KR102403255B1 - System for diagonising cable - Google Patents

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Abstract

본 기술은 케이블 진단 시스템이 개시된다. 본 발명의 구체적인 예에 따르면, 전력 케이블의 각 상의 영상 변류기를 통해 영상전류를 측정하고 각 상의 열화상 카메라를 통해 전력 케이블 접속부의 열화상을 측정함으로써, 전력 케이블의 유효성 절연저항 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연 열화 상태를 실시간으로 분석할 수 있고, 전력 케이블의 절연저하 부분을 판단할 수 있으며, 열화 상태 및 원인을 정확하게 파악할 수 있고, 이에 전력 케이블의 절연저하 및 열화로 인한 전기적 사고를 근본적으로 방지하여 케이블 진단시스템의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.The present technology discloses a cable diagnostic system. According to a specific example of the present invention, by measuring the image current through the image current transformer of each phase of the power cable and measuring the thermal image of the power cable connection part through the thermal imaging camera of each phase, the effectiveness of the power cable and the insulation resistance and insulation deterioration state and It is possible to analyze the insulation deterioration state of the power cable connection part in real time, determine the insulation deterioration part of the electric power cable, and accurately determine the deterioration state and cause, thereby preventing electrical accidents caused by insulation deterioration and deterioration of the electric power cable. It has the effect of improving the reliability of the cable diagnosis system by fundamentally preventing it.

Description

케이블 진단 시스템{SYSTEM FOR DIAGONISING CABLE}Cable diagnostic system {SYSTEM FOR DIAGONISING CABLE}

본 발명은 케이블 진단 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변압기 2차측 특고압 이상 전력 케이블 및 전력 케이블 접속부의 절연저하를 진단할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a cable diagnosis system, and more particularly, to a technology capable of diagnosing insulation deterioration of a transformer secondary side extra-high voltage abnormal power cable and a power cable connection part.

일반적으로 저압 3상 4선식 전력 케이블에 영상 변류기(ZCT: Zero Current Transformer)를 설치하여 케이블에 흐르는 영상 누설 전류를 측정하고 측정된 영상 누설 전류가 기 정해진 임계값을 초과하는 경우 차단기가 동작된다. 이에 케이블의 전기 피해 및 사고를 미연에 방지할 수 있다.In general, a zero current transformer (ZCT) is installed in a low-voltage three-phase four-wire power cable to measure the zero-phase leakage current flowing through the cable, and the breaker operates when the measured zero-phase leakage current exceeds a predetermined threshold. Accordingly, it is possible to prevent electrical damage and accidents of cables in advance.

그러나 이러한 영상 누설전류 검출장치는 상간 불평형 전류 및 대지 절연 저항에 기인하는 누설전류 성분이 혼재되어 있어 정확한 누설 전류를 산출할 수 없어 실시간 절연저항 측정이 어렵다. 이에 이러한 영상 누설전류 검출장치는 비접전 선로, 일 례로 3상 3선의 전력 케이블에 주로 적용하고 있으며, 3상 4선 식 전력 케이블에는 부적합하다. However, since such a zero phase leakage current detection device contains a mixture of leakage current components caused by phase-to-phase unbalance current and earth insulation resistance, it is difficult to accurately calculate leakage current, making it difficult to measure insulation resistance in real time. Accordingly, such a zero-phase leakage current detection device is mainly applied to a non-contact line, for example, a 3-phase 3-wire power cable, and is not suitable for a 3-phase 4-wire type power cable.

다른 례로 영상 누설전류 검출장치는 케이블 접속부에 현재 상태의 온도를 측정하여 분석하고 분석 결과에 따라 열화 상태를 판단하는 적외선 열화상 측정장치로 추가 설치하여 케이블의 절연저항을 분석하기 어려운 한계에 도달하였다.As another example, the video leakage current detection device was additionally installed as an infrared thermal imaging device that measures and analyzes the current state temperature at the cable connection part and determines the deterioration state according to the analysis result, so that it is difficult to analyze the insulation resistance of the cable. .

이에 따라, 3상 4선식 전력 케이블의 접지선의 실시간 저항성 누설전류 측정과 적외선 열화상 측정을 통해 케이블의 실시간 절연저항 상태 및 접속부의 열화상태를 감지할 수 있는 케이블 진단 시스템의 개발이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need to develop a cable diagnosis system capable of detecting the real-time insulation resistance state of the cable and the deterioration state of the connection part through real-time resistive leakage current measurement and infrared thermal imaging measurement of the ground wire of a 3-phase 4-wire power cable.

대한민국 공개특허공보 제2000-0063837호(휴전 중인 저압 지중선로의 실시간 누전경보시스템 및 그 방법)Republic of Korea Patent Publication No. 2000-0063837 (Real-time earth leakage alarm system and method of low-voltage underground line during a ceasefire)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전력 케이블의 각 상의 영상 변류기를 통해 영상전류를 측정하고, 각 상의 열화상 카메라를 통해 전력 케이블 접속부의 열화상을 측정함으로써, 전력 케이블의 유효성 절연저항 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연 열화 상태를 실시간으로 분석할 수 있고, 전력 케이블의 절연저하 부분을 판단할 수 있으며, 열화 상태 및 원인을 정확하게 진단할 수 있고, 이에 전력 케이블의 절연저하로 인한 전기적 사고를 근본적으로 방지하여 케이블 진단시스템의 신뢰성을 향상하기 위한 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to measure the image current through the image current transformer of each phase of the power cable, and measure the thermal image of the power cable connection part through the thermal imaging camera of each phase, so that the effectiveness of the power cable insulation resistance and insulation deterioration state It is possible to analyze the insulation deterioration state of the power cable connection part in real time, determine the insulation deterioration part of the power cable, and accurately diagnose the deterioration state and cause, thereby preventing electrical accidents caused by insulation deterioration of the power cable. This is to improve the reliability of the cable diagnostic system by fundamentally preventing it.

