WO2012015102A1 - 케이블의 고장점 탐지 장치 및 방법 - Google Patents

케이블의 고장점 탐지 장치 및 방법 Download PDF

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WO2012015102A1
WO2012015102A1 PCT/KR2010/006624 KR2010006624W WO2012015102A1 WO 2012015102 A1 WO2012015102 A1 WO 2012015102A1 KR 2010006624 W KR2010006624 W KR 2010006624W WO 2012015102 A1 WO2012015102 A1 WO 2012015102A1
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WO
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signal
cable
failure point
point
failure
Prior art date
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PCT/KR2010/006624
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French (fr)
Inventor
정채균
강지원
양병모
Original Assignee
한국전력공사
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/083—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in cables, e.g. underground
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/11—Locating faults in cables, transmission lines, or networks using pulse reflection methods

Definitions

  • the present invention relates to a failure point detection device of a cable and a failure point detection method of a cable.
  • TDR time domain reflectometer
  • the visual range reflection measurement method is a method of applying a traveling wave from a measuring device to a failure point of a cable and measuring the time taken for the applied traveling wave to reflect back from the failure point.
  • the visual range reflection measurement method is complex and requires a high degree of expertise and experience in the analysis of the measurement waveform. Therefore, there is a disadvantage that the skill of the operator affects the measurement error.
  • Murray loop method is to shorten the point that can distinguish the section of cable line which is expected to fail, and then measure the value of conductor resistivity between the normal part and the failure point by using the bridge circuit.
  • the Murray loop method is not applicable to three-phase short circuit or three-phase ground fault.
  • the present invention is to provide a failure point detection device and method that can accurately detect the failure point of the cable regardless of the skill of the operator.
  • the present invention provides a failure point detection apparatus and method for detecting a failure point of a cable accurately with a simple facility.
  • a failure point detection apparatus is provided.
  • a waveform generator for applying a pulse signal to a cable
  • a waveform measuring unit for measuring a first signal including a pulse signal applied through a cable or a reflected wave signal from which a pulse signal is reflected
  • a first signal Extracts an approximate signal for each step by wavelet transforming the n-th step, and extracts a second signal by multiplying the approximated signal for each step, where n is a natural number and indicates the number of times the wavelet transform is repeatedly performed.
  • a failure point detection device including a failure point detection unit for calculating a position of a failure point of a cable by calculating a time difference between waveforms, which is a time difference between a first waveform generation time point and a second waveform generation time point from a second signal.
  • a failure point detection method is provided.
  • the method includes: receiving a first signal including a pulse signal applied by a cable or a reflected wave signal generated by a failure point of a cable, converting the first signal by n wavelets, and approximating each step Extracting (where n is a natural number and represents the number of times the wavelet transform is repeatedly performed), extracting a second signal by calculating an approximate signal for each step extracted, and when and when the first waveform occurs of the second signal. Calculating a time difference between waveforms, which is a time difference between waveform generation points, and calculating a location of a failure point of a cable from the time difference between the waveforms and the propagation speed of the cable.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a failure point detection system of a cable according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a failure point detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view showing a first signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating an approximation signal to which a wavelet transform is applied.
  • FIG. 5 is an exemplary view illustrating a second signal according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exemplary view showing a wavelet transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a fault point detection method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing a failure point detection system of a cable according to an embodiment of the present invention.
  • a failure point detection system of a cable includes a cable 100, a failure point detection device 200, and a display device 300.
  • the failure point detection system detects a failure point position of the cable 100 by using the failure point detection device 200 according to an embodiment of the present invention, and outputs it to the display device 300.
  • Cable 100 is a means for transmitting and receiving power through the ground or the sea floor.
  • the cable 100 includes underground cables, submarine cables, and the like.
  • the failure point detection device 200 is a device for detecting a location of a failure point of the cable 100.
  • the failure point detection apparatus 200 according to an embodiment of the present invention applies a pulse signal to the cable 100 and detects the failure point by wavelet converting the reflected wave signal reflected from the failure point of the cable 100.
  • the failure point detector is described as being installed on one side of the cable, but the failure point detector may be installed and operated on both sides of the cable depending on the situation.
  • the display apparatus 300 outputs a failure point of the cable 100 received from the failure point detection device 200 as an audio or video.
  • failure point detection device 200 and the display device 300 are described as independent devices in the embodiment of the present invention, the display device 300 may be included in a component of the failure point detection device 200.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a failure point detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the failure point detecting apparatus 200 includes a pulse generator 230, a waveform measuring unit 220, a signal extracting unit 210, and a failure point detecting unit 240.
  • the pulse generator 230 generates a pulse signal and applies it to the cable 100.
  • the pulse generator 230 may apply a pulse having a constant voltage to the cable 100 every arbitrary period, where the pulse may be a surge wave or a square file. However, the pulse is not limited thereto, and the pulse shape and period may be changed according to a user's input.
  • the waveform measuring unit 220 measures the pulse signal applied to the cable 100 by the pulse generator 230. In addition, the waveform measuring unit 220 measures the reflected wave signal returned by the reflection of the pulse signal applied to the cable 100.
  • the waveform measuring unit 220 may be an oscilloscope.
  • the waveform measuring unit 220 transmits the first signal including the measured pulse signal and the reflected wave signal to the signal extracting unit 210.
  • the first signal measured by the waveform measuring unit 220 may be confirmed.
  • the first signal illustrated in FIG. 3 includes a pulse signal applied by the pulse generator 230 to the cable 100 and a reflected wave signal generated by a failure point of the cable 100.
  • the signal extractor 210 wavelet converts the first signal measured by the waveform measuring unit 220.
  • the signal extractor 210 includes a wavelet transform unit for wavelet transforming the first signal.
  • wavelet transform is to analyze data by dividing it according to scale.
  • the wavelet transform is suitable for detecting the point of failure because the transient signal can be analyzed not only in the frequency domain but also in the time domain.
  • Wavelet transform sets the waveform of one wavelength as the basic waveform and changes its magnitude and position to reveal the correlation.
  • the wavelet transform changes the position of a waveform of one wavelength with its magnitude, so that time information can be known along with frequency information. For example, since the wavelet transform exhibits a variable window characteristic in the time-scale region, it exhibits a high frequency component at low scale and a low frequency component at high scale.
  • the signal extractor 210 may perform wavelet transformation on the waveform measured by the waveform measuring unit 220 using a Mathlab company Matlab.
