KR20160118490A

KR20160118490A - Cable identification system and method of application of power line communication technology

Info

Publication number: KR20160118490A
Application number: KR1020150046687A
Authority: KR
Inventors: 손수국; 최상준
Original assignee: 수원대학교산학협력단; (주)에디테크
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-04-02
Publication date: 2016-10-12
Anticipated expiration: 2035-04-02
Also published as: KR101680063B1

Abstract

전력선이 고주파수를 전송하는데 있어서 반송신호의 전파를 제한하는 전파 제한 능력을 이용하여 배전 시스템의 케이블을 용이하게 식별할 수 있도록 한 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 클라이언트와 서버가 전력선을 통해 통신을 하되, 상기 클라이언트는 응답 요청 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선을 통해 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 전송된 응답 메시지를 분석하여 근접 서버를 결정하여 케이블을 식별하며, 상기 서버는 상기 전력선을 통해 응답 요청 메시지가 수신되면 응답 메시지를 생성하고, 생성한 응답 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선을 통해 상기 클라이언트로 전송한다.The present invention relates to a cable identification system and a method thereof using a power line communication technology in which a cable of a power distribution system can be easily identified by using a radio wave limiting capability for limiting the propagation of a carrier signal in transmitting high frequencies of a power line, Wherein the server modulates the response request message to a high frequency carrier and transmits the response message to the server through the power line, analyzes a response message transmitted from the server to determine a proximity server to identify the cable, The server generates a response message when the response request message is received through the power line, modulates the response message into a high frequency carrier, and transmits the response message to the client via the power line.

Description

Technical Field [0001] The present invention relates to a cable identification system and a method thereof,

본 발명은 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별에 관한 것으로, 특히 전력선이 고주파수를 전송하는데 있어서 반송신호의 전파를 제한하는 전파 제한 능력을 이용하여 배전 시스템의 케이블을 용이하게 식별할 수 있도록 한 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cable identification using a power line communication technology, and more particularly, to a power line communication method and a power line communication method for easily identifying a cable of a power distribution system using a radio wave limiting capability for limiting the propagation of a carrier signal, To a cable identification system and a method thereof.

작업 현장에서 일하는 전기기사들은 위상이나 케이블 연결과 같은 전기적 구성을 정확하게 인지해야 한다. 케이블과 위상의 정확한 식별은 안전과 직결된 문제이며 선택에 있어서의 실수는 작업기사에게 치명적인 결과를 가져올 수 있고, 연결된 사용자들에게 전력 공급의 손실을 초래한다. 특히, 저전압 연결 데이터(MV/LV 변압기로부터 최종 소비자와 연계)는 배전 네트워크의 정확한 관리에 매우 중요하다.Electricians working at the job site must be aware of the exact electrical configuration, such as phase or cable connections. Accurate identification of cable and phase is a safety-critical issue, and mistakes in choice can have catastrophic consequences for operators and loss of power to connected users. In particular, low voltage connection data (in conjunction with the end user from the MV / LV transformer) is critical for accurate management of the distribution network.

전기를 발전소에서 고객에게까지 전달하기 위해 배전선이 사용된다. 전형적인 전력 분배 시스템에서는, 3상 전력이 고객의 요구에 맞게 전압을 올리거나 낮추는 다수의 변전소를 거쳐 전달된다. 또한, 고전압 송전선은 대개 선 전반에 걸쳐 같은 각 위상에 대해 동일한 물리적 상태를 허용하기 위해 교차시킨다. 교차에 더하여 선들을 종종 지중화한다. 배전선들은 부하의 균형이 맞도록, 가령 3상 라인의 각 위상에서의 부하가 동일하도록 설계되지만, 시간이 흐르면서 새로운 고객이 추가되거나, 또는 기존 고객이 빠져나가면서 각 위상에서의 부하가 변경되고 불균형을 이루게 된다.Distribution lines are used to deliver electricity from the plant to the customer. In a typical power distribution system, three-phase power is delivered through a number of substations that raise or lower the voltage to meet customer needs. In addition, the high voltage transmission lines are usually crossed to allow the same physical state for the same phase over the entire line. In addition to crossing, the lines are often grounded. The distribution lines are designed so that the load is balanced, for example, the load at each phase of the three-phase line is the same, but over time, new customers are added, or existing customers are exited, .

다수의 접지를 가진 3상 4선식 배전선에서 위상과 케이블의 결정이 필요한 경우가 증가하고 있으나, 절대 위상과 케이블의 결정은 어려운 일이다. 라인 상의 위상과 케이블 결정에 혼동이 있으면, 부하가 불균형하게 편중되기 쉽고, 위상의 불균형을 초래한다. 또한, 이러한 위상의 불균형은 전력 손실이나 정전, 더 나아가서는 과도한 전압 변동으로 인한 장비 고장이나 장비의 유효 수명 단축으로 이어질 수 있다. 결국, 경제적 손실과 같은 상당한 운영상의 어려움이 고객에게 전달되는 전압의 저하된 품질로 인해 생기게 되는 것이다. 그러므로 기술자들은 라인 컨덕터가 A, B, C 위상 중에 어느 위상에 연결되어야 하는지, 라인 컨덕터가 어느 변압기에 연결되어야 하는지와 같은 필드에서의 내용들을 파악할 수 있어야 한다.Phase and cable decisions need to be made in three - phase, four - wire distribution lines with multiple grounds, but absolute phase and cable decisions are difficult. If there is confusion in the phase on the line and in the cable decision, the load tends to be imbalanced and unbalanced. This phase imbalance can also lead to equipment failure or shortened useful life of the equipment due to power loss, power outage, and even excessive voltage fluctuations. Eventually, significant operational difficulties, such as economic losses, result from the degraded quality of the voltage delivered to the customer. Therefore, the technicians should be able to understand the contents of the field, such as which phase the line conductor should be connected to in phase A, B and C, and which transformer the line conductor should be connected to.

배전선들은 지선 변압기나 지면 설치 변압기에 전력을 공급하기 위해 다수의 회선으로 나누어진다. 일반적으로, 변전소에서 전기신호의 A, B, C 위상 값은 공지되어 있으나, 배전선의 끝으로 향해갈수록 변압기를 향하는 절대 위상 값과 케이블 구성을 식별해내는 것이 점점 어려워진다. 그러한 상황에서, <비특허문헌 1> 내지 <비특허문헌 5>에 개시된 바와 같이, 대부분의 위상 식별 방법은 변전소의 공지된 위상 값과 로컬 사이트의 미지의 위상 값과의 비교를 바탕으로 위상을 식별해내는 방법을 채택하고 있다.Distribution lines are divided into a number of circuits to supply power to branch transformers or ground-based transformers. Generally, the A, B, and C phase values of the electrical signal at the substation are known, but it becomes increasingly difficult to identify the absolute phase value and cable configuration towards the end of the distribution line. In such a situation, most of the phase identification methods, as disclosed in Non-patent Documents 1 to 5, are based on a comparison between the known phase value of the substation and the unknown phase value of the local site, It has adopted a method to identify the problem.

정확한 저전압 연결데이터에 관한 정보는 변압기 부하 균형과 고장의 산출, 유지보수 업무 계획뿐 아니라, 최종적으로는 전기 공급 품질 보장을 위해 중요하다. 배전 시스템의 정확한 연결을 위해 정확한 케이블을 결정하는 것이 필요하다.Information on accurate low-voltage connection data is important not only for transformer load balancing and fault calculation, maintenance work schedules, but ultimately for ensuring quality of electricity supply. It is necessary to determine the correct cable for accurate connection of the distribution system.

케이블 식별은 케이블 묶음에서 하나의 케이블을 선택하는 것 또는 케이블-변압기 연결을 알아내는 것을 뜻한다.Cable identification means choosing one cable from a bundle of cables or finding out cable-to-transformer connections.

도 1에서 보는 것과 같이 많은 변압기와 배전선들이 거리를 따라 배치된 상황을 가정해보자. 한 전기 기술자가 구내 전력선을 연결할 변압기 또는 배전선을 찾길 원한다. 하지만, 건물, 나무, 언덕과 같은 많은 장애물 때문에 이를 찾기는 쉽지 않다.Assume that many transformers and distribution lines are arranged along a distance as shown in FIG. An electrician wants to find a transformer or distribution line to connect power lines in the premises. However, it is not easy to find because of many obstacles such as buildings, trees, and hills.