본 발명의 일 실시 양태에 따르면, 일 실시 예의 따른 케이블 진단 시스템은,According to an embodiment of the present invention, a cable diagnosis system according to an embodiment includes:

전력 케이블의 각 상의 접지선에 부착하여 각 상의 전압 및 영상전류를 측정하는 다수의 영상 변류기;a plurality of phase current transformers attached to the ground wire of each phase of the power cable to measure the voltage and phase current of each phase;

전력 케이블의 접속부에 설치되어 근접 열화상을 측정하는 다수의 적외선 열화상 카메라; 및a plurality of infrared thermal imaging cameras installed at the connection part of the power cable to measure proximity thermal images; and

상기 다수의 영상 변류기 및 적외선 열화상 카메라에 접속되어, 전원 공급 후 측정된 전력 케이블의 각 상의 전압 및 영상전류와 상기 열화상 카메라의 열화상을 포함하는 실측 데이터를 토대로 전력 케이블의 유효성 절연저항 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연 열화 상태를 분석하는 제어부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.It is connected to the plurality of image current transformers and the infrared thermal imaging camera, and based on the measured data including the voltage and image current of each phase of the power cable measured after power is supplied and the thermal image of the thermal imaging camera, the effectiveness of the power cable, the insulation resistance and It is characterized in that it comprises a control unit for analyzing the insulation deterioration state and the insulation deterioration state of the power cable connection part.

바람직하게 상기 제어부는,Preferably, the control unit,

전력 케이블의 각 상의 전압 및 영상전류를 포함하는 실측 데이터를 토대로 저항성 누설전류를 도출하는 누설전류 감지모듈;a leakage current detection module for deriving a resistive leakage current based on measured data including voltage and zero current of each phase of the power cable;

상기 전력 케이블의 접지선 저항성 누설전류을 토대로 케이블 절연저항를 도출하고 도출된 케이블 절연저항을 토대로 전력 케이블의 절연 열화 상태를 도출하고, 접속부의 열화상을 토대로 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 도출하는 열화상태 도출모듈; 및Degradation state in which cable insulation resistance is derived based on the ground wire resistance leakage current of the power cable, the insulation deterioration state of the power cable is derived based on the derived cable insulation resistance, and the insulation deterioration state of the power cable connection part is derived based on the thermal image of the connection part derivation module; and

상기 열화상태 도출모듈의 상기 전력 케이블의 절연의 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 토대로 절연저하 부분을 판단하는 절연저하 부분 판단모듈을 포함할 수 있다.The deterioration state derivation module may include an insulation deterioration part determination module for determining the insulation deterioration part based on the deterioration state of the insulation of the power cable and the deterioration state of the insulation of the power cable connection part.

바람직하게 상기 절연저하 부분은Preferably, the insulation lowering part is

상기 전력 케이블 및 전력 케이블 접속부 중 하나일 수 있다.It may be one of the power cable and the power cable connection part.

바람직하게 상기 제어부는 전력 케이블의 각 상의 전압 및 영상전류와 전력 케이블 접속부의 열화상을 포함하는 실측 데이터와 실측 데이터의 분석 결과에 따라 도출된 전력 케이블의 저항성 누설전류, 케이블 절연저항, 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 포함하는 분석 데이터 중 적어도 하나를 전달하는 통신모듈을 더 포함할 수 있다.Preferably, the control unit is a resistive leakage current of the power cable, cable insulation resistance, and insulation deterioration derived according to the analysis result of the measured data and the measured data including the voltage and zero current of each phase of the power cable and the thermal image of the power cable connection part It may further include a communication module for transmitting at least one of the analysis data including the state and the deterioration of the insulation of the power cable connection unit.

바람직하게 상기 시스템은, Preferably, the system comprises:

상기 통신 모듈의 실측 데이터 및 분석 데이터 중 적어도 하나를 인터넷 통신망을 통해 전달하는 게이트웨이; 및a gateway for transmitting at least one of the measured data and the analyzed data of the communication module through an Internet communication network; and

상기 게이트웨이를 통해 수신된 실측 데이터를 토대로 실측 데이터를 토대로 분석 데이터를 도출하고 도출된 분석 데이터를 사용자 단말로 전달하는 관제 서버를 포함할 수 있다.It may include a control server for deriving analysis data based on the measurement data based on the measurement data received through the gateway and delivering the analysis data to the user terminal.

바람직하게 상기 관제 서버는,Preferably, the control server,

상기 도출된 분석 데이터와 수신된 분석 데이터를 토대로 도출된 분석 데이터의 분석 결과에 대한 검증을 수행하고 검증 성공 시 분석 데이터를 사용자 단말로 전달하도록 구비될 수 있다.It may be provided to verify the analysis result of the analysis data derived based on the derived analysis data and the received analysis data, and to transmit the analysis data to the user terminal when the verification is successful.

