WO2020060305A1 - 지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법 - Google Patents

지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법 Download PDF

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WO2020060305A1
WO2020060305A1 PCT/KR2019/012263 KR2019012263W WO2020060305A1 WO 2020060305 A1 WO2020060305 A1 WO 2020060305A1 KR 2019012263 W KR2019012263 W KR 2019012263W WO 2020060305 A1 WO2020060305 A1 WO 2020060305A1
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time
fault location
fault
real
trigger
Prior art date
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PCT/KR2019/012263
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정채균
김태균
황재상
김민주
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한국전력공사
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    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G1/00—Methods or apparatus specially adapted for installing, maintaining, repairing or dismantling electric cables or lines

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for detecting a fault location of an underground cable and a method thereof. More specifically, a real-time load current and a fault current at both ends of the underground cable are simultaneously monitored by a trigger monitoring measurement method and a real-time monitoring measurement method, and a failure occurs. Fault location detection device and method of underground cable to detect fault location and determine complementary fault location by applying fault signal filter to remove noise by using multi-scale wavelet analysis for transient signal It is about.
  • electric power cables are being installed in place of overhead lines in terms of improving the reliability of power supply to urban areas and load-closed areas such as factories, and in terms of beautification of urban environments.
  • a preventive diagnosis technique that can prevent a failure in advance is important, but an accurate failure point expression technique in parallel with such a technique is also important for maintenance of an underground line.
  • the transient phenomenon occurring in the underground transmission system including the HVDC cable has a problem in that it is very difficult to discriminate the noise and the transient signal because noise in a high frequency region is generated due to interference due to external environmental influences.
  • the transient signal even in an offline technique of detecting a failure point by injecting a specific signal, there is a problem in that it is very difficult to determine a time point reflected by a large amount of noise.
  • the present invention has been devised to improve the above problems, and the object of the present invention according to an aspect is to simultaneously monitor real-time load current and fault current at both ends of an underground cable using a trigger monitoring measurement method and a real-time monitoring measurement method.
  • Fault location detection device of underground cable that detects the failure location and complementarily determines the failure location by applying a failure signal filter that removes noise by using multi-scale wavelet analysis for transient signals that appear when a failure occurs And to provide a method.
  • a fault location detection device for an underground cable includes: a trigger monitoring unit that detects a trigger signal exceeding a reference level from a current measured through a trigger sensor at both ends of a power cable; A real-time monitoring unit that senses the current measured through the current sensor at both ends of the power cable in real time; GPS receiver for receiving time information from a GPS satellite; A DB that stores trigger data sensed by the trigger monitor and real-time current data sensed by the real-time monitor; After synchronizing the time based on the time information received through the GPS receiver, the trigger signal monitored by the trigger monitor is stored in the DB, the fault location is detected based on the trigger signal, and the current data detected from the real-time monitor is DB A fault detection server that stores in real time and detects a fault position based on a transient signal, and outputs fault position information according to priority when the fault position is expressed; A communication unit for sharing system information and measurement data through a network between fault detection servers; And an output unit for displaying the operation status and the location of
  • the real-time monitoring unit is characterized in that noise is removed by using a correlation of signals detected through multi-scale wavelet analysis of a transient signal that appears when a failure occurs.
  • a method for detecting a fault location of an underground cable includes: a fault detection server synchronizing time based on time information received through a GPS receiver; A fault detection server receiving current data measured through a current sensor at both ends of the power cable in real time and storing it in a DB and detecting a fault location based on a transient signal; A fault detection server receiving a trigger signal detected by a trigger sensor from both ends of the power cable, storing it in a DB, and detecting a fault location based on the trigger signal; And when the fault location is expressed, the fault detection server providing the detected fault location information according to the priority.
  • detecting a fault location based on a transient signal is performed by removing noise by correlating the detected signal through multi-scale wavelet analysis of the transient signal when the failure detection server occurs. It is characterized by detecting the location.
  • the failure detection server when receiving the current data in real time and storing it in the DB, it is characterized in that the failure detection server classifies and stores the real time current data in units of a set time.
  • the step of detecting the fault location is characterized in that the fault detection server detects the fault location by calculating the distance to the fault location based on the difference between the traveling wave arrival time at both ends of the power cable.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a fault location detecting device of an underground cable according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a block diagram showing the actual system installation state of the fault location detection device of the underground cable according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is an exemplary screen showing a main screen of the fault location detection device of the underground cable according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is an exemplary screen showing a real-time monitoring screen of the fault location detection device of the underground cable according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is an exemplary screen showing a trigger monitoring load screen of the fault location detection device of the underground cable according to an embodiment of the present invention.
  • each block, unit, and / or module in some exemplary embodiments may be physically separated into two or more interactive and discrete blocks, units, and / or modules without departing from the scope of the inventive concept.
  • blocks, units, and / or modules of some exemplary embodiments may be physically combined into more complex blocks, units, and / or modules without departing from the scope of the inventive concept.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a fault location detecting device of an underground cable according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a real system installation state of a fault location detecting device of an underground cable according to an embodiment of the present invention It is a block diagram.