  • the signal extractor 210 extracts n approximated signals through the wavelet transform of n steps from the first signal through the wavelet transform.
  • n represents the number of wavelet transform repetitions.
  • the number of repetitions of wavelet transform can be arbitrarily set by the user.
  • the signal extractor 210 may extract four approximated signals corresponding to each step by applying wavelet transform up to four steps to the first signal.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram illustrating an approximation signal to which a wavelet transform is applied.
  • the signal extractor 210 may extract the second signal that is the final signal by using the extracted approximate signal. In this case, the signal extractor 210 may extract the second signal by using Equation 1.
  • the conversion equation is the second signal, and n represents each step of wavelet conversion.
  • An represents an approximation signal in n steps.
  • the pulse signal and the reflected wave signal are regular, and the signal of the portion corresponding to the noise is irregular.
  • the regular signal becomes larger in scale while the irregular signal becomes smaller in scale than the regular signal. Accordingly, since the pulse signal and the reflected wave signal in the second signal, which is the conversion equation, have a relatively large scale with the noise signal, the pulse signal and the reflected wave signal can be distinguished more accurately.
  • a conversion equation for clarifying the pulse signal and the reflected wave signal from the noise signal is expressed as the product of the approximation signal, but is not limited thereto. That is, for example, the transform equation may also be expressed as the sum of approximation signals for each step.
  • a conversion formula consisting of the product of the approximated signals of each step is used to distinguish the pulse signal incident signal and the reflected wave signal more clearly than the conversion equation by the sum of the approximated signals of each step.
  • the wavelet transform up to four steps has been described as an example.
  • the present invention is not limited thereto, and the wavelet transform may be performed by the signal extracting unit 210 in a predetermined step.
  • FIG. 5 is an exemplary view illustrating a second signal according to an embodiment of the present invention. That is, FIG. 5 is a signal obtained by converting the first signal through wavelet transform and transform equation. Comparing the waveform of FIG. 5 with the waveform of FIG. 3, it can be seen that the pulse signal and the reflected wave signal are more clearly distinguished from the noise signal than the first signal.
  • the first waveform may be determined as a pulse signal from the second signal.
  • the second waveform in the second signal other than the first waveform may be determined as the reflected wave signal.
  • the failure point detection unit 240 detects the location of the failure point with the second signal.
  • the failure point detector 240 may check one or more waveforms from the second signal.
  • the first waveform may be a pulse signal applied from the pulse generator 230 to the cable 100.
  • the second waveform may be a reflected point signal reflected from a failure point of the cable 100 or an end of the cable 100.
  • the reflected wave due to the failure point and the reflected wave signal due to the end of the cable 100 can be distinguished from the time at which the reflected wave signal is generated. That is, if the reflected wave is generated before the time it takes for the waveform to return from the end of the cable 100, it can be determined that the reflected wave due to the failure point.
  • the reflected wave occurs after or at the time it takes for the waveform to return from the end of the cable 100, it may be determined that the failure point does not exist in the cable 100 because it is not the reflected wave due to the failure point.
  • the location of the failure point calculated by the reflected wave through the failure point detection is smaller than the length of the cable, it can be determined as the failure point.
  • the calculated location of the failure point is the same as the length of the cable, it may be determined that there is no failure point in the cable 100.
  • the failure point detector 240 may calculate a time difference between the first waveform pulse signal and the second waveform reflected wave signal through the second signal.
  • the failure point detector 240 may calculate the distance to the failure point using the time difference calculated as described above.
  • the failure point is proportional to the time difference between the first and second waveforms.
  • the time difference between the first waveform and the second waveform may be a time difference between the first waveform generation point and the second waveform generation point.
  • the time difference between the first waveform and the second waveform may be a time difference between the peak point of the first waveform and the peak point of the second waveform.
  • the time difference between the first waveform endpoint and the second waveform endpoint can be easily changed by those skilled in the art.
  • the time difference between the first waveform and the second waveform is calculated from the time when the first waveform is generated and the time when the second waveform is generated.
  • the failure detection unit 240 may calculate the failure point by dividing the product of the time difference between the waveforms calculated from the second signal by the propagation speed of the cable 100 in half, that is, the failure point detection unit 240 may be [Equation 2]. The distance to the failure point can be calculated.
  • X is the distance to the failure point (m)
  • v is the cable 100 propagation speed (m / sec)
  • TAp1 is the first waveform generation point of the second signal
  • TAp2 is the second waveform generation point.
  • ⁇ t represents a sampling interval (sec).
  • the sampling interval is a time unit of the approximate signal during wavelet transform.
  • the sampling interval is a value that is preset before the wavelet transform by the user or is preset and stored in the signal extractor 230 by default.
  • the configuration unit for setting the sampling interval is not limited to the signal extraction unit 230, but can be set by other configuration units other than the signal extraction unit 230.
  • the sampling interval may be set in the waveform measuring unit 210.
  • the waveform measuring unit 210 may measure the first signal at a preset sampling interval.
  • sampling intervals are used instead of time. Therefore, the sampling interval by the approximate signal should be taken into account when calculating the distance to the failure point.
  • the process of calculating the distance to the failure point by the failure point detection unit 240 will be described as an example.
  • a 1-wire ground fault can occur at 48m on a cable with a total length of 194m and a propagation speed of 1.424 ⁇ 10 8 [m / sec].
  • the first waveform generation 501 which is the point when the pulse signal is applied to the cable
  • the second waveform generation point which is the time when the reflected wave signal is generated 502.
  • the sampling interval may be preset to 2 ⁇ 10 ⁇ 9 sec.
  • the numerical value of the sampling interval is only an example and is not limited to the numerical value.
  • the error of the position of the fault point calculated by the actual fault point and the fault point detector may be expressed as shown in [Equation 4].
  • the failure point detection device can calculate a failure point position that is very close to the actual failure point with an error rate of 0.06%.
  • the position of the fault point calculated by the fault point detection device and the fault point detection method of the cable 100 according to the embodiment of the present invention is very close to the position of the actual fault point. .
  • FIG. 6 is an exemplary view showing a wavelet transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • the wavelet transform unit includes first wavelet filters 231 to n-th wavelet filter 233.
  • the first wavelet filter 231 is a first approximation of a low frequency region using a low pass filter and a high pass filter from a first signal including a first waveform and a second waveform corresponding to a pulse signal and a reflected wave signal applied to a cable.
