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문제 정의
- 이러한 문제를 해결하기 위해본 논문에서는 Wiener 필터링 기법을 적용하여 비접촉식 커플러와 지중 전력 케이블이 결합된 모델의 전달함수를 추정하고 이를 기반으로 등화기 (equalizer)를 설계한다. 등화기 설계를 통해 비접촉식 커플러와 지중 전력 케이블에 의한 신호의 변형과 감쇠를 보상하여 지중 전력 케이블 내 임피던스 불일치 지점의 위치 추정 성능을 향상 시키고자 한다. 비접촉식 커플러와 전력 케이블이 결합된 모델의 전달 함수를 H(f)라 하면, 비접촉식 커플러 간의 직접 경로를 통과하여 취득된 기준 신호는 식 (8)과 같이 표현된다.
- 또한 시간 영역 반사파 기법은 주변의 잡음에 취약하여 활선 상태 지중 전력 케이블에 적용할 경우 주변 잡음으로 인한 결함 위치 검출 오차가 발생할 수 있다 [4]. 따라서 본 논문에서는 잡음에 강인하며, 지중 전력 케이블의 전파 특성에 맞게 기준 신호 설계가 가능하여 전력 케이블의 전파 특성에 의한 감쇠를 최소화 할 수 있는 시간 주파수 영역 반사파 계측법을 기반으로, 비접촉식 커플러를 이용하여 활선 상태 지중 전력 케이블의 중성선 결함 위치를 측정하는 시스템을 제시하고자 한다. 활선 상태 지중 전력 케이블의 중성선 결함을 검출하기 위한 기준 신호 설계, 비접촉식 커플러 사용과 지중 전력 케이블에 의한 신호의 감쇠 및 변형을 보상하기 위한 등화기 설계를 통해 활선 상태 지중 전력 케이블의 중성선 결함 검출에 적합한 시스템을 설계하고, 내전압기를 이용한 활선 상태 지중 전력 케이블의 모의 중성선 결함 위치를 추정하는 실험을 통해 제시한 시스템의 성능을 검증하고자 한다.
- 는 노이즈의 파워스펙트럼을 의미한다. 본 논문에서는 식(10)과 같이 설계된 등화기를 이용하여 비접촉식 커플러와 전력 케이블에 의한 신호의 변형을 보상하고자 한다.
- 본 논문에서는 지중 전력 케이블의 중성선 결함을 활선 상태에서 진단하기 위해서, 비접촉식 커플러를 이용하여 기준신호를 인가하고 반사파를 취득한다. 일종의 대역통과 필터인 비접촉식 커플러를 이용해 지중 전력 케이블에 인가된 기준 신호는 비접촉식 커플러의 주파수 특성에 의해 신호가 감쇠되거나 변형된다.
- 본 논문에서는 활선 상태 지중 전력 케이블의 중성선 결함을 검출하고 결함 위치를 추정하기 위해서 비접촉식 커플러를 이용한 시간-주파수 영역 반사파 계측 시스템을 구축하였다. 시간-주파수 영역 반사파 계측시스템은 기준 신호를 발생시키는 임의파형 발생기, 반사파를 취득하는 디지털 오실로스코프, 그리고 2개의 비접촉식 커플러로 구성되며, 이는 그림 1과 같다.
가설 설정
- 1m 제거한 후, 중성선을 각각 1, 4, 8, 13, 18가닥 절단해 가면서 실험을 진행하였다. 단선된 중성선의 숫자가 증가할수록 중성선의 결함 정도가 심해진다고 가정하였다. 지중 전력 케이블의 양단은 실험장 천정에 시공 된 폴리머 애자에 결합되어 지상으로부터 2m 지점에 위치하고 있으며, 한 쪽 종단은 지중 전력 케이블을 활선 상태로 유지시키기 위해서 내전압기와 연결되어 있다.
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