본 발명에 따르면 본원 발명의 한 실시예에 따른 케이블 진단 시스템은, 전력 케이블의 각 상의 영상 변류기를 통해 영상전류를 측정하고 각 상의 열화상 카메라를 통해 전력 케이블 접속부의 열화상을 측정함으로써, 전력 케이블의 유효성 절연저항 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연 열화 상태를 실시간으로 분석할 수 있고, 전력 케이블의 절연저하 부분을 판단할 수 있으며, 열화 상태 및 원인을 정확하게 파악할 수 있고, 이에 전력 케이블의 절연저하 및 열화로 인한 전기적 사고를 근본적으로 방지하여 케이블 진단시스템의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.According to the present invention, the cable diagnosis system according to an embodiment of the present invention measures the image current through the image current transformer of each phase of the power cable and measures the thermal image of the power cable connection part through the thermal imaging camera of each phase, Insulation resistance and insulation deterioration state and insulation deterioration state of the power cable connection part can be analyzed in real time, the insulation deterioration part of the power cable can be determined, the deterioration state and cause can be accurately identified, and the power cable It has the effect of improving the reliability of the cable diagnostic system by fundamentally preventing electrical accidents caused by insulation degradation and deterioration.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 일 실시 예의 케이블 진단 시스템 구성도이다.
도 2는 일 실시 예의 시스템의 제어부의 세부 구성도이다.The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention to be described later, so the present invention is a matter described in such drawings should not be construed as being limited only to
1 is a configuration diagram of a cable diagnosis system according to an exemplary embodiment.
2 is a detailed configuration diagram of a control unit of a system according to an exemplary embodiment.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention and methods of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in this specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terms used in the present invention have been selected as currently widely used general terms as possible while considering the functions in the present invention, but these may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, and the like. In addition, in a specific case, there is a term arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than the name of a simple term.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.In the entire specification, when a part "includes" a certain element, this means that other elements may be further included, rather than excluding other elements, unless otherwise stated. Also, as used herein, the term “unit” refers to a hardware component such as software, FPGA, or ASIC, and “unit” performs certain roles. However, "part" is not meant to be limited to software or hardware. A “unit” may be configured to reside on an addressable storage medium and may be configured to refresh one or more processors.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description will be omitted.

도 1은 일 실시 예의 케이블 진단 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다. 도 1를 참조하면, 일 실시 예의 케이블 진단 시스템은, 3상 4선의 전력 케이블의 각 상의 영상 변류기를 통해 저항성 누설전류를 측정하고, 각 상의 열화상 카메라를 통해 케이블 접속부의 열화상 상태를 감지하도록 구비되고, 이에 케이블 진단 시스템(S)는 다수의 영상 변류기(10), 다수의 적외선 열화상 카메라(20), 제어부(30), 게이트웨이(40), 관제 서버(50), 및 사용자 단말(60) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.1 is a block diagram illustrating a schematic structure of a cable diagnostic system according to an exemplary embodiment. Referring to FIG. 1 , the cable diagnosis system according to an embodiment measures the resistive leakage current through the image current transformer of each phase of the 3-phase 4-wire power cable, and detects the thermal image state of the cable connection part through the thermal imaging camera of each phase. The cable diagnosis system (S) includes a plurality of image current transformers (10), a plurality of infrared thermal imaging cameras (20), a control unit (30), a gateway (40), a control server (50), and a user terminal (60). ) may include at least one of.

다수의 영상 변류기(10)는 변전소 변압기의 2차측 특고압 이상 전력 케이블 저압 각 상의 접지선에 설치되어 각 상의 전압 및 누설전류를 측정할 수 있다. 일 례로, 저압 3상 4선의 전력 케이블의 각 상의 접지선에 영상 변류기(10)가 각각 설치되어 각 상과 접지선의 전류차가 측정된다.A plurality of phase current transformers 10 may be installed on the ground wire of each phase of the secondary side extra-high voltage or higher power cable low voltage of the substation transformer to measure the voltage and leakage current of each phase. For example, a zero-phase current transformer 10 is installed on the ground wire of each phase of the low-voltage 3-phase 4-wire power cable, and the current difference between each phase and the ground wire is measured.

각 상의 영상 변류기(10)는 각 상의 영상전류(Igo)를 측정하고 측정된 각 상의 영상전류(Igo)는 제어부(30)로 전달된다.The phase current transformer 10 of each phase measures the phase current Igo of each phase, and the measured phase current Igo of each phase is transmitted to the controller 30 .

한편, 다수의 적외선 열화상 카메라(20)는 저압 3상 4선의 전력 케이블 접속부(A)의 각 상에 각각 설치되어 접속부(A)의 열화상을 근접 측정할 수 있다. 일 례로 적외선 열화상 카메라(20)는 온도, 열화정도, 과부하 상태 등을 열감지를 기준으로 다른 색상으로 촬영하는 카메라로서, 열화상 카메라에서 촬영된 영상에서 열화상 측정값은 제어부(30)로 전달된다.On the other hand, a plurality of infrared thermal imaging cameras 20 may be respectively installed on each of the low-voltage 3-phase 4-wire power cable connection part (A) to measure the proximity of the thermal image of the connection part (A). For example, the infrared thermal imaging camera 20 is a camera that photographs temperature, deterioration degree, overload state, etc. in different colors based on thermal detection, and the thermal image measurement value from the image captured by the thermal imaging camera is transmitted to the controller 30 . do.