  • An A1 which is an approximation signal
  • D1 which is a first detail signal of a high frequency region, are separated.
  • the second wavelet filter 232 separates A2, which is the second approximation signal in the low frequency region, and D2, which is the second detail signal in the high frequency region, from the A1 signal, which is the first approximation signal.
  • the A2 signal is reduced in noise relative to the A1 signal while performing the wavelet transform.
  • the A2 signal has a peak in the same time domain as that of the first and second waveforms corresponding to the pulse signal and the reflected wave signal applied to the cable. That is, since the peak value corresponding to noise is an irregular signal, the peak value corresponding to noise decreases relative to the first waveform and the second waveform, which are regular signals. Therefore, when the A1 and A2 signals are multiplied, the gap between the peak value and the noise value for the waveform becomes larger.
  • the scale due to the first wavelet transform is analyzed at 2 j , and as the transform proceeds, the scale increases to 2 j + 1 .
  • j is the number of wavelet transforms, that is, the wavelet transform step. Therefore, as the wavelet transform proceeds, the maximum value of the waveform corresponding to the pulse signal and the reflected wave signal applied to the cable is further doubled, while the waveform corresponding to the noise is relatively reduced. Therefore, it is possible to clearly distinguish the pulse signal and the reflected wave signal from the noise signal by combining the approximated signals extracted in each step.
  • the wavelet transform for detecting a failure point uses only an approximate signal in a low frequency region.
  • the wavelet converter may repeat the separation process from the first signal to a predetermined step by using the first wavelet filter 231 to the nth wavelet filter 233.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a fault point detection method according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the fault point detecting method of FIG. 7 may be performed by a component included in the fault point detecting apparatus according to the above-described embodiment of the present invention.
  • the apparatus for detecting a failure point receives a pulse signal applied through a cable or a first signal including one or more reflected wave signals due to a failure point of a cable.
  • the failure point detecting apparatus performs wavelet transform.
  • the failure point detection apparatus wavelet transforms the received first signal and extracts an approximate signal according to the transform.
  • the apparatus for detecting a failure point determines whether the wavelet transform performed in step S710 is a wavelet transform of a preset step. That is, the fault detection apparatus checks whether the wavelet transform has been repeatedly performed a predetermined number of times. For example, if the preset stage is four stages, the failure point detection apparatus performs four wavelet transformations. Here, the fault detection apparatus extracts a first approximation signal by performing a first wavelet transform on the first signal. Subsequently, the fault detection apparatus performs a second approximation signal by performing a second wavelet transform on the first approximation signal. The failure point detection apparatus may repeat the above process to perform the fourth wavelet transform and extract the first to fourth approximation signals which are the result of each wavelet transform.
  • the failure point detecting apparatus performs step S710 again.
  • the failure point detecting apparatus performs step S730.
  • the failure point detection apparatus extracts a second signal as an approximated signal of each step extracted.
  • the apparatus for detecting a failure point extracts a second signal, which is a final signal, by using the approximated signal extracted at each step wavelet transformation in step S710.
  • the second signal may be extracted from Equation 1 described above in the detailed description of FIG. 2.
  • the failure point detection apparatus checks whether a reflected wave signal due to the failure point exists in the extracted second signal.
  • two or more waveforms may exist in the second signal.
  • the first waveform may be determined by the pulse signal applied by the failure point detection device via a cable.
  • the second waveform may be determined as a reflected wave signal generated at the break point of the cable or at the end of the cable.
  • the apparatus for detecting a failure point may determine that a failure point exists in the cable and perform step 750.
  • the reflected wave signal may be determined as the reflected wave signal reflected at the end of the cable.
  • the failure point detection apparatus may determine that there is no failure point in the cable, and terminate the failure point detection.
  • the failure point detection device detects a failure point of the cable.
  • the failure point detection device may output a second signal, and identify the failure point of the cable from the second signal.
  • the failure point detection device may calculate the location of the failure point from the second signal.
  • the failure point detection apparatus may calculate a time difference between the first waveform and the second waveform shown in the second signal to calculate the failure point.
  • the failure point detection apparatus may calculate a failure point from a time difference between waveforms, a propagation speed of a cable, and a sampling interval according to wavelet conversion. In the embodiment of the present invention, the failure point detection apparatus may calculate the failure point from Equation 2 described above in the detailed description of FIG. 2.
  • the failure point detection device outputs the calculated failure point on the display and then terminates the failure point detection.
  • the fault point detecting apparatus may repeat steps S730 to S750 of the cable fault point detecting method described above.
  • the failure point detection apparatus may change a function used for wavelet conversion in step S710. That is, when repeatedly performing the failure point detection of steps S710 to S750, a function selected by the user or a function used when converting the wavelets in a predetermined order in the failure point detection device may be set differently.
  • the functions used in wavelet transformation may be Haar, Daubechies (db), Biorthogonal (bior), Coiflets (coif), Symlets (sym), Morlet, Mexican Hat, Meyer, and the like.
  • the failure point detection apparatus may set different sampling intervals each time the wavelet transform of the first step is performed in step S710.
  • the sampling interval may also be set by the user or converted in a preset order.
  • the value of the failure point calculated in step S750 may change little by little.
  • the failure point detection apparatus may output a failure point based on a difference value between a plurality of failure points calculated by a repeated step.
  • the failure point detection apparatus may output a failure point calculated later when a difference value between the plurality of calculated failure points is equal to or less than a preset reference value. That is, the smaller the difference value between the calculated failure points, the closer to the actual failure point.
  • the preset reference value may be preset by the user. Or it may be preset to a default value of the failure point detection device.
  • the failure point detection apparatus may output more accurate failure points by repeating steps S730 to S750.

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Abstract

본 발명은 고장점 탐지 장치 및 고장점 탐지 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 고장점 탐지 장치는 케이블로 펄스 신호를 인가하는 펄스 발생부, 케이블로 인가된 펄스 신호 또는 펄스 신호가 반사되어 되돌아온 반사파 신호를 포함하는 제1 신호를 측정하는 파형 측정부, 제1 신호를 제n 단계의 웨이블렛 변환하여 각 단계별 근사 신호를 추출하고, 각 단계별 근사 신호의 곱으로 제2 신호를 추출하는 신호 추출부-여기서, n은 자연수로, 웨이블렛 변환의 반복 수행 횟수를 나타냄- 및 제2 신호로부터 첫 번째 파형 발생 시점과 두 번째 파형 발생 시점간의 시간차인 파형간의 시간차를 산출하여 케이블의 고장점의 위치를 산출하는 고장점 검출부를 포함할 수 있다.