  • the trigger monitoring unit 20 detects the trigger signal at a sampling period of 100 MS / s and transmits it to the failure detection server 60.
  • the transmitted trigger signal is stored in the DB 90, and allows the fault detection server 60 to detect the fault location based on the trigger signal.
  • the real-time monitoring unit 40 monitors the load current and the fault current measured in real time through the first to second current sensors 31 and 32, which are the current sensors 30, at the ends of the substations or converter stations at both ends of the power cable 100 in real time. It may include a first real-time monitoring unit 41 and the second real-time monitoring unit 42 to detect.
  • the real-time monitoring unit 40 senses current at a sampling period of 100 MS / s and transmits the sensed current data to the failure detection server 60.
  • the transmitted current data is stored in DB 90 in units of set time, and the failure detection server 60 can detect the location of the failure based on the transient signal caused by the failure current.
  • the real-time monitoring unit 40 removes noise by using a correlation of signals detected through multi-scale wavelet analysis of a transient signal that appears when a failure occurs, thereby increasing the detection accuracy of a fault location.
  • the DB 90 is a first failure detection server 61 located at both ends of the power cable 100 to store trigger data sensed by the trigger monitoring unit 20 and real-time current data sensed by the real-time monitoring unit 40.
  • the second failure detection server 62 may be provided with a first DB 91 and a second DB 92, respectively, and an operator may apply and analyze an algorithm by directly applying the stored data.
  • the failure detection server 60 may be located at a substation or a conversion station at both ends of the power cable 100, and is provided with a first failure detection server 61 and a second failure detection server 62, respectively, to provide a first GPS receiver ( After synchronizing the time based on the time information received from the 51) and the second GPS receiver 52, the trigger signals monitored from the first trigger monitoring unit 21 and the second trigger monitoring unit 22 are first monitored.
  • the DB 91 and the second DB 92 respectively, detects a fault location based on a trigger signal, and detects current data respectively detected by the first real-time monitoring unit 41 and the second real-time monitoring unit 42.
  • Each of the first DB 91 and the second DB 92 is stored in real time, and a failure location is detected based on a transient signal, and when the failure location is expressed, failure location information may be output according to priority.
  • the failure detection server 60 may detect the failure location by calculating the distance to the failure location based on the difference between the traveling wave arrival time at both ends of the power cable 100.
  • the communication unit 70 is a first communication unit 71 and the second communication unit, respectively, so as to share system information and measurement data through the network 200 between the first failure detection server 61 and the second failure detection server 62 It is provided as (72), the failure detection server 60 can not only be able to express the location of the failure based on the time difference of the traveling wave, but also share the system information with each other to enable mutual confirmation.
  • the output unit 80 is provided with a first output unit 81 and a second output unit 82, respectively, in the first failure detection server 61 and the second failure detection server 62, respectively, the failure detection server 60 ) To indicate the operating status and fault location information so that the operator can recognize them.
  • the operation status and location information of the failure detection server 60 display line information, load current, trigger monitoring status, and real-time monitoring status of the power cables between Haenam and Jeju, as shown in the example screen shown in FIG. 3. You can.
  • Figure 5 is an example screen showing a trigger monitoring log screen, it is possible to check the distance to the failure location analyzed by the trigger waveform and trigger time difference and the list stored by date in the DB 90.
  • the failure detection server 60 may store information about whether or not the measurement equipment is abnormal, start and stop measurement as a log in the DB 90 and provide an operator with an analysis based on the log.
  • the fault detection server 60 synchronizes time based on time information received through the GPS receiver 50. (S10).
  • the failure detection server 60 expresses the location of the failure based on the difference in the duration of the trigger signal and the transient signal measured at both ends of the power cable 100, the time is synchronized based on the time information received from the GPS satellite.
  • the failure detection server 60 After synchronizing the time in step S10, the failure detection server 60 receives the current data measured through the current sensor 30 at both ends of the power cable 100 in real time from the real-time monitoring unit 40, and then DB 90 In addition to the storage, the fault location is detected based on the transient signal (S20).
  • the failure detection server 60 can detect and store the current real-time current data transmitted from the real-time monitoring unit 40 at a sampling period of 100 MS / s in the DB 90, and store the folder in 0.5 second increments.
  • the fault detection server 60 is detected through the trigger sensor 10 at both ends of the power cable 100 A trigger signal is received from the trigger monitoring unit 20 and stored in the DB 90, and a fault location is detected based on the trigger signal (S30).
  • the failure detection server 60 determines whether the failure location is expressed (S40).
  • the fault detection server 60 When the fault location is expressed in step S40, the fault detection server 60 not only provides the fault location information detected according to the priority through the output unit 80, but also enables mutual inquiry through the communication unit 70. (S50).
