생 위치 설명도.
도 10과 도 11은 전력케이블 장애검출방법의 흐름도.
도 12는 전력케이블 장애판단의 변형 예시 흐름도.
도 13은 전력케이블 장애판단의 다른 변형 예시 흐름도.
도 14는 제어블록도.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력케이블 장애검출장치(1)을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전력케이블 장애검출장치(1)의 간략 설명도이고, 도 2는 광섬유의 산란현상의 그래프이며, 도 3은 전력케이블(2)의 장애발생 설명도이고, 도 4는 전력케이블(2)의 장애발생 시 광세기 그래프이며, 도 5는 전력케이블(2)의 장애발생 시 광산란 및 주파수 그래프이고, 도 6은 전력케이블(2) 장애발생 후 전력 인가 지속 시 광세기 그래프이며, 도 7은 전력케이블(2) 장애발생 후 전력 인가 지속 시 광산란 및 주파수 그래프이고, 도 8은 전력케이블(2) 장애발생을 사용자에게 알리는 예시도이며, 도 9는 전력케이블(2)의 장애발생 위치 설명도이고, 도 13은 제어블록도이다.
전력케이블(2)은 구리, 알루미늄 등의 전도성 물질로 이루어진 도체 상기 도체를 감싸며 도체와 절연층 사이의 공기층을 없애는 등 도체와의 계면에서의 부분방전을 억제하고, 절연층에서의 국부적인 전계집중을 완화시켜 주는 등의 역할을 수행하는 내부 반도전층, 내부 반도전층을 감싸는 절연층, 절연층을 감싸고 케이블의 차폐 역할 및 절연층에 균등한 전계가 걸리도록 하는 역할을 수행하는 외부 반도전층을 포함한다.
또한, 전력케이블(2)은 외부 반도전층의 외부에 금속 시스 및 금속 시스를 감싸는 고분자 시스를 더 구비할 수 있다. 여기서, 전력케이블(2)의 도체, 내부 반도전층, 절연층, 외부 반도전층, 금속 시스 및 고분자 시스 등의 재질 및 규격은 광전복합케이블의 용도, 송전압 등에 따라 다양할 수 있다.
전력케이블 장애검출장치(1)는 광케이블, 광신호발생기(20), 광신호감지부(30), 통신부(40), 전압가압부(50), 디스플레이부(60), 사용자입력부(70) 및 제어부(80)를 포함한다.
광케이블은 하나 이상의 전력케이블(2)과 소정 이격거리를 갖고 인접 배치하여 구비된다. 광케이블은 적어도 하나의 광섬유와, 광섬유를 수용하는 튜브를 구비할 수 있다. 각 광케이블은 튜브 내에 충진재와 함께 실장시킨 소정 갯수의 광섬유를 구비하며, 튜브는 스테인레스 스틸과 같은 강성이 있는 재질을 사용할 수 있다. 광케이블은 튜브를 감싸는 시스를 더 구비할 수 있다.
광신호발생기(20)는 광케이블로 광신호를 공급한다.
광신호감지부(30)는 광케이블에 연결되어 광신호발생기(20)로부터 공급되는 광신호를 감지한다. 광신호감지부(30)는 전력케이블(2)의 장애 시 광케이블로 전달되는 음향신호를 감지할 수 있다.
통신부(40)는 외부장치로 데이터를 전송할 수 있으며 데이터를 수신할 수 있다.
전압가압부(50)는 전력케이블(2)로 전압을 가압 조절하여 공급할 수 있다. 전압가압부(50)는 전력케이블(2)의 전압이 높고 낮게 조절되어 공급될 수 있도록 한다.
디스플레이부(60)는 모니터로 마련되어 사용자에게 각종 이미지를 표시할 수 있다. 특히, 광케이블에 전달되는 광신호의 변화에 따른 광세기, 산란, 주파수에 관한 그래프를 표시할 수 있다. 이 외에 사용자에게 경고와 같은 것을 표시할 수 있다.
사용자입력부(70)는 사용자의 명령을 입력할 수 있도록 터치화면, 키보드 음성 인식장치, 모션 인식 장치 마우스 등으로 마련될 수 있다.