Description

케이블의 고장점 탐지 장치 및 방법
본 발명은 케이블의 고장점 탐지 장치 및 케이블의 고장점 탐지 방법에 관한 것이다.
현재 국내외에서 HVDC 케이블을 비롯한 지중케이블의 포설이 증가하고 있는 상황이다. 특히, 장거리 해저케이블의 경우 정확한 고장점 탐지 및 고장점 탐지 시간의 지연에 따라 막대한 경제적 손실도 발생할 수 있다. 따라서, 케이블 운용에 있어서 정확한 고장점 탐지는 매우 중요하다. 현재 케이블의 고장점 탐지를 위해 진행파 원리를 이용한 시각범위 반사측정(Time Domain Reflectometer : TDR) 방법 및 휘스톤 브리지 원리를 이용한 머레이 루프(Murray Loop) 방법이 대표적으로 사용되고 있다.
시각범위 반사측정 방법은 측정기에서 케이블의 고장지점까지 진행파를 인가하고, 인가한 진행파가 고장점에서 반사하여 돌아오는데 걸리는 시간을 측정하는 방식이다. 그러나 시각범위 반사측정 방법은 설비가 복잡하고 측정파형에 해석에 고도의 전문성 및 경험이 요구된다. 따라서, 측정자의 숙련도가 측정오차에 영향을 미치게 된다는 단점이 있다.
머레이 루프 방법은 고장이 예상되는 케이블선로 구간의 구분이 가능한 지점을 단락 시킨 후 고장점을 기준으로 정상적인 부분과 고장점간의 도체 고유저항 값을 브리지 회로를 이용하여 측정하는 것이다. 그러나 머레이 루프 방법은 3상 단락이나 3상 지락 고장의 경우에는 적용할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명은 측정자의 숙련도와 관계 없이 정확히 케이블의 고장점을 탐지할 수 있는 고장점 탐지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 간단한 설비로 정확하게 케이블의 고장점을 탐지하는 고장점 탐지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 고장점 탐지 장치가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 케이블로 펄스 신호를 인가하는 펄스 발생부, 케이블로 인가된 펄스 신호 또는 펄스 신호가 반사되어 되돌아온 반사파 신호를 포함하는 제1 신호를 측정하는 파형 측정부, 제1 신호를 제n 단계의 웨이블렛 변환하여 각 단계별 근사 신호를 추출하고, 각 단계별 근사 신호의 곱으로 제2 신호를 추출하는 신호 추출부-여기서, n은 자연수로, 웨이블렛 변환의 반복 수행 횟수를 나타냄- 및 제2 신호로부터 첫 번째 파형 발생 시점과 두 번째 파형 발생 시점간의 시간차인 파형간의 시간차를 산출하여 케이블의 고장점의 위치를 산출하는 고장점 검출부를 포함하는 고장점 탐지 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면 고장점 탐지 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 케이블로 인가한 펄스 신호 또는 케이블의 고장점에 의해 발생한 반사파 신호를 포함하는 제1 신호를 수신하는 단계, 제1 신호를 n 단계의 웨이블렛 변환하고, 각 단계별 근사 신호를 추출하는 단계-여기서, n은 자연수로, 웨이블렛 변환의 반복 수행 횟수를 나타냄-, 추출한 각 단계별 근사 신호를 연산하여 제2 신호를 추출하는 단계 및 제2 신호의 첫 번째 파형 발생 시점과 두 번째 파형 발생 시점간의 시간차인 파형간의 시간차를 산출하고, 파형간의 시간차 및 케이블의 전파 속도로부터 케이블의 고장점의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 고장점 탐지 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 측정자의 숙련도와 관계 없이 정확히 케이블의 고장점을 탐지할 수 있다는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 간단한 설비만으로도 정확하게 케이블의 고장점 탐지가 가능하다는 이점이 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 고장점 탐지 시스템을 나타낸 예시도이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 고장점 탐지 장치를 나타낸 블록도이다.
도3은본 발명의 실시예에 따른 제1 신호를 나타낸 예시도이다.
도4는 웨이블렛 변환이 적용된 근사신호를 나타낸 예시도이다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 제2 신호를 나타낸 예시도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이블렛 변환부를 나타낸 예시도이다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 고장점 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 케이블 고장점 탐지 장치 및 방법에 관하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 고장점 탐지 시스템을 나타낸 예시도이다.
도1을 참고하면 케이블의 고장점 탐지 시스템은 케이블(100), 고장점 탐지 장치(200) 및 디스플레이 장치(300)를 포함한다.
고장점 탐지 시스템은 본 발명의 실시예에 따른 고장점 탐지 장치(200)를 이용하여 케이블(100)의 고장점 위치를 탐지하고, 이를 디스플레이 장치(300)로 출력한다.
케이블(100)은 지중이나 해저를 통하여 전력을 송수신하는 수단이다. 케이블(100)은 지중 케이블, 해저 케이블 등을 포함한다.
고장점 탐지 장치(200)는 케이블(100)의 고장점 위치를 탐지하는 장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 고장점 탐지 장치(200)는 케이블(100)에 펄스 신호를 인가하고, 케이블(100)의 고장점으로부터 반사된 반사파 신호를 웨이블렛(Wavelet) 변환하여 고장점을 탐지한다. 본 발명의 실시예에서는 고장점 탐지기를 케이블의 일면에 설치하는 것으로 설명하지만, 상황에 따라 고장점 탐지기는 케이블의 양면에 설치되어 동작할 수 있다.
디스플레이 장치(300)는 고장점 탐지 장치(200)로부터 수신한 케이블(100)의 고장점을 음향 또는 영상으로 출력한다.
본 발명의 실시예에서 고장점 탐지 장치(200)와 디스플레이 장치(300)를 독립적인 장치로 기재하였지만, 디스플레이 장치(300)는 고장점 탐지 장치(200)의 구성부에 포함될 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 고장점 탐지 장치를 나타낸 블록도이다.
도2를 참조하면, 고장점 탐지 장치(200)는 펄스 발생부(230), 파형 측정부(220), 신호 추출부(210) 및 고장점 검출부(240)를 포함한다.
펄스 발생부(230)는 펄스 신호를 생성하여 케이블(100)로 인가한다.
