KR101774037B1 - Apparatus for detecting cable failure place - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 케이블 고장 위치를 검출하는 장치로서, 특정 펄스 신호를 케이블에 주입하고 고장 위치에서 반사되는 신호를 검출 및 분석하여 케이블의 고장 위치를 검출하는 고장 위치 검출 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for detecting a cable fault position, and more particularly, to a fault location detecting apparatus for detecting a fault location of a cable by injecting a specific pulse signal into a cable and detecting and analyzing a signal reflected at a fault location.
케이블 배선 시스템은 방공무기체계, 전투기 등 군수분야의 모든 무기체계에서부터 빌딩, 공장, 원자력, 자동차, 선박, 항공기, 태양광, 풍력 등의 민수 산업 및 생활 영역까지 모든 분야에서 사용되며 점점 더 복잡해지고 있다.Cable cabling systems are used in all fields ranging from military weapons systems such as air defense weapons systems and fighters to civilian industries such as buildings, factories, nuclear power, automobiles, ships, aircraft, have.
케이블 배선 시스템의 결함(합선, 접촉불량, 반단선, 단선 등)은 군수 및 민수 전기/전자 설비의 중요한 기능을 상실하게 하거나, 시스템의 운용 장애, 정전, 화재 발생 및 정보손실, 재산피해, 생산차질 등 막대한 피해가 발생하게 되고 공공의 안전을 위협할 수 있다.Defects (short circuit, contact failure, breakage, disconnection, etc.) of cable wiring system may cause important functions of military and civil electrical / electronic facilities to be lost or cause system malfunction, power outage, fire occurrence and information loss, It can cause enormous damage such as disruption and can threaten public safety.
소방방재청 및 한국전기안전공사의 2011년 전기재해 통계에 따르면 전기화재의 대부분(20.6%)이 배선 및 배선기구에서 발생하고 전기설비 사고의 21.3%는 케이블 배선과 관련이 있으며 매년 유사한 경향을 보이고 있어 케이블 초기 이상의 원인과 위치를 검출하고 조치하는 기술이 안전사고를 예방하고 막대한 피해를 줄이는데 있어 매우 중요한 역할을 하고 있다. 따라서, 케이블 결함의 주요 원인에 대한 검출과 이에 대한 위치 추적기술에 대한 기술 개발이 필요하고 이를 통해 사고의 예방이 가능하다.According to the 2011 National Statistical of Electrical Disaster Statistics of the National Emergency Management Agency and the Korea Electrical Safety Corporation, the majority (20.6%) of electric fires are generated in wiring and wiring equipment, and 21.3% of electrical equipment accidents are related to cable wiring. The technology of detecting and locating cause and location more than cable early is playing an important role in preventing safety accident and reducing enormous damage. Therefore, it is necessary to detect the main cause of the cable fault and develop the technology for the location tracking technology, thereby preventing the accident.
종래 기술을 살펴보면, 케이블 결함시 방전에 의한 초음파 또는 가청주파수 영역을 측정하는 음향 검출법, 정전 상태(전원이 없는 상태)에서 DC전원을 공급하여 누설전류에 의한 절연 값 환산하여 측정하는 절연 저항 측정법, 케이블 결함의 방전현상을 측정하는 부분 방전 측정법 등 다양한 케이블 결함 진단 및 위치 검출 기술이 사용되고 있다.In the prior art, there are a sound detection method for measuring an ultrasonic wave or an audible frequency region due to a discharge in the case of a cable fault, an insulation resistance measurement method in which a DC power is supplied in a power failure state (no power source) Various cable fault diagnosis and position detection techniques such as a partial discharge measurement method for measuring a discharge phenomenon of a cable fault are used.
그러나 대부분의 종래 기술이 케이블을 분리한 후 검사를 실시하고 있어, 설비 운영의 중단, 케이블 손상 등의 우려가 있고 초기 고장 또는 간헐적인 고장(Intermittent Fault)을 검출할 수 없고, 유지관리 시간 및 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.However, since most of the prior arts conducts inspections after cable is disconnected, there is a fear of interruption of facility operation, cable damage, etc., and an initial failure or an intermittent fault can not be detected, There is a problem that it takes a lot of time.
이에 본 출원인은, 케이블에 정전이 되지 않은 상태에서 특정 송신 신호를 케이블에 주입하고, 고장 위치에서 반사되는 신호를 검출 및 분석하여 케이블의 고장 위치를 검출하는 케이블 고장 위치 검출과 관련한 케이블 고장 위치 검출기(한국등록특허 10-1602407호)를 제시하였다.The present applicant has proposed a cable fault position detector related to cable fault position detection for detecting a failure position of a cable by injecting a specific transmission signal into a cable without detecting a power failure in the cable, (Korean Patent No. 10-1602407).
선행 특허의 케이블 고장 위치 검출 장치는 도 1에 도시한 바와 같이, 케이블에 주입되는 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 발생부와, 펄스 신호 발생부에서 생성된 펄스 신호를 제1분기 펄스 신호 및 제2분기 펄스 신호로 분기하는 펄스 신호 분기부와, 펄스 신호 제거 필터의 일측에 연결된 케이블에 제1분기 펄스 신호를 주입하며 펄스 신호 제거 필터의 타측에 연결된 케이블에 제2분기 펄스 신호를 주입하는 펄스 신호 송신부와, 케이블의 고장 위치로부터 반사된 반사 신호를 수신하여 노이즈를 제거하고 신호 처리하는 반사 신호 수신부와, 케이블에 송신된 펄스 신호와 케이블로부터 수신되는 반사 신호를 비교하여, 고장 위치를 판단하는 고장 위치 판단부를 가지는 케이블 고장 위치 검출기를 구비한다.As shown in Fig. 1, the cable fault position detecting apparatus of the prior patent includes a pulse signal generating section for generating a pulse signal to be injected into a cable, a pulse signal generating section for generating a pulse signal generated by the pulse signal generating section, A pulse signal branching unit for branching to a branching pulse signal and a pulse signal for injecting a first branching pulse signal into a cable connected to one side of the pulse elimination filter and injecting a second branching pulse signal into a cable connected to the other side of the pulse elimination filter, A reflection signal receiving unit for receiving the reflected signal reflected from the fault position of the cable to remove the noise and performing a signal processing on the reflected signal received from the cable, And a cable fault position detector having a position judging section.