제어부(80)는 전력케이블(2)의 정상상태에서의 광신호의 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위를 저장하며, 상기 광신호감지부(30)로부터 감지되는 광신호에 기초하여 상기 정상광세기범위, 상기 정상산란범위 및 상기 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 것으로 판단되면 상기 감지된 광신호가 상기 정상광세기범위, 상기 정상산란범위 및 상기 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 정도에 따라 상기 전력케이블(2)의 장애가능성을 산출한다.
제어부(80)는 상기 감지된 광신호의 광세기가 상기 정상광세기범위를 초과하면, 상기 감지된 광신호의 주파수가 상기 정상주파수범위를 초과하는 지 판단하여 초과하면, 상기 감지된 광신호의 산란이 상기 정상산란범위를 초과하는 지를 순차적으로 판단한다.
제어부(80)는 상기 전력케이블(2)의 장애에 대한 상기 광케이블의 광세기와 주파수의 장애변화패턴을 저장하며, 상기 광신호감지부(30)로부터 감지되는 광신호의 광세기와 주파수의 변화패턴이 상기 장애변화패턴과의 유사도에 따라 상기 전력케이블(2)의 장애가능성을 산출한다.
제어부(80)는 산출된 상기 장애가능성이 제1소정치를 초과하는 경우 기설정된 사용자단말기로 산출된 상기 장애가능성을 전송하도록 상기 통신부(40)를 제어한다.
제어부(80)는 산출된 상기 장애가능성이 상기 제1소정치보다 높은 제2소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블(2)로 공급되는 전력의 전압을 현재 공급되는 제1전압보다 적어도 낮은 제2전압으로 공급하며, 산출된 상기 장애가능성이 다시 상기 제2소정치보다 낮아지는 경우 상기 전력케이블(2)로 공급되는 전력의 전압을 다시 상기 제1전압으로 공급한다.
제어부(80)는 산출된 상기 장애가능성이 상기 제2소정치보다 높은 제3소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블(2)이 장애인 것으로 판단한다.
제어부(80)는 전력케이블(2)이 장애인 것으로 판단되면 전력케이블(2)로 공급되는 전력을 차단한다.
제어부(80)는 상기 제1소정치, 상게 제2소정치 및 상기 제3소정치를 초과하는 경우에 대한 조치사항을 저장하며, 상기 조치사항을 사용자에게 알린다. 여기서, 전력케이블(2)의 장애위치의 장애 검출 거리 정확도(분해능)는 최대10m 이며, 상기 장애위치는 상기 감지된 광신호의 감지위치에서 ±5m 의 범위를 갖는다.
제어부(80)는 상기 감지된 광신호의 감지위치에 대응하는 상기 전력케이블(2)의 위치를 장애위치로 판단한다.
여기서, 전력케이블(2)의 장애위치는 최대 10m 이내이며, 상기 감지된 광신호의 감지위치에서 ±5m의 범위를 갖는다. 이로써 종래와 같이 여러 곳을 파헤쳐야 하는 문제가 해결된다.
제어부(80)는 복수의 날짜에 동일한 시간대에 상기 감지된 광신호가 상기 정상광세기범위, 상기 정상산란범위 및 상기 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 경우 상기 감지된 광신호의 감지위치를 장애위치로 판단한다.
제어부(80)는 상기 감지된 광신호가 상기 정상광세기범위, 상기 정상주파수범위 및 상기 정상산란범위 중 적어도 하나를 벗어나는 시간이 소정 시간을 초과하는 경우 상기 전력케이블(2)이 장애인 것으로 판단한다.
도 2는 광섬유의 산란현상의 그래프이다.
광케이블 내로 광신호가 전달될 때 일부가 역산란되는 현상이 있으며, 온도, 진동, 압력, 음향 등의 변화에 따라 되돌아오는 빛의 세기, 주파수 등의 변화가 나타난다. 특히, 전력/통신 케이블, 가스 파이프라인, 철도 등 다양한 환경에서 외부 요인 및 노화 등에 의한 건전성을 감지하기 위한 센싱 케이블로 광섬유/광케이블을 적용하고 있으며, 전력케이블(2)의 파괴 등의 불량 지점을 검출하기 위해 광케이블 기술을 이용할 수 있다.