펄스 발생부(230)는 일정한 전압을 갖는 펄스를 임의의 주기마다 케이블(100)에 인가할 수 있다, 여기서, 펄스는 서지파 또는 구형파일 수 있다. 그러나 펄스는 이에 한정되지 않으며, 펄스의 형태 및 주기는 사용자의 입력에 따라 변경할 수 있다.
파형 측정부(220)는 펄스 발생부(230)에 의해서 케이블(100)로 인가된 펄스 신호를 측정한다. 또한, 파형 측정부(220)는 케이블(100)에 인가된 펄스 신호가 반사되어 되돌아온 반사파 신호를 측정한다. 예를 들어, 파형 측정부(220)는 오실로스코프가 될 수 있다.
파형 측정부(220)는 측정한 펄스 신호 및 반사파 신호를 포함하는 제1신호를 신호 추출부(210)로 전송한다.
도3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따라 파형 측정부(220)가 측정한 제1 신호를 확인할 수 있다. 도3을 통해서 나타낸 제1 신호는 펄스 발생부(230)가 케이블(100)로 인가한 펄스 신호와 케이블(100)의 고장점에 의해서 발생한 반사파 신호를 포함한다.
신호 추출부(210)는 파형 측정부(220)에서 측정된 제1 신호를 웨이블렛 변환한다. 신호 추출부(210)는 제1 신호를 웨이블렛 변환하는 웨이블렛 변환부를 포함한다.
여기서, 웨이블렛 변환은 스케일에 따라서 데이터를 나누어 분석하는 것이다. 웨이블렛 변환은 주파수 영역뿐만 아니라 시간 영역에서도 과도 신호의 분석이 가능하여 고장 지점을 탐지하는데 적합하다. 웨이블렛 변환은 한 파장의 파형을 기본 파형으로 설정하여 그 크기와 위치를 변화시켜가며 상관 관계를 밝힌다. 웨이블렛 변환은 한 파장의 파형을 크기와 함께 위치도 변화시키므로 주파수 정보와 함께 시간의 정보도 알 수 있다. 예를 들면, 웨이블렛 변환은 시간-스케일 영역에서 가변 윈도우 특성을 나타내므로 로우 스케일(low scale)에서는 고주파 성분을 나타내고, 하이 스케일(high scale)에서는 저주파 성분을 나타낸다.
예를 들어, 신호 추출부(210)는 매스웍스사의 매틀랩(Matlab)을 이용하여 파형 측정부(220)가 측정한 파형에 웨이블렛 변환을 수행할 수 있다.
웨이블렛 변환부에 대한 자세한 설명은 도6을 통해서 하도록 한다.
신호 추출부(210)는 웨이블렛 변환을 통해서 제1 신호로부터 n 단계의 웨이블렛 변환을 통해서 n개의 근사신호를 추출한다. 여기서, n은 웨이블렛 변환 반복 횟수를 나타낸다. 웨이블렛 변환의 반복 횟수는 사용자에 의해서 임의대로 설정 가능하다.
예를 들어, 본 실시예에 따르면, 신호 추출부(210)는 제1 신호에 4단계까지 웨이블렛 변환을 적용하여 각 단계에 해당하는4개의 근사신호를 추출할 수 있다.
도4는 웨이블렛 변환이 적용된 근사신호를 나타낸 예시도이다.
도4를 참고하면, 도3의 제1 신호에 4단계의 웨이블렛 변환을 수행한 각 단계별 결과를 확인할 수 있다.
신호 추출부(210)는 추출한 근사신호를 이용하여 최종 신호인 제2 신호를 추출할 수 있다. 이때, 신호 추출부(210)는 [수학식 1]을 이용하여 제2 신호를 추출할 수 있다..
[수학식 1]
변환수식 = A1×A2×…×An
여기서, 변환수식은 제2신호이고, n은 웨이블렛 변환의 각 단계를 나타낸다. An은 n단계에서의 근사신호를 나타낸다.
펄스 신호 및 반사파 신호는 규칙적이고, 노이즈에 해당하는 부분의 신호는 불규칙적이다. 이와 같은 변환수식에 의해서 규칙적인 신호는 스케일이 더 커지게 되는 반면에 불규칙적인 신호는 규칙적인 신호에 비해 상대적으로 스케일이 작아진다. 따라서, 변환수식인 제2 신호에서 펄스 신호 및 반사파 신호는 노이즈 신호와는 상대적으로 큰 스케일을 갖게 되므로, 펄스 신호 및 반사파 신호를 더 정확하게 구별할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서는 펄스 신호 및 반사파 신호를 노이즈 신호로부터 더 명확하게 하기 위한 변환수식을 근사 신호의 곱으로 표현하지만, 이에 한정되지 않는다. 즉, 예를 들어, 변환수식은 각 단계별 근사 신호의 합으로도 표현 가능하다. 본 발명의 실시예에서는 각 단계별 근사 신호의 합에 의한 변환수식보다 더 명확한 펄스 신호 입사 신호 및 반사파 신호의 구분을 위해 각 단계별 근사 신호의 곱으로 이루어진 변환 수식을 이용한다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 4단계까지의 웨이블렛 변환을 적용한 것을 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 신호 추출부(210)에서 미리 설정된 단계로 웨이블렛 변환이 수행될 수 있다.
도5는 본 발명의 실시예에 따른 제2 신호를 나타낸 예시도이다. 즉, 도5는 제1신호를 웨이블렛 변환 및 변환수식을 통해서 변환된 신호이다. 도5의 파형과 도3의 파형을 비교해 보면, 제2 신호는 제1 신호보다 펄스 신호 및 반사파 신호가 노이즈 신호로부터 더 명확하게 구분되는 것을 확인할 수 있다. 여기서 제2신호에서 첫 번째 파형을 펄스 신호로 판단할 수 있다. 또한, 제2 신호에서 제2 신호에서 첫 번째 파형을 제외한 나머지 파형을 반사파 신호라고 판단할 수 있다.
