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KR102530642B1 - 분포형 음향 센싱을 이용한 가공송전선로 통신 시스템 - Google Patents

분포형 음향 센싱을 이용한 가공송전선로 통신 시스템 Download PDF

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Publication number
KR102530642B1
KR102530642B1 KR1020210158762A KR20210158762A KR102530642B1 KR 102530642 B1 KR102530642 B1 KR 102530642B1 KR 1020210158762 A KR1020210158762 A KR 1020210158762A KR 20210158762 A KR20210158762 A KR 20210158762A KR 102530642 B1 KR102530642 B1 KR 102530642B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transmission line
opgw
signal
unit
communication system
Prior art date
Application number
KR1020210158762A
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English (en)
Inventor
김영홍
신구용
안호성
임윤석
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020210158762A priority Critical patent/KR102530642B1/ko
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Abstract

분포형 음향 센싱을 이용한 가공송전선로 통신 시스템이 개시된다.
이 시스템에서, 송신부는 송전탑들 사이에 연결되어 있는 가공송전선로와 광섬유 복합 가공지선(OPGW) 중 가공송전선로의 상태를 센싱하기 위해 설치된 복수의 센서로부터 수신되는 센싱 신호를 대응되는 주파수의 진동 신호로 변환하여 OPGW 내의 광케이블에 주입한다. 수신부는 분포형 음파 센싱(DAS)을 통해 OPGW의 광케이블을 통해 송신되는 진동 신호를 측정하여 대응되는 디지털 신호로 변환하여 가공송전선로에 대한 감시를 수행하는 서버로 전달한다.

Description

분포형 음향 센싱을 이용한 가공송전선로 통신 시스템 {Overhead Transmission Line Communication System using Distributed Acoustic Sensing}
본 발명은 분포형 음향 센싱을 이용한 가공송전선로 통신 시스템에 관한 것이다.
가공송전선로는 광역적으로 전력을 수송하기 위해 발전소와 배전 변전소 사이에 철탑을 이용하여 공중으로 연결한 선로를 말한다.
일반적으로, 가공송전선로는 접근이 어려운 산간지역이나 도시 외곽에 설치되어 접근이 어려워 상시 점검이나 진단 대신 주기적으로 인력 또는 헬기를 통한 점검이 이뤄지고 있다. 이 때문에 담당자가 선로의 상태를 실시간으로 알 수 없으며, 고장이나 파손 등의 문제가 발생했을 경우, 전력 계통에 직접적인 문제가 생기기 전에는 바로 알 방법이 없다.
이러한 문제들을 극복하기 위해, 국내외에서 가공송전선로의 전선이나 애자, 철탑 등에 설치할 수 있는 다양한 센서들을 개발하여 적용하고 있다. 이러한 센서들은 태양광이나 전력선에서 흐르는 전류를 이용하여 전원을 공급받으며, 취득된 데이터를 지상의 중계기(Base Station)로 보내 유선이나 무선 인터넷 등의 상용 통신망으로 서버에 전달되는 구조로 되어 있다.
이러한 시스템이 일부 선로에서 시범적으로 적용되어 운용되고 있는 가장 큰 이유는 통신 방법의 보안성과 운용 비용에 있다.
상용망을 이용하는 현재의 방법에는 통신 설비에 대한 직접적 또는 상용망에 대한 침입이나 간섭과 같은 보안상의 문제가 있어, 국가 기간 설비에 해당하는 전력망의 운용 시스템과의 직접적인 연결이 어렵다. 또한, 3G, LTE, 5G와 같은 상용화된 통신망을 이용하기 위해서는 기지국별로 통신 비용을 지급해야 해서 다수의 시스템을 적용하는데 큰 부담이 발생한다.