도 3은 전력케이블(2)의 장애발생 설명도이다.
도 3 (a) 전력케이블(2) 임의지점에 못을 박아 장애를 발생시켜 놓은 상태이다.
도 3 (b) 전압을 0kV부터 천천히 인가시킨다. 10kV, 20kV에서는 acoustic 신호의 변화가 거의 없었으며, 30~35kV 정도 인가되는 시점에서 케이블이 파괴되면서 아크(arc)가 발생하였다.
도 4는 전력케이블(2)의 장애발생 시 광세기 그래프로 x 축은 케이블거리, y 축은 시간을 나타내며 실시간으로 케이블이 감지한 acoustic 신호의 세기가 각기 다른 색깔로 표현된다.
도 4의 경우 처음 파괴 시점에서 아크 진동이 케이블 길이 방향을 따라 전파되면서 waterfall graph가 넓게 발생하는 것을 확인하였고, 이때 주파수는 300Hz, 광세기는 최대 5000 정도임을 확인하였다.
도 5는 전력케이블(2)의 장애발생 시 광산란 및 주파수 그래프이다.
도 5 (a) 전력케이블(2)의 장애발생 시 산란되는 부분이 넓어지는 것을 볼 수 있다.
도 5 (b) 전력케이블(2)의 장애발생 시 FFT 분석그래프에서도 특성강도의 주파수값이 커진 것을 확인할 수 있다.
도 6은 전력케이블(2) 장애발생 후 전력 인가 지속 시 광세기 그래프이다.
약 5kV 정도로 전압을 지속 인가하였으며 이때 장애 검출 구간은 10m 이하, 주파수는 120Hz, Intensity는 최대 3000 정도임을 확인할 수 있다.
도 7은 전력케이블(2) 장애발생 후 전력 인가 지속 시 광산란 및 주파수 그래프이다.
도 7 (a) 도 6에 따른 전력 케이블이 파괴된 이후에 지속적으로 전압이 인가되는 상태라면 acoustic 신호에 의해 고장 지점에서 파형이 주기적으로 발생되는 것을 확인할 수 있다.
도 7 (b) 도 6에 따른 전력 케이블이 파괴된 이후에 지속적으로 전압이 인가되는 상태에서 FFT 분석그래프에서도 특성강도의 주파수파형이 주기적으로 발생되는 것을 확인할 수 있다.
도 8은 전력케이블(2) 장애발생을 사용자에게 알리는 예시도이다.
전력케이블(2)의 어느 지점에서 장애가 발생하는 경우 이를 감지하고 장애가능성을 산출한 후 산출된 장애가능성 정보를 기설정된 사용자의 사용자단말기로 전송한다. 이에 사용자는 장애가능성을 인식하고 감지신호를 이용하여 장애를 인식하고 전력 차단 등 대응 방안을 즉각 도출할 수 있다.
도 9는 전력케이블(2)의 장애발생 위치 설명도이다.
제어부(80)가 장애위치를 판단하는 경우에도 정확한 위치를 단정할 수 없으나 판단한 위치에서 전후 5m 안팍으로 장애위치가 존재한다. 종래에는 이에 대한 신뢰가 낮으므로 장애복구를 위한 토설작업 시 장애위치를 찾지 못하였으므로 많은 시간과 비용을 들여야 했다. 그러나 본 발명에서는 판단된 위치의 전후 5m 내외에서 장애위치를 확실하게 발견할 수 있으므로 시간과 비용을 절약할 수 있다.
광케이블을 활용한 전력케이블(2) 장애검출방법을 설명한다.
도 10과 도 11은 전력케이블(2) 장애검출방법의 흐름도이다.
광케이블을 전력케이블(2)과 소정 이격거리를 갖고 배치시킨다(S101).
광케이블로 광신호를 공급한다(S102).
광케이블로부터 광신호를 감지한다(S103).
