ケーブルの故障箇所検知システム及び方法
【課題】本発明はケーブルの故障箇所検知システム及び方法を提供する。
【解決手段】本発明によるケーブルの故障箇所検知システムは、故障電流を伝送するケーブルと、ケーブルに接続されて故障電流を受信し、故障電流の元信号を検出する変流部と、故障電流の元信号から高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号及び第２ディテール信号を検出する検出部と、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルの故障を判定する比較部と、第１ディテール信号及び第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号及び第２フィルタリング信号を生成し、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して比較結果により故障検知信号を出力する信号フィルター部と、を含むことを特徴とする。
【解決手段】本発明によるケーブルの故障箇所検知システムは、故障電流を伝送するケーブルと、ケーブルに接続されて故障電流を受信し、故障電流の元信号を検出する変流部と、故障電流の元信号から高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号及び第２ディテール信号を検出する検出部と、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルの故障を判定する比較部と、第１ディテール信号及び第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号及び第２フィルタリング信号を生成し、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して比較結果により故障検知信号を出力する信号フィルター部と、を含むことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルの故障箇所検知システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高圧送電のための地中ケーブルに故障が発生した場合、故障箇所を検知するためには、ホイーストンブリッジ（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ ｂｒｉｄｇｅ）原理を用いたマレールーフ（Ｍｕｒｒａｙ ｌｏｏｐ） 方法、進行波の原理を用いたＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）方法、ピンポインティング方法など様々な方法が用いられている。これら方法は、地中ケーブルの故障箇所を検知するためにオフラインで実行される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、これらの方法は、故障が発生した場合には、該当する線路を系統から完全に分離した後に故障箇所を検知する方法を実行するため、故障箇所検知及び故障復旧に長時間を要するなどの問題があった。
【０００４】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、オンラインでケーブルの故障箇所を検知するケーブルの故障箇所検知システムを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、上記ケーブルの故障箇所検知システムを用いてオンラインでケーブルの故障箇所を検知するケーブルの故障箇所検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、ケーブルの故障箇所検知システムが提供される。
ケーブルの故障箇所検知システムは、故障電流を伝送するケーブルと、ケーブルに接続されて故障電流を受信し、故障電流の元信号を検出する変流部と、故障電流の元信号から高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号及び第２ディテール信号を検出する検出部と、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルの故障を判定する比較部と、第１ディテール信号及び第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号及び第２フィルタリング信号を生成し、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して比較結果により故障検知信号を出力する信号フィルター部と、を含む。
【０００６】
本発明の他の実施形態によれば、ケーブルの故障箇所検知方法が提供される。
ケーブルの故障箇所検知方法は、ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、ウェーブレット変換により故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップと、ウェーブレット変換により第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号と第２ディテール信号の演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号を用いて設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を出力するステップと、を含む。
【０００７】
本発明のまた他の実施形態によれば、ケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【０００８】
送電系統において記録媒体は、ケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された電子装置で読み取り可能な記録媒体であって、ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、ウェーブレット変換により故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルの故障が発生したか否かを判定するステップと、ウェーブレット変換により第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号と第２ディテール信号の演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号を用いて、設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を出力するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるケーブルの故障箇所検知システムは、ウェーブレット変換により故障電流の元信号から検出された第１ディテール信号及び第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号を生成し、第１フィルタリング信号及び第１ディテール信号を用いて生成された第２フィルタリング信号を第１ディテール信号と比較してノイズを除去した後、反射波と判定された信号を最終的に出力することにより、ケーブルにおける故障箇所をオンラインで検知することができる。
【００１０】
また、本発明によるケーブルの故障箇所検知方法は、進行波を用いてオンラインで故障箇所を検知し、ケーブルの両端の母線から検出された故障信号を用いて故障箇所を計算することができる。したがって、オフラインで故障箇所を検知する方法とは異なって、故障が発生すると同時にオンラインで故障箇所検知が行われるので、迅速な故障箇所検知が可能となり、これにより故障復旧のための時間及び費用を最小化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による検出部のウェーブレット変換を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態より比較部に設定された基準値を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は様々な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、本願では特定実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。
【００１３】
本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明に用いることに過ぎなく、上記構成要素が上記用語により限定されるものではない。上記用語は１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的だけに用いられる。
【００１４】
また、本明細書において、ある構成要素が他の構成要素に接続されていると記載された時には、ある構成要素が他の構成要素に直接接続されていることは勿論、特に反対の記載が存在しない限り、中間にまた他の構成要素を介して間接的に接続されている場合を含む。
【００１５】
以下、添付した図面に基づいて本発明の実施形態によるケーブルの故障箇所検知システム及び方法について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システムを示す図である。