  • the fault location information in which the fault location is expressed through the trigger monitoring unit 20 is first provided. If the fault location is expressed through the trigger monitoring unit 20 but the fault location is not expressed through the real-time monitoring unit 40, the fault location information expressed through the trigger monitoring unit 20 is provided. Conversely, when a fault location is not expressed through the trigger monitoring unit 20 but a fault location is expressed through the real-time monitoring unit 40, by providing the fault location information expressed through the real-time monitoring unit 40, each other It is possible to maintain mutually complementary functions by linking.
  • a real-time load current and a fault current at both ends of the underground cable are simultaneously monitored by a trigger monitoring measurement method and a real-time monitoring measurement method, and a failure occurs.
  • a fault signal filter that removes noise by using multi-scale wavelet analysis for transient signals that appear when they occur, it is possible to improve the accuracy of the fault location by detecting the fault location and determining the fault location complementarily.

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Abstract

본 발명은 지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 지중케이블의 고장위치 탐지장치는, 전력케이블의 양단에서 트리거 센서를 통해 측정된 전류로부터 기준레벨을 초과하는 트리거 신호를 감지하는 트리거 감시부; 전력케이블의 양단에서 전류센서를 통해 측정된 전류를 실시간으로 감지하는 실시간 감시부; GPS 위성으로부터 시간정보를 수신하는 GPS 수신부; 트리거 감시부로부터 감지된 트리거 데이터와 실시간 감시부로부터 감지된 실시간 전류데이터를 저장하는 DB; GPS 수신부를 통해 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기시킨 후 트리거 감시부로부터 감시한 트리거 신호를 DB에 저장하며 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지하고, 실시간 감시부로부터 감지된 전류데이터를 DB에 실시간으로 저장하며 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지하여 고장위치가 표정된 경우 우선순위에 따라 고장위치 정보를 출력하는 고장검출 서버; 고장검출 서버 간 네트워크를 통해 시스템 정보와 측정 데이터를 공유하기 위한 통신부; 및 고장검출 서버의 작동상태 및 고장위치 정보를 표시하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법
본 발명은 지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트리거 모니터링 계측 방식과 실시간 모니터링 계측 방식으로 지중케이블의 양단에서의 실시간 부하전류 및 고장전류를 동시에 감시하고, 고장 발생 시 나타나는 과도신호에 대해 멀티스케일 웨이브렛 분석을 이용하여 노이즈를 제거하는 고장신호 필터를 적용함으로써, 고장위치를 탐지한 후 상호 보완적으로 고장위치를 결정하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력 케이블은 도심지역 및 공장 등의 부하밀접지역에 전력 공급의 신뢰도 향상과 도시 환경의 미화측면에서 가공선로 대신에 포설되고 있다.
이러한 전력 케이블은 지중에 매설되어 있기 때문에 절연고장 등으로 전력 케이블에 이상이 발생하면 고장점 탐지 및 교체 공정 등으로 인하여 복구에 장시간이 소요되어 복구지연에 의한 경제적인 손실을 수반하게 된다.
따라서, 고장을 사전에 방지할 수 있는 예방진단 기술도 중요하지만 그러한 기술과 병행하여 정확한 고장점 표정기술도 지중선로의 유지보수에 중요하다.
이러한 전력케이블의 고장점 표정기술을 살펴보면, 휘스톤 브리지의 원리를 이용한 머레이 루프(Murray Loop) 방법과 TDR(Time Domain Reflectometry) 방법 등 오프라인 방식을 사용된다.
이러한 브릿지법은 고장점을 표정 하는 임피던스 측정법과 케이블 내에 입력되었거나 발생된 진행파의 반사특성을 이용하여 고장점을 표정 하는 진행파 측정법으로 알려져 있다.
그러나, 이러한 임피던스 측정법은 비교적 안정된 기술이기는 하나, 수백 Ω이상의 고저항성 고장 시에는 고장탐지가 거의 불가능하고, 또한 선로의 경과지, 포설조건 등의 영향을 받아 측정거리의 오차가 커질 수 있는 단점이 있다.
그리고, 진행파 측정법은 선로의 임피던스나 경과지, 포설조건 등의 영향을 받지 않고 고장점으로 표정할 수 있는 장점이 있으나, 이러한 진행파 측정법은 고장선로에 펄스성 전압을 인가한 후 고장점에서 반사된 펄스와 인가펄스와의 차이를 구하고 그 시간차와 펄스 속도와의 관계에 의해서 고장점을 표정 하는 것이므로 이는 임피던스법과 마찬가지로 고장 후에 고장점을 탐지하는 단점이 있다.
이외에도 ARM(Arc Reflection Method)을 이용하는 방법, Pin pointing법, 서칭 코일법 등의 다양한 방법 등이 고장점 탐지를 위해 적용되고 있으나, 이 방법은 모두 오프라인에서 수행되는 것으로 고장 발생 후 선로를 완전히 계통에서 분리한 후에 적용되며, 고장점 탐지에 비교적 긴 시간이 소요될 뿐 아니라 측정자의 숙련도 또한 측정오차에 영향을 미칠 수 있어 실제 적용에 많은 문제점으로 지적되고 있다.