감지된 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 저장된 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 지 판단한다(S104).
감지된 광신호가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 것으로 판단되면 감지된 광신호가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 정도에 따라 전력케이블(2)의 고장가능성을 산출한다(S105).
산출된 고장가능성이 제1소정치를 초과하는 경우 기설정된 사용자단말기로 산출된 고장가능성을 전송한다(S106).
산출된 고장가능성이 제1소정치보다 높은 제2소정치를 초과하는 경우 전력케이블(2)로 공급되는 전력의 전압을 현재 공급되는 제1전압보다 적어도 낮은 제2전압으로 공급한다(S107).
산출된 고장가능성이 다시 제2소정치보다 낮아지는 경우 전력케이블(2)로 공급되는 전력의 전압을 다시 제1전압으로 공급한다(S108).
산출된 고장가능성이 제2소정치보다 높은 제3소정치를 초과하는 경우 전력케이블(2)이 고장난 것으로 판단한다(S109).
감지된 광신호가 정상광세기범위, 정상주파수범위 및 정상산란범위 중 적어도 하나를 벗어나는 시간이 소정 시간을 초과하는 경우 전력케이블(2)이 고장난 것으로 판단한다(S120).
전력케이블(2)로 공급되는 전력을 차단한다(S121).
제1소정치, 상게 제2소정치 및 제3소정치를 초과하는 경우에 대한 조치사항을 저장한다(S122).
조치사항을 사용자에게 알린다(S123).
감지된 광신호의 감지위치에 대응하는 전력케이블(2)의 위치를 고장위치로 판단한다(S124).
복수의 날짜에 동일한 시간대에 감지된 광신호가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 경우 감지된 광신호의 감지위치를 고장위치로 판단한다(S125).
이후 전력케이블(2) 복구팀에 장애위치로 이동하여 복구작업을 수행한다.
도 12는 전력케이블(2) 장애판단의 변형 예시 흐름도이다.
광케이블을 전력케이블(2)과 소정 이격거리를 갖고 배치한다(S201).
광케이블로 광신호를 공급한다(S202).
광케이블로부터 광신호를 감지한다(S203).
감지된 광신호의 광세기가 정상광세기범위를 초과하면, 감지된 광신호의 주파수가 정상주파수범위를 초과하는 지 판단하여 초과하면, 감지된 광신호의 산란이 정상산란범위를 초과하는 지를 순차적으로 판단한다(S204).
전력케이블(2)의 고장가능성을 산출한다(S205).
도 13은 전력케이블(2) 장애판단의 다른 변형 예시 흐름도이다.
광케이블을 전력케이블(2)과 소정 이격거리를 갖고 배치한다(S301).
광케이블로 광신호를 공급한다(S302).
광케이블로부터 광신호를 감지한다(S303).
감지된 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 저장된 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 지 판단 S-304
전력케이블(2)의 고장에 대한 광케이블의 광세기와 주파수의 고장변화패턴을 저장한다(S305).
광신호감지부(30)로부터 감지되는 광신호의 광세기와 주파수의 변화패턴이 고장변화패턴과의 유사도에 따라 전력케이블(2)의 고장가능성을 산출한다(S306).
상기의 실시 예 이외의 변형 가능한 실시 예를 설명한다.
전력케이블(2)의 전력흐름을 지속적으로 모니터링하면서 광케이블의 광신호에 대한 변화와 연계하여 장애를 판단할 수도 있다. 장애로 인하여 전력흐름의 변화가 발생한다면 광신호의 변화도 감지될 수 있다. 전력케이블(2)의 전압변화에 따른 전력전달효율이 떨어지는 것과 광신호의 변화패턴을 고려하여 소정치의 변화 이상인 경우 장애가능성을 산출하고 장애를 판단할 수도 있다.
상기의 전력케이블 장애검출장치(1) 및 이를 이용한 전력케이블(2) 장애검출방법으로 인하여, 광케이블을 전력케이블(2)에 인접하여 배치하며 감지되는 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위를 벗어나면 벗어나는 정도에 따라 장애가능성을 산출할 수 있으므로 전력케이블(2)의 장애를 정확히 판단할 수 있다.