따라서, 전력사의 내부 전산망과 손쉽게 연결할 수 있으면서 보안성이 뛰어나고 별도의 비용이 발생하지 않는 통신 기술과 장비의 개발이 필요하다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 전력사의 내부 전산망과 손쉽게 연결할 수 있으면서 보안성이 뛰어나고 별도의 비용이 발생하지 않는 분포형 음향 센싱을 이용한 가공송전선로 통신 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 과제를 달성하고, 후술하는 본 발명의 특징적인 효과를 실현하기 위한, 본 발명의 특징적인 구성은 하기와 같다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 가공송전선로 통신 시스템이 제공되며, 이 장치는,
송전탑들 사이에 연결되어 있는 가공송전선로와 광섬유 복합 가공지선(optical fiber composite overhead ground wire, OPGW) 중 상기 가공송전선로의 상태를 센싱하기 위해 설치된 복수의 센서로부터 수신되는 센싱 신호를 대응되는 주파수의 진동 신호로 변환하여 상기 OPGW 내의 광케이블에 주입하는 송신부, 그리고 분포형 음파 센싱(Distributed Acoustic Sensing, DAS)을 통해 상기 OPGW의 광케이블을 통해 송신되는 진동 신호를 측정하여 대응되는 디지털 신호로 변환하여 상기 가공송전선로에 대한 감시를 수행하는 서버로 전달하는 수신부를 포함한다.
여기서, 상기 송신부는, 상기 복수의 센서로부터 센싱 신호를 수신하는 안테나, 상기 안테나를 통해 수신되는 센싱 신호를 대응하는 전기 신호로 변환하는 신호 처리부, 상기 신호 처리부에 의해 변환된 전기 신호를 상기 송신부에 고유한 진동 주파수를 갖는 진동 신호로 변환하는 변환부, 그리고 상기 변환부에 의해 변환된 진동 신호를 발생하여 상기 OPGW의 광케이블에 진동 형태로 주입하는 진동 발생부를 포함한다.
또한, 상기 송신부는, 태양광 모듈을 통해 전원을 확보하거나, 또는 상기 OPGW를 통해 전원을 확보하는 전원부, 그리고 상기 전원부에 의해 확보되는 전원을 저장하여 상기 송신부의 컴포넌트에 대한 전원 공급을 수행하는 배터리를 더 포함한다.
또한, 상기 수신부는, 상기 DAS를 통해 상기 OPGW의 광케이블을 통해 진동 형태로 송신되는 센싱 신호를 측정하는 분포형 음파 센싱부, 그리고 상기 분포형 음파 센싱부에 의해 측정되는 센싱 신호를 대응하는 전기 신호로 변환하고, 변환된 전기 신호 중에서 통신용 주파수에 맞는 신호를 추출하여 대응되는 디지털 신호로 변환하는 신호 처리부를 포함한다.
또한, 상기 전원부는 상기 OPGW에 흐르는 유도 전류에서 에너지를 얻어서 전원을 확보하는 CT(Current Transformer)이다.
또한, 상기 송신부에서 상기 OPGW의 광케이블을 통해 송신할 수 있는 진동 신호의 최저 주파수는 상기 OPGW의 고유 주파수보다 높도록 설정된다.
또한, 상기 OPGW의 고유 주파수는 다음의 수학식
Figure 112021132810721-pat00001
에 따라 산출되며, 여기서 S는 경간 길이이고, W는 전선 중량이며, T는 장력이고, n=1: 1st 고유 진동수이다.
또한, 상기 OPGW의 광케이블을 통해 송신할 수 있는 진동 신호의 주파수는 10Hz ~ 2.5kH의 범위를 갖는다.
또한, 상기 가공송전선로 통신 시스템은 복수의 송신부를 포함하며, 상기 복수의 송신부 각각에는 상기 10Hz ~ 2.5kH의 범위에서 고유한 주파수가 각각 할당되고, 각각의 송신부는 자신에게 할당된 고유한 주파수에 해당되는 진동 신호를 발생하여 상기 OPGW의 광케이블을 통해 상기 송신부로 송신한다.
또한, 상기 분포형 음파 센싱부는 상기 OPGW의 광케이블에 간섭 레이저 펄스를 송신하고, 상기 송신부에서 주입된 진동 신호로 인해 발생하는 상기 광케이블의 미세한 늘림이나 눌림으로 인해 발생하는 반사광을 검출하여, 검출된 반사광에 포함되어 있는 상기 송신부의 위치와 해당 위치에서의 진동 신호를 측정한다.
또한, 상기 신호 처리부는 필터링을 통해 상기 전기 신호에서 노이즈를 제거하는 필터를 포함한다.
또한, 상기 송신부는 전선 충돌 방지를 위한 식별 장치로서 상기 OPGW에 설치된 항공 장애구와 일체형으로 설치된다.