이러한 문제점을 극복하고자 근래에는 실시간 고장점을 탐지하는 방법이 제시되고 있다. 이러한 실시간 고장점 탐지방법은 펄스반사의 원리 및 케이블 고장시 높은 아크 저항에 의하여 발생하는 과도 진행파의 진행 및 반사를 이용하여 고장점을 표정 하는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제0317032호(2001.12.22. 공고, 지중선로의 고장점 검출방법 및 장치)에 개시되어 있다.
그러나 HVDC 케이블을 포함한 지중송전계통에서 발생하는 과도현상은 외부 환경적인 영향 등에 의한 간섭으로 높은 주파수 영역의 노이즈가 발생되기 때문에 노이즈와 과도신호를 판별하기가 매우 어려운 문제점이 있다. 또한, 특정 신호를 주입하여 고장점을 탐지하는 오프라인 기법에서도 다량의 노이즈 함유로 반사되는 시점을 판별하기가 매우 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 일 측면에 따른 본 발명의 목적은 트리거 모니터링 계측 방식과 실시간 모니터링 계측 방식으로 지중케이블의 양단에서의 실시간 부하전류 및 고장전류를 동시에 감시하고, 고장 발생 시 나타나는 과도신호에 대해 멀티스케일 웨이브렛 분석을 이용하여 노이즈를 제거하는 고장신호 필터를 적용함으로써, 고장위치를 탐지한 후 상호 보완적으로 고장위치를 결정하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치는, 전력케이블의 양단에서 트리거 센서를 통해 측정된 전류로부터 기준레벨을 초과하는 트리거 신호를 감지하는 트리거 감시부; 전력케이블의 양단에서 전류센서를 통해 측정된 전류를 실시간으로 감지하는 실시간 감시부; GPS 위성으로부터 시간정보를 수신하는 GPS 수신부; 트리거 감시부로부터 감지된 트리거 데이터와 실시간 감시부로부터 감지된 실시간 전류데이터를 저장하는 DB; GPS 수신부를 통해 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기시킨 후 트리거 감시부로부터 감시한 트리거 신호를 DB에 저장하며 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지하고, 실시간 감시부로부터 감지된 전류데이터를 DB에 실시간으로 저장하며 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지하여 고장위치가 표정된 경우 우선순위에 따라 고장위치 정보를 출력하는 고장검출 서버; 고장검출 서버 간 네트워크를 통해 시스템 정보와 측정 데이터를 공유하기 위한 통신부; 및 고장검출 서버의 작동상태 및 고장위치 정보를 표시하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 트리거 센서는, 로고스키(Rogowski) 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 실시간 감시부는, 고장 발생시 나타나는 과도신호에 대한 멀티스케일 웨이브렛 분석을 통해 검출된 신호의 상호관계(correlation)를 이용해 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고장검출 서버는, 실시간 전류데이터를 설정시간 단위로 구분하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고장검출 서버는, 전력케이블의 양단에서 진행파 도달시간의 차를 기반으로 고장위치까지의 거리를 계산하여 고장위치를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고장검출 서버는, 고장위치가 표정된 경우 트리거 신호를 기반으로 탐지한 고장위치를 우선 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지방법은, 고장검출 서버가 GPS 수신부를 통해 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기화하는 단계; 고장검출 서버가 전력케이블의 양단에서 전류센서를 통해 측정된 전류데이터를 실시간으로 입력받아 DB에 저장하고 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지하는 단계; 고장검출 서버가 전력케이블의 양단에서 트리거 센서를 통해 감지한 트리거 신호를 입력받아 DB에 저장하고 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지하는 단계; 및 고장위치가 표정된 경우 고장검출 서버가 우선순위에 따라 탐지된 고장위치 정보를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지하는 단계는, 고장검출 서버가 고장 발생시 나타나는 과도신호에 대한 멀티스케일 웨이브렛 분석을 통해 검출된 신호의 상호관계(correlation)를 이용해 노이즈를 제거하여 고장위치를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 전류데이터를 실시간으로 입력받아 DB에 저장할 때, 고장검출 서버가 실시간 전류데이터를 설정시간 단위로 구분하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고장위치를 탐지하는 단계는, 고장검출 서버가 전력케이블의 양단에서 진행파 도달시간의 차를 기반으로 고장위치까지의 거리를 계산하여 고장위치를 탐지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고장위치 정보를 제공하는 단계는, 고장검출 서버가 고장위치가 표정된 경우 트리거 신호를 기반으로 탐지한 고장위치를 우선 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법은 트리거 모니터링 계측 방식과 실시간 모니터링 계측 방식으로 지중케이블의 양단에서의 실시간 부하전류 및 고장전류를 동시에 감시하고, 고장 발생 시 나타나는 과도신호에 대해 멀티스케일 웨이브렛 분석을 이용하여 노이즈를 