우선 로컬 사이트에서 어떻게 케이블을 식별할 것인지에 대한 몇 가지 설명이 필요하다. 새롭게 개발된 최근의 케이블 식별 시스템은 전류 임펄스 생성기와 수신기로 구성된다. 수신기는 인식 신호를 디커플링시키기 위한 클램프에 의해 연결되어 있다. 펄스 생성기에서 특정 형태의 몇 가지 펄스를 생성하고 확인되는 케이블로 전송한다. 전송된 임펄스 신호는 자동으로 동기화된 수신기의 플렉스 커플러로써 수신된 케이블 주위에 명확한 극성을 가진 전자기장을 야기한다. 수신기에 의해 파라미터 모니터링과 결합한 방향성의 클램프는 어떤 전파 방해에도 안전한 선택을 할 수 있게 한다. 다시 말해, 다른 모든 케이블이 반대의 극성을 가질 때, 오직 하나의 컨덕터 또는 케이블만이 올바른 극성을 가진다. First, we need some explanation of how to identify the cable at the local site. A newly developed cable identification system consists of a current impulse generator and a receiver. The receiver is connected by a clamp to decouple the recognition signal. In the pulse generator, some pulses of a certain type are generated and transmitted on the cable being verified. The transmitted impulse signal causes an electromagnetic field with a definite polarity around the received cable as a flex coupler of the automatically synchronized receiver. Directional clamps combined with parametric monitoring by the receiver allow safe selection of any interference. In other words, when all other cables have the opposite polarity, only one conductor or cable has the correct polarity.

다른 방법으로는 송신기에 직접 신호(direct signal)가 주사되면, 수신기에서 수신된 신호를 진폭-시간-위상 측면에서 분석한다. 또 다른 방법은 중앙 장치와 라인장치가 배전 네트워크를 통해 부호화된 메시지를 통신하는 것이다.
Alternatively, when a direct signal is injected into the transmitter, it analyzes the received signal at the receiver in terms of amplitude-time-phase. Another way is for the central and line devices to communicate the encoded messages over the distribution network.

Bouvrette, Michel, "Telephasing method and system for remotely identifying unknown phases of transmission or distribution lines within an electrical network," US Patent 4626622, 1986Bouvrette, Michel, "Telephasing method and system for remotely identifying unknown phases of transmission or distribution lines within an electrical network," US Patent 4626622, 1986 Pomatto, Lawrence A. "Apparatus and method for identifying the phase of a three phase power line at a remote location," US Patent 5510700, 1996Pomatto, Lawrence A. "Apparatus and method for identifying the phase of a three phase power line at a remote location," US Patent 5510700, 1996 K.E. Martin, et al., "IEEE Standard for Synchrophasers for Power Systems" IEEE Transactions on Power Delivery, vol.13,No.1, pp73-77,Jan.1998K.E. Martin, et al., "IEEE Standard for Synchrophasers for Power Systems" IEEE Transactions on Power Delivery, vol.13, No.1, pp73-77, Jan. 1998 Apparatus and method for identifying cable phase in a three-phase power distribution network, Gregory H. Piesinger, US Patent 7,031,859, 2006Apparatus and method for identifying a cable phase in a three-phase power distribution network, Gregory H. Piesinger, US Patent 7,031,859, 2006 "Distribution System Modeling and Analysis"; William H. Kersting; CRC Press, 2002"Distribution System Modeling and Analysis"; William H. Kersting; CRC Press, 2002

그러나 상기와 같은 종래기술들은 위상 식별 방법을 이용하기 때문에, 케이블을 식별하는 것이 복잡하고, 안전하지 못하다는 단점이 있다.However, since such conventional techniques use a phase identification method, it is disadvantageous in that the identification of the cable is complicated and unsafe.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 전력선이 고주파수를 전송하는데 있어서 반송신호의 전파를 제한하는 전파 제한 능력을 이용하여 배전 시스템의 케이블을 정확하면서도 용이하게 식별할 수 있도록 한 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a cable management system, The present invention is directed to a cable identification system and a method thereof that employs a power line communication technology.

본 발명의 다른 목적은 전력선 통신을 이용한 케이블 식별 방식을 이용하여 쉽고 안전하면서 신뢰할 만한 케이블 선택이 이루어지도록 한 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a cable identification system and a method thereof that utilize a power line communication technology for easily, safely, and reliably selecting a cable using a cable identification method using power line communication.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템의 일 실시 예는 클라이언트와 서버가 전력선을 통해 통신을 하는 시스템으로서, 상기 클라이언트는 응답 요청 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선을 통해 서버로 전송하고, 상기 서버로부터 전송된 응답 메시지를 분석하여 근접 서버를 결정하여 케이블을 식별하며, 상기 서버는 상기 전력선을 통해 응답 요청 메시지가 수신되면 응답 메시지를 생성하고, 생성한 응답 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선을 통해 상기 클라이언트로 전송하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an embodiment of a cable identification system using a power line communication technology according to the present invention is a system in which a client and a server communicate via a power line, the client transmits a response request message to a high frequency carrier And transmits the response message to the server through the power line. The response message transmitted from the server is analyzed to determine a proximity server to identify the cable. The server generates a response message when the response request message is received through the power line Modulates the generated response message with a high frequency carrier, and transmits the modulated response message to the client via the power line.

상기에서 클라이언트는 응답 요청 메시지를 전송하고, 수신한 서버 메시지를 분석하여 근접 서버를 결정하는 마이크로프로세서; 상기 마이크로프로세서에서 전송된 응답 요청 메시지를 고주파수 반송파로 변조하고, 변조한 요청 메시지를 상기 전력선을 통해 상기 서버로 전송하며, 상기 전력선을 통해 상기 서버로부터 송신된 메시지를 수신하여 복조한 후 상기 마이크로프로세서에 전달하는 전력선 통신 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.Wherein the client transmits a response request message and analyzes the received server message to determine a proximity server; Modulates the response request message transmitted from the microprocessor to a high frequency carrier and transmits the modulated request message to the server through the power line, receives and demodulates a message transmitted from the server through the power line, And a power line communication modem for transmitting the power line communication modem.

상기에서 서버는 상기 전력선을 통해 상기 클라이언트가 전송한 요청 메시지를 수신하여 복조하고, 응답 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선을 통해 상기 클라이언트로 전송하는 전력선 통신 모뎀; 상기 전력선 통신 모뎀을 통해 요청 메시지가 도래하면 응답 메시지를 생성하여 상기 전력선 통신 모뎀에 전달하는 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.The server includes a power line communication modem for receiving and demodulating a request message transmitted by the client through the power line, modulating the response message into a high frequency carrier wave and transmitting the modulated response message to the client via the power line; And a microprocessor for generating a response message and transmitting the response message to the power line communication modem when a request message arrives via the power line communication modem.

상기 서버의 마이크로프로세서는 서버를 구분하기 위해 미리 부여된 서버 고유번호를 포함하여 응답 메시지를 생성하는 것을 특징으로 한다.The microprocessor of the server generates a response message including a server unique number assigned in advance to identify the server.

상기 클라이언트의 마이크로프로세서는 수신한 서버 메시지에 포함된 서버 고유번호를 기초로 서버를 구분하고, 수신한 서버 메시지의 지연시간(RDT)을 기초로 가장 가까운 서버를 결정하는 것을 특징으로 한다.The microprocessor of the client identifies the server based on the server unique number included in the received server message and determines the closest server based on the delay time (RDT) of the received server message.