이에 제어부(30)는 수신된 영상전류(Igo) 및 열화상을 토대로 저항성 누설전류, 케이블 절연저항, 절연저하 부분, 및 열화 상태를 도출할 수 있다. Accordingly, the controller 30 may derive a resistive leakage current, a cable insulation resistance, an insulation degradation portion, and a deterioration state based on the received zero-phase current Igo and the thermal image.

도 2는 도 1에 도시된 제어부(30)의 세부 구성도로서, 도 2를 참조하면, 제어부(30)는 누설전류 감지모듈(31), 열화상태 도출모듈(32), 절연저하 부분 판단모듈(33) 및 통신모듈(34)를 포함할 수 있다. 여기서 본 실시 예에 따른 각 모듈(module)은 독립하여 동작 가능한 단위를 나타내며, 소프트웨어 모듈 및 하드웨어 모듈을 모두 포함한다.2 is a detailed configuration diagram of the control unit 30 shown in FIG. 1 . Referring to FIG. 2 , the control unit 30 includes a leakage current detection module 31 , a deterioration state derivation module 32 , and an insulation deterioration part determination module (33) and may include a communication module (34). Here, each module according to the present embodiment represents an independently operable unit, and includes both a software module and a hardware module.

누설전류 감지모듈(31)은 영상 변류기(ZCT: 10)를 통하여 검출된 각 상의 영상전류(Igo)를 토대로 저항성 누설전류 및 케이블 절연저항을 분석하는 기능을 수행할 수 있다. The leakage current detection module 31 may perform a function of analyzing the resistive leakage current and the cable insulation resistance based on the zero phase current Igo of each phase detected through the zero phase current transformer (ZCT) 10 .

즉, 수신된 영상전류(Igo)는 정전용량에 의한 누설전류(Igc)와 절연저항에 의한 누설전류(Igr)을 포함하고 있다. 일 예로 측정된 영상전류(Igo)는 절연 저항에 의한 누설전류 뿐 만 아니라 정전용량에 의한 누설전류를 포함할 수 있기 때문에 케이블의 절연상태를 정확히 확인할 수 없다. 이에 누설전류에 의한 전기재해를 예방하기 위해서는 기존의 영상전류(Igo)로부터 저항성 누설전류(Igr)을 도출하고 관리해야 한다. That is, the received zero-phase current Igo includes a leakage current Igc due to capacitance and a leakage current Igr due to insulation resistance. For example, since the measured zero current Igo may include leakage current due to capacitance as well as leakage current due to insulation resistance, the insulation state of the cable cannot be accurately confirmed. Accordingly, in order to prevent an electric disaster caused by leakage current, it is necessary to derive and manage the resistive leakage current (Igr) from the existing zero current (Igo).

이에 누설전류 감지모듈(31)은 저항성 누설전류(Igr)를 다음과 같이 전압(v)과 측정된 영상전류(Igo)를 이용하여 검출한다. 전압(v)는 순시값으로 식 (1)과 같다.Accordingly, the leakage current detection module 31 detects the resistive leakage current Igr using the voltage v and the measured zero-phase current Igo as follows. The voltage (v) is an instantaneous value, as in Equation (1).

[식 1][Equation 1]

Figure 112020007511189-pat00001
Figure 112020007511189-pat00001

여기서 v는 전압의 실효값,

Figure 112020007511189-pat00002
,
Figure 112020007511189-pat00003
는 전원 주파수이다.where v is the rms voltage,
Figure 112020007511189-pat00002
,
Figure 112020007511189-pat00003
is the power frequency.

즉, 측정하고자 하는 케이블의 영상전류(Igo)가 정현파라면 합성 영상전류(Igo)의 순시값(igo)는 식 (2)와 같다.That is, if the zero-phase current (Igo) of the cable to be measured is a sine wave, the instantaneous value (igo) of the synthesized zero-phase current (Igo) is the same as Equation (2).

[식 2][Equation 2]

Figure 112020007511189-pat00004
Figure 112020007511189-pat00004

여기서

Figure 112020007511189-pat00005
는 전압(v)과 영상전류(Igo)와의 위상 차이다. 영상전류(Igo)는 저항성분과 용량성분으로 구분되며, 각각의 벡터로부터 저항성분과 용량성분의 벡터합이 영상전류(Igo)가 된다. 따라서 저항성 누설전류(Iqr)와 용량성 누설전류(Iqc)는 식(3)과 같이 각각 나타낼 수 있다.here
Figure 112020007511189-pat00005
is the phase difference between the voltage (v) and the zero current (Igo). The zero-phase current Igo is divided into a resistive component and a capacitive component, and the vector sum of the resistive component and the capacitive component from each vector becomes the zero-phase current Igo. Therefore, the resistive leakage current Iqr and the capacitive leakage current Iqc can be expressed as Equation (3), respectively.

[식3][Formula 3]

Figure 112020007511189-pat00006
,
Figure 112020007511189-pat00007
Figure 112020007511189-pat00006
,
Figure 112020007511189-pat00007

따라서, 저항성 누설전류(Iqr)는 기준 전압의 위상차와 영상전류을 계산하여 검출하며, 기준 전압의 위상차 검출은 위하여 전압(v)의 zero-crossing을 검출하여 전압의 기준 위상을 검출한 다음 영상전류(Igo)와 위상차를 검출하여 계산할 수 있다. Therefore, the resistive leakage current (Iqr) is detected by calculating the phase difference of the reference voltage and the zero-phase current. To detect the phase difference of the reference voltage, zero-crossing of the voltage (v) is detected to detect the reference phase of the voltage, and then Igo) and the phase difference can be detected and calculated.