제거하는 고장신호 필터를 적용함으로써, 고장위치를 탐지한 후 상호 보완적으로 고장위치를 결정하여 고장위치의 정확도를 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치를 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 실계통 설치상태를 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 메인화면을 나타낸 예시 화면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 실시간 감시화면을 나타낸 예시 화면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 트리거 감시 로드화면을 나타낸 예시 화면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 실시간 감시 로그화면을 나타낸 예시 화면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치 및 그 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
당 분야에서 통상적인 바와 같이, 일부 예시적인 실시예가 기능 블록, 유닛 및/또는 모듈의 관점에서 첨부 도면에 도시될 수 있다. 당업자는 이러한 블록들, 유닛들, 및/또는 모듈들이 논리 회로, 이산 부품들, 프로세서들, 하드 와이어드 회로들, 메모리 소자들, 배선 접속들과 같은 전자(또는 광학) 회로들에 의해 물리적으로 구현된다는 것을 이해할 것이다. 블록, 유닛 및/또는 모듈이 프로세서 또는 다른 유사한 하드웨어에 의해 구현되는 경우, 이들은 본 명세서에서 논의된 다양한 기능을 수행하기 위해 소프트웨어(예를 들어, 코드)를 사용하여 프로그래밍 되고, 제어될 수 있다. 또한, 각각의 블록, 유닛 및/또는 모듈은 전용 하드웨어에 의해, 또는 일부 기능을 수행하기위한 전용 하드웨어 및 다른 기능을 수행하기위한 프로세서(예를 들어, 하나 이상의 프로그램된 프로세서 및 관련 회로)의 조합으로서 구현 될 수 있다. 기능. 또한, 일부 예시적인 실시예의 각각의 블록, 유닛 및/또는 모듈은 본 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않고 물리적으로 두 개 이상의 상호 작용하고 이산적인 블록, 유닛 및/또는 모듈로 분리 될 수 있다. 또한, 일부 예시적인 실시예의 블록, 유닛 및/또는 모듈은 본 발명의 개념의 범위를 벗어나지 않으면서 더 복잡한 블록, 유닛 및/또는 모듈로 물리적으로 결합 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치를 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 실계통 설치상태를 나타낸 블록 구성도이며. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 메인화면을 나타낸 예시 화면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 실시간 감시화면을 나타낸 예시 화면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 트리거 감시 로그 화면을 나타낸 예시 화면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치의 실시간 감시 로그 화면을 나타낸 예시 화면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지장치는 트리거 감시부(20), 실시간 감시부(40), GPS 수신부(50), DB(90), 고장검출 서버(60), 통신부(70) 및 출력부(80)를 포함할 수 있다.
트리거 감시부(20)는 전력케이블(100) 양단의 변전소 또는 변환소 말단에서 트리거 센서(10)인 제1 내지 제2 트리거 센서(11, 12)를 통해 측정된 전류로부터 기준레벨을 초과하는 트리거 신호를 감지하는 제1 트리거 감시부(21)와 제2 트리거 감시부(22)를 포함할 수 있다.
여기서 트리거 감시부(20)는 100MS/s의 샘플링 주기로 트리거 신호를 감지하여 고장검출 서버(60)로 전송한다. 전송된 트리거 신호는 DB(90)에 저장되며, 고장검출 서버(60)에서 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지할 수 있도록 한다.
이때 트리거 센서(10)는 고장에 의한 트리거 신호를 검출하기 위한 로고스키(Rogowski) 센서를 포함할 수 있다.
실시간 감시부(40)는 전력케이블(100) 양단의 변전소 또는 변환소 말단에서 전류센서(30)인 제1 내지 제2 전류센서(31, 32)를 통해 측정된 부하전류 및 고장전류를 실시간으로 감지하는 제1 실시간 감시부(41)와 제2 실시간 감시부(42)를 포함할 수 있다.
여기서 실시간 감시부(40)는 100MS/s의 샘플링 주기로 전류를 감지하여 감지한 전류데이터를 고장검출 서버(60)로 전송한다. 전송된 전류데이터는 DB(90)에 설정시간 단위로 구분하여 저장되며, 고장검출 서버(60)에서 고장전류에 의한 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지할 수 있도록 한다.
또한, 실시간 감시부(40)는 고장 발생시 나타나는 과도신호에 대한 멀티스케일 웨이브렛 분석을 통해 검출된 신호의 상호관계(correlation)를 이용해 노이즈를 제거하여 고장위치의 탐지 정확도를 높인다.
GPS 수신부(50)는 전력케이블(100)의 양단에 구비된 제1 고장검출 서버(61)와 제2 고장검출 서버(62) 간 측정시간을 동기화할 수 있도록 제1 GPS 수신부(51)와 제2 GPS 수신부(52)를 통해 각각 GPS 위성으로부터 시간정보를 수신하여 제1 고장검출 서버(61)와 제2 고장검출 서버(62)에 제공함으로써, 전력케이블(100)의 양단에서 측정하는 측정시각을 동기화시킬 수 있도록 한다.