상기에서 클라이언트와 서버는 동일 변압기의 2차 측 배전선 상의 동일 전력선 통신 채널 상에 연결되어, 전력선 통신을 하는 것을 특징으로 한다.
Wherein the client and the server are connected on the same power line communication channel on the secondary side power distribution line of the same transformer to perform power line communication.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별시스템의 다른 실시 예는 클라이언트와 서버가 전력선을 통해 통신을 하는 시스템으로서,According to another aspect of the present invention, there is provided a cable identification system using a power line communication technology according to the present invention, wherein a client and a server communicate with each other via a power line,

상기 서버는 전력선을 통해 주기적으로 서버의 케이블을 식별할 수 있는 식별정보를 포함한 케이블 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 클라이언트로 전송하며,The server modulates a cable message including identification information capable of periodically identifying a cable of the server through a power line to a high frequency carrier and transmits the modulated cable message to the client,

상기 클라이언트는 상기 전력선을 통해 상기 서버로부터 전송된 케이블 메시지를 수신하고, 수신한 케이블 메시지를 복조하며, 복조한 케이블 메시지에 포함된 식별정보를 분석하여 케이블을 식별하는 것을 특징으로 한다.
The client receives the cable message transmitted from the server through the power line, demodulates the received cable message, and identifies the cable by analyzing the identification information included in the demodulated cable message.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 방법의 일 실시 예는 클라이언트와 서버가 전력선을 통해 통신을 하는 시스템에서 케이블을 식별하는 방법으로서, (a) 상기 서버는 메시지 수신 대기 상태에서 클라이언트로부터 전송된 메시지가 전력선을 통해 수신되면, 응답 메시지를 생성하고 생성한 응답 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 클라이언트로 전송하는 단계; (b) 상기 클라이언트는 송신 대기 상태에서 응답 요청 메시지를 생성하고, 생성한 응답 요청 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선을 통해 상기 서버로 전송하는 단계; (c) 상기 클라이언트는 상기 전력선을 통해 응답 메시지를 수신하면, 수신한 응답 메시지를 분석하여 근접 서버를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of identifying a cable in a system in which a client and a server communicate with each other via a power line, the method comprising the steps of: (a) Generating a response message, modulating the generated response message into a high-frequency carrier, and transmitting the generated response message to the client when the message transmitted from the client is received via the power line while the server is waiting for receiving the message; (b) the client generates a response request message in a transmission wait state, modulates the response request message into a high frequency carrier, and transmits the response request message to the server via the power line; (c) when the client receives the response message through the power line, analyzing the received response message to determine the proximity server.

상기에서 (a) 단계의 서버는 응답 메시지 생성 시 서버를 구분하기 위해 미리 부여된 서버 고유번호를 포함하여 응답 메시지를 생성하는 것을 특징으로 한다.The server of step (a) generates a response message including a server unique number assigned in advance in order to identify a server when generating a response message.

상기에서 (c) 단계의 클라이언트는 응답 메시지를 수신하면 수신한 응답 메시지에 포함된 서버 고유번호를 기초로 서버를 구분하고, 응답 메시지의 지연 시간을 기초로 가장 인접한 서버를 결정하는 것을 특징으로 한다.
When the client of the step (c) receives the response message, the client distinguishes the server based on the server unique number included in the received response message, and determines the closest server based on the delay time of the response message .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별방법의 다른 실시 예는 클라이언트와 서버가 전력선을 통해 통신을 하는 시스템에서 케이블을 식별하는 방법으로서, According to another aspect of the present invention, there is provided a method of identifying a cable in a system in which a client and a server communicate with each other via a power line,

(a) 상기 서버에서 주기적으로 전력선을 통해 서버의 케이블을 식별할 수 있는 식별정보를 포함한 케이블 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 클라이언트로 전송하는 단계;(a) modulating a cable message including identification information capable of identifying a cable of a server through a power line periodically with a high frequency carrier in the server, and transmitting the modulated cable message to the client;

(b) 상기 클라이언트에서 상기 전력선을 통해 상기 서버로부터 전송된 케이블 메시지를 수신하여 복조하는 단계;(b) receiving and demodulating a cable message transmitted from the server through the power line at the client;

(c) 상기 클라이언트에서 상기 복조한 케이블 메시지에 포함된 식별정보를 분석하여 케이블을 식별하는 단계를 포함한다.
(c) identifying the cable by analyzing the identification information included in the demodulated cable message at the client.

본 발명에 따르면 전력선이 고주파수를 전송하는데 있어서 반송신호의 전파를 제한하는 전파 제한 능력을 이용하여 배전 시스템의 케이블을 정확하면서도 용이하게 식별할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that a cable of a power distribution system can be accurately and easily identified by using a radio wave limiting capability for limiting the propagation of a carrier signal in transmitting a high frequency power line.

또한, 본 발명에 따르면 전력선 통신을 이용한 케이블 식별 방식을 이용하여 쉽고 안전하면서 신뢰할 만한 케이블 선택을 실현할 수 있는 장점이 있다.
In addition, according to the present invention, there is an advantage that an easy, safe and reliable cable selection can be realized by using a cable identification method using power line communication.

도 1은 일반적으로 케이블 인식이 요구되는 상황 예시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명에서 변압기(Tr)를 인식하기 위한 동작 예시도,
도 4는 본 발명에서 케이블 인식을 위한 동작 예시도,
도 5는 전력선 통신 시 신호 전송의 시간-거리 그래프,
도 6은 본 발명에서 3상 4선 접지된 Y형의 라인 세그먼트 모델도,
도 7a 및 도 7b는 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 방법을 보인 흐름도로서, 7a는 클라이언트에서 케이블 식별 방법을 보인 흐름도, 7b는 서버에서 응답 메시지 송신 과정을 보인 흐름도,
도 8은 본 발명에서 Simullink 배전 시스템 모델의 샘플 예시도,
도 9는 290kHz, 300mA의 반송 신호에 대한 P2에서의 전압 파형도,
도 10은 290kHz, 300mA의 반송 신호에 대한 P3에서의 전압 파형도,
도 11은 290kHz, 300mA의 반송 신호에 대한 P4에서의 전압 파형도.FIG. 1 is a diagram illustrating a situation in which cable recognition is generally required,
2 is a block diagram of a cable identification system using a power line communication technology according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an operation for recognizing a transformer Tr in the present invention,
4 is a diagram illustrating an operation example for recognizing a cable in the present invention,
5 is a time-distance graph of signal transmission in power line communication,
Fig. 6 is a diagram showing a Y-type line segment model of three-phase four-wire grounding in the present invention,
7A and 7B are flowcharts showing a cable identification method using a power line communication technique, in which 7a is a flowchart showing a cable identification method in a client, 7b is a flowchart showing a response message transmission process in a server,
8 is a sample view of a Simullink distribution system model in the present invention,
9 is a voltage waveform at P2 for a carrier signal of 290 kHz, 300 mA,
10 is a voltage waveform diagram at P3 for a carrier signal of 290 kHz, 300 mA,
11 is a voltage waveform diagram at P4 for a carrier signal of 290 kHz, 300 mA.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a cable identification system and method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a cable identification system using a power line communication technology according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템은 전력선(10), 클라이언트(20) 및 서버(30)를 포함한다. 여기서 클라이언트(20)는 케이블 식별을 위해 사용자(예를 들어, 전기기사)가 사용하는 시스템을 의미한다. 이러한 클라이언트(20)는 휴대 및 사용이 편리하도록 소형의 단말기 형태로 제작하는 것이 바람직하다. The cable identification system using the power line communication technology according to the present invention includes a power line 10, a client 20 and a server 30. [ Here, the client 20 means a system used by a user (e.g., an electrician) for cable identification. It is preferable that the client 20 is manufactured in the form of a small terminal so that it is portable and easy to use.

도 2에서는 서버(30)를 하나만 도시 하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니며, 실제 시스템 구현시 동일 전력선(10)에 복수의 서버가 연결되어 시스템이 구현될 수 있다.Although only one server 30 is shown in FIG. 2, the present invention is not limited thereto. In actual system implementation, a plurality of servers may be connected to the same power line 10 to implement a system.

상기 전력선(10)은 전력선 통신을 위한 전력 케이블을 의미한다.The power line 10 means a power cable for power line communication.

상기 클라이언트(20)는 응답 요청 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선(10)을 통해 서버(30)로 전송하고, 상기 서버(30)로부터 전송된 응답 메시지를 분석하여 근접 서버를 결정하여 케이블을 식별하는 역할을 한다.The client 20 modulates the response request message into a high frequency carrier and transmits the modulated response message to the server 30 through the power line 10. The server 20 analyzes the response message transmitted from the server 30 to determine a proximity server, .