【００１７】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システム１００は、ケーブル１１０、第１及び第２変流部１２１，１２３、第１及び第２検出部１３１，１３３、第１及び第２比較部１４１，１４３、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３、演算部１６０を含む。
【００１８】
ケーブル１１０は、電流を伝送する。
【００１９】
第１及び第２変流部１２１，１２３のそれぞれは、ケーブル１１０の両端に接続配置される。第１及び第２変流部１２１，１２３は、ケーブル１１０の末端から故障電流を受信し、故障電流から故障電流の元信号を検出し、検出された故障電流の元信号を第１及び第２検出部１３１，１３３に提供する。
【００２０】
第１及び第２検出部１３１，１３３は、故障電流の元信号を受信し、故障電流の元信号にウェーブレット変換を実行する。ウェーブレット変換の実行後に、第１及び第２検出部１３１，１３３は、故障電流の元信号から低周波領域の第１近似信号及び高周波領域の第１ディテール信号を検出する。第１及び第２検出部１３１，１３３は、第１ディテール信号を第１及び第２比較部１４１，１４３に提供する。
【００２１】
例えば、第１及び第２検出部１３１，１３３は、マスワークス社のマットラブ（ＭＡＴＬＡＢ）を用いて故障電流の元信号にウェーブレット変換を実行する。
【００２２】
ここで、ウェーブレット変換は、解析学の一つであって、信号処理、映像処理などに関連して用いられる。ウェーブレット変換は、周波数領域だけでなく、時間領域においても過渡信号の分析が可能であるため、故障箇所を検知するのに好適である。
【００２３】
ウェーブレット変換は、１波長の波形を基本波形として設定し、その大きさと位置を変化させながら相関関係を明らかにする。ウェーブレット変換は、フーリエ級数の周波数変化に類似した概念で大きさを変化させる。ウェーブレット変換は、１波長の波形に対して、大きさとともに位置も変化させるので、周波数の情報とともに時間の情報も分かるようになる。例えば、ウェーブレット変換は、時間−スケール領域において可変窓の特性を示すので、低いスケール（ｌｏｗ ｓｃａｌｅ）では高周波成分を示し、高いスケール（ｈｉｇｈ ｓｃａｌｅ）では低周波成分を示す。
【００２４】
以下では、図２を参照して第１及び第２検出部１３１，１３３のウェーブレット変換を説明する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態による検出部のウェーブレット変換を説明するための図である。説明の便宜上、第１検出部１３１を基準として説明する。
【００２６】
図２に示すように、第１検出部１３１は、第１から第ｎのウェーブレットフィルター部１３１−１，１３１−２，…，１３１―ｎを含む。ここで、ｎは自然数を表す。第１ウェーブレットフィルター部１３１−１は、故障電流の元信号Ｓを低域通過フィルター（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）及び高域通過フィルター（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）に通過させて故障電流の元信号Ｓから低周波領域の第１近似信号Ａ１及び高周波領域の第１ディテール信号Ｄ１を検出する。また、第２ウェーブレットフィルター部１３１−２は、第１近似信号Ａ１から低周波領域の第２近似信号Ａ２及び高周波領域の第２ディテール信号Ｄ２を検出する。第１検出部１３１は、第１から第ｎのウェーブレットフィルター部１３１−１，１３１−２，…，１３１―ｎを用いて故障電流の元信号Ｓから所望する信号を得るまで検出過程を繰り返して行う。
【００２７】
図１に示されたように、第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１及び第２検出部１３１，１３３から第１ディテール信号を受信する。第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較する。
【００２８】
ここで、基準値は、ケーブル１１０において故障を判定する基準として設定される。ケーブル１１０の故障は、ケーブル１１０の状態や負荷条件、故障抵抗などにより異なる特性を有するため、基準値はケーブル１１０の状態または条件により様々に設定できる。
【００２９】
以下に、図３を参照して基準値を説明する。
図３は、本発明の一実施形態により比較部に設定された基準値を説明するための図である。
図３を参照すると、第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号を、ケーブル１１０の状態または条件により設定された基準値１９０と比較する。例えば、基準値１９０は、約８３５０のサンプリングポイントで設定できる。
【００３０】
第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号が基準値１９０を超過する場合、ケーブル１１０が故障状態であると判断する。または、第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号が基準値１９０以下である場合、ケーブル１１０が正常状態であると判断する。第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号が基準値を超過する場合、第１及び第２検出部１３１，１３３に故障発生を通知する。
【００３１】
図１に示されたように、第１及び第２検出部１３１，１３３は、ケーブル１１０に故障が発生した場合、第１近似信号にウェーブレット変換を実行する。第１及び第２検出部１３１，１３３は、第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出する。これについては、図２の説明で詳述したので、重複する説明は省略する。第１及び第２検出部１３１，１３３は第１ディテール信号または第２ディテール信号を第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３に提供する。
【００３２】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は第１及び第２検出部１３１，１３３からの第１ディテール信号または第２ディテール信号を受信する。第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は第１ディテール信号と第２ディテール信号の相関関係に基づいて演算する。
【００３３】
具体的に、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は第１ディテール信号と第２ディテール信号の相関関係によるマルチスケール相関関係方法を用いて第１フィルタリング信号を生成する。例えば、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号に第２ディテール信号を乗じて第１フィルタリング信号を生成する。
【００３４】
また、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号との演算により第２フィルタリング信号を生成する。第２フィルタリング信号は、下記の相関関係方程式（１）から求めることができる。
【数１】
式中、Ｃは、上記第１フィルタリング信号を表し、Ｃ＿ｎｅｗは、上記第２フィルタリング信号を表し、Ｄ１は上記第１ディテール信号を表す。
【００３５】
式（１）は、第１ディテール信号の計数を二乗して和した値と、第１フィルタリング信号の計数を二乗して和した値とを用いた相関関係係数を第１フィルタリング信号に乗じるように設定される。
【００３６】
第２ディテール信号は、ウェーブレット変換を行うことにより、第１ディテール信号に比べて過渡信号に含まれたノイズが減ることになる。同時に、第２ディテール信号は、不規則的に発生するノイズに比べて、ケーブル１１０の長さに比例して一定したパターンで現われる反射波が同一の時間領域でピークを見せている。すなわち、ノイズの含まれたマキシマ（ｍａｘｉｍａ）の数は、スケールが増加するにつれ漸次的に減少する。したがって、第１ディテール信号に第２ディテール信号を乗じると、ピーク値とノイズの格差がさらに大きくなる。
【００３７】
ここで、第２フィルタリング信号は、第１フィルタリング信号からよりも完璧な相関関係信号を検出するために、第１フィルタリング信号に
【数２】
の係数を用いて生成される。
【００３８】
第１ディテール信号と第２ディテール信号との乗算により生成される第１フィルタリング信号は、第１ディテール信号に比べて大きくなるため、第１ディテール信号を２倍し、第１ディテール信号の二乗の和を第１フィルタリング信号の二乗の和で割った値の平方根を係数にして、第２フィルタリング信号を生成する。例えば、第１ディテール信号と第１フィルタリング信号は、上記式（１）で、各々の信号を係数に適用するために、各々の信号成分の二乗値を和して式（１）に適用する。第１ディテール信号の二乗の和及び第１フィルタリング信号の二乗の和は、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号における各々の信号成分を式（１）に適用するために多くの信号成分が含まれるように設定される。