그런데 근거리의 케이블을 대상으로 고장 위치 검출 시에 수신되는 반사 신호는, 신호 세기가 큰 반사 신호로서 수신되기 때문에 파형이 왜곡되어 수신되는 문제가 있다. 즉, 근거리의 케이블을 대상으로 구형파의 송신 신호를 입력하여 고장 위치를 검출하는 경우, 반사 신호 수신부를 거쳐 수신되는 반사 신호는, 신호 세기가 커서 도 2에 도시한 바와 같이 펄스폭 왜곡이 발생되는 경우가 있다.However, there is a problem in that a reflected signal received at the time of detecting a fault location with respect to a nearby cable is received as a reflected signal with a large signal intensity, and thus the waveform is received distorted. That is, when a transmission signal of a square wave is input to a nearby cable to detect a failure position, the reflection signal received through the reflection signal reception unit has a large signal intensity, There is a case.
반대로, 원거리의 케이블을 대상으로 고장 위치를 검출하는 경우, 반사 신호 수신부를 거쳐 수신되는 반사 신호의 신호 세기가 약하게 되어 검출 위치 측정에 어려움을 가지게 된다.On the contrary, when detecting a fault location with respect to a cable at a long distance, the signal intensity of the reflection signal received via the reflection signal receiver becomes weak, which makes it difficult to measure the detection position.
본 발명의 기술적 과제는 케이블 고장 위치를 검출할 때 왜곡을 최소로 하기 위한 반사 신호 보정 수단을 제공하는데 있다. 또한 본 발명의 기술적 과제는 반사 신호의 세기에 따라 반사 신호를 패스(path) 분리하여 처리할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.The technical problem of the present invention is to provide a reflection signal correction means for minimizing distortion when detecting a cable fault position. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of separating and processing a reflected signal according to a strength of a reflected signal.
본 발명의 실시 형태는 설정된 송신 주파수를 가지는 펄스 신호를 분기하여 케이블에 주입하여, 케이블의 고장 위치에서 반사되는 반사 신호를 검출 및 분석하여 케이블의 고장 위치를 검출하는 케이블 고장 위치 검출기; 및 분기된 펄스 신호가 입력되는 두 지점의 사이의 케이블에 삽입되어 상기 펄스 신호를 제거하는 펄스 신호 제거 필터;를 포함하며, 상기 케이블 고장 위치 검출기는, 케이블에 주입되는 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 발생부; 상기 펄스 신호 발생부에서 생성된 펄스 신호를 제1분기 펄스 신호 및 제2분기 펄스 신호로 분기하는 펄스 신호 분기부; 상기 펄스 신호 제거 필터의 일측에 연결된 케이블에 상기 제1분기 펄스 신호를 주입하며 상기 펄스 신호 제거 필터의 타측에 연결된 케이블에 상기 제2분기 펄스 신호를 주입하는 펄스 신호 송신부; 케이블의 고장 위치로부터 반사된 반사 신호를 수신하여 노이즈를 제거하고 신호 처리하여 출력하는 반사 신호 수신부; 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 세기에 따라서 감쇠 또는 증폭하여 보정된 보정 신호로서 출력하는 반사 신호 보정부; 및 케이블에 송신된 펄스 신호와 상기 반사 신호 보정부를 통해 보정된 보정 신호를 비교하여 고장 위치를 판단하는 고장 위치 판단부;를 포함할 수 있다.A cable fault location detector for detecting a fault location of a cable by detecting and analyzing a reflected signal reflected at a fault location of the cable by branching the pulse signal having the set transmission frequency and injecting the pulse signal into the cable; And a pulse signal rejection filter inserted in a cable between two points where a branched pulse signal is input to remove the pulse signal, wherein the cable fault position detector comprises: a pulse signal generating circuit for generating a pulse signal Generating part; A pulse signal branching unit for branching the pulse signal generated by the pulse signal generating unit to a first branch pulse signal and a second branch pulse signal; A pulse signal transmitter for injecting the first branch pulse signal into a cable connected to one side of the pulse signal rejection filter and injecting the second branch pulse signal into a cable connected to the other side of the pulse signal rejection filter; A reflection signal receiving unit for receiving a reflected signal reflected from a failure position of the cable to remove noise, processing the signal, and outputting the signal; A reflected signal correcting unit for attenuating or amplifying the reflected signal according to the intensity of the reflected signal output from the reflected signal receiving unit and outputting the corrected signal as a corrected signal; And a failure position determiner for comparing a pulse signal transmitted to the cable with a correction signal corrected through the reflection signal corrector to determine a failure position.
상기 반사 신호 보정부는, 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 진폭을 감쇠시켜 출력하는 감쇠기; 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 진폭을 증가시켜 출력하는 증폭기; 및 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호를 상기 감쇠기 또는 증폭기 중 어느 하나의 모듈로 스위칭하여 전달하는 스위칭 모듈;을 포함할 수 있다.Wherein the reflection signal correction unit comprises: an attenuator for attenuating and outputting the amplitude of the reflection signal output from the reflection signal reception unit; An amplifier for increasing the amplitude of the reflection signal output from the reflection signal receiver; And a switching module that switches the reflection signal output from the reflection signal receiver to one of the attenuator and the amplifier and transmits the switching signal.