이러한 클라이언트(20)는 응답 요청 메시지를 전송하고, 수신한 서버 메시지를 분석하여 근접 서버를 결정하는 마이크로프로세서(21); 상기 마이크로프로세서(21)에서 전송된 응답 요청 메시지를 고주파수 반송파로 변조하고, 변조한 요청 메시지를 상기 전력선(10)을 통해 상기 서버(30)로 전송하며, 상기 전력선(10)을 통해 상기 서버(10)로부터 송신된 메시지를 수신하여 복조한 후 상기 마이크로프로세서(21)에 전달하는 전력선 통신 모뎀(PLC(Power Line Communication) modem)(22); 상기 마이크로프로세서(21) 및 전력선 통신 모뎀(22)에 구동 전원을 공급해주는 전원부(23)를 포함한다.The client 20 includes a microprocessor 21 for transmitting a response request message and analyzing the received server message to determine a proximity server; Modulates the response request message transmitted from the microprocessor 21 to a high frequency carrier and transmits the modulated request message to the server 30 through the power line 10, A power line communication modem (PLC) 22 for receiving and demodulating the message transmitted from the microprocessor 21, and transmitting the demodulated message to the microprocessor 21; And a power supply unit 23 for supplying driving power to the microprocessor 21 and the power line communication modem 22.

상기 서버(30)는 상기 전력선(10)을 통해 응답 요청 메시지가 수신되면 응답 메시지를 생성하고, 생성한 응답 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선(10)을 통해 상기 클라이언트(20)로 전송하는 역할을 한다.The server 30 generates a response message when the response request message is received through the power line 10, modulates the generated response message into a high frequency carrier, and transmits the response message to the client 20 through the power line 10 It plays a role.

이러한 서버(30)는 상기 전력선(10)을 통해 상기 클라이언트(20)가 전송한 요청 메시지를 수신하여 복조하고, 응답 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 전력선(10)을 통해 상기 클라이언트(20)로 전송하는 전력선 통신 모뎀(PLC modem)(31); 상기 전력선 통신 모뎀(31)을 통해 요청 메시지가 도래하면 응답 메시지를 생성하여 상기 전력선 통신 모뎀(31)에 전달하는 마이크로프로세서(32); 상기 마이크로프로세서(32) 및 전력선 통신 모뎀(31)에 구동 전원을 공급해주는 전원부(33)를 포함한다.The server 30 receives and demodulates the request message transmitted by the client 20 through the power line 10 and modulates the response message into a high frequency carrier wave and transmits the modulated response message to the client 20 via the power line 10 A power line communication modem (PLC modem) 31 for transmitting; A microprocessor 32 for generating a response message when a request message arrives via the power line communication modem 31 and transmitting the response message to the power line communication modem 31; And a power supply unit 33 for supplying driving power to the microprocessor 32 and the power line communication modem 31.

상기 마이크로프로세서(32)는 서버를 구분하기 위해 미리 부여된 서버 고유번호(ID)를 포함하여 응답 메시지를 생성하는 것이 바람직하다.The microprocessor 32 preferably generates a response message including a server unique number (ID) assigned in advance to identify the server.

본 발명에서 클라이언트(20)와 서버(30)는 동일 변압기(Tr)의 2차 측 배전선 상의 동일 전력선(10) 통신 채널 상에 연결되어, 전력선 통신을 하는 것으로 가정한다.In the present invention, it is assumed that the client 20 and the server 30 are connected on the same power line 10 communication channel on the secondary side power distribution line of the same transformer Tr to perform power line communication.

이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the cable identification system using the power line communication technology according to the preferred embodiment of the present invention will be described in detail as follows.

먼저, 본 발명은 배전 시스템의 케이블 식별을 위해 전력선 통신 기술을 이용한다.First, the present invention utilizes a power line communication technique for cable identification of a distribution system.

전력선 통신 기술이 홈 오토메이션에서 광대역 전력선 통신(broadband over power lines: BPL)에 이르기까지 다양한 응용분야에 요구되고 있다. 전력선 통신 (PLC)은 원격 검침 시스템(advanced metering infrastructure: AMI system)에 이용되는 기술의 하나이다. 대부분의 전력선 통신은 한 건물 내의 구내배선과 같이 한 종류의 배선으로 제한한다. 변압기는 신호의 전파를 막고, 매우 큰 네트워크를 형성하기 위해서는 다양한 기술들을 필요로 하며 다양한 데이터 전송속도와 주파수가 각기 다른 상황에서 사용된다.Powerline communication technology is required for various applications ranging from home automation to broadband over power lines (BPL). Power line communication (PLC) is one of the technologies used in the advanced metering infrastructure (AMI system). Most powerline communications are limited to one type of wiring, such as in-building wiring within a building. Transformers require a variety of techniques to prevent signal propagation and form a very large network, and are used in a variety of data transmission speeds and frequencies.

제안된 시스템에서 전력선 통신 기술을 이용하며, 배선 시스템에 변조 반송파 신호를 부가함으로써 동작한다. The proposed system uses power line communication technology and operates by adding a modulated carrier signal to the wiring system.

도 2에 도시한 바와 같이, 전력선 통신기술을 응용한 케이블 식별 시스템은 크게 클라이언트(20)와 서버(30)로 구성된다. 메시지가 전력선(10)을 이용한 전력선 통신을 통해 클라이언트(20)와 서버(30) 사이에서 전송된다. As shown in FIG. 2, a cable identification system employing a power line communication technology mainly comprises a client 20 and a server 30. A message is transmitted between the client 20 and the server 30 through the power line communication using the power line 10. [

배전 시스템은 원래 전형적인 주파수인 50Hz 또는 60Hz의 주파수에서 교류 전력을 전송하기 위해 설계되었기 때문에, 전력 케이블이 고주파를 전송하는 데 있어서는 제한된 능력을 갖는다. 이러한 전파 문제가 각각의 전력선 통신에 있어 제한 요소가 될 수 있다.The power distribution system is designed to transmit AC power at the typical frequency of 50Hz or 60Hz, so the power cable has limited ability to transmit high frequencies. This propagation problem can be a limiting factor in each powerline communication.

본 발명에서는 이 제한된 능력을 케이블을 식별하는 데 이용한다. 케이블 식별을 위해 먼저 변압기 인식이 선행되어야 하고, 이후 케이블 식별이 이루어진다.The present invention uses this limited capability to identify cables. For cable identification, transformer recognition must first be performed, followed by cable identification.

변압기 인식을 위해 도 3에 도시한 바와 같이, 클라이언트(20)에 의한 부가된 반송 신호는 변압기 2(Tr.2)를 통과하지 못할 것이고, 따라서 전송된 신호는 변압기 1(Tr.1)이나 변압기 3(Tr.3)에 연결된 다른 배전선에서는 인지되지 않는다. 반면, Tr.2에 연결된 배전선 상의 서버(30)는 해당되는 응답 요청 메시지에 응답하고, 또한 이 응답 메시지가 클라이언트(20)에 의해 수신된다. 그러면, 클라이언트(20)와 서버(30)가 같은 변압기하에 있는 같은 배전선 상의 동일 전력선 통신 채널 상에 연결되어 있다고 할 수 있다.As shown in Fig. 3 for transformer recognition, the added carrier signal by the client 20 will not pass through the transformer 2 (Tr. 2), so the transmitted signal is transmitted through the transformer 1 (Tr. 1) 3 (Tr. 3). On the other hand, the server 30 on the distribution line connected to Tr. 2 responds to the corresponding response request message, and this response message is also received by the client 20. Then, it can be said that the client 20 and the server 30 are connected on the same power line communication channel on the same power distribution line under the same transformer.

여기서 중요한 문제는 전력선 통신의 주파수를 결정하는 것이다. 많은 국가는 비차폐 유선 방사(unshield wired emissions)를 규제하는데, 그것이 라디오 전송(radio transmission)을 일으킬 가능성이 있기 때문이다. 따라서 할당되지 않은 대역(unlicensed bands)이나 500kHz 이하의 대역을 사용하는 것이 권장된다.An important issue here is to determine the frequency of the powerline communications. Many countries regulate unshielded wired emissions because they are likely to cause radio transmission. It is therefore recommended to use unlicensed bands or bands below 500kHz.

다음으로, 도 4는 각기 다른 응답 메시지를 갖는 3개의 서버를 이용하여 케이블을 식별하는 방법을 보인 도면이다. 클라이언트(20)에서 하나의 응답 요청 메시지를 내보낼 때, 모든 서버(30, 31, 32)가 다른 코드 메시지를 가지고 응답한다. 여기서 다른 코드는 각각의 서버를 구분하기 위한 서버 고유번호(ID)라고 할 수 있다. 클라이언트(20)는 클라이언트(20)와 각 서버와의 거리에 따라 다른 시간에 순차적으로 응답 메시지를 받는다.Next, FIG. 4 shows a method of identifying a cable using three servers having different response messages. When the client 20 sends out one response request message, all the servers 30, 31, and 32 respond with different code messages. Here, the other code is a server unique number (ID) for identifying each server. The client 20 sequentially receives response messages at different times according to the distance between the client 20 and each server.