또한, 상기 안테나는 상기 항공 장애구의 커버에 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 일반적인 통신 방식의 적용이 어려운 구간이 존재하는 가공송전선로의 통신 문제를 OPGW에 진동 형태의 신호로 전달함으로써, 선로의 끝에 존재하는 변전소에서 DAS 방식으로 센서로부터 측정되는 신호를 수신할 수 있다.
이로 인해, 가공송전선로의 효율적 운영 및 관리가 가능하며, 4G, 5G와 같은 상용 통신망을 사용하지 않음으로써 보안성과 비용절감 효과를 얻을 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선로 통신 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선로 통신 시스템이 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 3은 일반적으로 가공송전선로 감시를 위해 사용되는 센서의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 송신부의 구체적인 구성 블록도이다.
도 5는 도 1에 도시된 송신부가 항공 장애구 내에 설치된 예의 개략도이다.
도 6은 도 1에 도시된 수신부의 구체적인 구성 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에서 사용된 분포형 음파 센싱(DAS)의 기본 이론을 도시한 도면이다.
본 발명, 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는, 본 발명의 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용이 참조되어야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하는 것에 의해, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이 명세서에서, “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 구성요소를 사이에 두고 "전기적 또는 기계적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(통상의 기술자)에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선로 통신 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선로 통신 시스템(100)의 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선로 통신 시스템(100)이 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선로 통신 시스템(100)은 송신부(110) 및 수신부(120)를 포함한다.
송신부(110)는 안테나(111)를 통해 다수의 센서(300)로부터 신호를 수신하고, 수신된 신호를 대응하는 진동 신호로 변환하여 광섬유 복합 가공지선(optical fiber composite overhead ground wire, OPGW)(130)으로 주입한다. 여기서, OPGW(130)는 벼락으로부터 송전탑(500) 및 송전탑(500)에 연결된 각종 장치 및 소자를 보호하는 역할을 할 뿐만 아니라 내부에 광섬유 코어가 배치되어 광섬유 코어를 통한 광통신의 역할도 수행하는 가공지선이다.
도 2를 참조하면, 송전탑(500)들 사이에는 가공송전선로(400)와 OPGW(130)가 서로 연결되어 있으며, 전술한 센서(300)는 가공송전선로(400)용 센서로서, 가공송전선로(400)에 설치되어 가공송전선로(400)의 전선이나 애자, 철탑(500) 등에 설치되어 가공송전선로(400)와 관련된 다양한 상태를 센싱할 수 있다.
전술한 바와 같은 센서(300)로는, 도 3에 도시된 바와 같이, 다양한 센서가 있을 수 있으며, 이 중에서 5번 내지 15번에 해당하는 센서, 예를 들어 금속 부식도를 측정하는 센서, 전선 온도/외기 온도를 측정하는 센서, 전선 이도(sag)를 측정하는 센서, 고장 전류를 측정하는 센서, 풍향/풍속을 측정하는 센서 등이 가공송전선로(400)용 센서에 해당될 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 이것으로만 한정하는 것은 아니며, 그 외에도 필요한 경우 다른 상태를 센싱하기 위한 다른 센서가 추가로 설치될 수 있다.
수신부(120)는 분포형 음파 센싱(Distributed Acoustic Sensing) 방식을 사용하여 OPGW(130)에서 측정된 신호를 통해 신호가 발생된 위치, 즉 송신부(110)의 위치와 송신부(110)에서 발생시킨 진동을 수신하여 최종적으로 센서(300)에서 센싱된 신호를 파악한다.
수신부(120)에서 파악된 신호는 예를 들어 유무선 통신을 통해 서버(600)로 전달되어 가공송전선로(400)에 대한 감시 작동이 이루어질 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 송신부(110)의 구체적인 구성 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 송신부(110)는 안테나(111), 전원부(112), 배터리(113), 신호 처리부(114), 변환부(115) 및 진동 발생부(116)를 포함한다.
안테나(111)는 다수의 센서(300)와 유무선 통신을 통해 센서(300)에서 센싱된 신호를 수신한다. 여기서, 센서는 송신부(110) 내부에 위치할 수도 있으며, 이러한 경우에는 안테나(111)를 경유하지 않고 직접 내부의 센서로부터 센싱된 신호를 사용할 수도 있다.
전원부(112)는 태양광 모듈을 통해 전원을 확보하거나 또는 CT(Current Transformer)(도 5 참조)를 이용하여 OPGW(130)에 흐르는 유도 전류에서 에너지를 얻어서 전원을 확보한다.