상기 반사 신호 보정부는, 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 세기를 측정하는 반사 신호 세기 측정 모듈;을 포함하며, 상기 스위칭 모듈은, 상기 반사 신호의 세기에 따라서 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호를 상기 감쇠기로 스위칭하거나, 또는 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호를 상기 증폭기로 스위칭함을 특징으로 할 수 있다.And a reflection signal intensity measurement module for measuring an intensity of a reflection signal output from the reflection signal reception unit, wherein the switching module comprises: A signal is switched to the attenuator or a reflection signal outputted from the reflection signal receiver is switched to the amplifier.
상기 스위칭 모듈은, 상기 반사 신호의 세기가 미리 설정된 스위칭 기준 신호보다 크거나 같을 경우 상기 감쇠기로 스위칭하며, 상기 반사 신호의 세기가 상기 스위칭 기준 신호보다 작을 경우 상기 증폭기로 스위칭할 수 있다.The switching module switches to the attenuator when the intensity of the reflected signal is greater than or equal to a preset switching reference signal and to the amplifier when the intensity of the reflected signal is less than the switching reference signal.
상기 감쇠기는, 가변 저항으로 구현됨을 특징으로 할 수 있다.The attenuator may be implemented as a variable resistor.
상기 반사 신호 보정부는, 상기 반사 신호의 세기에 비례하여 감쇠비를 가지도록 상기 가변 저항의 저항값을 조절하는 감쇠비 조절 모듈;을 포함할 수 있다.The reflection signal correction unit may include a damping ratio adjustment module that adjusts the resistance value of the variable resistor so as to have a damping ratio in proportion to the intensity of the reflected signal.
본 발명의 실시 형태에 따르면 수신 신호인 반사 신호의 왜곡을 최소로 함으로써, 케이블의 고장 위치 탐지 오차를 개선시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to improve the detection error of the failure position of the cable by minimizing the distortion of the reflection signal which is the reception signal.
도 1은 기존의 케이블 고장 위치 검출기의 구성 블록도.
도 2는 수신된 반사 신호의 왜곡 모습을 도시한 그림.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치 검출 장치의 고장 위치 검출 원리를 설명하기 위한 개념도.
도 5는 두 군데의 고장 위치를 가지는 케이블을 도시한 그림.
도 6은 두 군데의 고장 위치에서 반사되어 수신되는 반사 신호를 도시한 그림.
도 7은 본 발명에 따른 펄스 신호 제거 필터 및 케이블 고장 위치 검출기를 포함하는 케이블 고장 위치 검출 장치의 개략적인 구성도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치를 검출하는 케이블 고장 위치 검출기의 구성 블록도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치 검출기의 반사 신호 보정부의 상세 구성 블록도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따라 반사 신호가 감쇠기로 스위칭된 모습을 도시한 그림.
도 11은 본 발명의 실시예에 따라 반사 신호가 증폭기로 스위칭된 모습을 도시한 그림.
도 12는 보정되기 전에 측정된 반사 신호의 측정 그래프 사진과 본 발명의 감쇠기를 통하여 보정된 반사 신호의 측정 그래프 사진이다. 1 is a block diagram of a conventional cable fault location detector.
FIG. 2 is a diagram showing distortion of a received reflection signal. FIG.
3 and 4 are conceptual diagrams for explaining a failure position detection principle of a cable fault position detection apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a cable with two fault locations.
FIG. 6 is a diagram showing a reflection signal received and reflected at two fault locations. FIG.
7 is a schematic configuration diagram of a cable fault position detecting device including a pulse signal rejection filter and a cable fault position detector according to the present invention.
8 is a block diagram of a configuration of a cable fault location detector for detecting a cable fault location according to an embodiment of the present invention;
9 is a detailed block diagram of a reflected signal correcting unit of a cable fault position detector according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing a state where a reflection signal is switched to an attenuator according to an embodiment of the present invention;
11 is a view showing a state where a reflection signal is switched to an amplifier according to an embodiment of the present invention.
12 is a photograph of a measured graph of a reflected signal measured before correction and a graph of a measured graph of a reflected signal corrected through the attenuator of the present invention.