【００３９】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号の絶対値と第２フィルタリング信号の絶対値を比較する。ここで、第２フィルタリング信号はケーブル１１０に故障が発生した場合は、第１ディテール信号よりも大きい絶対値を有することがある。第２フィルタリング信号が第１ディテール信号よりも大きい理由は、ケーブル１１０の第１端部１１１及び第２端部１１３から反射される時点に検出される故障電流は、故障発生時にノイズが増加する特性を有するからである。
【００４０】
または、第２フィルタリング信号は、第１ディテール信号よりも小さい絶対値を有することがある。これは、スケールが増加すると、第２フィルタリング信号のノイズ成分が減少する特性を有するからである。
【００４１】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合は、第２フィルタリング信号をケーブル１１０から反射された反射波と判定する。判定後、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第２フィルタリング信号を故障検知信号として出力する。
【００４２】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値以下である場合は、第２フィルタリング信号をノイズと判定して第２フィルタリング信号を除去する。除去後、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号を故障検知信号として出力する。
【００４３】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１フィルタリング信号に係数を乗じた値が第１ディテール信号よりも大きい場合は、反射波と判定して故障検知信号として出力し、その他の信号はノイズとみなして除去する。
【００４４】
演算部１６０は、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３に接続されて故障検知信号を受信する。ここで、演算部１６０は、データ通信装置１７０を用いて第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３に接続される。例えば、演算部１６０は、光ケーブルを含む通信線またはＧＰＳ装置などを用いたデータ通信装置１７０を用いて故障検知信号の遅延時間を計算する。
【００４５】
演算部１６０は、故障検知信号の遅延時間とケーブル１１０の伝送速度を用いて故障箇所までの距離を計算する。演算部１６０は、下記の式（２）を用いて故障箇所までの距離を計算する。
【数３】
式中、Ｘは、故障箇所までの距離であり、Ｌは、ケーブルの両端間の距離であり、νは、ケーブルの伝送速度であり、ＴＡＰ１は、ケーブル１１０の第１端部１１１に最初に到着する信号の第１到着時間であり、ＴＢＰ１は、ケーブル１１０の第２端部１１３に最初に到着する信号の第２到着時間である。
【００４６】
演算部１６０は、第１端部１１１及び第２端部１１３のそれぞれに到着する進行波の到着時間の差である遅延時間を受信する。演算部１６０は、遅延時間にケーブル１１０の伝送速度を乗じ、ケーブル１１０の両端間の距離を加算した後、２で割る。
【００４７】
例えば、ケーブル１１０の２０Ｋｍ地点で故障が発生したと仮定すると、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３を経てノイズの除去された第１ディテール信号は、それぞれ第１到着時間ＴＡＰ１及び第２到着時間ＴＢＰ１にケーブル１１０の両端に到着する。ここで、ケーブル１１０の両端間の距離Ｌが、１０１．７Ｋｍ、ケーブル１１０の伝送速度νが、約１３７．２ｍ／μｓ、第１到着時間ＴＡＰ１を０．００８４７５、第２到着時間ＴＢＰ１を０．００８９２４に設定して故障箇所までの距離を計算すると、演算部１６０は、約２０．２４ｋｍの距離を算出することになる。
【００４８】
本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システムは、ウェーブレット変換により検出された第１ディテール信号と第２ディテール信号とを用いて第１フィルタリング信号を生成し、第１フィルタリング信号と第１ディテール信号とを用いて生成された第２フィルタリング信号を第１ディテール信号と比較してノイズを除去した後、反射波と判定された信号を最終的に出力することにより、ケーブルの故障箇所を検知する。ケーブルの故障箇所検知システムは、オンラインでケーブルの故障箇所を検知することができる。
【００４９】
ケーブルの故障箇所検知システムは、信号フィルターが故障電流の元信号に含まれた多量のノイズを効果的に除去し、ケーブルから反射される信号のみを検出することにより、長距離ケーブルにおける急激な信号の減衰現状の影響を減少させる。したがって、ケーブルの故障箇所検知システムは、故障箇所を正確に検知することができる。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法を示す図面である。以下では、図１に示されたケーブルの故障箇所検知システムを参照してケーブルの故障箇所検知方法を説明する。
【００５１】
図４を参照すると、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法は、故障電流の元信号を検出するステップＳ１０と、第１ディテール信号を検出するステップＳ２０と、第１ディテール信号を基準値と比較するステップＳ３０と、第２ディテール信号を検出するステップＳ４０と、第１フィルタリング信号を生成するステップＳ５０と、第２フィルタリング信号を生成するステップＳ６０と、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を検出するステップＳ７０と、故障箇所を検知するステップＳ８０と、を含む。
【００５２】
ステップＳ１０で、変流部は電流を伝送するケーブルの両端のそれぞれに配置された導電体に設けられて故障電流の元信号を検出する。ここで、変流部はケーブルから故障電流を受信し、データサンプリングにより故障電流の元信号を検出する。
【００５３】
ステップＳ２０で、検出部は、故障電流の元信号にウェーブレット変換を適用して低周波領域の近似成分である第１近似信号と高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号を検出する。
【００５４】
ステップＳ３０で、比較部は、検出部から第１ディテール信号を受信し、予め設定された基準値と比較する。ここで、基準値は、ケーブルにおいて故障を判定する基準として設定される。ケーブルの故障は、ケーブルの状態や負荷条件、故障抵抗などにより異なる特性を有するため、基準値は、ケーブルの状態または条件により様々に設定できる。
【００５５】
比較部は、第１ディテール信号と基準値とを比較してケーブルに故障が発生したか否かを判定する。比較部は、第１ディテール信号が基準値以下である場合は、ケーブルに故障がないと判定する。また、比較部は、第１ディテール信号が基準値を超過する場合は、ケーブルに故障が発生したと判定する。
【００５６】
ステップＳ４０で、検出部は、比較部の比較結果からケーブルに故障が発生したと判定された場合、第１近似信号にウェーブレット変換を実行して第２近似信号及び第２ディテール信号を検出する。ここで、第２近似信号は、第１近似信号から検出された低周波領域の近似成分である。また、第２ディテール信号は第１近似信号から検出された高周波領域のディテール成分である。
【００５７】
ステップＳ５０で、信号フィルター部は、検出部から第１ディテール信号及び第２ディテール信号を受信する。信号フィルター部は、第１ディテール信号と第２ディテール信号との相関関係の演算により第１フィルタリング信号を生成する。例えば、信号フィルター部は、第１ディテール信号に第２ディテール信号を乗じて第１フィルタリング信号を生成する。
【００５８】
ステップＳ６０で、信号フィルター部は相関関係方程式を用いて第２フィルタリング信号を生成する。ここで、相関関係方程式は、第１ディテール信号の計数を二乗して和した値と、第１フィルタリング信号の計数を二乗して和した値を用いた相関関係係数を第１フィルタリング信号に乗じるように設定される。
【００５９】
ステップＳ７０で、信号フィルター部は、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較する。具体的に、信号フィルター部は第１ディテール信号の絶対値と第２フィルタリング信号の絶対値とを比較して故障検知信号を検出する。信号フィルター部は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合は、第２フィルタリング信号をケーブルの両端から反射された反射波と判定して故障検知信号として検出する。また、信号フィルター部は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値よりも小さい場合は、第２フィルタリング信号をノイズとして判定して第２フィルタリング信号を除去する。そして、信号フィルター部は、第１ディテール信号を故障検知信号として検出する。故障検知信号は、ケーブルに故障が発生したとき、故障信号がケーブルの母線の両側に進行して母線から反射される時点を検知する信号である。信号フィルター部は、故障検知信号を演算部へ出力する。
【００６０】
ステップＳ８０で、演算部は、ケーブルの両端のそれぞれから故障検知信号を検出する。その後、演算部は、データ通信装置を用いて検出された故障検知信号の遅延時間を計算する。そして、演算部は、故障検知信号の遅延時間とケーブルの伝送時間を用いてケーブルの故障箇所までの距離を計算する。