그에 더하여, 누설전류 감지모듈(31)은 전압의 zero-crossing 부근에서 발생하는 영상전류의 크기(RMS: Root Means Square)의 변화를 토대로 아크 발생을 실시간으로 검출할 수 있고, 획득된 영상전류를 토대로 발생된 아크가 유해 아크인 지를 검출할 수 있다. 일 례로, 누설전류 감지모듈(31)는 영상 전류(Igo)에 대해 기 정해진 고주파 성분의 컷오프 주파수를 토대로 영상 전류(Igo)를 필터링하고, 컷오프 주파수 대역을 통과한 영상 전류(Igo)에 대해 준 첨두치(Quasi Peak)를 검출하며, 검출된 영상 전류의 준 첨두치를 디지털 형태로 변환하고 변환된 디지털 형태로 변환된 영상 전류의 준 첨두치에 대해 발생된 아크가 유해 아크 검출 조건을 만족하는 검출된 아크를 유해 아크로 판단할 수 있다.In addition, the leakage current detection module 31 can detect the arc generation in real time based on the change in the magnitude of the zero-crossing current (RMS: Root Means Square) occurring near the zero-crossing of the voltage, and It is possible to detect whether the arc generated based on the arc is a harmful arc. For example, the leakage current detection module 31 filters the zero phase current Igo based on a cutoff frequency of a high frequency component predetermined with respect to the zero phase current Igo, and provides a quasi current for the zero phase current Igo that has passed the cutoff frequency band. Detects the quasi peak, converts the quasi-peak value of the detected zero-phase current into digital form, and detects that the arc generated for the quasi-peak value of the zero-phase current converted into the converted digital form satisfies the harmful arc detection condition Arc can be judged as hazardous arc.

여기서, 유해 아크 검출 조건은 1차 하모닉 성분과 상기 1차 하모닉 성분을 제외한 나머지 하모니 성분의 합의 비(THD)가 판단 기준치(바람직하게 10%)를 초과하며, 디지털 형태의 고주파 영상 전류의 준 첨두치가 기 정해진 소정치(10dB)를 초과하는 경우이다.Here, the harmful arc detection condition is that the ratio (THD) of the first harmonic component and the sum of the remaining harmonic components excluding the first harmonic component exceeds the judgment reference value (preferably 10%), and the quasi-peak of the digital high-frequency image current This is a case in which the value exceeds a predetermined value (10 dB).

한편, 열화상태 도출모듈(32)는 누설전류 감지모듈(31)의 저항성 누설전류(Iqr)에 변화를 토대로 전력 케이블의 절연저항을 도출하고 이에 절연저항의 열화 상태를 판단할 수 있다. 그에 더하여 열화상태 도출모듈(32)은 각 상의 열화상 측정값과 기 정해진 기준 허용 상승값과 비교 분석하여 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 감지할 수 있다. 이러한 케이블의 절연의 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연 열화 상태는 절연저하 부분 판단모듈(33)로 전달된다.On the other hand, the deterioration state deriving module 32 may derive the insulation resistance of the power cable based on the change in the resistive leakage current Iqr of the leakage current detection module 31 and determine the deterioration state of the insulation resistance accordingly. In addition, the deterioration state derivation module 32 may detect the deterioration state of the insulation of the power cable connection part by comparing and analyzing the thermal image measurement value of each phase with a predetermined standard allowable rise value. The deterioration state of the insulation of the cable and the deterioration state of the insulation of the power cable connection part are transmitted to the insulation deterioration part determination module 33 .

그리고, 절연저하 부분 판단모듈(33)은 열화상태 도출모듈(32)의 케이블 절연저항으로부터 도출된 절연의 열화 상태와 열화상 측정값으로 도출된 절연의 열화 상태를 비교하여 비교 결과를 기초로 절연저하 부분이 케이블인지 케이블 접속부인 지를 판단할 수 있다.And, the insulation deterioration part determination module 33 compares the insulation deterioration state derived from the cable insulation resistance of the deterioration state derivation module 32 with the insulation deterioration state derived from the thermal image measurement value, and the insulation based on the comparison result It can be determined whether the lowering part is a cable or a cable connection part.

한편 통신 모듈(34)은 수신된 전력 케이블의 접지선의 전압, 영상전류, 및 전력 케이블 접속부의 열화상을 포함하는 실측 데이터와 저항성 누설전류, 케이블 절연저항, 열화 상태, 및 절연저하 부분을 포함하는 분석 데이터 중 적어도 하나를 게이트웨이(40)로 전달할 수 있다. On the other hand, the communication module 34 includes the received data including the voltage of the ground line of the power cable, the zero current, and the thermal image of the power cable connection part, and the resistive leakage current, cable insulation resistance, deterioration state, and insulation deterioration part. At least one of the analysis data may be transmitted to the gateway 40 .