DB(90)는 트리거 감시부(20)로부터 감지된 트리거 데이터와 실시간 감시부(40)로부터 감지된 실시간 전류데이터를 저장할 수 있도록 전력케이블(100)의 양단에 각각 위치한 제1 고장검출 서버(61)와 제2 고장검출 서버(62)에 각각 제1 DB(91)와 제2 DB(92)가 구비될 수 있으며, 저장된 데이터를 이용해 운영자가 직접 알고리즘을 적용하여 분석하도록 할 수 있다.
고장검출 서버(60)는 전력케이블(100) 양단의 변전소 또는 변환소에 위치할 수 있으며, 제1 고장검출 서버(61)와 제2 고장검출 서버(62)로 구비되어 각각 제1 GPS 수신부(51)와 제2 GPS 수신부(52)로부터 각각 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기시킨 후 제1 트리거 감시부(21)와 제2 트리거 감시부(22)로부터 각각 감시한 트리거 신호를 제1 DB(91)와 제2 DB(92)에 각각 저장하며 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지하고, 제1 실시간 감시부(41)와 제2 실시간 감시부(42)로부터 각각 감지된 전류데이터를 제1 DB(91)와 제2 DB(92)에 각각 실시간으로 저장하며 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지하여 고장위치가 표정된 경우 우선순위에 따라 고장위치 정보를 출력할 수 있다.
본 실시예에서 고장검출 서버(60)는 실시간 감시부(40)로부터 전송된 실시간 전류데이터를 DB(90)에 저장할 때 0.5초 단위로 폴더를 구분하여 저장할 수 있다.
또한, 고장검출 서버(60)는 전력케이블(100)의 양단에서 진행파 도달시간의 차를 기반으로 고장위치까지의 거리를 계산하여 고장위치를 탐지할 수 있다.
이와 같이 고장검출 서버(60)는 트리거 감시부(20)로부터 입력된 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지한 결과와 실시간 감시부(40)로부터 입력된 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지한 결과에 대해 고장위치가 표정된 경우 트리거 신호를 기반으로 탐지한 고장위치를 우선 제공한다.
예를 들어, 트리거 감시부(20)와 실시간 감시부(40)를 통해 동시에 고장위치가 표정된 경우에는 트리거 감시부(20)를 통해 고장위치가 표정된 고장위치 정보를 우선 제공한다. 만약, 트리거 감시부(20)를 통해서는 고장위치가 표정되었지만 실시간 감시부(40)를 통해서는 고장위치가 표정되지 않은 경우에는 트리거 감시부(20)를 통해 표정된 고장위치 정보를 제공하고, 반대로 트리거 감시부(20)를 통해서는 고장위치가 표정되지 않고 실시간 감시부(40)를 통해서는 고장위치가 표정된 경우에는 실시간 감시부(40)를 통해 표정된 고장위치 정보를 제공함으로써, 서로 연계하여 상호 보완적인 기능을 유지할 수 있도록 한다.
그러나, 트리거 감시부(20)와 실시간 감시부(40) 모두에서 고장위치가 표정되지 않은 경우에는 DB(90)에 저장된 데이터를 이용해 운영자가 직접 알고리즘을 적용하여 분석할 수 있도록 할 수 있다.
통신부(70)는 제1 고장검출 서버(61)와 제2 고장검출 서버(62) 간 네트워크(200)를 통해 시스템 정보와 측정 데이터를 공유할 수 있도록 각각 제1 통신부(71)와 제2 통신부(72)로 구비되어, 고장검출 서버(60)에서 진행파의 진행시간 차를 기반으로 고장위치를 표정할 수 있도록 할 뿐만 아니라 시스템 정보를 서로 공유하여 상호 확인할 수 있도록 할 수 있다.
따라서 고장검출 서버(60)에서 전력케이블(100)의 총 길이에 따라 진행파가 진행하는 시간 내에 양단에서 동시에 트리거 신호나 과도신호가 측정된 경우, 고장위치를 표정한다. 그러나 진행파 진행시간을 초과하는 시간차로 트리거 되거나 한쪽에서만 트리거 신호가 측정될 경우에는 노이즈로 판별하여 고장위치를 표정하지 않고 DB(90)에만 저장하여 로그를 분석할 수 있도록 한다.
출력부(80)는 제1 고장검출 서버(61)와 제2 고장검출 서버(62)에 각각 제1 출력부(81)와 제2 출력부(82)가 구비되어, 각각 고장검출 서버(60)의 작동상태 및 고장위치 정보를 각각 표시하여 운영자가 인지할 수 있도록 한다.
이와 같이 고장검출 서버(60)의 작동상태 및 고장위치 정보는 도 3에 도시된 예시화면과 같이 해남과 제주간 전력케이블에 대한 선로정보, 부하전류, 트리거 감시상태, 실시간 감시상태 등을 표시할 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 전력케이블의 양단에서 실시간 감시부(40)와 트리거 감시부(20)에서 측정되는 트리거 신호와, 전류데이터를 실시간으로 감시할 수 있도록 측정신호의 파형을 표시할 수 있다.