【００６１】
本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法は、進行波を用いてオンラインで故障箇所を検知し、ケーブルの両端の母線から検出された故障信号を用いて故障箇所を計算する。上記ケーブルの両端の母線から故障信号を検出する方法は、両端の母線に最初に到着する信号のみ検出すればよいので、以後に到着する信号により発生する減衰現象から影響を受けることはない。したがって、オフラインで故障箇所を検知する方法と異なって、故障が発生する同時にオンラインで故障箇所検知が行われるので、故障箇所検知が迅速に行われる。このため、故障復旧時間及び費用を最小化することができる。
【００６２】
本発明の実施形態は、様々なコンピューターで実行させるためのプログラム命令を含むコンピューター読み取り可能な媒体を含むことができる。上記コンピューター読み取りできる媒体は、プログラム命令、ローカルデータファイル、ローカルデータ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。上記媒体は、本発明のために特別に設計され構成されたものであるが、コンピューターソフトウェアの当業者に公知なものを使用するものであってもよい。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーブルの故障箇所検知システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高圧送電のための地中ケーブルに故障が発生した場合、故障箇所を検知するためには、ホイーストンブリッジ（Ｗｈｅａｔｓｔｏｎｅ ｂｒｉｄｇｅ）原理を用いたマレールーフ（Ｍｕｒｒａｙ ｌｏｏｐ） 方法、進行波の原理を用いたＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）方法、ピンポインティング方法など様々な方法が用いられている。これら方法は、地中ケーブルの故障箇所を検知するためにオフラインで実行される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、これらの方法は、故障が発生した場合には、該当する線路を系統から完全に分離した後に故障箇所を検知する方法を実行するため、故障箇所検知及び故障復旧に長時間を要するなどの問題があった。
【０００４】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、オンラインでケーブルの故障箇所を検知するケーブルの故障箇所検知システムを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、上記ケーブルの故障箇所検知システムを用いてオンラインでケーブルの故障箇所を検知するケーブルの故障箇所検知方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によれば、ケーブルの故障箇所検知システムが提供される。
ケーブルの故障箇所検知システムは、故障電流を伝送するケーブルと、ケーブルに接続されて故障電流を受信し、故障電流の元信号を検出する変流部と、故障電流の元信号から高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号及び第２ディテール信号を検出する検出部と、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルの故障を判定する比較部と、第１ディテール信号及び第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号及び第２フィルタリング信号を生成し、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して比較結果により故障検知信号を出力する信号フィルター部と、を含む。
【０００６】
本発明の他の実施形態によれば、ケーブルの故障箇所検知方法が提供される。
ケーブルの故障箇所検知方法は、ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、ウェーブレット変換により故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップと、ウェーブレット変換により第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号と第２ディテール信号の演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号を用いて設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を出力するステップと、を含む。
【０００７】
本発明のまた他の実施形態によれば、ケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【０００８】
送電系統において記録媒体は、ケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された電子装置で読み取り可能な記録媒体であって、ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、ウェーブレット変換により故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較してケーブルの故障が発生したか否かを判定するステップと、ウェーブレット変換により第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、第１ディテール信号と第２ディテール信号の演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号を用いて、設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を出力するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるケーブルの故障箇所検知システムは、ウェーブレット変換により故障電流の元信号から検出された第１ディテール信号及び第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号を生成し、第１フィルタリング信号及び第１ディテール信号を用いて生成された第２フィルタリング信号を第１ディテール信号と比較してノイズを除去した後、反射波と判定された信号を最終的に出力することにより、ケーブルにおける故障箇所をオンラインで検知することができる。
【００１０】
また、本発明によるケーブルの故障箇所検知方法は、進行波を用いてオンラインで故障箇所を検知し、ケーブルの両端の母線から検出された故障信号を用いて故障箇所を計算することができる。したがって、オフラインで故障箇所を検知する方法とは異なって、故障が発生すると同時にオンラインで故障箇所検知が行われるので、迅速な故障箇所検知が可能となり、これにより故障復旧のための時間及び費用を最小化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システムを示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による検出部のウェーブレット変換を説明するための図である。
【図３】本発明の一実施形態より比較部に設定された基準値を説明するための図である。
【図４】本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は様々な変更を加えることができ、様々な実施形態を有することができるため、本願では特定実施形態を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変更、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。
【００１３】
本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。また、「第１」、「第２」などの用語は、多様な構成要素を説明に用いることに過ぎなく、上記構成要素が上記用語により限定されるものではない。上記用語は１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的だけに用いられる。
【００１４】
また、本明細書において、ある構成要素が他の構成要素に接続されていると記載された時には、ある構成要素が他の構成要素に直接接続されていることは勿論、特に反対の記載が存在しない限り、中間にまた他の構成要素を介して間接的に接続されている場合を含む。
【００１５】
以下、添付した図面に基づいて本発明の実施形態によるケーブルの故障箇所検知システム及び方法について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システムを示す図である。
【００１７】
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システム１００は、ケーブル１１０、第１及び第２変流部１２１，１２３、第１及び第２検出部１３１，１３３、第１及び第２比較部１４１，１４３、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３、演算部１６０を含む。
【００１８】
ケーブル１１０は、電流を伝送する。