여기서 통신모듈(34)은, 블루투스, 지그비 프로, IEEE802.15.4 c/d, 또는 IEEE 802.15. NAN 기반의 지그비 통신망과, IEEE 802. 15. 4, 지그비, Z-wave, INSTEON, 또는 Wavents 기반의 저전력 저속의 WPAN과, 자체 솔루션에 센서 네트워크를 이용한 RFID/USN 통합 플랫폼 기반의 통신망을 적용 가능하며, 이에 한정하지 아니한다.Here, the communication module 34 is Bluetooth, Zigbee Pro, IEEE802.15.4 c/d, or IEEE 802.15. NAN-based Zigbee communication network, IEEE 802. 15. 4, Zigbee, Z-wave, INSTEON, or Wavents-based low-power, low-speed WPAN, and RFID/USN integrated platform-based communication network using sensor network in its own solution and is not limited thereto.

한편, 제어부(30)는 저장 모듈(35)을 더 포함할 수 있고, 전력 케이블의 각 상의 전압 및 영상전류와 전력 케이블 접속부의 열화상을 포함하는 실측 데이터와 실측 데이터의 분석 결과에 따라 도출된 전력 케이블의 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 포함하는 분석 데이터를 시간 데이터에 매칭시켜 저장한 다음 통신모듈(34)을 통해 게이트웨이(40)로 전달할 수 있다.On the other hand, the control unit 30 may further include a storage module 35, and the measured data including the voltage and zero current of each phase of the power cable and the thermal image of the power cable connection part and the measured data derived according to the analysis result The analysis data including the insulation deterioration state of the power cable and the insulation deterioration state of the power cable connection part may be matched to the time data and stored, and then transmitted to the gateway 40 through the communication module 34 .

여기서, 저장 모듈(35)은 도 2에 도시한 것처럼 제어부(30)의 내부에 구성되는 휘발성 또는 비휘발성 저장장치일 수 있으며, 바람직한 실시예에서, 비휘발성 저장장치인 것이 좋다. Here, the storage module 35 may be a volatile or non-volatile storage device configured inside the control unit 30 as shown in FIG. 2 , and in a preferred embodiment, it is preferably a non-volatile storage device.

그러나, 다른 한 예에서, 저장 모듈(35)은 제어부(30)와 유선통신 또는 무선통신으로 연결되는 별도의 저장장치로 구현될 수 있으며, 이를 한정하지는 않는다.However, in another example, the storage module 35 may be implemented as a separate storage device connected to the controller 30 through wired or wireless communication, but is not limited thereto.

한편, 상기 제어부(30)는 전원관리모듈(PMU: Power Management Unit: 36)을 더 포함할 수 있고, 전원관리모듈(36)은 제어부(30)에 전원을 공급하는 SMPS(Switch Mode Power Supply), 배터리 충방전 제어기를 포함할 수 있다. 이에 외부로부터 공급되는 교류 전원을 직류 전원으로 변환한 다음 배터리 충방전 제어기에 의거 배터리에 충전하고 배터리의 충전 전압을 케이블에 전송하는 전원관리모듈(36)의 일련의 과정은 본 명세서 상에서 구체적으로 명시하지 않지만, 당업자의 수준에서 이해되어야 할 것이다. On the other hand, the control unit 30 may further include a power management module (PMU: Power Management Unit: 36), the power management module 36 is a SMPS (Switch Mode Power Supply) for supplying power to the control unit 30 . , it may include a battery charge/discharge controller. Accordingly, a series of processes of the power management module 36 that converts AC power supplied from the outside into DC power, charges the battery according to the battery charge/discharge controller, and transmits the charging voltage of the battery to the cable is specifically specified in this specification. However, it should be understood at the level of a person skilled in the art.

또한 게이트웨이(40)는 모뎀을 통해 ISP(Internet Service Provider)가 제공하는 한 개의 인터넷 접속계정으로 여러 개의 컴퓨터가 공유할 수 있는 인터넷 공유기능을 수행함과 아울러 여러 개의 컴퓨터가 자체 랜을 구성할 수 있는 이더넷 스위치 기능, IP 패킷 여과에 의한 접속 보안기능 등의 부가적인 기능들을 수행할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.In addition, the gateway 40 performs an Internet sharing function that can be shared by multiple computers with one Internet access account provided by an ISP (Internet Service Provider) through a modem, and multiple computers can configure their own LAN. Additional functions such as an Ethernet switch function and a connection security function by IP packet filtering may be performed, but are not limited thereto.

이러한 게이트웨이(40)의 실측 데이터 및 분석 데이터 중 적어도 하나는 관제 서버(50)로 전달될 수 있다.At least one of the measured data and the analysis data of the gateway 40 may be transmitted to the control server 50 .

이에 관제 서버(50)는 게이트웨이(40)를 통해 수신된 실측 데이터를 토대로 실측 데이터를 토대로 분석 데이터를 도출하고 도출된 분석 데이터를 사용자 단말(60)로 전달할 수 있다.Accordingly, the control server 50 may derive analysis data based on the actual measurement data received through the gateway 40 , and transmit the derived analysis data to the user terminal 60 .

또한, 관제 서버(50)는 도출된 분석 데이터와 수신된 분석 데이터를 토대로 분석 결과에 대한 검증을 수행하고 검증 성공 시 분석 데이터를 사용자 단말로 전달할 수 있다. 여기서, 실측 데이터를 토대로 분석 데이터를 도출하는 일련의 과정은 제어부(30)와 동일하게 수행될 수 있고, 도출된 분석 데이터와 수신된 분석 데이터에 대한 검증은 각 분석 데이터 간의 차에 대해 기 정해진 임계 범위 내의 존재 여부를 토대로 수행될 수 있으며 이에 한정하지 아니한다.In addition, the control server 50 may perform verification on the analysis result based on the derived analysis data and the received analysis data, and transmit the analysis data to the user terminal when the verification is successful. Here, a series of processes for deriving analysis data based on the actual measurement data may be performed in the same manner as the control unit 30 , and verification of the derived analysis data and the received analysis data is a predetermined threshold for the difference between each analysis data. It may be performed based on the existence within the scope, but is not limited thereto.