배터리(113)는 전원부(112)에 의해 확보되는 전원을 저장한다. 배터리(113)에 저장된 전원이 송신부(110)의 컴포넌트들에 대한 전원으로 사용된다.
신호 처리부(114)는 안테나(111)를 통해 수신되는 센싱 신호를 대응하는 전기 신호로 처리한다. 이러한 처리에 대해서는 잘 알려져 있으므로 여기에서는 구체적인 설명을 생략한다.
변환부(115)는 신호 처리부(114)에서 처리된 전기 신호를 대응하는 진동 신호로 변환한다. 이 때, 진동 신호는 송신부(110)에 대응하는 특정 주파수의 진동 신호이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가공송전선로(40)는 다수의 철탑(500)에 걸쳐 변전소까지 설치되어야 하므로 길이가 매우 길 수 있으므로, 이러한 가공송전선로(40)를 감시하는 데 사용되는 센서(300) 또한 매우 많을 수 있으며 또한 동일한 기능을 수행하는 센서들이 다수 존재할 수 있다. 따라서, 많은 수의 센서(300)로부터 센싱되는 신호를 변전소에 설치된 수신부(120)에서 수신하기 위해서는 다수의 송신부(111)가 설치되어야 한다. 따라서, 이러한 다수의 송신부(111)로부터 OPGW(130)를 통해 송신되는 센싱 신호가 어떤 송신부(111)에서 송신되는 신호인지를 알 수 있어야 한다. 이를 위해, 송신부(111)에서 OPGW(130)를 통해 송신하는 진동 신호를 구별하기 위해 송신부(111)별로 고유하게 진동 주파수를 할당하고, 송신부(111)는 할당된 진동 주파수에 대응하는 진동 신호를 발생하여 OPGW(130)로 송신한다.
한편, OPGW(130)에 내포되어 있는 광케이블은 장거리 전송이 가능한 단일모드(SMF: Single Mode Fiber)를 사용하며, 적정한 측정 감도가 가능한 2.5kHz의 주파수가 적용된다. 이 때, 송신부(111)에서 송신할 수 있는 최저 주파수는 선로의 고유 주파수보다 높도록 설정되어야 한다. OPGW(130)의 고유 주파수는 아래와 같은 [수학식 1]로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112021132810721-pat00002
여기서, S는 경간 길이이고, W는 전선 중량이며, T는 장력이고, n=1: 1st 고유 진동수이다.
한편, 한국전력공사에서 사용하고 있는 OPGW(130)를 대상으로 경간 길이를 50m ~ 2,000m로 가정하면, 고유 진동수는 0.012481Hz ~ 0.649334Hz의 범위에서 발생하는 것으로 계산될 수 있다. 한국 전력 공사의 갤러핑 관련 보고서를 참조하면, 갤러핑으로 인한 계통 고장이 발생했던 사례에서도 0.1 ~ 0.299Hz 범위에서 80%의 고유 진동수가 위치하는 것을 알 수 있다. 즉, OPGW(130)를 이용한 통신을 위해서는 최소 0.7Hz 이상의 주파수를 가진 신호를 송신해야 한다. 바람이나 다른 요인으로 인한 추가적인 진동을 고려하여, 본 발명의 실시예에서는 통신을 위한 주파수로 10Hz ~ 2.5kH의 범위를 갖는 주파수를 사용한다.
따라서, 변환부(115)는 신호 처리부(114)에서 처리된 전기 신호를 10Hz ~ 2.5kH의 범위 내에 있으면서 송신부(111)에게 고유하게 할당된 진동 주파수에 대응하는 진동 신호로 변환한다.
진동 발생부(116)는 변환부(115)에서 변환된 진동 신호를 발생하여 OPGW(130) 내부의 광케이블에 진동 형태로 주입한다. 즉, 진동 발생부(116)는 변환부(115)에서 변환된 진동 신호를 발생하여 OPGW(130)를 통해 수신부(120)로 송신한다.
한편, 송신부(110)는 별도의 장치로서 OPGW(130)에 설치되거나 또는 항공 장애구와 일체형으로 설치될 수 있다. 여기서, 항공 장애구는 전선 충돌 방지를 위한 일종의 식별 장치이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선로 통신 시스템(100)의 송신부(111)가 항공 장애구(700) 내에 설치된 예의 개략도이다.