고장점 검출부(240)는 제2 신호로 고장점의 위치를 검출한다. 고장점 검출부(240)는 제2 신호로부터 한 개 이상의 파형을 확인할 수 있다. 첫 번째 파형은 펄스 발생부(230)에서 케이블(100)로 인가된 펄스 신호가 될 수 있다. 두 번째 파형은 케이블(100)의 고장점 또는 케이블(100)의 끝단으로부터 반사된 반사파 신호가 될 수 있다. 여기서 고장점에 의한 반사파와 케이블(100)의 끝단에 의한 반사파 신호는, 반사파 신호가 발생된 시간으로부터 구분할 수 있다. 즉, 파형이 케이블(100)의 끝단에서 되돌아 오는데 걸리는 시간 이전에 반사파가 발생된다면, 이는 고장점에 의한 반사파로 판단할 수 있다. 또는 파형이 케이블(100)의 끝단에서 되돌아 오는데 걸리는 시간 또는 그 이후에 반사파가 발생한다면, 이는 고장점에 의한 반사파가 아니므로 케이블(100)에 고장점이 존재하지 않는다 판단할 수 있다. 마찬가지로, 고장점 검출을 통해 반사파에 의해 계산된 고장점의 위치가 케이블의 길이보다 작다면, 이는 고장점이라 판단할 수 있다. 그러나, 계산된 고장점의 위치가 케이블의 길이와 동일하다면, 이는 케이블(100)에 고장점이 존재하지 않는다고 판단할 수 있다.
고장점 검출부(240)는 이와 같이 제2 신호를 통해서 첫 번째 파형인 펄스 신호와 두 번째 파형인 반사파 신호간의 시간차를 산출할 수 있다.
고장점 검출부(240)는 이와 같이 산출한 시간차를 이용하여 고장점까지의 거리를 산출할 수 있다. 고장점은 첫 번째 파형과 두 번째 파형간의 시간차에 비례한다. 여기서, 첫 번째 파형과 두 번째 파형간의 시간차는 첫번재 파형 발생 시점과 두 번째 파형 발생 시점간의 시간차일 수 있다. 또는, 첫 번째 파형과 두 번째 파형간의 시간차는 첫 번째 파형의 피크(peak)점과 두 번째 파형의 피크점간의 시간차일 수 있다. 또는 첫 번째 파형 끝점과 두 번째 파형 끝점의 시간차일 수 있다. 이와 같은 파형의 시간차를 산출하는 기준은 당업자가 용이하게 변경할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 첫 번째 파형 발생 시점과 두 번째 파형의 발생 시점으로부터 첫 번째 파형과 두 번째 파형의 시간차를 산출한다.
펄스 신호는 진행하다 고장점에서 반사되어 다시 되돌아 오기 때문에 고장점까지의 거리를 왕복하게 된다. 즉, 고장 검출부(240)는 제2 신호로부터 산출한 파형간의 시간차와 케이블(100)의 전파 속도의 곱을 반으로 나눠 고장점을 계산할 수 있다 즉, 고장점 검출부(240)는 [수학식2]로부터 고장점까지의 거리를 산출할 수 있다.
[수학식2]
Figure PCTKR2010006624-appb-I000001
여기서, X는 고장점까지의 거리(m), v는 케이블(100) 전파 속도(m/sec), TAp1은 제2 신호의 첫 번째 파형 발생 시점, TAp2는 두 번째 파형 발생 시점. △t는 샘플링 간격(sec)을 나타낸다.
여기서, 샘플링 간격은 웨이블렛 변환 시 근사 신호의 시간 단위이다. 샘플링 간격은 사용자에 의해서 웨이블렛 변환 전에 미리 설정되거나, 디폴트로 신호 추출부(230)에 미리 설정되어 저장되는 값이다. 그러나, 샘플링 간격을 설정하는 구성부는 신호 추출부(230)로 한정되지 않고, 신호 추출부(230) 외의 다른 구성부에 의해서 설정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 샘플링 간격은 파형 측정부(210)에서 설정될 수 있다. 파형 측정부(210)가 제1 신호를 측정할 때, 미리 설정된 샘플링 간격으로 제1 신호를 측정할 수 있다.
근사 신호의 경우 시간 대신에 샘플링 간격을 변수로 갖는다. 따라서, 고장점까지의 거리 계산시 근사 신호에 의한 샘플링 간격이 고려되어야 한다.
다시 도5를 참조하여, 고장점 검출부(240)가 고장점까지의 거리를 산출하는 과정을 예시로 설명하도록 한다.
예를 들어, 총 길이가 194m이고, 전파속도가 1.424×108[m/sec]인 케이블에 48m 지점에서 1선지락고장이 발생할 수 있다. 이때, 고장점 검출기가 출력한 제2 신호로부터 확인한 결과, 케이블로 펄스 신호가 인가된 시점인 첫 번째 파형의 발생(501)의 시점은 242, 반사파 신호가 발생한 시점인 두 번째 파형의 발생(502) 시점은 580일 수 있다. 여기서, 샘플링 간격은 2×10-9 sec로 미리 설정되어 있을 수 있다. 여기서 샘플링 간격의 수치는 일 실시예일뿐 상기 수치로는 한정되지 않는다. 케이블의 총 길이, 전파속도, 첫 번째 파형의 발생(501) 시점 및 두 번째 파형의 발생(502) 시점을 각각 [수학식 2]에 적용하면 [수학식 3]이 될 수 있다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2010006624-appb-I000002
즉, 고장점 검출기에 의한 고장점 검출 방법을 이용하여 케이블의 고장점을 검출한 결과, 케이블(100)의 48.13m 지점에서 고장이 발생하였다는 것을 알 수 있다.
실제 고장점과 고장점 검출기를 통해 산출된 고장점의 위치에 대한 오차는 [수학식 4]와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2010006624-appb-I000003
[수학식 4]에 실제 고장점과 고장점 탐지 장치를 통해서 검출된 고장점 위치를 적용하면 [수학식 5]와 같이 오차가 계산될 수 있다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2010006624-appb-I000004
즉, 고장점 탐지 장치가 0.06%의 오차율로 거의 실제 고장점에 매우 근접한 고장점 위치를 계산할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
상술한 예시에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 케이블(100)의 고장점 탐지 장치 및 고장점 탐지 방법 통해서 산출된 고장점의 위치가 실제 고장점의 위치와 매우 근사하다는 것을 알 수 있다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 웨이블렛 변환부를 나타낸 예시도이다.
도6을 참조하면, 웨이블렛 변환부는 제1 웨이블렛 필터(231) 내지 제n 웨이블렛 필터(233)를 포함한다.
제1 웨이블렛 필터(231)는 케이블에 인가된 펄스 신호 및 반사파 신호에 해당하는 첫 번째 파형 및 두 번째 파형을 포함하는 제1 신호로부터 저역 통과 필터와 고역 통과 필터를 이용하여 저주파 영역의 제1 근사(approximation) 신호인 A1과 고주파 영역의 제1 디테일(detail) 신호인 D1을 분리한다.