이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to achieve them, will be apparent from the following detailed description of embodiments thereof taken in conjunction with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the exemplary embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art. And the present invention is only defined by the scope of the claims. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치 검출 장치의 고장 위치 검출 원리를 설명하기 위한 개념도이며, 도 5는 두 군데의 고장 위치를 가지는 케이블을 도시한 그림이며, 도 6은 두 군데의 고장 위치에서 반사되어 수신되는 반사 신호를 도시한 그림이며, 도 7은 본 발명에 따른 펄스 신호 제거 필터 및 케이블 고장 위치 검출기를 포함하는 케이블 고장 위치 검출 장치의 개략적인 구성도이다FIGS. 3 and 4 are conceptual diagrams for explaining the principle of detecting a fault location of a cable fault location detecting apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a view showing a cable having two fault locations, FIG. 7 is a schematic diagram of a cable fault location detecting apparatus including a pulse signal rejection filter and a cable fault location detector according to the present invention. FIG. 7 is a view showing a reflection signal received at two fault locations
케이블(100)의 고장 위치(케이블 절단 위치 등)을 검출하는 것은 레이저의 기본 원리를 이용한다. 도 3에 도시한 바와 같이 목표물까지의 거리 R = (C×t) / 2로 구할 수 있다. R은 목표물 거리, C는 광속(3×108m/s), t는 왕복 시간을 의미한다. 이러한 원리를 적용하여 도 4를 살펴보면, 매질이 공기가 아닌 케이블이라는 점이 상이하며, 케이블에 적합한 특정 신호를 주입하고, 고장 위치에서 반사되는 신호를 검출하고 반사 시간을 분석하면 고장 위치의 위치를 검출할 수 있게 된다.Detecting the failure position (cable cutting position, etc.) of the
케이블은 전력 신호 또는 통신 신호를 공급하는 기능을 수행하며, 지중에 매설되어 설치된다. 본 실시예의 경우, 가로등(10)에 전력을 공급하는 케이블을 예로서 설명하고 있는데 전력선은 일반적으로 60Hz의 220[V] 등이 사용될 수 있다.The cable serves to supply a power signal or a communication signal and is installed in the ground. In the case of this embodiment, a cable for supplying electric power to the
케이블에 연결된 부하가 가로등(10)에 한정되는 것은 아니며, 다양한 부하, 예를 들면 군수 무기체계(미사일 무기체계, 전투기, 잠수함 등) 및 민수(전력, 항공기, 자동차, 선박 등)분야에서 사용되는 전력 케이블을 포함할 수 있다. 즉, 케이블(10)은 전력 이외에 통신을 담당하는 전력/신호 복합형태의 케이블로서 구현될 수 있다. 통신선은 크게 아날로그 및 디지털 통신으로 분류될 수 있는데, 아날로그 통신을 주파수와 신호레벨이 다양하며, 디지털 통신 또한 전송속도(Baud Rate) 및 신호레벨, 프로토콜 등이 다양하게 사용될 수 있다. 이하에서는 케이블(100)을 통해 운영되는 전력의 주파수, 통신의 주파수를 운영 주파수라 부르기로 한다.The loads connected to the cables are not limited to the
한편, 케이블(100)에서 한군데가 아닌 적어도 두 군데 이상에서 절단 등의 장애 고장이 발생한 경우, 고장 위치의 위치를 정확하게 검출해야 하는데 방해가 된다. 예컨대, 도 5에 도시한 바와 같이 케이블(100)에서 제1결함 위치와 제2결함 위치에서 케이블의 결함이 발생한 경우, 도 6에 도시된 바와 같은 제1결함 위치에 의한 제1반사 신호와 제2결함 위치에 의한 제2반사 신호를 수신하게 된다. 이러한 반사 신호와 송신 신호를 비교하면 해당 위치의 거리는 파악할 수 있으나, 방향은 판단할 수 없게 된다.On the other hand, when a failure such as disconnection occurs at least two or more than one in the
이러한 문제를 해결하기 위하여 케이블 고장 위치 검출 장치는 도 7에 도시한 바와 같이 케이블(100)에 펄스 신호 제거 필터(150)와 케이블 고장 위치 검출기(200)를 포함할 수 있다. 이밖에 펄스 신호 제거 필터(150)의 펄스 주파수를 조절하는 커패시턴스 조절부(미도시)를 포함할 수 있다.In order to solve such a problem, the cable fault location detecting apparatus may include a pulse
펄스 신호 제거 필터(150)는 분기된 펄스 신호가 입력되는 두 지점의 사이의 케이블(100)에 삽입되어 펄스 신호를 제거한다. 참고로, 케이블에 삽입되는 것은 케이블 매립 시공 시에 케이블선 상에 펄스 신호 제거 필터(150)를 미리 마련할 수 있다. 또한 케이블 확장을 위해 케이블과 케이블을 연결시키는 커넥터인 케이블 연결 커넥터(미도시)에 펄스 신호 제거 필터(150)를 마련할 수 있다. 케이블 연결 커넥터에 펄스 신호 제거 필터(150)를 마련하는 경우, 케이블 매립 시공시에 펄스 신호 제거 필터(150)를 미리 설치해 놓거나, 또는 케이블 연결 커넥터를 덮은 덮개를 개방하여 지면에서 노출되도록 한 후 케이블 연결 커넥터에 펄스 신호 제거 필터(150)를 추가로 마련할 수 있다.The pulse
펄스 신호 제거 필터(150)를 구비함으로써, 케이블에 흐르는 펄스 신호만을 제거할 수 있다. 예를 들어, 케이블이 60Hz의 운영 주파수(전력 주파수)를 가지는 송수신 케이블로 사용되고, 케이블의 장애 검출을 위해 300Hz의 펄스 신호를 사용하는 경우, 펄스 신호 제거 필터(150)는 60Hz의 운영 주파수는 통과시키며 300Hz의 펄스 신호를 제거한다. 따라서 도 7에 도시한 바와 같이 케이블 고장 위치 검출기(200)에서 분기되어 제1분기 라인(L1)을 통하여 펄스 신호 제거 필터(150)의 좌측에 있는 제1주입 위치(N1)로 주입된 300Hz의 제1분기 펄스 신호 중에서 펄스 신호 제거 필터(150)로 향하는 펄스 신호는 제거되며, 펄스 신호 제거 필터(150)가 아닌 다른 방향에 있는 제1결함 위치로 향하는 펄스 신호는 제1결함 위치에서 반사되어 제1반사 신호로서 수신된다. 마찬가지로 케이블 고장 위치 검출기(200)에서 분기되어 제2분기 라인(L2)를 통하여 펄스 신호 제거 필터(150)의 우측에 있는 제2주입 위치(N2)로 주입된 제2분기 펄스 신호 중에서 펄스 신호 제거 필터(150)로 향하는 펄스 신호는 제거되며, 펄스 신호 제거 필터(150)가 아닌 다른 방향에 있는 제2결함 위치로 향하는 펄스 신호는 제2결함 위치에서 반사되어 제2반사 신호로서 수신될 수 있다.By providing the pulse