도 5를 참조하면, 송신부(110)의 안테나(111)는 센서(500)로부터의 센싱 신호를 정확하게 수신하기 위해 항공 장애구(700)의 커버에 설치된다. 안테나(111)를 제외한 나머지 컴포넌트들, 즉 전원부(112), 배터리(113), 신호 처리부(114), 변환부(115) 및 진동 발생부(116)는 항공 장애구(700)의 내부에 OPGW(130)에 근접하게 배치될 수 있다. 특히, 전원부(112)의 CT는 OPGW(130)에서 흐르는 유도 전류에서 에너지를 얻어서 전원을 확보하기 위해 OPGW(130)를 둘러싸는 형태로 배치된다.
도 6은 도 1에 도시된 수신부(120)의 구체적인 구성 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 수신부(120)는 분포형 음파 센싱부(121), 신호 처리부(122) 및 통신부(123)를 포함한다.
분포형 음파 센싱부(121)는 분포형 음파 센싱(Distributed Acoustic Sensing, DAS) 방식을 사용하여 OPGW(130) 내부의 광케이블을 통해 진동 형태로 송신되는 센싱 신호를 측정한다. 여기서, 분포형 음파 센싱(DAS) 방식은 도 7에 도시된 DAS 기본 이론에 따른 수행된다.
구체적으로, 분포형 음파 센싱부(121)는 OPGW(130)의 광케이블에 간섭 레이저 펄스를 송신하고, 송신부(110)에서 주입된 진동 신호로 인해 발생하는 광케이블의 미세한 늘림이나 눌림으로 인해 발생하는 반사광을 검출하여, 검출된 반사광에 포함되어 있는 각 송신부(110)의 위치와 해당 위치에서의 진동 신호를 측정한다.
신호 처리부(122)는 분포형 음파 센싱부(121)에 의해 측정되는 진동 신호를 대응하는 전기 신호로 변환하고, 변환된 전기 신호 중에서 통신용 주파수에 맞는 신호를 추출하여 대응되는 디지털 신호로 변환한다. 이 때, 신호 처리부(122)는 필터링을 통해 전기 신호에서 노이즈를 제거하는 필터를 포함할 수 있다.
통신부(123)는 서버(600)와의 유무선 통신을 통해 신호 처리부(122)에서 처리된 디지털 신호를 서버(600)로 전달하여 서버(600)에서 가공송전선로(40)에 대한 다양한 형태의 모니터링이 수행될 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예에서 사용되는 구성요소 또는 “~부”는 메모리 상의 소정 영역에서 수행되는 태스크, 클래스, 서브 루틴, 프로세스, 오브젝트, 실행 쓰레드, 프로그램과 같은 소프트웨어(software)나, FPGA(field-programmable gate array)나 ASIC(application-specific integrated circuit)과 같은 하드웨어(hardware)로 구현될 수 있으며, 또한 상기 소프트웨어 및 하드웨어의 조합으로 이루어질 수도 있다. 상기 구성요소 또는 '~부' 등은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 포함되어 있을 수도 있고, 복수의 컴퓨터에 그 일부가 분산되어 분포될 수도 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 이 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 가공송전선로 통신 시스템
110 : 송신부 120 : 수신부
111 : 안테나 130 : 광섬유 복합 가공지선(OPGW)
500 : 송전탑 300 : 센서
400 : 가공송전선로 112 : 전원부
113 : 배터리 114 : 신호 처리부
115 : 변환부 116 : 진동 발생부
700 : 항공 장애구 121 : 분포형 음파 센싱부
122 : 신호 처리부 123 : 통신부

Claims (13)

  1. 송전탑들 사이에 연결되어 있는 가공송전선로와 광섬유 복합 가공지선(optical fiber composite overhead ground wire, OPGW) 중 상기 가공송전선로의 상태를 센싱하기 위해 설치된 복수의 센서로부터 수신되는 센싱 신호를 대응되는 주파수의 진동 신호로 변환하여 상기 OPGW 내의 광케이블에 주입하는 송신부, 그리고
    분포형 음파 센싱(Distributed Acoustic Sensing, DAS)을 통해 상기 OPGW의 광케이블을 통해 송신되는 진동 신호를 측정하여 대응되는 디지털 신호로 변환하여 상기 가공송전선로에 대한 감시를 수행하는 서버로 전달하는 수신부
    를 포함하고,
    상기 송신부는,
    상기 복수의 센서로부터 센싱 신호를 수신하는 안테나,
    상기 안테나를 통해 수신되는 센싱 신호를 대응하는 전기 신호로 변환하는 신호 처리부,
    상기 신호 처리부(114)에 의해 변환된 전기 신호를 상기 송신부에 고유한 진동 주파수를 갖는 진동 신호로 변환하는 변환부, 그리고