감지된 광신호의 광세기, 주파수 및 산란을 순차적으로 비교 판단하면 정확한 전력케이블(2)의 장애를 판단할 수 있다. 감지되는 광신호의 광세기, 산란 및 주파수의 변화패턴이 장애변화패턴과의 유사도에 따라 전력케이블(2)의 장애가능성을 산출하여 정확한 전력케이블(2)의 장애를 판단할 수 있다. 기설정된 사용자단말기로 산출된 장애가능성을 전송하여 전력케이블(2)의 장애가능성이 있다는 것을 사용자에게 알릴 수 있다.
장애가능성이 높아지면 전력 전압을 낮게 조절하여 공급하며 장애가능성이 다시 낮아지면 일반 전력 전압으로 공급할 수 있다. 장애발생 시 전력케이블(2)로 공급되는 전력을 차단하여 전력케이블(2)의 장애로 인해 발생될 수 있는 사고를 방지할 수 있다. 제1소정치, 제2소정치 및 제3소정치를 초과하는 경우에 대한 조치사항을 저장하며 조치사항을 사용자에게 알려 전력케이블(2)의 장애에 대한 패턴을 파악할 수 있다. 또는 장애가 발생할 가능성이 높다고 판단되면, 시급한 경우 즉시 전력을 차단하고 여분의 케이블로 교체하여 전력을 원활히 공급시킬 수 있다.
감지된 광신호의 감지위치에 대응하는 전력케이블(2)의 위치를 장애위치로 판단하여 장애위치를 정확하게 파악할 수 있다. 감지된 광신호로부터 도출된 장애 지점의 거리 정확도(분해능)는 ±5m 의 범위를 가지므로 전력케이블(2)의 수리/복구 구간을 좁혀주므로 복구 비용 및 시간 단축이 가능하게 된다. 복수의 날짜에 동일한 시간대에 감지된 광신호가 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 적어도 하나를 벗어나는 경우 감지된 광신호의 감지위치를 장애위치로 판단하여 장애로 판단된 장애위치를 정확하게 파악할 수 있다. 전력케이블(2)이 장애가 발생한 이후 지속적으로 장애에 대한 음향신호를 발생하게 되므로 이를 감지하면 전력케이블(2)의 장애를 정확하게 판단할 수 있다.
1 : 장애검출장치 2 : 전력케이블
10 : 광케이블 20 : 광신호발생기
30 : 광신호감지부 40 : 통신부
50 : 전압가압부 60 : 디스플레이부
70 : 사용자입력부 80 : 제어부

Claims (26)

  1. 광케이블을 활용한 전력케이블 장애검출장치에 있어서,
    상기 전력케이블과 소정 이격거리를 갖고 인접 배치되는 광케이블;
    상기 광케이블로 광신호를 공급하는 광신호발생기;
    상기 광케이블에 연결되어 상기 광신호발생기로부터 공급되는 광신호를 감지하는 광신호감지부; 및
    상기 전력케이블의 정상상태에서의 상기 광신호의 정상특성을 저장하며, 상기 광신호감지부로부터 감지되는 광신호에 기초하여 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 것으로 판단되면 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 정도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광신호의 정상특성은,
    상기 광신호의 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 광신호의 광세기가 상기 정상광세기범위를 초과하면, 상기 감지된 광신호의 주파수가 상기 정상주파수범위를 초과하는 지 판단하여 초과하면, 상기 감지된 광신호의 산란이 상기 정상산란범위를 초과하는 지를 순차적으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전력케이블의 장애에 대한 상기 광케이블의 광세기와 주파수의 장애변화패턴을 저장하며, 상기 광신호감지부로부터 감지되는 광신호의 광세기와 주파수의 변화패턴이 상기 장애변화패턴과의 유사도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    외부장치로 데이터를 전송할 수 있는 통신부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    산출된 상기 장애가능성이 제1소정치를 초과하는 경우 기설정된 사용자단말기로 산출된 상기 장애가능성을 전송하도록 상기 통신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전력케이블로 전압을 가압 조절하여 공급할 수 있는 전압가압부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    산출된 상기 장애가능성이 상기 제1소정치보다 높은 제2소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 현재 공급되는 제1전압보다 적어도 낮은 제2전압으로 공급하며, 산출된 상기 장애가능성이 다시 상기 제2소정치보다 낮아지는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 다시 상기 제1전압으로 공급하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    산출된 상기 장애가능성이 상기 제2소정치보다 높은 제3소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전력케이블로 공급되는 전력을 차단하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  9. 제 5항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1소정치, 상게 제2소정치 및 상기 제3소정치를 초과하는 경우에 대한 조치사항을 저장하며, 상기 조치사항을 사용자에게 알리는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 광신호의 감지위치에 대응하는 상기 전력케이블의 위치를 장애위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 장애위치의 장애 검출 거리 정확도는 최대 10m 인 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 장애위치는 상기 감지된 광신호의 감지위치에서 ±5m 의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    복수의 날짜에 동일한 시간대에 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 경우 상기 감지된 광신호의 감지위치를 장애위치로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 시간이 소정 시간을 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출장치.
