전력 관로 외부 손상 모니터링을 위한 분산 광섬유 센서 기술 연구

FAN Jiaming ,  

HUANG Minnan ,  

WANG Yishan ,  

YONG Mingchao ,  

LÜ Lidong ,  

摘要

전력 관로는 도시에서 중요한 기반 시설이며, 그 구조와 상태를 모니터링하고 평가하는 데 많은 관심이 집중되고 있습니다. 본 논문은 전력 관로 외부 손상 모니터링 문제를 다루며, 감쇠 보상을 기반으로 한 광 시분할 영역 차분 곡선 분산 임계값을 이용한 진동 이벤트 위치 결정 방안을 제안하고, 실험을 통해 외부 손상 이벤트 위치 결정의 정확성을 검증하였습니다. 제안된 방안은 위상 민감 광시분 반사 시스템 아키텍처를 기반으로 하며, 외부 손상 이벤트가 광섬유 진동을 일으켜 해당 위치에서 광시분 반사 곡선의 혼란도가 급격히 증가하는 현상을 이용합니다. 다양한 측정 순서에서 얻은 광시분 반사 곡선을 차분한 후, 광섬유 각 위치에 대응하는 차이 벡터 데이터의 분산을 계산하고, 분산 임계값을 설정하여 외부 손상 이벤트를 위치 결정합니다. 또한 광섬유 감쇠로 인해 거리 증가에 따라 분산 임계값이 감소하는 문제를 고려하여 감쇠 보상 알고리즘을 적용해 광섬유 내 임의 산란 위치에서 동일한 펄스 파워 수준을 유지하여 감쇠가 분산 임계값에 미치는 영향을 수정합니다. 실험에서는 펄스 폭 30 ns, 피크 출력 30 dBm의 광 펄스를 사용해 약 25 km 광섬유 구간에서 ±3 m의 위치 정확도를 얻었습니다. 전력 관로 외부 손상 이벤트는 저주파, 큰 교란, 긴 지속 시간을 특징으로 하며, 제안된 시스템은 곡선 평균을 통해 레일리 산란 감쇠 잡음을 억제하고, 광섬유 감쇠 보상으로 산란 신호 진폭을 보정하여 진동 이벤트로 인한 광 신호 위상 변화를 탐지 곡선 변동의 주요 요인으로 활용해 외부 손상 이벤트의 누락 및 오경보를 방지합니다.

关键词

전력 관로;위상 민감 광시분 반사;차분 분산 알고리즘;진동 모니터링;임계값 위치 결정

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