    상기 변환부에 의해 변환된 진동 신호를 발생하여 상기 OPGW의 광케이블에 진동 형태로 주입하는 진동 발생부
    를 포함하는, 가공송전선로 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신부는,
    태양광 모듈을 통해 전원을 확보하거나, 또는 상기 OPGW를 통해 전원을 확보하는 전원부, 그리고
    상기 전원부에 의해 확보되는 전원을 저장하여 상기 송신부의 컴포넌트에 대한 전원 공급을 수행하는 배터리
    를 더 포함하는, 가공송전선로 통신 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수신부는,
    상기 DAS를 통해 상기 OPGW의 광케이블을 통해 진동 형태로 송신되는 센싱 신호를 측정하는 분포형 음파 센싱부, 그리고
    상기 분포형 음파 센싱부에 의해 측정되는 센싱 신호를 대응하는 전기 신호로 변환하고, 변환된 전기 신호 중에서 통신용 주파수에 맞는 신호를 추출하여 대응되는 디지털 신호로 변환하는 신호 처리부
    를 포함하는, 가공송전선로 통신 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 OPGW에 흐르는 유도 전류에서 에너지를 얻어서 전원을 확보하는 CT(Current Transformer)인,
    가공송전선로 통신 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신부에서 상기 OPGW의 광케이블을 통해 송신할 수 있는 진동 신호의 최저 주파수는 상기 OPGW의 고유 주파수보다 높도록 설정되는,
    가공송전선로 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 OPGW의 고유 주파수는 다음의 수학식
    Figure 112021132810721-pat00003

    에 따라 산출되며,
    여기서 S는 경간 길이이고, W는 전선 중량이며, T는 장력이고, n=1: 1st 고유 진동수인,
    가공송전선로 통신 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 OPGW의 광케이블을 통해 송신할 수 있는 진동 신호의 주파수는 10Hz ~ 2.5kH의 범위에 속하는,
    가공송전선로 통신 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가공송전선로 통신 시스템은 복수의 송신부를 포함하며,
    상기 복수의 송신부 각각에는 상기 10Hz ~ 2.5kH의 범위에 속하는 고유한 주파수가 각각 할당되고, 각각의 송신부는 자신에게 할당된 고유한 주파수에 해당되는 진동 신호를 발생하여 상기 OPGW의 광케이블을 통해 상기 수신부로 송신하는,
    가공송전선로 통신 시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 분포형 음파 센싱부는 상기 OPGW의 광케이블에 간섭 레이저 펄스를 송신하고, 상기 송신부에서 주입된 진동 신호로 인해 발생하는 상기 광케이블의 미세한 늘림이나 눌림으로 인해 발생하는 반사광을 검출하여, 검출된 반사광에 포함되어 있는 상기 송신부의 위치와 해당 위치에서의 진동 신호를 측정하는,
    가공송전선로 통신 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 처리부는 필터링을 통해 상기 전기 신호에서 노이즈를 제거하는 필터를 포함하는,
    가공송전선로 통신 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 송신부는 전선 충돌 방지를 위한 식별 장치로서 상기 OPGW에 설치된 항공 장애구와 일체형으로 설치되는,
    가공송전선로 통신 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 안테나는 상기 항공 장애구의 커버에 설치되는,
    가공송전선로 통신 시스템.
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KR20150145426A (ko) * 2014-06-19 2015-12-30 (주)이젝스 압전소자를 이용한 송전선로, 광복합가공지선 또는 선로용 구조물 감시 장치 및 그 감시 장치용 전원공급기
KR102277091B1 (ko) * 2019-12-04 2021-07-16 (주)매트론 광섬유 복합 가공지선을 이용한 송전탑 감시 시스템

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국내공개특허공보 제10-2015-0145426호(2015.12.30)*
국내등록특허공보 제10-2277091호(2021.7.16)*
대한전기학회학술대회논문집(2021.10.31)* *

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