특정 펄스 주파수의 펄스 신호를 제거하는 펄스 신호 제거 필터(150)는, 다양한 공지된 필터를 사용하여 구현할 수 있다. 예를 들어, 단일 모드 광섬유 지연 선로와 Mach-Zehnder 및 Fabry-Perot 간섭계를 이용한 3종류의 마이크로파 주파수 제거 필터(150)를 이용할 수 있다.The pulse
이밖에 다양한 공지된 펄스 제거 필터(150)가 사용될 수 있는데, 예컨대, 펄스 신호 제거 필터(150)는, 커패시턴스가 가변되는 가변 커패시터를 구비하여 가변 커패시터의 커패시턴스에 따라서 원하는 펄스 주파수의 펄스 신호를 제거할 수 있다.In addition, various known pulse elimination filters 150 may be used. For example, the
제거하고자 하는 펄스 신호의 주파수에 맞추어 가변 커패시터의 커패시턴스를 가변시키는 경우에는 가변 커패시턴스 조절부(미도시)를 포함할 수 있다. 참고로, 가변 커패시터는, 두 개의 전극판의 대향 면적을 가변시켜 커패시턴스를 조절하는 것으로서, 가변 커패시턴스 조절부는 두 개의 전극판의 대향 면적을 조절한다. 가변 커패시턴스 조절부는 수동식으로 구현되어 사용자로부터 조절 입력을 받거나, 또는 전자식으로 구현되어 펄스 주파수를 제거할 수 있는 커패시턴스로 자동 조절될 수 있다. 전자식으로 자동 조절되는 경우, 가변 커패시턴스 조절부(미도시)는 케이블 고장 위치 검출기(200)와 연결되어 있으며, 펄스 주파수별로 커패시턴스가 미리 할당되어 있어, 펄스 주파수의 결정이 있게 되면 매칭된 커패시턴스가 되도록 케이블 고장 위치 검출기(200)가 조절한다.And may include a variable capacitance adjusting unit (not shown) when the capacitance of the variable capacitor is varied according to the frequency of the pulse signal to be removed. For reference, the variable capacitor adjusts the capacitance by varying the facing area of the two electrode plates, and the variable capacitance adjuster adjusts the facing area of the two electrode plates. The variable capacitance adjuster may be implemented manually and may receive control input from the user, or it may be electronically implemented and automatically adjusted to a capacitance that can eliminate the pulse frequency. (Not shown) is connected to the cable
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치를 검출하는 케이블 고장 위치 검출기의 구성 블록도이며, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 케이블 고장 위치 검출기의 반사 신호 보정부의 상세 구성 블록도이며, 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 반사 신호가 감쇠기로 스위칭된 모습을 도시한 그림이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 따라 반사 신호가 증폭기로 스위칭된 모습을 도시한 그림이다.FIG. 8 is a block diagram of a cable fault position detector for detecting a cable fault position according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a detailed block diagram of a reflected signal correction unit of a cable fault position detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 10 is a diagram illustrating a state where a reflection signal is switched to an attenuator according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a diagram illustrating a state where a reflection signal is switched to an amplifier according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 케이블 고장 위치 검출기(200)는, 설정된 송신 주파수를 가지는 펄스 신호를 분기하여 케이블에 주입하여, 케이블의 고장 위치에서 반사되는 반사 신호를 검출 및 분석하여 케이블의 고장 위치를 검출한다. 이를 위해 케이블 고장 위치 검출기(200)는, 펄스 신호 발생부(210), 펄스 신호 분기부(220), 펄스 신호 송신부(230), 반사 신호 수신부(240), 반사 신호 보정부(250), 및 고장 위치 판단부(260)를 포함할 수 있다.The cable
펄스 신호 발생부(210)는, 케이블에 주입되는 펄스 신호를 생성한다. 펄스 신호 발생부(210)는, 펄스 신호의 주파수를 결정하는 펄스 주파수 결정 모듈(미도시)과, 펄스 주파수 결정 모듈을 통해 입력받은 펄스 주파수를 가지는 펄스 신호를 발생시키는 파형 발생기와, 파형 발생기에서 발생된 펄스 신호를 아날로그 신호로 변환시키는 디지털-아날로그 컨버터, 및 변환된 신호를 증폭시키는 출력 가변 증폭 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.The pulse
펄스 신호 분기부(220)는, 감쇠기(252)에서 감쇠된 펄스 감쇠 신호를 제1분기 펄스 신호 및 제2분기 펄스 신호로 분기한다. 펄스 신호를 분기하는 방식에는 신호를 분기하는 공지된 다양한 분기 방식이 사용될 수 있다.The pulse
펄스 신호 송신부(230)는, 펄스 신호 제거 필터의 일측에 연결된 케이블에 상기 제1분기 펄스 신호를 주입하며 상기 펄스 신호 제거 필터의 타측에 연결된 케이블에 상기 제2분기 펄스 신호를 주입한다. 펄스 신호 송신부(230)는, 펄스 신호 제거 필터의 일측에 연결된 케이블에 제1분기 라인(L1)을 통하여 제1분기 펄스 신호를 주입하며 펄스 신호 제거 필터의 타측에 연결된 케이블에 제2분리 라인를 통하여 제2분기 펄스 신호를 주입한다.The pulse
펄스 신호의 주입에 있어서, 비접촉식 커플러를 이용하여 케이블에 제1분기 펄스 신호와 제2분기 펄스 신호가 각각 주입되도록 구현할 수 있다. 이러한 비접촉식 커플러는, 공지된 다양한 형태의 비접촉식 커플러가 사용될 수 있다. In the pulse signal injection, the first branch pulse signal and the second branch pulse signal may be respectively injected into the cable using an inductive coupler. Such inductive couplers may be of various known types of inductive couplers.