예컨대, 변압기 2(Tr. 2)와 서버 사이의 거리를 Lt라고 하면, 전송 시간 TT는 하기의 [수학식1]과 같이 Lt/S가 될 것이다. 여기서 S는 케이블 상의 반송 신호의 전파속도이다.For example, if the distance between the transformer 2 (Tr. 2) and the server is Lt, the transmission time TT will be Lt / S as shown in the following equation (1). Where S is the propagation speed of the carrier signal on the cable.

클라이언트(20)가 시간 't0'에 응답 요청 메시지를 보내기 시작하고, 가장 가까운 서버(30)로부터 시간 't1'에 응답 메시지를 받았다고 가정하면, 클라이언트(20)는 다른 서버(31, 32)로부터 아까와 다른 메시지를 'TT'의 2배만큼 지연된 시간인 't2', 't3'에 받는다. 지리적으로, 다른 서버(31, 32)는 'Lt'의 2배만큼 먼 거리에 위치해 있다.Assuming that the client 20 starts sending a response request message at time t0 and receives a response message at time t1 from the nearest server 30, the client 20 receives the response message from the other server 31,32 The other message is received at 't2' and 't3', which are delayed by twice as much as 'TT'. Geographically, the other servers 31 and 32 are located at a distance twice as large as 'Lt'.

예를 들어, Lt = 100m, S = 3 * 10 ⁸ m/s이면, 대략의 지연 시간 RDT( = 2 * TT)는 약 700㎲가 된다.For example, when Lt = 100 m and S = 3 * 10 ⁸ m / s, the approximate delay time RDT (= 2 * TT) becomes about 700 μs.

도 5는 신호 전송의 시간-거리 그래프를 나타낸 것이다.5 shows a time-distance graph of signal transmission.

이러한 설명은 기반으로 서버와 클라이언트로 구성된 케이블 식별 시스템을 이용하여 케이블을 식별하는 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the system for identifying a cable using a cable identification system composed of a server and a client based on the above description will be described below.

클라이언트(20)의 마이크로프로세서(21)는 클라이언트 프로그램(Client SW)을 이용하여 응답 요청 메시지를 생성하고, 이를 인터페이스를 통해 전력선 통신 모뎀(22)에 전달한다. 전력선 통신 모뎀(22)은 전달받은 응답 요청 메시지를 고주파수 반송파로 변조된 신호로 변환한다. 그리고 변조된 신호는 전력선(10)을 통해 서버(30) 측으로 전송된다.The microprocessor 21 of the client 20 generates a response request message using the client program and transmits it to the power line communication modem 22 via the interface. The power line communication modem 22 converts the received response request message into a signal modulated with a high frequency carrier wave. Then, the modulated signal is transmitted to the server 30 side via the power line 10.

서버(30)에서는 전력선(10)과 연결된 전력선 통신 모뎀(31)에서 반송파에 변조된 응답 요청 메시지를 수신하고, 이를 복조하여 마이크로프로세서(32)에 전달한다. 마이크로프로세서(32)는 수신한 응답 요청 메시지를 확인하고, 이에 대한 응답으로 응답 메시지를 생성한다. 이때 응답 메시지에는 자신(서버)을 구분하기 위한 서버 고유번호(ID)를 부가하여 응답 메시지를 생성한다. 이렇게 생성된 응답 메시지는 인터페이스를 통해 전력선 통신 모뎀(31)에 전달되고, 다시 고주파수 반송파로 변조된 신호로 변환된다. 이후, 반송파로 변조된 응답 메시지는 상기 전력선(10)을 통해 클라이언트(20) 측으로 전송된다.In the server 30, the power line communication modem 31 connected to the power line 10 receives the response request message modulated on the carrier wave, demodulates it, and transmits the response request message to the microprocessor 32. The microprocessor 32 confirms the received response request message and generates a response message in response thereto. At this time, a response message is generated by adding a server unique number (ID) for identifying itself (server) to the response message. The response message thus generated is transmitted to the power line communication modem 31 through the interface, and is converted into a signal modulated by the high frequency carrier again. Then, the response message modulated by the carrier wave is transmitted to the client 20 side via the power line 10. [

여기서, 반송 주파수는 단순(simple) MAC의 협 대역 변조를 가진 290kHz와 125kHz이다.Here, the carrier frequency is 290 kHz and 125 kHz with narrow band modulation of the simple MAC.

클라이언트(20)의 전력선 통신 모뎀(22)은 전력선(10)을 통해 전송된 응답 메시지를 수신하고, 이를 원래의 신호로 복조하여 응답 메시지로 마이크로프로세서(21)에 전달한다.The power line communication modem 22 of the client 20 receives the response message transmitted through the power line 10, demodulates it into an original signal, and transmits the response message to the microprocessor 21 as a response message.

마이크로프로세서(21)는 전달되는 응답 메시지에 포함된 서버 고유번호로 서버를 구분하고, 응답 메시지에 포함된 지연 시간을 기초로 자신과 가장 근접한 서버를 판정하고, 이를 기초로 케이블을 식별한다.The microprocessor 21 identifies the server by the server unique number included in the response message to be transmitted, determines the server closest to the server based on the delay time included in the response message, and identifies the cable based on the determined delay time.

한편, 상기와 같은 케이블 식별 시스템은 클라이언트에서 서버로 응답 요청 메시지를 전송하고, 서버가 응답 메시지를 전송하면 이를 분석하여 케이블을 식별하는 시스템이며, 본 발명에서는 다른 케이블 식별 시스템으로 서버에서 주기적으로 케이블 식별정보를 포함하는 케이블 메시지를 전력선을 통해 전송하고, 클라이언트에서 이를 수신하여 복조한 후, 분석을 통해 케이블을 식별하는 것도 가능하다.Meanwhile, the above-mentioned cable identification system is a system for transmitting a response request message from a client to a server and analyzing a response message transmitted from the server to identify a cable. In the present invention, It is also possible to transmit a cable message containing identification information through a power line, receive it from a client and demodulate it, and identify the cable through analysis.

여기서 클라이언트(20)와 서버(30)의 구성은 전술한 도 2의 구성과 동일하므로, 구성에 대해서는 도 2를 참조하기로 한다.Here, the configurations of the client 20 and the server 30 are the same as those of FIG. 2 described above, and therefore, the configuration will be described with reference to FIG.

예컨대, 서버(30)는 전력선(10)을 통해 주기적으로 서버(30)의 케이블을 식별할 수 있는 식별정보를 포함한 케이블 메시지를 고주파수 반송파로 변조하여 상기 클라이언트(20)로 전송한다. 여기서 식별정보는 서버의 고유번호나 특별히 미리 정해진 부호일 수 있다.For example, the server 30 modulates a cable message including identification information capable of periodically identifying the cable of the server 30 through a power line 10 to a high frequency carrier, and transmits the modulated cable message to the client 20. The identification information may be a unique number of the server or a specially predetermined code.

상기 클라이언트(20)는 주기적으로 상기 전력선(10)을 통해 상기 서버(30)로부터 전송된 케이블 메시지를 수신하고, 수신한 케이블 메시지를 복조한다. 그리고 복조한 케이블 메시지에 포함된 식별정보를 분석하여 케이블을 식별한다. 여기서 서버의 고유번호나 부호를 이용하여 서버를 판단하고, 근접한 서버를 분석하여 케이블을 식별하는 방법은 전술한 일 실시 예의 케이블 식별 방법과 동일한 원리를 이용하는 것이 바람직하다.The client 20 periodically receives a cable message transmitted from the server 30 via the power line 10, and demodulates the received cable message. And identifies the cable by analyzing the identification information contained in the demodulated cable message. Here, it is preferable to use the same principle as the cable identification method of the above-described embodiment in order to determine the server by using the unique number or code of the server and to analyze the cable by analyzing the adjacent server.

도 7a는 상기 마이크로프로세서(21)에서 자신과 가장 가까운 서버를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다. 7A is a flowchart illustrating a method of determining a server closest to the microprocessor 21 in the microprocessor 21.