여기서 관제 서버(50)는 일반적인 데스크톱 컴퓨터 뿐 만 아니라 스마트폰을 포함하는 개념으로서, 이동 통신 단말기, 노트북 컴퓨터, 워크스테이션, 팜톱 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 웹 패드 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기를 의미한다.Here, the control server 50 is a concept including a smartphone as well as a general desktop computer, and includes a memory means such as a mobile communication terminal, a notebook computer, a workstation, a palmtop computer, a personal digital assistant (PDA), a web pad, etc. It means a digital device equipped with a microprocessor and equipped with computational power.

또한, 관제 서버(50)와 사용자 단말(60)간의 데이터 송수신은 무선통신망을 통해 이루어진다. 이때, 본 발명에 따른 무선통신망은 3G, 4G, 5G, WiFi 또는 WIBRO에 국한되는 것이 아니라, 관제 서버(50)와 사용자 단말(60) 간에 파일의 송수신이 가능한 망으로 이해함이 바람직하다.In addition, data transmission and reception between the control server 50 and the user terminal 60 is performed through a wireless communication network. At this time, the wireless communication network according to the present invention is not limited to 3G, 4G, 5G, WiFi or WIBRO, but it is preferable to understand as a network capable of transmitting and receiving files between the control server 50 and the user terminal 60 .

한편 사용자 단말(60)은 시설소유자, 관리자, 긴급대응팀, 보수팀 등의 기 설정된 관리자 단말기인 휴대폰 또는 PC에 실측 데이터 및 분석 데이터 중 적어도 하나를 보내거나 분석 데이터에 의해 도출된 수리 교체 등의 메세지를 SMS 메시지로 보낼 수 있다.On the other hand, the user terminal 60 sends at least one of actual measurement data and analysis data to a mobile phone or PC, which is a preset manager terminal such as a facility owner, a manager, an emergency response team, a maintenance team, or a message such as repair or replacement derived by the analysis data can be sent as an SMS message.

일 실시 예는 관계 서버(50)에서 사용자 단말(60)로 실측 데이터 및 분석 데이터 중 적어도 하나를 보내거나 분석 데이터에 의해 도출된 수리 교체 등의 메시지를 전달하는 것을 일례로 설명하고 있으나, 다른 례로 제어부(30)의 통신 모듈(34)을 이용하여 실측 데이터 및 분석 데이터 중 적어도 하나를 보내거나 분석 데이터에 의해 도출된 수리 교체 등의 메시지를 사용자 단말(60)로 직접 전달할 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다. 이때 통신모듈(34)은 전술한 게이트웨이(40)의 기능을 추가 수행할 수 있다.In one embodiment, the relationship server 50 to the user terminal 60 sends at least one of the measured data and the analysis data or transmits a message such as repair or replacement derived by the analysis data as an example, but in another example By using the communication module 34 of the control unit 30, at least one of the measured data and the analysis data may be sent, or a message such as repair or replacement derived by the analysis data may be directly transmitted to the user terminal 60, but is not limited thereto. No. In this case, the communication module 34 may additionally perform the function of the gateway 40 described above.

전력 케이블의 각 상의 영상 변류기를 통해 저항성 누설전류를 측정하고, 각 상의 열화상 카메라를 통해 전력 케이블 접속부의 열화상을 측정함으로써, 전력 케이블의 유효성 절연저항 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연 열화 상태를 실시간으로 측정할 수 있고, 전력 케이블의 절연저하 부분을 판단할 수 있으며, 열화 상태 및 원인을 정확하게 파악할 수 있고, 이에 전력 케이블의 절연저하 및 열화로 인한 설비 사고를 근본적으로 방지하여 케이블 진단시스템의 신뢰성이 향상되는 케이블 진단 시스템에 대한 운용의 정확성 및 신뢰도 측면, 더 나아가 성능 효율 면에 매우 큰 진보를 가져올 수 있으며, 전력장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.By measuring the resistive leakage current through the video current transformer of each phase of the power cable and measuring the thermal image of the power cable connection part through the thermal imaging camera of each phase, the effectiveness of the power cable insulation resistance and insulation deterioration status and the insulation deterioration of the power cable connection part The condition can be measured in real time, the insulation degradation part of the power cable can be determined, the deterioration condition and cause can be accurately identified, and the cable diagnosis by fundamentally preventing facility accidents caused by the insulation degradation and deterioration of the power cable It can bring very great progress in terms of operation accuracy and reliability, as well as performance efficiency, for a cable diagnostic system with improved system reliability. Therefore, it is an invention with industrial applicability.