【００１９】
第１及び第２変流部１２１，１２３のそれぞれは、ケーブル１１０の両端に接続配置される。第１及び第２変流部１２１，１２３は、ケーブル１１０の末端から故障電流を受信し、故障電流から故障電流の元信号を検出し、検出された故障電流の元信号を第１及び第２検出部１３１，１３３に提供する。
【００２０】
第１及び第２検出部１３１，１３３は、故障電流の元信号を受信し、故障電流の元信号にウェーブレット変換を実行する。ウェーブレット変換の実行後に、第１及び第２検出部１３１，１３３は、故障電流の元信号から低周波領域の第１近似信号及び高周波領域の第１ディテール信号を検出する。第１及び第２検出部１３１，１３３は、第１ディテール信号を第１及び第２比較部１４１，１４３に提供する。
【００２１】
例えば、第１及び第２検出部１３１，１３３は、マスワークス社のマットラブ（ＭＡＴＬＡＢ）を用いて故障電流の元信号にウェーブレット変換を実行する。
【００２２】
ここで、ウェーブレット変換は、解析学の一つであって、信号処理、映像処理などに関連して用いられる。ウェーブレット変換は、周波数領域だけでなく、時間領域においても過渡信号の分析が可能であるため、故障箇所を検知するのに好適である。
【００２３】
ウェーブレット変換は、１波長の波形を基本波形として設定し、その大きさと位置を変化させながら相関関係を明らかにする。ウェーブレット変換は、フーリエ級数の周波数変化に類似した概念で大きさを変化させる。ウェーブレット変換は、１波長の波形に対して、大きさとともに位置も変化させるので、周波数の情報とともに時間の情報も分かるようになる。例えば、ウェーブレット変換は、時間−スケール領域において可変窓の特性を示すので、低いスケール（ｌｏｗ ｓｃａｌｅ）では高周波成分を示し、高いスケール（ｈｉｇｈ ｓｃａｌｅ）では低周波成分を示す。
【００２４】
以下では、図２を参照して第１及び第２検出部１３１，１３３のウェーブレット変換を説明する。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態による検出部のウェーブレット変換を説明するための図である。説明の便宜上、第１検出部１３１を基準として説明する。
【００２６】
図２に示すように、第１検出部１３１は、第１から第ｎのウェーブレットフィルター部１３１−１，１３１−２，…，１３１―ｎを含む。ここで、ｎは自然数を表す。第１ウェーブレットフィルター部１３１−１は、故障電流の元信号Ｓを低域通過フィルター（ｌｏｗ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）及び高域通過フィルター（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）に通過させて故障電流の元信号Ｓから低周波領域の第１近似信号Ａ１及び高周波領域の第１ディテール信号Ｄ１を検出する。また、第２ウェーブレットフィルター部１３１−２は、第１近似信号Ａ１から低周波領域の第２近似信号Ａ２及び高周波領域の第２ディテール信号Ｄ２を検出する。第１検出部１３１は、第１から第ｎのウェーブレットフィルター部１３１−１，１３１−２，…，１３１―ｎを用いて故障電流の元信号Ｓから所望する信号を得るまで検出過程を繰り返して行う。
【００２７】
図１に示されたように、第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１及び第２検出部１３１，１３３から第１ディテール信号を受信する。第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較する。
【００２８】
ここで、基準値は、ケーブル１１０において故障を判定する基準として設定される。ケーブル１１０の故障は、ケーブル１１０の状態や負荷条件、故障抵抗などにより異なる特性を有するため、基準値はケーブル１１０の状態または条件により様々に設定できる。
【００２９】
以下に、図３を参照して基準値を説明する。
図３は、本発明の一実施形態により比較部に設定された基準値を説明するための図である。
図３を参照すると、第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号を、ケーブル１１０の状態または条件により設定された基準値１９０と比較する。例えば、基準値１９０は、約８３５０のサンプリングポイントで設定できる。
【００３０】
第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号が基準値１９０を超過する場合、ケーブル１１０が故障状態であると判断する。または、第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号が基準値１９０以下である場合、ケーブル１１０が正常状態であると判断する。第１及び第２比較部１４１，１４３は、第１ディテール信号が基準値を超過する場合、第１及び第２検出部１３１，１３３に故障発生を通知する。
【００３１】
図１に示されたように、第１及び第２検出部１３１，１３３は、ケーブル１１０に故障が発生した場合、第１近似信号にウェーブレット変換を実行する。第１及び第２検出部１３１，１３３は、第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出する。これについては、図２の説明で詳述したので、重複する説明は省略する。第１及び第２検出部１３１，１３３は第１ディテール信号または第２ディテール信号を第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３に提供する。
【００３２】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は第１及び第２検出部１３１，１３３からの第１ディテール信号または第２ディテール信号を受信する。第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は第１ディテール信号と第２ディテール信号の相関関係に基づいて演算する。
【００３３】
具体的に、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は第１ディテール信号と第２ディテール信号の相関関係によるマルチスケール相関関係方法を用いて第１フィルタリング信号を生成する。例えば、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号に第２ディテール信号を乗じて第１フィルタリング信号を生成する。
【００３４】
また、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号との演算により第２フィルタリング信号を生成する。第２フィルタリング信号は、下記の相関関係方程式（１）から求めることができる。
【数１】
式中、Ｃは、上記第１フィルタリング信号を表し、Ｃ＿ｎｅｗは、上記第２フィルタリング信号を表し、Ｄ１は上記第１ディテール信号を表す。
【００３５】
式（１）は、第１ディテール信号の計数を二乗して和した値と、第１フィルタリング信号の計数を二乗して和した値とを用いた相関関係係数を第１フィルタリング信号に乗じるように設定される。
【００３６】
第２ディテール信号は、ウェーブレット変換を行うことにより、第１ディテール信号に比べて過渡信号に含まれたノイズが減ることになる。同時に、第２ディテール信号は、不規則的に発生するノイズに比べて、ケーブル１１０の長さに比例して一定したパターンで現われる反射波が同一の時間領域でピークを見せている。すなわち、ノイズの含まれたマキシマ（ｍａｘｉｍａ）の数は、スケールが増加するにつれ漸次的に減少する。したがって、第１ディテール信号に第２ディテール信号を乗じると、ピーク値とノイズの格差がさらに大きくなる。
【００３７】
ここで、第２フィルタリング信号は、第１フィルタリング信号からよりも完璧な相関関係信号を検出するために、第１フィルタリング信号に
【数２】
の係数を用いて生成される。
【００３８】
第１ディテール信号と第２ディテール信号との乗算により生成される第１フィルタリング信号は、第１ディテール信号に比べて大きくなるため、第１ディテール信号を２倍し、第１ディテール信号の二乗の和を第１フィルタリング信号の二乗の和で割った値の平方根を係数にして、第２フィルタリング信号を生成する。例えば、第１ディテール信号と第１フィルタリング信号は、上記式（１）で、各々の信号を係数に適用するために、各々の信号成分の二乗値を和して式（１）に適用する。第１ディテール信号の二乗の和及び第１フィルタリング信号の二乗の和は、第１ディテール信号及び第１フィルタリング信号における各々の信号成分を式（１）に適用するために多くの信号成分が含まれるように設定される。
【００３９】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号の絶対値と第２フィルタリング信号の絶対値を比較する。ここで、第２フィルタリング信号はケーブル１１０に故障が発生した場合は、第１ディテール信号よりも大きい絶対値を有することがある。第２フィルタリング信号が第１ディテール信号よりも大きい理由は、ケーブル１１０の第１端部１１１及び第２端部１１３から反射される時点に検出される故障電流は、故障発生時にノイズが増加する特性を有するからである。
【００４０】
または、第２フィルタリング信号は、第１ディテール信号よりも小さい絶対値を有することがある。これは、スケールが増加すると、第２フィルタリング信号のノイズ成分が減少する特性を有するからである。