제2 웨이블렛 필터(232)는 제1 근사 신호인 A1 신호로부터 저주파 영역의 제2 근사 신호인 A2와 고주파 영역의 제2 디테일 신호인 D2를 분리한다.
여기서, A2 신호는 웨이블렛 변환을 거치면서 A1 신호에 비해 상대적으로 노이즈가 줄어든다. 동시에 A2신호는 케이블에 인가된 펄스 신호 및 반사파 신호에 해당하는 첫 번째 파형 및 두 번째 파형이 A1과 동일한 시간 영역에서 피크를 보인다. 즉, 노이즈에 해당하는 피크 값은 신호가 불규칙적이므로, 규칙직인 신호인 첫 번째 파형 및 두 번째 파형에 비해 상대적으로 감소한다는 한다. 따라서, A1신호와 A2신호를 곱하게 되면 각각 파형에 대한 피크 값과 노이즈 값의 격차가 더 커지게 된다.
예를 들어, 웨이블렛 변환에서 첫 번째 웨이블렛 변환에 의한 스케일은 2j에서 분석되며, 변환이 진행될수록 스케일은 2j+1로 커진다. 여기서, j는 웨이블렛 변환 횟수인 즉, 웨이블렛 변환 단계를 나타낸다. 따라서, 웨이블렛 변환이 진행될수록 케이블에 인가된 펄스 신호 및 반사파 신호에 해당하는 파형의 최대값은 더욱 배가 되는 반면 노이즈에 해당하는 파형은 상대적으로 감소하게 된다. 따라서, 각 단계별로 추출된 근사신호의 결합을 통해 펄스 신호 및 반사파 신호를 노이즈 신호로부터 명확히 판별할 수 있게 해준다.
고장점 탐지 시, 케이블에 이미 발생한 고장점에서는 고장이 발생 당시 발생하는 고주파 성분이 나타나지 않으므로 저주파 영역만을 이용하여 고장점 발생을 판별할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 고장점을 탐지하기 위한 웨이블렛 변환은 저주파 영역의 근사 신호만을 이용한다.
이와 같은 방법으로 웨이블렛 변환부는 제1 웨이블렛 필터(231) 내지 제n 웨이블렛 필터(233)를 이용하여 제1신호로부터 미리 설정된 단계까지 분리 과정을 반복할 수 있다.
도7은 본 발명의 실시예에 따른 고장점 검출 방법을 나타낸 순서도이다.
도7의 고장점 검출 방법은 앞서 상술한 본 발명의 실시예에 따른 고장점 검출 장치가 포함하는 구성부로 수행될 수 있다.
도7을 참고하면, 단계 S700에서 고장점 탐지 장치는 케이블로 인가한 펄스 신호 또는 케이블의 고장점에 의한 한 개 이상의 반사파 신호를 포함하는 제1신호를 수신한다.
단계 S710에서 고장점 탐지 장치는 웨이블렛 변환을 수행한다. 고장점 탐지 장치는 수신한 제1 신호를 웨이블렛 변환하고, 변환에 따른 근사 신호를 추출한다.
단계 S720에서 고장점 탐지 장치는 단계 S710에서 수행한 웨이블렛 변환이 미리 설정된 단계의 웨이블렛 변환인지를 판단한다. 즉, 고장점 탐지 장치는 미리 설정된 횟수만큼 웨이블렛 변환이 반복 수행 되었는지 확인한다. 예를 들어, 미리 설정된 단계가 4단계 라면, 고장점 탐지 장치는 4번의 웨이블렛 변환을 수행한다. 여기서, 고장점 탐지 장치는 제1신호를 제1단계 웨이블렛 변환하여 제1 근사 신호를 추출한다. 이어서, 고장점 탐지 장치는 제1 근사 신호를 제2단계 웨이블렛 변환하여 제2 근사 신호를 수행한다. 고장점 탐지 장치는 이와 같은 과정을 반복하여 제4단계 웨이블렛 변환까지 수행하고, 각 단계 웨이블렛 변환 결과인 제1 근사 신호 내지 제4 근사 신호를 추출할 수 있다.
미리 설정된 횟수만큼 웨이블렛 변환이 반복 수행되지 않으면, 고장점 탐지 장치는 단계 S710을 다시 수행한다.
미리 설정된 횟수만큼 웨이블렛 변환이 반복 수행되면 고장점 탐지 장치는 단계 S730을 수행한다.
단계 S730에서 고장점 탐지 장치는 추출한 각 단계의 근사 신호로 제2 신호를 추출한다. 고장점 탐지 장치는 단계 S710에서 각 단계 웨이블렛 변환 시 추출된 각 단계별 근사 신호를 이용하여 최종 신호인 제2 신호를 추출한다. 여기서 제2 신호는 이전에 상술한 도2의 상세한 설명에서 상술한 [수학식1]으로부터 추출할 수 있다.
단계 S740에서 고장점 탐지 장치는 추출한 제2 신호에서 고장점에 의한 반사파 신호가 존재하는지 확인한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 제2신호에 두 개 이상의 파형이 존재할 수 있다. 이때, 첫 번째 파형은 고장점 탐지 장치가 케이블로 인가한 펄스 신호로 판단할 수 있다. 또한, 두 번째 파형은 케이블의 고장점 또는 케이블의 끝단에서 발생한 반사파 신호로 판단할 수 있다. 이때, 고장점 탐지 장치는 반사파 신호가 케이블의 끝단에서 되돌아 오는데 걸리는 시간 이전에 발생한다면, 반사파 신호는 고장점에서 발생한 반사파 신호로 판단할 수 있다. 이와 같은 경우, 고장점 탐지 장치는 케이블에 고장점이 존재한다고 판단하여 단계 750을 수행할 수 있다.
또는 고장점 탐지 장치는 반사파 신호가 케이블의 끝단에서 되돌아 오는데 걸리는 시간과 동일한 시간에 발생한다면, 반사파 신호는 케이블의 끝단에서 반사된 반사파 신호로 판단할 수 있다. 이와 같은 경우, 고장점 탐지 장치는 케이블에 고장점이 존재하지 않는다고 판단하여, 고장점 탐지를 종료할 수 있다.