그리고, 도 5는 트리거 감시 로그 화면을 나타낸 예시화면으로써, DB(90)에 날짜별로 저장된 목록과 트리거 파형 및 트리거 시간차를 분석한 고장위치까지의 거리를 확인할 수 있다.
또한, 도 6은 실시간 감시 로그 화면을 나타낸 예시 화면으로써, 실시간 감시부(40)에서 측정된 실시간 측정데이터를 0.5초 단위로 폴더를 형성하여 DB(90)에 저장된 리스트 및 각 폴더에 저장된 측정데이터의 파형을 볼 수 있다.
한편 고장검출 서버(60)는 측정장비의 이상 유무, 측정시작 및 정지에 대한 정보들도 DB(90)에 로그로 저장하여 운영자가 로그를 기반으로 분석할 수 있도록 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 지중케이블의 고장위치 탐지장치에 따르면, 트리거 모니터링 계측 방식과 실시간 모니터링 계측 방식으로 지중케이블의 양단에서의 실시간 부하전류 및 고장전류를 동시에 감시하고, 고장 발생 시 나타나는 과도신호에 대해 멀티스케일 웨이브렛 분석을 이용하여 노이즈를 제거하는 고장신호 필터를 적용함으로써, 고장위치를 탐지한 후 상호 보완적으로 고장위치를 결정하여 고장위치의 정확도를 개선할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 지중케이블의 고장위치 탐지방법에서는, 먼저 고장검출 서버(60)가 GPS 수신부(50)를 통해 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기화한다(S10).
고장검출 서버(60)가 전력케이블(100)의 양단에서 측정되는 트리거 신호 및 과도신호의 진행시간 차를 기반으로 고장위치를 표정하기 때문에 GPS 위성으로부터 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기화한다.
S10 단계에서 시간을 동기화한 후 고장검출 서버(60)는 전력케이블(100)의 양단에서 전류센서(30)를 통해 측정된 전류데이터를 실시간 감시부(40)로부터 실시간으로 입력받아 DB(90)에 저장할 뿐만 아니라 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지한다(S20).
여기서 고장검출 서버(60)는 실시간 감시부(40)로부터 100MS/s의 샘플링 주기로 전류를 감지하여 전송된 실시간 전류데이터를 DB(90)에 저장할 때 0.5초 단위로 폴더를 구분하여 저장할 수 있다.
이때 고장 발생시 나타나는 과도신호에 대한 멀티스케일 웨이브렛 분석을 통해 검출된 신호의 상호관계(correlation)를 이용해 노이즈를 제거하여 고장위치의 탐지 정확도를 높일 수 있도록 한다.
또한, 고장위치를 탐지할 때 고장검출 서버(60)는 전력케이블(100)의 양단에서 진행파 도달시간의 차를 기반으로 고장위치까지의 거리를 계산하여 고장위치를 탐지할 수 있다.
한편, S20 단계에서 실시간 감시부(40)로부터 전송된 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지함과 더불어, 고장검출 서버(60)는 전력케이블(100)의 양단에서 트리거 센서(10)를 통해 감지한 트리거 신호를 트리거 감시부(20)로부터 입력받아 DB(90)에 저장하고 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지한다(S30).
고장검출 서버(60)는 전력케이블(100)의 양단에서 트리거 신호의 도달시간 차를 기반으로 고장위치까지의 거리를 계산하여 고장위치를 탐지할 수 있다.
이때 고장검출 서버(60)는 전력케이블(100)의 총 길이에 따라 진행파가 진행하는 시간 내에 양단에서 동시에 트리거 신호나 과도신호가 측정된 경우, 고장위치를 표정할 수 있다. 그러나 진행파 진행시간을 초과하는 시간차로 트리거 되거나 한쪽에서만 트리거 신호가 측정될 경우에는 노이즈로 판별하여 고장위치를 표정하지 않고 DB(90)에만 저장하여 로그를 분석할 수 있도록 한다.
S20 단계와 S30 단계에서 고장위치를 탐지한 후 고장검출 서버(60)는 고장위치가 표정되었는지 판단한다(S40).
S40 단계에서 고장위치가 표정된 경우, 고장검출 서버(60)는 우선순위에 따라 탐지된 고장위치 정보를 출력부(80)를 통해 제공할 뿐만 아니라 통신부(70)를 통해 상호 조회할 수 있도록 한다(S50).