반사 신호 수신부(240)는, 케이블의 고장 위치로부터 반사된 반사 신호를 수신하여 노이즈를 제거하고 신호 처리하여 출력한다. 펄스 신호 송신된 후 일정 시점이 경과된 후 모니터링하게 되면, 반사 신호 수신부(240)로 입력되는 신호는 케이블에 삽입된 펄스 신호 제거 필터에 의해 고장 위치에서 반사되는 신호만 수신된다. 즉, 반사 신호 수신부(240)는 제1분기 라인(L1)으로부터 제1결함 위치로부터 반사되어 오는 제1반사 신호를 수신하며, 마찬가지로, 제2분기 라인(L2)로부터 제2결함 위치로부터 반사되어 오는 제2반사 신호를 수신할 수 있다.The reflection
예를 들어, 케이블이 60Hz의 운영 주파수(전력 주파수)를 가지는 송수신 케이블로 사용되고, 케이블의 장애 검출을 위해 300Hz의 펄스 신호를 사용하는 경우, 펄스 신호 제거 필터는 60Hz의 운영 주파수는 통과시키며 300Hz의 펄스 신호를 제거한다. 따라서 도 7에 도시한 바와 같이 고장 위치 검출기에서 분기되어 제1분기 라인(L1)을 통하여 펄스 신호 제거 필터의 좌측에 있는 제1주입 위치(N1)로 주입된 300Hz의 제1분기 펄스 신호 중에서 펄스 신호 제거 필터로 향하는 펄스 신호는 제거되며, 펄스 신호 제거 필터가 아닌 다른 방향에 있는 제1결함 위치로 향하는 펄스 신호는 제1결함 위치에서 반사되어 제1반사 신호로서 수신된다. 마찬가지로 고장 위치 검출기에서 분기되어 제2분기 라인를 통하여 펄스 신호 제거 필터의 우측에 있는 제2주입 위치로 주입된 제2분기 펄스 신호 중에서 펄스 신호 제거 필터로 향하는 펄스 신호는 제거되며, 펄스 신호 제거 필터가 아닌 다른 방향에 있는 제2결함 위치로 향하는 펄스 신호는 제2결함 위치에서 반사되어 제2반사 신호로서 수신될 수 있다.For example, if a cable is used as a transmit / receive cable with an operating frequency (power frequency) of 60Hz and a pulse signal of 300Hz is used to detect a fault in the cable, the pulse reject filter will pass the operating frequency of 60Hz, Remove the pulse signal. Therefore, as shown in FIG. 7, among the 300-Hz first branch pulse signals branched at the fault position detector and injected into the first injection position N1 on the left side of the pulse signal rejection filter through the first branch line L1, The pulse signal directed to the signal rejection filter is removed and the pulse signal directed to the first defect location in a direction other than the pulse rejection filter is reflected at the first defect location and received as the first reflected signal. Similarly, a pulse signal branched from the failure position detector and directed to the pulse signal rejection filter is removed from the second branch pulse signal injected to the second injection position on the right side of the pulse signal rejection filter through the second branch line, A pulse signal directed to a second defect location in a different direction may be reflected at the second defect location and received as a second reflected signal.
고장 위치 판단부(260)는 케이블에 주입되어 송신된 제1분기 펄스 신호와 제2분기 펄스 신호를 입력받는다. 그리고 케이블의 고장 위치로부터 반사된 반사 신호를 비교하여 고장 위치를 판단하는 기능을 수행한다. 송신된 펄스 신호와 반사 신호 간의 시간 차이를 측정하여, 고장 위치까지의 거리를 측정한다. 도 3에 도시한 바와 같이 케이블에서 펄스 신호를 송신할 때의 송신 시점과 반사 신호를 수신할 때까지의 시간 t를 이용하여 구할 수 있다.The failure
[식 1][Formula 1]
R = (C×t1) / 2R = (C x t1) / 2
즉, 상기의 [식 1]에 기재한 바와 같이 펄스 신호를 송신할 때의 송신 시점과 반사 신호를 수신할 때까지의 시간 t1를 광속(3×108m/s)인 C로 곱한 후, 2로 나눔으로써, 장애 위치까지의 거리 R을 산출할 수 있다. That is, as described in the above-mentioned [Expression 1], the time t1 from when the pulse signal is transmitted to when the reflected signal is received is multiplied by C, which is the luminous flux (3 x 10 8 m / s) 2, the distance R to the obstacle position can be calculated.
아울러 고장 위치 판단부(260)는, 수신되는 반사 신호의 형태에 따라 수신되는 반사 신호의 형태를 이용하여 케이블의 고장 형태를 파악할 수 있다. 고장 위치의 고장 형태에 따라서 반사 신호의 형태가 각각 다르기 때문이다. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 수신된 반사 신호가 송신된 펄스 신호와 동일한 형태를 가질 경우 고장 위치가 단선(open circuit)되었다고 판단한다. 또한 수신된 반사 신호가 송신된 펄스 신호의 리버스(reverse) 형태를 가질 경우 고장 위치가 합선(short circuit)되었다고 판단한다.In addition, the failure
참고로 고장 위치 판단부(260)는, 제1분기 라인(L1)의 고장 위치를 파악하는 경우에는 제1반사 신호를 이용하여 제1분기 라인의 고장 위치를 파악하며, 제2분기 라인(L2)의 고장 위치를 파악하는 경우에는 제2반사 신호를 이용하여 제2분기 라인의 고장 위치를 파악한다.For reference, when the failure position of the first branch line L1 is grasped, the failure
한편, 반사 신호 수신부(240)를 통해 수신되는 반사 신호는, 신호 세기가 큰 반사 신호로서 수신되기 때문에 파형이 왜곡되기 쉽다. 이럴 경우 고장 위치 판단부(260)에서의 고장 위치 판단에 오류가 발생할 수 있다. 반대로 반사 신호의 세기가 약할 경우 고장 위치를 검출하기 어려운 경우가 발생할 수 있다.On the other hand, the reflected signal received through the reflected
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 반사 신호 수신부(240)와 고장 위치 판단부(260) 사이에 반사 신호 보정부(250)를 구비한다.In order to solve such a problem, the present invention includes a reflection