【００４１】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合は、第２フィルタリング信号をケーブル１１０から反射された反射波と判定する。判定後、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第２フィルタリング信号を故障検知信号として出力する。
【００４２】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値以下である場合は、第２フィルタリング信号をノイズと判定して第２フィルタリング信号を除去する。除去後、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１ディテール信号を故障検知信号として出力する。
【００４３】
第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３は、第１フィルタリング信号に係数を乗じた値が第１ディテール信号よりも大きい場合は、反射波と判定して故障検知信号として出力し、その他の信号はノイズとみなして除去する。
【００４４】
演算部１６０は、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３に接続されて故障検知信号を受信する。ここで、演算部１６０は、データ通信装置１７０を用いて第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３に接続される。例えば、演算部１６０は、光ケーブルを含む通信線またはＧＰＳ装置などを用いたデータ通信装置１７０を用いて故障検知信号の遅延時間を計算する。
【００４５】
演算部１６０は、故障検知信号の遅延時間とケーブル１１０の伝送速度を用いて故障箇所までの距離を計算する。演算部１６０は、下記の式（２）を用いて故障箇所までの距離を計算する。
【数３】
式中、Ｘは、故障箇所までの距離であり、Ｌは、ケーブルの両端間の距離であり、νは、ケーブルの伝送速度であり、ＴＡＰ１は、ケーブル１１０の第１端部１１１に最初に到着する信号の第１到着時間であり、ＴＢＰ１は、ケーブル１１０の第２端部１１３に最初に到着する信号の第２到着時間である。
【００４６】
演算部１６０は、第１端部１１１及び第２端部１１３のそれぞれに到着する進行波の到着時間の差である遅延時間を受信する。演算部１６０は、遅延時間にケーブル１１０の伝送速度を乗じ、ケーブル１１０の両端間の距離を加算した後、２で割る。
【００４７】
例えば、ケーブル１１０の２０Ｋｍ地点で故障が発生したと仮定すると、第１及び第２信号フィルター部１５１，１５３を経てノイズの除去された第１ディテール信号は、それぞれ第１到着時間ＴＡＰ１及び第２到着時間ＴＢＰ１にケーブル１１０の両端に到着する。ここで、ケーブル１１０の両端間の距離Ｌが、１０１．７Ｋｍ、ケーブル１１０の伝送速度νが、約１３７．２ｍ／μｓ、第１到着時間ＴＡＰ１を０．００８４７５、第２到着時間ＴＢＰ１を０．００８９２４に設定して故障箇所までの距離を計算すると、演算部１６０は、約２０．２４ｋｍの距離を算出することになる。
【００４８】
本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知システムは、ウェーブレット変換により検出された第１ディテール信号と第２ディテール信号とを用いて第１フィルタリング信号を生成し、第１フィルタリング信号と第１ディテール信号とを用いて生成された第２フィルタリング信号を第１ディテール信号と比較してノイズを除去した後、反射波と判定された信号を最終的に出力することにより、ケーブルの故障箇所を検知する。ケーブルの故障箇所検知システムは、オンラインでケーブルの故障箇所を検知することができる。
【００４９】
ケーブルの故障箇所検知システムは、信号フィルターが故障電流の元信号に含まれた多量のノイズを効果的に除去し、ケーブルから反射される信号のみを検出することにより、長距離ケーブルにおける急激な信号の減衰現状の影響を減少させる。したがって、ケーブルの故障箇所検知システムは、故障箇所を正確に検知することができる。
【００５０】
図４は、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法を示す図面である。以下では、図１に示されたケーブルの故障箇所検知システムを参照してケーブルの故障箇所検知方法を説明する。
【００５１】
図４を参照すると、本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法は、故障電流の元信号を検出するステップＳ１０と、第１ディテール信号を検出するステップＳ２０と、第１ディテール信号を基準値と比較するステップＳ３０と、第２ディテール信号を検出するステップＳ４０と、第１フィルタリング信号を生成するステップＳ５０と、第２フィルタリング信号を生成するステップＳ６０と、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を検出するステップＳ７０と、故障箇所を検知するステップＳ８０と、を含む。
【００５２】
ステップＳ１０で、変流部は電流を伝送するケーブルの両端のそれぞれに配置された導電体に設けられて故障電流の元信号を検出する。ここで、変流部はケーブルから故障電流を受信し、データサンプリングにより故障電流の元信号を検出する。
【００５３】
ステップＳ２０で、検出部は、故障電流の元信号にウェーブレット変換を適用して低周波領域の近似成分である第１近似信号と高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号を検出する。
【００５４】
ステップＳ３０で、比較部は、検出部から第１ディテール信号を受信し、予め設定された基準値と比較する。ここで、基準値は、ケーブルにおいて故障を判定する基準として設定される。ケーブルの故障は、ケーブルの状態や負荷条件、故障抵抗などにより異なる特性を有するため、基準値は、ケーブルの状態または条件により様々に設定できる。
【００５５】
比較部は、第１ディテール信号と基準値とを比較してケーブルに故障が発生したか否かを判定する。比較部は、第１ディテール信号が基準値以下である場合は、ケーブルに故障がないと判定する。また、比較部は、第１ディテール信号が基準値を超過する場合は、ケーブルに故障が発生したと判定する。
【００５６】
ステップＳ４０で、検出部は、比較部の比較結果からケーブルに故障が発生したと判定された場合、第１近似信号にウェーブレット変換を実行して第２近似信号及び第２ディテール信号を検出する。ここで、第２近似信号は、第１近似信号から検出された低周波領域の近似成分である。また、第２ディテール信号は第１近似信号から検出された高周波領域のディテール成分である。
【００５７】
ステップＳ５０で、信号フィルター部は、検出部から第１ディテール信号及び第２ディテール信号を受信する。信号フィルター部は、第１ディテール信号と第２ディテール信号との相関関係の演算により第１フィルタリング信号を生成する。例えば、信号フィルター部は、第１ディテール信号に第２ディテール信号を乗じて第１フィルタリング信号を生成する。
【００５８】
ステップＳ６０で、信号フィルター部は相関関係方程式を用いて第２フィルタリング信号を生成する。ここで、相関関係方程式は、第１ディテール信号の計数を二乗して和した値と、第１フィルタリング信号の計数を二乗して和した値を用いた相関関係係数を第１フィルタリング信号に乗じるように設定される。
【００５９】
ステップＳ７０で、信号フィルター部は、第１ディテール信号と第２フィルタリング信号とを比較する。具体的に、信号フィルター部は第１ディテール信号の絶対値と第２フィルタリング信号の絶対値とを比較して故障検知信号を検出する。信号フィルター部は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合は、第２フィルタリング信号をケーブルの両端から反射された反射波と判定して故障検知信号として検出する。また、信号フィルター部は、第２フィルタリング信号の絶対値が第１ディテール信号の絶対値よりも小さい場合は、第２フィルタリング信号をノイズとして判定して第２フィルタリング信号を除去する。そして、信号フィルター部は、第１ディテール信号を故障検知信号として検出する。故障検知信号は、ケーブルに故障が発生したとき、故障信号がケーブルの母線の両側に進行して母線から反射される時点を検知する信号である。信号フィルター部は、故障検知信号を演算部へ出力する。
【００６０】
ステップＳ８０で、演算部は、ケーブルの両端のそれぞれから故障検知信号を検出する。その後、演算部は、データ通信装置を用いて検出された故障検知信号の遅延時間を計算する。そして、演算部は、故障検知信号の遅延時間とケーブルの伝送時間を用いてケーブルの故障箇所までの距離を計算する。
【００６１】
本発明の一実施形態によるケーブルの故障箇所検知方法は、進行波を用いてオンラインで故障箇所を検知し、ケーブルの両端の母線から検出された故障信号を用いて故障箇所を計算する。上記ケーブルの両端の母線から故障信号を検出する方法は、両端の母線に最初に到着する信号のみ検出すればよいので、以後に到着する信号により発生する減衰現象から影響を受けることはない。したがって、オフラインで故障箇所を検知する方法と異なって、故障が発生する同時にオンラインで故障箇所検知が行われるので、故障箇所検知が迅速に行われる。このため、故障復旧時間及び費用を最小化することができる。
【００６２】