예를 들어, 트리거 감시부(20)와 실시간 감시부(40)를 통해 동시에 고장위치가 표정된 경우에는 트리거 감시부(20)를 통해 고장위치가 표정된 고장위치 정보를 우선 제공한다. 만약, 트리거 감시부(20)를 통해서는 고장위치가 표정되었지만 실시간 감시부(40)를 통해서는 고장위치가 표정되지 않은 경우에는 트리거 감시부(20)를 통해 표정된 고장위치 정보를 제공하고, 반대로 트리거 감시부(20)를 통해서는 고장위치가 표정되지 않고 실시간 감시부(40)를 통해서는 고장위치가 표정된 경우에는 실시간 감시부(40)를 통해 표정된 고장위치 정보를 제공함으로써, 서로 연계하여 상호 보완적인 기능을 유지할 수 있도록 한다.
그러나, 트리거 감시부(20)와 실시간 감시부(40) 모두에서 고장위치가 표정되지 않은 경우에는 DB(90)에 저장된 데이터를 이용해 운영자가 직접 알고리즘을 적용하여 분석할 수 있도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 지중케이블의 고장위치 탐지방법에 따르면, 트리거 모니터링 계측 방식과 실시간 모니터링 계측 방식으로 지중케이블의 양단에서의 실시간 부하전류 및 고장전류를 동시에 감시하고, 고장 발생 시 나타나는 과도신호에 대해 멀티스케일 웨이브렛 분석을 이용하여 노이즈를 제거하는 고장신호 필터를 적용함으로써, 고장위치를 탐지한 후 상호 보완적으로 고장위치를 결정하여 고장위치의 정확도를 개선할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 전력케이블의 양단에서 트리거 센서를 통해 측정된 전류로부터 기준레벨을 초과하는 트리거 신호를 감지하는 트리거 감시부;
    상기 전력케이블의 양단에서 전류센서를 통해 측정된 전류를 실시간으로 감지하는 실시간 감시부;
    GPS 위성으로부터 시간정보를 수신하는 GPS 수신부;
    상기 트리거 감시부로부터 감지된 트리거 데이터와 상기 실시간 감시부로부터 감지된 실시간 전류데이터를 저장하는 DB;
    상기 GPS 수신부를 통해 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기시킨 후 상기 트리거 감시부로부터 감시한 트리거 신호를 DB에 저장하며 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지하고, 상기 실시간 감시부로부터 감지된 전류데이터를 상기 DB에 실시간으로 저장하며 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지하여 고장위치가 표정된 경우 우선순위에 따라 고장위치 정보를 출력하는 고장검출 서버;
    상기 고장검출 서버 간 네트워크를 통해 시스템 정보와 측정 데이터를 공유하기 위한 통신부; 및
    상기 고장검출 서버의 작동상태 및 고장위치 정보를 표시하는 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 트리거 센서는, 로고스키(Rogowski) 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 실시간 감시부는, 고장 발생시 나타나는 과도신호에 대한 멀티스케일 웨이브렛 분석을 통해 검출된 신호의 상호관계(correlation)를 이용해 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고장검출 서버는, 실시간 전류데이터를 설정시간 단위로 구분하여 저장하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 고장검출 서버는, 상기 전력케이블의 양단에서 진행파 도달시간의 차를 기반으로 고장위치까지의 거리를 계산하여 고장위치를 탐지하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 고장검출 서버는, 고장위치가 표정된 경우 트리거 신호를 기반으로 탐지한 고장위치를 우선 제공하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지장치.
  7. 고장검출 서버가 GPS 수신부를 통해 수신된 시간정보에 기초하여 시간을 동기화하는 단계;
    상기 고장검출 서버가 전력케이블의 양단에서 전류센서를 통해 측정된 전류데이터를 실시간으로 입력받아 DB에 저장하고 과도신호를 기반으로 고장위치를 탐지하는 단계;
    상기 고장검출 서버가 상기 전력케이블의 양단에서 트리거 센서를 통해 감지한 트리거 신호를 입력받아 상기 DB에 저장하고 트리거 신호를 기반으로 고장위치를 탐지하는 단계; 및
    상기 고장위치가 표정된 경우 상기 고장검출 서버가 우선순위에 따라 탐지된 고장위치 정보를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 과도신호를 기반으로 상기 고장위치를 탐지하는 단계는, 상기 고장검출 서버가 고장 발생시 나타나는 상기 과도신호에 대한 멀티스케일 웨이브렛 분석을 통해 검출된 신호의 상호관계(correlation)를 이용해 노이즈를 제거하여 상기 고장위치를 탐지하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 전류데이터를 실시간으로 입력받아 상기 DB에 저장할 때, 상기 고장검출 서버가 실시간 상기 전류데이터를 설정시간 단위로 구분하여 저장하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 고장위치를 탐지하는 단계는, 상기 고장검출 서버가 상기 전력케이블의 양단에서 진행파 도달시간의 차를 기반으로 상기 고장위치까지의 거리를 계산하여 상기 고장위치를 탐지하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 고장위치 정보를 제공하는 단계는, 상기 고장검출 서버가 상기 고장위치가 표정된 경우 상기 트리거 신호를 기반으로 탐지한 상기 고장위치를 우선 제공하는 것을 특징으로 하는 지중케이블의 고장위치 탐지방법.
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