Claims (6)

전력 케이블의 각 상의 접지선에 부착하여 각 상의 전압 및 영상전류를 측정하는 다수의 영상 변류기;
전력 케이블의 접속부에 설치되어 근접 열화상을 측정하는 다수의 적외선 열화상 카메라; 및
상기 다수의 영상 변류기 및 적외선 열화상 카메라에 접속되어, 전원 공급 후 측정된 전력 케이블의 각 상의 전압 및 영상전류와 상기 열화상 카메라의 열화상을 포함하는 실측 데이터를 토대로 전력 케이블의 유효성 절연저항 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연 열화 상태를 분석하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 실측 데이터를 토대로 도출된 전력 케이블의 저항성 누설전류, 케이블 절연저항, 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 포함하는 분석 데이터를 도출하되,
도출된 전력 케이블의 저항성 누설전류의 변화를 토대로 전력 케이블의 절연저항을 도출하고 도출된 절연저항으로부터 전력 케이블의 절연의 열화상태를 도출하며, 상기 열화상 카메라의 열화상 측정값과 기준 허용 상승값을 비교 분석하여 전력 케이블 접속부의 열화 상태를 도출하며, 전력 케이블의 절연의 열화상태와 전력 케이블 접속부의 열화 상태를 토대로 절연저하 부분이 케이블인지 케이블 접속부인 지를 판단하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 케이블 진단 시스템.a plurality of phase current transformers attached to the ground wire of each phase of the power cable to measure the voltage and phase current of each phase;
a plurality of infrared thermal imaging cameras installed at the connection part of the power cable to measure proximity thermal images; and
It is connected to the plurality of image current transformers and the infrared thermal imaging camera, and based on the measured data including the voltage and image current of each phase of the power cable measured after power is supplied and the thermal image of the thermal imaging camera, the effectiveness of the power cable, the insulation resistance and Including a control unit for analyzing the insulation deterioration state and the insulation deterioration state of the power cable connection,
The control unit is
Deriving analysis data including the resistive leakage current of the power cable, the cable insulation resistance, and the insulation deterioration state and the insulation deterioration state of the power cable connection unit derived based on the measured data,
The insulation resistance of the power cable is derived based on the derived change in the resistive leakage current of the power cable, and the deterioration state of the insulation of the power cable is derived from the derived insulation resistance. A cable diagnosis, characterized in that it is provided to determine the deterioration state of the power cable connection part by comparing and analyzing the system. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
전력 케이블의 각 상의 전압 및 영상전류를 포함하는 실측 데이터를 토대로 저항성 누설전류를 도출하는 누설전류 감지모듈;
상기 전력 케이블의 접지선 저항성 누설전류을 토대로 케이블 절연저항을 도출하고 도출된 케이블 절연저항을 토대로 전력 케이블의 절연 열화 상태를 도출하고, 접속부의 열화상을 토대로 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 도출하는 열화상태 도출모듈; 및
상기 열화상태 도출모듈의 상기 전력 케이블의 절연의 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 토대로 절연저하 부분을 판단하는 절연저하 부분 판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 진단 시스템. According to claim 1, wherein the control unit,
a leakage current detection module for deriving a resistive leakage current based on measured data including voltage and zero current of each phase of the power cable;
Degradation to derive the cable insulation resistance based on the ground wire resistance leakage current of the power cable, derive the insulation deterioration state of the power cable based on the derived cable insulation resistance, and derive the insulation deterioration state of the power cable connection portion based on the thermal image of the connection portion state derivation module; and
and an insulation deterioration part determination module for judging the insulation deterioration part based on the deterioration state of the insulation of the power cable of the deterioration state derivation module and the deterioration state of the insulation of the power cable connection part. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제어부는
전력 케이블의 각 상의 전압 및 영상전류와 전력 케이블 접속부의 열화상을 포함하는 실측 데이터와 실측 데이터의 분석 결과에 따라 도출된 전력 케이블의 저항성 누설전류, 케이블 절연저항, 및 절연 열화 상태와 전력 케이블 접속부의 절연의 열화 상태를 포함하는 분석 데이터 중 적어도 하나를 전달하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 진단 시스템.According to claim 1, wherein the control unit
Resistance leakage current of power cable, cable insulation resistance, and insulation deterioration status and power cable connection part derived according to the measurement data and the analysis result of the actual data including the voltage and zero current of each phase of the power cable and the thermal image of the power cable connection part Cable diagnostic system, characterized in that it further comprises a communication module for transmitting at least one of the analysis data including the deterioration state of the insulation. 제4항에 있어서, 상기 시스템은,
상기 통신 모듈의 실측 데이터 및 분석 데이터 중 적어도 하나를 인터넷 통신망을 통해 전달하는 게이트웨이; 및
상기 게이트웨이를 통해 수신된 실측 데이터를 토대로 실측 데이터를 토대로 분석 데이터를 도출하고 도출된 분석 데이터를 사용자 단말로 전달하는 관제 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 진단 시스템.5. The method of claim 4, wherein the system comprises:
a gateway for transmitting at least one of the measured data and the analyzed data of the communication module through an Internet communication network; and
and a control server for deriving analysis data based on the measurement data based on the measurement data received through the gateway and delivering the analysis data to the user terminal. 제5항에 있어서, 상기 관제 서버는,
상기 도출된 분석 데이터와 수신된 분석 데이터를 토대로 도출된 분석 데이터의 분석 결과에 대한 검증을 수행하고 검증 성공 시 분석 데이터를 사용자 단말로 전달하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 케이블 진단 시스템.According to claim 5, wherein the control server,
and to perform verification on the analysis result of the analysis data derived based on the derived analysis data and the received analysis data, and to transmit the analysis data to the user terminal when the verification is successful.
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