단계 S750에서 고장점 탐지 장치는 케이블의 고장점을 탐지한다. 고장점 탐지 장치는 제2 신호를 출력하고, 제2 신호로부터 케이블의 고장점을 확인 할 수 있다. 또한, 고장점 탐지 장치는 제2 신호로부터 고장점의 위치를 산출할 수 있다. 고장점 탐지 장치는 고장점 산출을 위해서 제2 신호에 나타난 첫 번째 파형과 두 번째 파형간의 시간차를 산출할 수 있다. 고장점 탐지 장치는 파형간의 시간차, 케이블의 전파 속도 및 웨이블렛 변환에 따른 샘플링간격으로부터 고장점을 산출할 수 있다. 본 발명의 실시예에서 고장점 탐지 장치는 도2의 상세한 설명에서 상술한 [수학식2]로부터 고장점을 산출할 수 있다. 고장점 탐지 장치는 산출한 고장점을 디스플레이에 출력한 후 고장점 탐지를 종료한다.
본 발명의 고장점 검출 방법에 대한 다른 실시예로 고장점 탐지 장치는 상술한 케이블 고장점 검출 방법의 단계 S730 내지 단계 S750을 반복 수행할 수 있다.
이때, 단계 S710 내지 단계 S750을 반복 수행할 때마다 고장점 탐지 장치는 단계 S710에서 웨이블렛 변환 시 사용되는 함수를 변경할 수 있다. 즉, S710 내지 단계 S750의 고장점 탐지를 반복 수행시, 사용자에 의한 선택이나, 고장점 탐지 장치에 미리 설정된 순서로 웨이블렛 변환시 사용되는 함수는 각각 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 웨이블렛 변환시 사용되는 함수는 대표적으로 Haar, Daubechies(db), Biorthogonal(bior), Coiflets(coif), Symlets(sym), Morlet, Mexican Hat, Meyer 등이 될 수 있다.
또는 단계 S710 내지 단계 S750을 반복 수행할 때마다 고장점 탐지 장치는 단계 S710에서 첫 번째 단계의 웨이블렛 변환을 수행할 때마다 샘플링 간격을 각각 다르게 설정할 수 있다. 샘플링 간격 역시, 사용자에 의해서 설정되거나, 미리 설정된 순서대로 변환될 수 있다.
따라서, 단계 S750에서 산출되는 고장점의 값은 조금씩 바뀔 수 있다.
고장점 탐지 장치는 반복되는 단계에 의해서 산출되는 복수개의 고장점간의 차이 값을 기준으로 고장점을 출력할 수 있다.
예를 들어, 고장점 탐지 장치는 산출되는 복수개의 고장점간의 차이 값이 미리 설정된 기준 값 이하인 경우 나중에 산출된 고장점을 출력할 수 있다. 즉, 산출된 고장점간의 차이 값이 작아 질수록 실제 고장점에 근접한 값을 갖는다고 할 수 있다. 미리 설정된 기준 값은 사용자에 의해서 미리 설정될 수 있다. 또는 고장점 탐지 장치의 디폴트 값으로 미리 설정되어 있을 수 있다.
이와 같이, 고장점 검출 장치는 단계 S730 내지 단계 S750을 반복 수행 함으로써, 더 정확한 고장점을 출력할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 케이블로 펄스 신호를 인가하는 펄스 발생부;
    상기 케이블로 인가된 펄스 신호 또는 상기 펄스 신호가 반사되어 되돌아온 반사파 신호를 포함하는 제1 신호를 측정하는 파형 측정부;
    상기 제1 신호를 제n 단계의 웨이블렛 변환하여 각 단계별 근사 신호를 추출하고, 상기 각 단계별 근사 신호의 곱으로 제2 신호를 추출하는 신호 추출부-여기서, n은 자연수로, 상기 웨이블렛 변환의 반복 수행 횟수를 나타냄-; 및
    상기 제2 신호로부터 첫 번째 파형 발생 시점과 두 번째 파형 발생 시점간의 시간차인 파형간의 시간차를 산출하여 상기 케이블의 고장점의 위치를 산출하는 고장점 검출부를 포함하는 고장점 탐지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 추출부는,
    미리 설정된 횟수만큼 상기 웨이블렛 변환을 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 고장점 탐지 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고장점은 상기 파형간의 시간차에 비례하고, 상기 고장점까지의 거리와 반비례 하는 것을 특징으로 하는 고장점 탐지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고장점은
    Figure PCTKR2010006624-appb-I000005
    으로 산출되는 것을 특징으로 하는 고장점 탐지 장치. (여기서, X는 고장점까지의 거리(m), v는 케이블 전파 속도(m/sec), TAp1은 첫 번째 파형 발생 시점, TAp2는 두 번째 파형 발생 시점, △t는 샘플링 시간(sec) 간격임.)
  5. 케이블로 인가한 펄스 신호 또는 케이블의 고장점에 의해 발생한 반사파 신호를 포함하는 제1 신호를 수신하는 단계;
    상기 제1 신호를 n 단계의 웨이블렛 변환하고, 각 단계별 근사 신호를 추출하는 단계-여기서, n은 자연수로, 상기 웨이블렛 변환의 반복 수행 횟수를 나타냄-;
    상기 추출한 각 단계별 근사 신호를 연산하여 제2 신호를 추출하는 단계; 및
    상기 제2 신호의 첫 번째 파형 발생 시점과 두 번째 파형 발생 시점간의 시간차인 파형간의 시간차를 산출하고, 상기 파형간의 시간차 및 상기 케이블의 전파 속도로부터 상기 케이블의 고장점의 위치를 계산하는 단계를 포함하는 고장점 탐지 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 신호를 n 단계의 웨이블렛 변환하고, 각 단계별 근사 신호를 추출하는 단계에서,
    상기 웨이블렛 변환은 미리 설정된 횟수만큼 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 고장점 탐지 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 추출한 각 단계별 근사 신호로 제2 신호를 추출하는 단계는,
    상기 추출한 각 단계별 근사 신호를 곱함으로써, 상기 제2 신호를 추출하는 것을 특징으로 하는 고장점 탐지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 신호를 n 단계의 웨이블렛 변환하는 단계 내지 상기 케이블의 고장점의 위치를 계산하는 단계를 반복 수행하고,
    상기 반복 수행에 의해 산출된 두 개 이상의 고장점간의 차이 값을 산출하고, 상기 차이 값이 미리 설정된 기준 값 이하인 고장점 중에서, 최후에 산출된 고장점을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고장점 탐지 방법.
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