반사 신호 보정부(250)는, 반사 신호 수신부(240)에서 출력되는 반사 신호의 세기에 따라서 감쇠 또는 증폭하여 보정된 보정 신호로서 출력한다. 이를 위해 반사 신호 보정부(250)는, 감쇠기(252), 감쇠비 조절 모듈(255), 증폭기(253), 신호 세기 측정 모듈(254), 및 스위칭 모듈(251)을 포함할 수 있다.The reflected
참고로 이하에서의 도면 및 상세 설명은, 단일의 반사 신호, 예컨대 제1반사 신호를 보정 처리하는 예를 도시하였으나, 이는 이해를 돕기 위한 설명 예시일뿐이다. 따라서 제1반사 신호뿐만 아니라, 제2반사 신호를 대상으로 각각 보정처리하여 고장 위치 판단부(260)에 제공하는 경우에도 마찬가지로 적용될 것이다.For reference, the drawings and the detailed description below show an example of correcting a single reflected signal, for example, a first reflected signal, but this is only an illustrative example for the sake of understanding. Therefore, the present invention will be similarly applied to the case where the first and second reflection signals are subjected to correction processing on the first and second reflection signals, respectively, and are provided to the failure
감쇠기(252)는, 반사 신호 수신부(240)에서 출력되는 반사 신호의 진폭을 감쇠시켜 고장 위치 판단부(260)로 출력한다. 감쇠기(252)(attenuator)란, 저항 회로망으로 구성되는데, 진폭을 작게 할 뿐이고 신호 파형을 변형시키지 않기 때문에 감쇠기(252)의 입출력 임피던스는 모두 전송선로의 특성 임피던스와 일치된다. 본 발명은 감쇠기(252)를 가변 저항으로 구성한다.The
감쇠기(252)는, 원래의 신호 파형에서 감쇠된 신호 파형의 비를 나타내는 감쇠비가 결정되어야 하는데, 본 발명은 별도의 감쇠비 조절 모듈(255)을 두어 감쇠기(252) 내의 가변 저항의 저항값을 조절하도록 한다.The
감쇠비 조절 모듈(255)은, 반사 신호의 세기에 비례하여 감쇠비를 가지도록 가변 저항의 저항값을 조절한다. 따라서 수신되는 반사 신호의 세기가 클수록 감쇠를 더 많이 시켜 왜곡 크기를 최소로 할 수 있다.The damping
예를 들어 반사 신호의 세기가 제2세기일 때 제2감쇠비를 가진다고 할 때, 반사 신호의 세기가 제2세기보다 큰 제3세기를 가지는 경우 제2감쇠비보다 큰 제3감쇠비를 가지도록 가변 저항의 저항값을 조절한다. 반대로, 반사 신호의 세기가 제2크기보다 작은 제1크기를 가지는 경우 제2감쇠비보다 작은 제1감쇠비를 가지도록 가변 저항의 저항값을 조절한다. For example, when the intensity of the reflected signal has a second damping ratio when the intensity of the reflected signal is a second intensity, when the intensity of the reflected signal has a third intensity higher than the second intensity, The resistance value of the resistor is adjusted. On the other hand, if the intensity of the reflected signal has a first magnitude smaller than the second magnitude, the resistance value of the variable resistor is adjusted to have a first damping ratio that is smaller than the second damping ratio.
증폭기(253)는, 감쇠기(252)와 병렬적으로 위치하여, 반사 신호 수신부(240)에서 출력되는 반사 신호의 진폭을 증가시켜 출력한다. OP 앰프 등의 증폭기(253)가 사용될 수 있다.The
반사 신호 세기 측정 모듈(254)은, 반사 신호 수신부(240)에서 출력되는 반사 신호의 세기를 측정한다.The reflected signal
스위칭 모듈(251)은, 반사 신호의 세기에 따라서 상기 반사 신호 수신부(240)에서 출력되는 반사 신호를 감쇠기(252)로 스위칭하거나, 또는 반사 신호 수신부(240)에서 출력되는 반사 신호를 증폭기(253)로 스위칭한다. 스위칭 모듈(251)은, 반사 신호의 세기가 미리 설정된 스위칭 기준 신호보다 크거나 같을 경우 도 10에 도시한 바와 같이 감쇠기(252)로 스위칭하여 감쇠 보정되도록 한다. 따라서 근거리의 고장 위치에서 반사되어 수신되는 반사 신호의 경우 신호 세기가 크기 때문에 감쇠기(252)로 스위칭하여 감쇠기(252)를 통해 반사 신호를 감쇠시킴으로써 수신되는 반사 신호의 왜곡을 최소로 할 수 있다.The
반대로, 스위칭 모듈(251)은, 반사 신호의 세기가 스위칭 기준 신호보다 작을 경우 도 11과 같이 증폭기(253)로 스위칭하여 증폭 조정되도록 한다. 원거리의 고장 위치에서 반사되어 수신되는 반사 신호의 경우, 신호 세기가 작기 때문에 증폭기(253)로 스위칭하여 증폭기(253)를 통해 반사 신호를 증폭시킴으로써 수신되는 반사 신호를 이용하여 정확한 고장 위치 검출이 이루어지도록 한다.Conversely, when the intensity of the reflected signal is smaller than the switching reference signal, the
참고로, 도 12(a)는 반사 신호 수신부(240)에서 출력되어 보정되기 전에 측정된 반사 신호의 측정 그래프 사진이며, 도 12(b)는 반사 신호 수신부(240)에서 출력된 신호를 감쇠기(252)로 보정하여 보정한 반사 신호의 측정 그래프 사진이다. 감쇠기(252)를 통한 감쇠 보정을 통하여 도 12(b)에 도시한 바와 같이 기울기 왜곡이 개선되었음을 알 수 있다.12 (a) is a graph showing a measurement graph of a reflection signal measured before being output from the
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.The embodiments of the present invention described above are selected and presented in order to facilitate the understanding of those skilled in the art from a variety of possible examples. The technical idea of the present invention is not necessarily limited to or limited to these embodiments Various changes, modifications, and other equivalent embodiments are possible without departing from the spirit of the present invention.