本発明の実施形態は、様々なコンピューターで実行させるためのプログラム命令を含むコンピューター読み取り可能な媒体を含むことができる。上記コンピューター読み取りできる媒体は、プログラム命令、ローカルデータファイル、ローカルデータ構造などを単独でまたは組み合わせて含むことができる。上記媒体は、本発明のために特別に設計され構成されたものであるが、コンピューターソフトウェアの当業者に公知なものを使用するものであってもよい。
【００６３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることは、当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
故障電流を伝送するケーブルと、
前記ケーブルに接続されて前記故障電流を受信し、故障電流の元信号を検出する変流部と、
前記故障電流の元信号から高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号及び第２ディテール信号を検出する検出部と、
前記第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較して前記ケーブルの故障を判定する比較部と、
前記第１ディテール信号及び前記第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号及び第２フィルタリング信号を生成し、前記第１ディテール信号と前記第２フィルタリング信号の比較結果により故障検知信号を出力する信号フィルター部と、
を含むケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項２】
前記検出部は、
前記故障電流の元信号にウェーブレット変換を実行して第１近似信号及び前記第１ディテール信号を検出し、
前記第１近似信号にウェーブレット変換を実行して第２近似信号及び前記第２ディテール信号を検出することを特徴とする請求項１に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項３】
前記検出部は、前記第１ディテール信号が前記基準値を超過した場合に前記第２ディテール信号を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項４】
前記信号フィルター部は、
前記第１ディテール信号に前記第２ディテール信号を乗じて前記第１フィルタリング信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項５】
前記信号フィルター部は、
前記第１ディテール信号と前記第１フィルタリング信号の相関関係方程式から前記第２フィルタリング信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項６】
前記相関関係方程式（１）は、
【数１】
に設定されることを特徴とする請求項５に記載のケーブルの故障箇所検知システム。（式中、Ｃ＿ｎｅｗは、第２フィルタリング信号を示し、Ｃは、第１フィルタリング信号を示し、Ｄ１は、第１ディテール信号を示す。）
【請求項７】
前記信号フィルター部は、前記第２フィルタリング信号と前記第１ディテール信号の絶対値を比較して前記故障検知信号を出力し、
前記故障検知信号は、前記第２フィルタリング信号の絶対値が前記第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合に出力されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項８】
前記信号フィルター部は、前記第２フィルタリング信号の絶対値が前記第１ディテール信号の絶対値よりも小さい場合には、前記第２フィルタリング信号を除去することを特徴とする請求項７に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項９】
前記信号フィルター部から前記故障検知信号を受信し、前記故障検知信号の遅延時間及び前記ケーブルの伝送速度を用いて故障箇所までの距離を計算する演算部をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項、又は請求項７に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項１０】
前記信号フィルター部は、前記演算部に接続されて前記故障検知信号の遅延時間を前記演算部に提供する通信装置をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項１１】
ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、
ウェーブレット変換により前記故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較して前記ケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップと、
ウェーブレット変換により前記第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２ディテール信号との演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号及び前記第１フィルタリング信号を用いて設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２フィルタリング信号を比較して故障検知信号を出力するステップと、
を含むケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１２】
前記第２ディテール信号は、前記第１ディテール信号が前記基準値を超過する場合に検出されることを特徴とする請求項１１に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１３】
前記ケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップは、
前記第１ディテール信号が前記基準値以下である場合に前記ケーブルが正常状態であると判定することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１４】
前記第１フィルタリング信号は、前記第１ディテール信号に前記第２ディテール信号を乗じて生成されることを特徴とする請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１５】
前記故障検知信号を出力するステップは、
前記第１ディテール信号の絶対値と前記第２フィルタリング信号の絶対値とを比較することを特徴とする請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１６】
前記故障検知信号を用いて前記ケーブルの故障箇所を検知するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１７】
前記ケーブルの故障箇所は、前記故障検知信号の遅延時間と前記ケーブルの伝送速度を用いて計算されることを特徴とする請求項１６に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１８】
前記相関関係方程式（１）は、
【数２】
に設定されることを特徴とする請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
（式中、Ｃ＿ｎｅｗは、第２フィルタリング信号を示し、Ｃは、第１フィルタリング信号を示し、Ｄ１は第１ディテール信号を示す。）
【請求項１９】
前記故障検知信号は、
前記第２フィルタリング信号の絶対値と前記第１ディテール信号の絶対値とを比較して前記第２フィルタリング信号の絶対値が前記第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合に検出されることを特徴とする請求項１１から請求項１６までのいずれか１項、又は請求項１８に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項２０】
送電系統においてケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された電子装置で読み取りできる記録媒体であって、
ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、
ウェーブレット変換により前記故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較して前記ケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップと、
ウェーブレット変換により前記第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２ディテール信号の演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号及び前記第１フィルタリング信号を用いて、設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を出力するステップと、
を含むケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
【請求項１】
故障電流を伝送するケーブルと、