즉, 클라이언트(20)는 송신 대기 상태에서(S11), 응답 요청 메시지를 생성하고(S12)여 서버(30) 측으로 송신한다. 이후, 서버로부터 전송된 응답 메시지를 수신한다(S13). 이후, 메시지 송신과 수신이 설정된 횟수만큼 반복했는지를 확인하여(S14), 설정된 횟수만큼 시도하지 않았으면 설정된 횟수만큼 시도 횟수를 증가시키면서(S15) 상기 응답 요청 메시지 송신과 응답 메시지 수신 과정을 반복한다.That is, the client 20 generates a response request message (S12) and transmits the response request message to the server 30 in a transmission waiting state (S11). Thereafter, a response message transmitted from the server is received (S13). Then, it is confirmed whether the message transmission and reception are repeated the predetermined number of times (S14). If not, the procedure repeats the response request message transmission and the response message reception process by increasing the number of attempts by the set number of times (S15) .

만약, 설정된 횟수만큼 응답 요청 메시지 송신과 응답 메시지 수신이 이루어진 경우에는, 수신한 응답 메시지를 분석하여 근접 서버를 결정한다(S16, S17).If the transmission of the response request message and the reception of the response message are performed a predetermined number of times, the response message is analyzed to determine the neighboring server (S16, S17).

즉, 수신한 응답 메시지에 포함된 서버 고유번호를 기초로 서버를 구분하고, 응답 메시지의 지연 시간을 기초로 가장 인접한 서버를 결정하게 되며, 그 서버와 연결된 전력선을 케이블로 식별한다.That is, the server is identified based on the server unique number included in the received response message, and the nearest server is determined based on the delay time of the response message, and the power line connected to the server is identified by the cable.

도 7b는 상기 서버(30)에서 메시지 수신과 메시지 송신 과정을 보인 것이다.FIG. 7B shows a process of receiving a message and transmitting a message in the server 30. FIG.

메시지 수신 대기 상태에서(S21), 클라이언트(20)로부터 송신된 응답 요청 메시지가 수신되면(S22), 응답 메시지를 생성하고, 생성한 응답 메시지를 전력선(10)을 통해 클라이언트(20)로 송신한다(S23).When a response request message transmitted from the client 20 is received (S22), a response message is generated in a message reception waiting state (S21), and the generated response message is transmitted to the client 20 via the power line 10 (S23).

여기서 상기와 같은 케이블 식별방법은 클라이언트에서 서버로 응답 요청 메시지를 전송하고, 서버가 응답 메시지를 전송하면 이를 분석하여 케이블을 식별하 는 방법이며, 본 발명에서는 다른 케이블 식별방법으로 서버에서 주기적으로 케이블 식별정보를 포함하는 케이블 메시지를 전력선을 통해 전송하고, 클라이언트에서 이를 수신하여 복조한 후, 분석을 통해 케이블을 식별하는 것도 가능하다. Here, the above-mentioned cable identification method is a method of transmitting a response request message from the client to the server and analyzing the response message transmitted from the server to identify the cable . In the present invention, It is also possible to transmit a cable message containing identification information through a power line, receive it from a client and demodulate it, and identify the cable through analysis.

예컨대, 상기 서버(30)는 전력선(10)을 통해 주기적으로 서버(30)의 케이블을 식별할 수 있는 식별정보를 포함한 케이블 메시지를 고주파수 반송파로 변조하 여 상기 클 라이 언트(20)로 전송한다. 여기서 식별정보는 서버의 고유번호나 특별히 미리 정해진 부호일 수 있다. For example, the server 30 transmits a cable message including the identification information that can identify the cable periodically server 30 through the power line 10 to the open and modulation to a high frequency carrier the greater Lai gradient 20 . The identification information may be a unique number of the server or a specially predetermined code.

상기 클라이언트(20)는 주기적으로 상기 전력선(10)을 통해 상기 서버(30)로부터 전송된 케이블 메시지를 수신하고, 수신한 케이블 메시지를 복조한다. The client 20 periodically receives a cable message transmitted from the server 30 via the power line 10, and demodulates the received cable message.

이후, 복조한 케이블 메시지에 포함된 식별정보를 분석하여 케이블을 식별한다. 여기서 서버의 고유번호나 부호를 이용하여 서버를 판단하고, 근접한 서버를 분석하여 케이블을 식별하는 방법은 전술한 일 실시 예의 케이블 식별 방법과 동일한 원리를 이용하는 것이 바람직하다. Then, the identification information included in the demodulated cable message is analyzed to identify the cable. Here, it is preferable to use the same principle as the cable identification method of the above-described embodiment in order to determine the server by using the unique number or code of the server and to analyze the cable by analyzing the adjacent server.

한편, 케이블 식별 기술을 적절히 적용하기 위해서는 배전선을 위해 전력선 통신에 대한 몇 가지 분석이 요구된다. 전통적으로, 3상 라인은 동일한 부하와 평형 선 조건을 이용하여 단일 위상, 집중 모형으로 설명되었는데, 위상 변이를 산출하는 분석이 키르히호프 전압 법칙을 기본으로 수행한다.On the other hand, in order to properly apply cable identification technology, some analysis of power line communication is required for distribution lines. Traditionally, three-phase lines have been described as a single-phase, convergent model using the same load and balance line conditions, and the analysis that produces the phase shifts is based on the Kirchhoff voltage law.

통상, 배전 네트워크는 3상 전원, 회로 차단기, 배전선들, 변압기들, 부하들, 접지 등으로 구성된다. 구체적으로, 배전 네트워크는 변전소로부터 방사상으로 뻗어나가는 가지들로 묘사될 수 있다. 도 6은 3상 4선식 다수의 컨덕터를 가지는 배전선의 단순화된 모델을 보인 것이다.Typically, the distribution network consists of three-phase power, circuit breakers, distribution lines, transformers, loads, ground, and so on. Specifically, the distribution network can be depicted as branches extending radially from the substation. Figure 6 shows a simplified model of a distribution line having a plurality of conductors of three-phase four-wire type.

배전선들은 키르히호프의 회로이론에 기반한 정적 모델 대신 전송파 이론 모델의 응용을 통해 분포상수회로로 모델화될 수 있다. 전력선을 거친 전력 신호는 전자기장 전송 이론에 따라 이동한다. 전력 신호에 대한 전송 방정식이 하기의 [수학식2]에 보이는 것처럼 배전선에 적용된다. 배전선 상의 전압, 전류의 크기와 위상은 시간과 장소에 따라 변한다. 또한, 배전선 방정식에서의 전압은 라인 끝에서 부하 임피던스 Z_L를 따르는 반사계수의 영향에 따라 변화한다.Distribution lines can be modeled as distributed constant circuits through the application of the transmission wave theory model instead of the static model based on Kirchhoff's circuit theory. The power signal through the power line travels according to the electromagnetic field transmission theory. The transmission equation for the power signal is applied to the distribution line as shown in Equation (2) below. The magnitude and phase of the voltage and current on the power distribution line vary with time and place. In addition, the voltage in the power line equation changes depending on the influence of the reflection coefficient along the load impedance Z _L at the end of the line.

여기서, R, L, G, C는 각각 단위 길이당 저항(Ω/m), 단위 길이당 임피던스(H/m), 단위 길이당 컨덕턴스(S/m), 단위 길이당 병렬 커패시터(F/m)이다.Where R, L, G and C are the resistance per unit length (Ω / m), the impedance per unit length (H / m), the conductance per unit length (S / m), the parallel capacitor per unit length )to be.

평형 3상 공급 전압(

,

)과 Y-부하 임피던스(

,

)를 가진 회선에 있어, 전류(

,

)가 라인을 따라 흐르고 있다고 가정한다. 더불어, 라인에 적용된 전력 파형은 사인파형이라고 가정한다. 3상 전압 신호의 개별적인 위상은 120˚씩 간격을 두고, 각각은 60Hz의 주파수를 가진다. 독립적인 3개의 위상을 구별하기 위해, 기호 A, B, C가 사용되었다.Balanced three-phase supply voltage (

,

) And Y-load impedance (

,

), The current (

,

) Is flowing along the line. In addition, it is assumed that the power waveform applied to the line is a sinusoidal waveform. The individual phases of the three-phase voltage signals are spaced 120 [deg.] Apart, each having a frequency of 60 Hz. The symbols A, B, and C were used to distinguish three independent phases.