  15. 광케이블을 활용한 전력케이블 장애검출방법에 있어서,
    상기 광케이블을 상기 전력케이블과 소정 이격거리를 갖고 인접 배치하는 단계;
    상기 광케이블로 광신호를 공급하는 단계;
    상기 광케이블로부터 광신호를 감지하는 단계;
    상기 감지된 광신호의 광세기, 산란 및 주파수가 저장된 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 지 판단하는 단계; 및
    상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 것으로 판단되면 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 정도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광신호의 정상특성은 정상광세기범위, 정상산란범위 및 정상주파수범위 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
  17. 제 15 항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 적어도 하나를 벗어나는 지 판단하는 단계는,
    상기 감지된 광신호의 광세기가 상기 정상광세기범위를 초과하면, 상기 감지된 광신호의 주파수가 상기 정상주파수범위를 초과하는 지 판단하여 초과하면, 상기 감지된 광신호의 산란이 상기 정상산란범위를 초과하는 지를 순차적으로 판단하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
  18. 제 15항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 단계는,
    상기 전력케이블의 장애에 대한 상기 광케이블의 광세기와 주파수의 장애변화패턴을 저장하는 단계; 및
    상기 광신호감지부로부터 감지되는 광신호의 광세기와 주파수의 변화패턴이 상기 장애변화패턴과의 유사도에 따라 상기 전력케이블의 장애가능성을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 고정검출방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    산출된 상기 장애가능성이 제1소정치를 초과하는 경우 기설정된 사용자단말기로 산출된 상기 장애가능성을 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 고정검출방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    산출된 상기 장애가능성이 상기 제1소정치보다 높은 제2소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 현재 공급되는 제1전압보다 적어도 낮은 제2전압으로 공급하는 단계; 및
    산출된 상기 장애가능성이 다시 상기 제2소정치보다 낮아지는 경우 상기 전력케이블로 공급되는 전력의 전압을 다시 상기 제1전압으로 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 고정검출방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    산출된 상기 장애가능성이 상기 제2소정치보다 높은 제3소정치를 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하는 단계는,
    상기 전력케이블로 공급되는 전력을 차단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 고정검출방법.
  23. 제 1153 항에 있어서,
    상기 제1소정치, 상게 제2소정치 및 상기 제3소정치를 초과하는 경우에 대한 조치사항을 저장하는 단계; 및
    상기 조치사항을 사용자에게 알리는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
  24. 제 15 항에 있어서,
    상기 감지된 광신호의 감지위치에 대응하는 상기 전력케이블의 위치를 장애위치로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
  25. 제 15 항에 있어서,
    복수의 날짜에 동일한 시간대에 상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 경우 상기 감지된 광신호의 감지위치를 장애위치로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
  26. 제 15 항에 있어서,
    상기 감지된 광신호가 상기 광신호의 정상특성을 벗어나는 시간이 소정 시간을 초과하는 경우 상기 전력케이블이 장애인 것으로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력케이블 장애검출방법.
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