前記ケーブルに接続されて前記故障電流を受信し、故障電流の元信号を検出する変流部と、
前記故障電流の元信号から高周波領域のディテール成分である第１ディテール信号及び第２ディテール信号を検出する検出部と、
前記第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較して前記ケーブルの故障を判定する比較部と、
前記第１ディテール信号及び前記第２ディテール信号を用いて第１フィルタリング信号及び第２フィルタリング信号を生成し、前記第１ディテール信号と前記第２フィルタリング信号の比較結果により故障検知信号を出力する信号フィルター部と、
を含むケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項２】
前記検出部は、
前記故障電流の元信号にウェーブレット変換を実行して第１近似信号及び前記第１ディテール信号を検出し、
前記第１近似信号にウェーブレット変換を実行して第２近似信号及び前記第２ディテール信号を検出することを特徴とする請求項１に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項３】
前記検出部は、前記第１ディテール信号が前記基準値を超過した場合に前記第２ディテール信号を検出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項４】
前記信号フィルター部は、
前記第１ディテール信号に前記第２ディテール信号を乗じて前記第１フィルタリング信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項５】
前記信号フィルター部は、
前記第１ディテール信号と前記第１フィルタリング信号の相関関係方程式から前記第２フィルタリング信号を生成することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項６】
前記相関関係方程式（１）は、
【数１】
に設定されることを特徴とする請求項５に記載のケーブルの故障箇所検知システム。（式中、Ｃ＿ｎｅｗは、第２フィルタリング信号を示し、Ｃは、第１フィルタリング信号を示し、Ｄ１は、第１ディテール信号を示す。）
【請求項７】
前記信号フィルター部は、前記第２フィルタリング信号と前記第１ディテール信号の絶対値を比較して前記故障検知信号を出力し、
前記故障検知信号は、前記第２フィルタリング信号の絶対値が前記第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合に出力されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項８】
前記信号フィルター部は、前記第２フィルタリング信号の絶対値が前記第１ディテール信号の絶対値よりも小さい場合には、前記第２フィルタリング信号を除去することを特徴とする請求項７に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項９】
前記信号フィルター部から前記故障検知信号を受信し、前記故障検知信号の遅延時間及び前記ケーブルの伝送速度を用いて故障箇所までの距離を計算する演算部をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項、又は請求項７に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項１０】
前記信号フィルター部は、前記演算部に接続されて前記故障検知信号の遅延時間を前記演算部に提供する通信装置をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のケーブルの故障箇所検知システム。
【請求項１１】
ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、
ウェーブレット変換により前記故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較して前記ケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップと、
ウェーブレット変換により前記第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２ディテール信号との演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号及び前記第１フィルタリング信号を用いて設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２フィルタリング信号を比較して故障検知信号を出力するステップと、
を含むケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１２】
前記第２ディテール信号は、前記第１ディテール信号が前記基準値を超過する場合に検出されることを特徴とする請求項１１に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１３】
前記ケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップは、
前記第１ディテール信号が前記基準値以下である場合に前記ケーブルが正常状態であると判定することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１４】
前記第１フィルタリング信号は、前記第１ディテール信号に前記第２ディテール信号を乗じて生成されることを特徴とする請求項１１から請求項１３までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１５】
前記故障検知信号を出力するステップは、
前記第１ディテール信号の絶対値と前記第２フィルタリング信号の絶対値とを比較することを特徴とする請求項１１から請求項１４までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１６】
前記故障検知信号を用いて前記ケーブルの故障箇所を検知するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１から請求項１５までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１７】
前記ケーブルの故障箇所は、前記故障検知信号の遅延時間と前記ケーブルの伝送速度を用いて計算されることを特徴とする請求項１６に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項１８】
前記相関関係方程式（１）は、
【数２】
に設定されることを特徴とする請求項１１から請求項１６までのいずれか１項に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
（式中、Ｃ＿ｎｅｗは、第２フィルタリング信号を示し、Ｃは、第１フィルタリング信号を示し、Ｄ１は第１ディテール信号を示す。）
【請求項１９】
前記故障検知信号は、
前記第２フィルタリング信号の絶対値と前記第１ディテール信号の絶対値とを比較して前記第２フィルタリング信号の絶対値が前記第１ディテール信号の絶対値よりも大きい場合に検出されることを特徴とする請求項１１から請求項１６までのいずれか１項、又は請求項１８に記載のケーブルの故障箇所検知方法。
【請求項２０】
送電系統においてケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された電子装置で読み取りできる記録媒体であって、
ケーブルの両端から故障電流の元信号を検出するステップと、
ウェーブレット変換により前記故障電流の元信号から第１近似信号及び第１ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号を予め設定された基準値と比較して前記ケーブルに故障が発生したか否かを判定するステップと、
ウェーブレット変換により前記第１近似信号から第２近似信号及び第２ディテール信号を検出するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２ディテール信号の演算により第１フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号及び前記第１フィルタリング信号を用いて、設定された相関関係方程式から第２フィルタリング信号を生成するステップと、
前記第１ディテール信号と前記第２フィルタリング信号とを比較して故障検知信号を出力するステップと、
を含むケーブルの故障箇所検知方法を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７５５５５（Ｐ２０１１−７５５５５Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１４１２１（Ｐ２０１０−２１４１２１）
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（５１０２５５３３６）コリア エレクトリック パワー コーポレイション (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【出願人】（５１０２５５３３６）コリア エレクトリック パワー コーポレイション (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]