도 6에서 보는 것과 같이 다중 접지된 중성 점을 가진 배전선을 가정하자. 키르히호프의 전압 법칙을 4선 접지된 중성선 회로에 적용하면, 위상 임피던스 행렬이 하기의 [수학식3]에 의해 얻어진다.Assume a distribution line with multiple grounded neutral points as shown in FIG. When Kirchhoff's voltage law is applied to a 4-wire grounded neutral circuit, the phase impedance matrix is obtained by Equation (3) below.

[수학식3]은 3상에 대해 자기와 상호 동등한 임피던스로 구성된 3*3 위상 행렬로 줄어들 수 있다. 일반적으로 Kron법이 사용되는데, 배선을 위한 행렬형태의 전압 방정식은 [수학식4]와 같이 표현된다.Equation (3) can be reduced to a 3 * 3 phase matrix composed of impedances mutually equivalent to magnetism for three phases. In general, the Kron method is used, and the voltage equation in the form of a matrix for wiring is expressed by Equation (4).

많은 경우 배선의 분석은 정상 임피던스(positive sequence impedance), 역상 임피던스(negative sequence impedance), 영상 임피던스(zero sequence impedance)와 같은 시퀀스 임피던스 요소로 나타낼 수 있다. 선-접지 시퀀스 전압의 함수로써 선-접지 위상 전압의 정의는 [수학식5]와 같이 주어진다.In many cases, the analysis of the wiring can be represented by sequence impedance elements such as positive sequence impedance, negative sequence impedance, and zero sequence impedance. The definition of the line-to-ground phase voltage as a function of the line-to-ground sequence voltage is given by Equation (5).

여기서, a= 1.0 ∠120˚이다.Here, a = 1.0 ∠ 120 °.

상기 [수학식4]의 양변에 하기 [수학식6]을 곱하고,The following equation (6) is multiplied to both sides of the equation (4)

위상 전류 정의에 치환해 넣음으로써 시퀀스 도메인으로 전환될 수 있다. 최종적으로, 선-접지 위상 전압을 시퀀스 전압으로 전환하기 위한 [수학식7]이 다음과 같이 얻어진다.Can be switched to the sequence domain by substituting for the phase current definition. Finally, Equation (7) for converting the line-to-ground phase voltage to the sequence voltage is obtained as follows.

여기서, 행렬의 대각 항은 라인의 시퀀스 임피던스이며, Z₀₀ = 영상 임피던스(zero sequence impedance), Z₁₁ = 정상 임피던스(positive sequence impedance), Z₂₂ = 역상 임피던스(negative sequence impedance)이다.Here, the diagonal term of the matrix is the sequence impedance of the line, Z ₀₀ = zero sequence impedance, Z ₁₁ = positive sequence impedance, and Z ₂₂ = negative sequence impedance.

비대각 항들은 시퀀스들 간의 상호 커플링을 나타낸다. 이상적인 상태에서 이런 비대각 항들은 하기의 [수학식8]에서 보는 것처럼 0이 될 것이다. 이를 위해서는 라인이 교차 되어 있다고 가정되어야만 한다. 고전압 배전선에 있어 이는 일반적인 사항이다. 라인들이 교차 되었을 때, 위상 간의 상호 커플링(비대각 항)은 동일하고 따라서 시퀀스 임피던스 행렬의 비대각 항들은 0이 된다.The hyperbolic terms represent the mutual coupling between the sequences. In the ideal state, these non-diagonal terms would be zero, as shown in equation (8) below. To do this, it must be assumed that the lines are crossed. This is common for high-voltage distribution lines. When the lines are crossed, the mutual coupling (non-diagonal terms) between the phases is the same and thus the non-diagonal terms of the sequence impedance matrix are zero.

배전선 상의 다른 두 점을 표현하기 위해, 숫자 1, 2를 아래 첨자 형태로 기입하였다. 배전선 상의 점 1에서의 전압이 시간 도메인에서 아래의 [수학식9]와 같이 주어진다.To represent the other two points on the distribution line, the numbers 1 and 2 were written in subscript form. The voltage at point 1 on the power distribution line is given in the time domain as: < EMI ID = 9.0 >

또 다른 점 2에서의 전압은 하기의 [수학식10]과 같이 주어진다.The voltage at the other point 2 is given by the following equation (10).

점 1, 2에서의 위상을 결정하기 위해, 시간 축의 전압 파형은 주파수 도메인의 신호로 변환될 필요가 있다. 60Hz주파수 구성요소만이 포함되어있다는 가정하에, 전압 신호는 크기와 위상요소로 표현될 수 있다. Phasor는 크기와 위상을 가지는 벡터로 표현된다. 오일러의 공식(Euler's formula)를 이용하여, 전압 신호 파형은 하기의 [수학식11]에서 보는 바와 같이 phasor로 변환된다.To determine the phase at points 1 and 2, the voltage waveform in the time axis needs to be transformed into a signal in the frequency domain. Assuming that only 60Hz frequency components are included, the voltage signal can be represented by magnitude and phase elements. The phasor is represented by a vector with magnitude and phase. Using Euler's formula, the voltage signal waveform is converted to phasor as shown in Equation (11) below.

네트워크 분석을 하기 위한 다양한 방법들을 수용하기 위해 디지털 컴퓨터가 사용될 수 있고, Flow calculations, 고장 전류 calculations, EMTP 분석 등이 고려될 수 있다. 본 발명에서는 MATLAB Simulink 소프트웨어가 사용되었다. 다른 소프트웨어 프로그램과 비교해볼 때, Simulink 소프트웨어는 소스 코드 컴파일 과정을 요구하지 않는다는 장점을 지닌다.Digital computers can be used to accommodate various methods for network analysis, and flow calculations, fault current calculations, and EMTP analysis can be considered. In the present invention, MATLAB Simulink software was used. Compared to other software programs, Simulink software has the advantage that it does not require the source code compilation process.

한 예로써, 다수의 변압기와 배전선을 포함하는 Simulink 모델이 도 8에 묘사되어 있다.As an example, a Simulink model including multiple transformers and distribution lines is depicted in FIG.

전원, 라인들, 불균형한 부하, 변압기, 접지 레지스터, 위상 시뮬레이션을 위한 위상 측정 시스템을 포함하는 Simulink 모델의 세부사항이 아래에 설명된다.Details of the Simulink model, including power, lines, unbalanced load, transformer, ground resistors, and phase measurement system for phase simulation, are described below.

먼저, 입력 소스가 전력 측면에서 내부 저항과 내부 인덕턴스로 도 8에서 보는 것처럼 표현된다. 부하에서 사용될 전력을 충분히 공급할 수 있는 파워 커패시터가 마련된다. 전력은 3상으로 배선되고 공급 전압은 사인파이다. 중성 점은 접지 저항에 연결되어 있다. 전력 출력은 Y 또는 delta(Δ)로 배선된 변압기를 통해 배전선으로 제공된다.First, the input source is expressed in terms of internal resistance and internal inductance in terms of power as shown in FIG. A power capacitor capable of sufficiently supplying power to be used in the load is provided. The power is wired in three phases and the supply voltage is sinusoidal. The neutral point is connected to a ground resistance. The power output is provided to the distribution line through a transformer wired to Y or delta (Δ).

Simulink 모델 부하에서는 일정한 임피던스, 정전류 부하, 또는 일정한 커패시터 등과 같은 다양한 형태들이 사용될 수 있다. 일정한 임피던스 모델은 기설정된 주파수에서 일련의 저항, 인덕턴스 및 정전용량 값을 가지는 선형 부하이다. 부하에 분산된 유효 전력과 무효 전력은 인가된 전압의 제곱에 비례하는 특징이 있다. 정전류 부하의 Simulink 모델은 라인마다 임의의 전류를 할당하는 경우 유용하며, 본 발명에서는 이를 이용하였다.In Simulink model loads, various forms can be used, such as constant impedance, constant current load, or constant capacitors. A constant impedance model is a linear load with a series of resistors, inductances and capacitance values at a predetermined frequency. The active power and the reactive power dispersed in the load are characterized by being proportional to the square of the applied voltage. The Simulink model of the constant current load is useful when allocating arbitrary current to each line, and the present invention uses this.