210:펄스 신호 발생부 200:펄스 신호 분기부
230:펄스 신호 송신부 240:반사신호 수신부
250:반사신호 보정부 251:스위칭 모듈
252:감쇠기 253:증폭기
254:신호세기 측정 모듈 255:감쇠비 조절 모듈210: Pulse signal generation unit 200: Pulse signal generation unit
230: Pulse signal transmitter 240: Reflected signal receiver
250: reflection signal correction unit 251: switching module
252: Attenuator 253: Amplifier
254: Signal strength measurement module 255: Damping ratio adjustment module
Claims (6)
분기된 펄스 신호가 입력되는 두 지점의 사이의 케이블에 삽입되어 상기 펄스 신호를 제거하는 펄스 신호 제거 필터;
를 포함하며,
상기 케이블 고장 위치 검출기는,
케이블에 주입되는 펄스 신호를 생성하는 펄스 신호 발생부; 상기 펄스 신호 발생부에서 생성된 펄스 신호를 제1분기 펄스 신호 및 제2분기 펄스 신호로 분기하는 펄스 신호 분기부; 상기 펄스 신호 제거 필터의 일측에 연결된 케이블에 상기 제1분기 펄스 신호를 주입하며 상기 펄스 신호 제거 필터의 타측에 연결된 케이블에 상기 제2분기 펄스 신호를 주입하는 펄스 신호 송신부; 케이블의 고장 위치로부터 반사된 반사 신호를 수신하여 노이즈를 제거하고 신호 처리하여 출력하는 반사 신호 수신부; 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 세기에 따라서 감쇠 또는 증폭하여 보정된 보정 신호로서 출력하는 반사 신호 보정부; 및 케이블에 송신된 펄스 신호와 상기 반사 신호 보정부를 통해 보정된 보정 신호를 비교하여 고장 위치를 판단하는 고장 위치 판단부;를 포함하며,
상기 반사 신호 보정부는,
상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 진폭을 감쇠시켜 출력하며, 가변 저항으로 구현되는 감쇠기; 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 진폭을 증가시켜 출력하는 증폭기; 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호를 상기 감쇠기 또는 증폭기 중 어느 하나의 모듈로 스위칭하여 전달하는 스위칭 모듈; 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호의 세기를 측정하는 반사 신호 세기 측정 모듈; 및 상기 반사 신호의 세기에 비례하여 감쇠비를 가지도록 상기 가변 저항의 저항값을 조절하는 감쇠비 조절 모듈;을 포함하며,
상기 스위칭 모듈은, 상기 반사 신호의 세기에 따라서 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호를 상기 감쇠기로 스위칭하거나, 또는 상기 반사 신호 수신부에서 출력되는 반사 신호를 상기 증폭기로 스위칭함을 특징으로 하는 반사 신호 보정을 통한 케이블 고장 위치 검출 장치.
A cable fault position detector for detecting a failure position of a cable by detecting and analyzing a reflection signal reflected at a fault position of the cable by branching a pulse signal having a set transmission frequency and injecting the pulse signal into the cable; And
A pulse signal rejection filter inserted into a cable between two points where a branched pulse signal is input to remove the pulse signal;
/ RTI >
The cable fault location detector comprises:
A pulse signal generator for generating a pulse signal to be injected into the cable; A pulse signal branching unit for branching the pulse signal generated by the pulse signal generating unit to a first branch pulse signal and a second branch pulse signal; A pulse signal transmitter for injecting the first branch pulse signal into a cable connected to one side of the pulse signal rejection filter and injecting the second branch pulse signal into a cable connected to the other side of the pulse signal rejection filter; A reflection signal receiving unit for receiving a reflected signal reflected from a failure position of the cable to remove noise, processing the signal, and outputting the signal; A reflected signal correcting unit for attenuating or amplifying the reflected signal according to the intensity of the reflected signal output from the reflected signal receiving unit and outputting the corrected signal as a corrected signal; And a fault location determination unit for comparing a pulse signal transmitted to the cable with a correction signal corrected through the reflection signal correction unit to determine a fault location,
Wherein the reflection signal correction unit comprises:
An attenuator for attenuating and outputting the amplitude of the reflection signal output from the reflection signal receiver and implemented as a variable resistor; An amplifier for increasing the amplitude of the reflection signal output from the reflection signal receiver; A switching module for switching the reflection signal output from the reflection signal receiver to one of the attenuator and the amplifier and transmitting the switching signal; A reflected signal intensity measuring module for measuring the intensity of the reflected signal output from the reflected signal receiver; And a damping ratio adjustment module for adjusting a resistance value of the variable resistor to have a damping ratio in proportion to the intensity of the reflected signal,
Wherein the switching module switches the reflection signal output from the reflection signal receiver to the attenuator or switches the reflection signal output from the reflection signal receiver to the amplifier according to the intensity of the reflection signal, A device for detecting a cable fault location through compensation.
상기 반사 신호의 세기가 미리 설정된 스위칭 기준 신호보다 크거나 같을 경우 상기 감쇠기로 스위칭하며, 상기 반사 신호의 세기가 상기 스위칭 기준 신호보다 작을 경우 상기 증폭기로 스위칭하는 반사 신호 보정을 통한 케이블 고장 위치 검출 장치.
The switching power supply according to claim 1,
Wherein the switching signal is switched to the attenuator when the intensity of the reflected signal is equal to or greater than a predetermined switching reference signal and is switched to the amplifier when the intensity of the reflected signal is smaller than the switching reference signal, .
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