변압기를 모델링함에 있어, 1차 전압과 2차 전압의 전압 비, 배선 방법들을 설정할 수 있다. 시뮬레이션에서 사용되는 변압기는 3개의 단상 변압기로 구성되며, 1차 또는 2차 코일에는 Y 또는 Delta 배선이 가능하다. 본 발명에서는 내부 저항과 인덕턴스에 따라 내부 손실을 염두에 둔 변압기 모델이 사용되었다. 최근의 변압기들은 매우 낮은 저항과 전압 강하를 가지므로, 일반적으로 변압기를 가로지르는 전압 위상 변이는 ±5˚ 이내로 계산된다.In modeling the transformer, the voltage ratio of the primary voltage and the secondary voltage, and wiring methods can be set. The transformer used in the simulation consists of three single-phase transformers, with Y or Delta wiring available for the primary or secondary coils. In the present invention, a transformer model with internal loss in mind is used depending on internal resistance and inductance. Since recent transformers have very low resistance and voltage drop, the voltage phase shift across a transformer is typically calculated to within ± 5 °.

접지는 하나의 저항 요소만 갖도록 모형화된다. 접지 저항은 5Ω으로 가정되는데, 이는 22.9kV 다중 접지 시스템에 대한 표준 값이다.Ground is modeled to have only one resistive element. The ground resistance is assumed to be 5Ω, which is the standard value for the 22.9kV multiple-ground system.

배전선의 경우, 파라미터들은 대칭적인 구성요소(영상(zero), 정상(positive), 역상(negative))로서 표현된다.In the case of distribution lines, the parameters are expressed as symmetrical components (zero, positive, negative).

도 8에서 보이는 샘플 배전 모델을 이용하여, 290kHz, 300mA의 반송파 신호가 배전선에 주사되었을 때의 배전 시스템을 Simulink로 분석하였다.Using the sample distribution model shown in FIG. 8, a distribution system when a carrier signal of 290 kHz, 300 mA was scanned on a distribution line was analyzed by Simulink.

전기 신호가 광속으로 이동한다는 가정하에서, 전기 신호가 특정 거리를 이동하는 데 필요한 전파시간이 구해진다. 전파 지연, 라인의 길이, 분산 파라미터들, 부하 전류 등 변조 특성에 영향을 끼치는 여러 가지 요소가 있을 수 있다. Lt는 500m 길이로 하였다.Under the assumption that the electric signal moves to the light flux, the propagation time necessary for the electric signal to travel a certain distance is obtained. There may be a number of factors that affect the modulation characteristics, such as propagation delay, line length, dispersion parameters, load current, and so on. The length Lt was set to 500 m.

상기 [수학식7]의 시뮬레이션에 사용되는 구성요소의 값들은 아래와 같다.The values of the components used in the simulation of the above equation (7) are as follows.

Zero Phase R0 = 0.23Ω/km, L0 = 5.478mH/km, C0 = 0.008㎌/km,Zero Phase R0 = 0.23? / Km, L0 = 5.478mH / km, C0 = 0.008? / Km,

Positive Phase R1 = 0.17Ω/km, L1 = 1.21mH/km, C1 = 0.00969㎌/km.Positive Phase R1 = 0.17? / Km, L1 = 1.21 mH / km, C1 = 0.00969? / Km.

도 9 내지 도 11은 세 개의 다른 위치(P2, P3, P4)에서의 전압 파형을 보여준다. 변조된 신호의 특징을 보여주기 위해, 300mA의 다소 큰 반송 신호가 사용되었다. 도면에서 변조된 신호가 다른 변압기 상에 위치한 P4에서 사라지는 것을 알 수 있다.Figures 9-11 show voltage waveforms at three different positions P2, P3, P4. To show the characteristics of the modulated signal, a somewhat larger carrier signal of 300 mA was used. It can be seen that the modulated signal in the figure disappears at P4 located on the other transformer.

결과적으로, 케이블 식별의 적절한 적용을 위해, 고주파수 반송 전파의 특징이 다수의 변압기를 통해 Simulink를 가지고 분석하였다. Simulink 모델과 이론 모델이 분석을 위해 서술되었다. 이론적 시뮬레이션은 주사된 반송 신호가 더 높은 레벨의 변압기를 통과하기 힘들다는 것을 보여준다.As a result, for proper application of cable identification, the characteristics of high frequency carrier waves were analyzed with Simulink through multiple transformers. Simulink models and theoretical models are described for analysis. The theoretical simulation shows that the scanned carrier signal is difficult to pass through a higher level transformer.

이러한 본 발명을 증명하기 위해, 제안된 케이블 식별 시스템은 simple MAC과 290kHz, 125kHz를 갖는 협대역 전력선 통신 모듈로 구현하였다. 실험결과 반송 신호가 더 높은 레벨의 변압기를 지나쳐 전송될 수 없음을 알 수 있다.To prove this invention, the proposed cable identification system is implemented with a simple MAC and narrowband power line communication module with 290 kHz, 125 kHz. Experimental results show that the carrier signal can not be transmitted past a higher level transformer.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 전력선 통신 기술을 이용하여 배전 시스템에서 케이블을 식별하는 기술에 효과적으로 적용할 수 있다.
The present invention can be effectively applied to a technique for identifying a cable in a power distribution system using a power line communication technique.

10: 전력선
20: 클라이언트
21: 마이크로프로세서
22: 전력선 통신 모뎀
30: 서버
31: 전력선 통신모뎀
32: 마이크로프로세서10: Power line
20: Client
21: Microprocessor
22: Power line communication modem
30: Server
31: Power line communication modem
32: Microprocessor

Claims

A system in which a client and a server communicate via a power line,
The client modulates the response request message with a high frequency carrier and transmits the response message to the server through the power line. The response message transmitted from the server is analyzed to determine a proximity server to identify the cable,
Wherein the server generates a response message when the response request message is received through the power line, modulates the response message into a high frequency carrier, and transmits the response message to the client through the power line. system.

The system of claim 1, wherein the client transmits a response request message and analyzes a received server message to determine a proximity server. Modulates the response request message transmitted from the microprocessor to a high frequency carrier and transmits the modulated request message to the server through the power line, receives and demodulates a message transmitted from the server through the power line, And a power line communication modem for transmitting the power line communication to the power line communication system.

The system of claim 1, wherein the server comprises: a powerline communication modem for receiving and demodulating a request message transmitted by the client over the powerline, modulating the response message to a high frequency carrier and transmitting the modulated response message to the client over the powerline; And a microprocessor for generating a response message and transmitting the response message to the power line communication modem when a request message arrives via the power line communication modem.

The cable identification system according to claim 3, wherein the microprocessor generates a response message including a server unique number assigned in advance to identify the server.

The microprocessor according to claim 2, wherein the microprocessor classifies the server based on the server unique number included in the received server message and determines the closest server based on the delay time (RDT) of the received server message Cable Identification System Using Power Line Communication Technology.

The cable identification system according to claim 1, wherein the client and the server are connected on the same power line communication channel on the secondary side power distribution line of the same transformer to perform power line communication.

A system in which a client and a server communicate via a power line,
The server modulates a cable message including identification information capable of periodically identifying a cable of the server through a power line to a high frequency carrier and transmits the modulated cable message to the client,
Wherein the client receives the cable message transmitted from the server through the power line, demodulates the received cable message, and analyzes the identification information included in the demodulated cable message to identify the cable. Applied cable identification system.

CLAIMS 1. A method for identifying a cable in a system in which a client and a server communicate via a power line,
(a) generating a response message, modulating the generated response message into a high-frequency carrier wave, and transmitting the generated response message to the client when the message transmitted from the client is received via the power line in a state of waiting for a message reception;
(b) the client generates a response request message in a transmission wait state, modulates the response request message into a high frequency carrier, and transmits the response request message to the server via the power line; And
(c) when the client receives the response message through the power line, analyzing the received response message to determine a proximity server.

[9] The method of claim 8, wherein the server of the step (a) generates a response message including a server unique number assigned in advance to identify a server when generating a response message.

The method of claim 8, wherein the client of step (c) identifies the server based on the server unique number included in the received response message upon receiving the response message, and determines the closest server based on the delay time of the response message And a cable identification method using the power line communication technology.

CLAIMS 1. A method for identifying a cable in a system in which a client and a server communicate via a power line,
(a) modulating a cable message including identification information capable of identifying a cable of a server through a power line periodically with a high frequency carrier in the server, and transmitting the modulated cable message to the client;
(b) receiving and demodulating a cable message transmitted from the server through the power line at the client;
(c) identifying the cable by analyzing the identification information included in the demodulated cable message in the client.