KR100567887B1 - 실시간 외부 열정수 산정 기능을 구비한 전력 송배전링크의 상태 분석 장치 및 방법 - Google Patents

실시간 외부 열정수 산정 기능을 구비한 전력 송배전링크의 상태 분석 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중, 관로 또는 전력구에 포설된 전력 송배전 링크의 상태를 분석하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 전력 송배전 링크의 길이방향을 따라 설치된 분포 온도 센서로부터 길이방향의 분포 온도를 실시간으로 얻고, 얻어진 분포 온도와 전력 송배전 링크에 흐르는 전류에 기초하여 전력 송배전 링크의 도체 온도를 실시간으로 산정하며, 상기 분포 온도와 상기 도체 온도에 기초하여 전력 송배전 링크의 외부로 방출되는 열류를 계산하고, 이 열류에 기초하여 전력 송배전 링크 주변의 열정수를 실시간으로 산정한다. 본 발명에 의하면, 전력 송배전 링크 외부의 주변 환경의 열정수를 실시간으로 산정함으로써 링크의 운전 조건을 보다 정확하게 관리할 수 있고 전력 송배전의 안전성을 향상시킬 수 있다.
전력 송배전 링크, 전력 케이블, 열정수, 열저항, 열용량, 토양

Description

실시간 외부 열정수 산정 기능을 구비한 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치 및 방법{Apparatus and Method for Analysis of Electric Power Transmission Link Status Having Function of Real-Time Evaluating Thermal Parameters Outside the Link}
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 지중 전력 케이블의 단면을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 지중 전력 케이블의 열 근사 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 송배전 링크가 포설된 주변 환경의 열저항 및 열용량을 실시간으로 산정하여 표시하는 기능을 가지는 실시간 상태 분석 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 전력 송배전 링크라 함은, 전력의 공급자(발전소, 변전소, 배전소 등)로부터 전력의 수요자(변전소, 배전소, 건물이나 가정)에게 전력을 송배전하는 케이블, 조인트, 분기점 등을 포함하는 개념으로, 이하 간단히 '링크'라 한다.
링크는 가설 또는 포설된 주변의 온도 등 주변 환경의 변화에 민감하게 반응하며, 이러한 주변 환경의 변화는 링크의 송전용량 및 안전성에 큰 영향을 미친다. 특히, 지중에 포설된 링크의 송전용량 및 안전성은 주변 토양의 열정수 즉, 열저항 및 열용량에 크게 영향을 받는데, 송배전에 따른 링크의 발열은 주변 토양에 함유된 수분을 이동시켜 열저항을 증가시킨다. 링크의 운전에 따른 열저항의 증가는 링크가 흘릴 수 있는 전류를 크게 제한하며, 이러한 열저항의 증가를 알지 못하고 링크를 운전했을 때에는 열파괴나 화재 등의 치명적인 사고가 발생할 수 있다.
종래의 기술 예컨대, 대한민국 공개특허공보 제2001-79444호나 미국특허 제6,167,525호 등은, 링크의 외부 표면이나 절연체 밖의 온도를 링크의 길이방향을 따라 측정하여 이를 바탕으로 송배전 케이블 내부의 도체 온도를 실시간으로 산정 하여 링크의 운전자에게 알리거나, 도체 온도에 기초하여 링크에 흘릴 수 있는 최대 허용전류(송전용량)를 실시간으로 산정함으로써 치명적인 사고를 예방하고 있다. 여기서, 종래의 기술은 도체 온도나 최대 허용전류를 산정할 때, 토양의 열저항을 국제표준에 정의된 한 가지 값(예컨대, 온대지방의 경우 1 K·m/W)으로 고정하여 계산하고 있다.
그러나, 실제 열저항 및 열용량은 포설된 토양이나 주변상황에 따라 또 링크의 운전에 따라 변화하는 값으로서, 종래의 기술은 이러한 외부 열정수의 변화를 반영하지 못하고 있다. 더구나, 종래의 기술은 도체 온도를 실시간으로 산정함으로써 치명적인 사고를 예방하고자 하지만, 도체 온도 자체를 직접 측정하는 것이 아니라 측정된 링크 외부의 온도와 고정된 열정수에 기초하여 산정하고 있으므로 열정수의 변화에 의해 초래되는 치명적인 사고를 예방하기에는 불충분하다.
한편, 주변 환경 특히 토양의 열정수를 직접 측정하는 센서를 설치하는 방법이 있으나, 링크의 길이가 매우 길어 전체 구간을 실시간으로 모니터링하는 것은 현실적으로 불가능하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 전력 송배전 링크의 외부 열정수를 실시간으로 산정할 수 있는 장치와 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 실시간으로 산정된 외부 열정수를 이용하여 전력 송배전 링크의 실시간 송전용량을 정확하게 산정하여 치명적인 사고를 방지할 수 있는 장치 와 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치는, 지중, 관로 또는 전력구에 포설된 전력 송배전 링크의 길이방향을 따라 설치된 분포 온도 센서로부터 길이방향의 분포 온도를 실시간으로 얻는 분포 온도 측정부; 상기 분포 온도 측정부에 의해 얻어진 분포 온도와 상기 전력 송배전 링크에 흐르는 전류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 도체 온도를 실시간으로 산정하는 도체 온도 산정부; 및 상기 분포 온도 측정부에 의해 얻어진 분포 온도와 상기 도체 온도 산정부에 의해 산정된 도체 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 외부로 방출되는 열류를 계산하고, 이 열류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 주변의 열정수를 실시간으로 산정하는 외부 열정수 산정부;를 구비한다.
여기서, 상기 외부 열정수 산정부는, 상기 열류, 상기 분포 온도, 및 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 주변의 열저항을 산정하거나, 상기 열류, 상기 분포 온도, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도, 및 상기 전력 송배전 링크 주변의 열 시정수에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 주변의 열용량을 산정할 수 있다.
한편, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도는 상기 분포 온도로부터 산정하거나, 별도의 주변 분포 온도 센서를 이용하여 측정할 수 있다.
즉, 상기 분포 온도 센서는 광섬유 분포 온도 센서로서, 상기 전력 송배전 링크에 길이방향으로 설치된 제1 분포 온도 센서와, 이 제1 분포 온도 센서와 일정 간격 이격되어 평행하게 토양에 설치된 제2 분포 온도 센서를 포함하고, 상기 분포 온도는 상기 제1 분포 온도 센서에 의해 측정하고, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도는 상기 제2 분포 온도 센서에 의해 측정한다.
또한, 상기 분포 온도 센서는 루프를 형성하는 광섬유 분포 온도 센서로서, 상기 루프의 일측면은 상기 전력 송배전 링크에 길이방향으로 설치되고, 상기 루프의 타측면은 상기 일측과 일정 간격 이격되어 평행하게 토양에 설치되며, 상기 분포 온도는 상기 루프의 일측면에서 측정되고, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도는 상기 루프의 타측면에서 측정되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법은, 지중, 관로 또는 전력구에 포설된 전력 송배전 링크의 길이방향을 따라 설치된 분포 온도 센서를 이용하여 전력 송배전 링크의 표면 분포 온도를 실시간으로 측정하는 단계; 상기 표면 분포 온도와 상기 전력 송배전 링크에 흐르는 전류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 도체 온도를 실시간으로 산정하는 단계; 상기 표면 분포 온도와 상기 도체 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 외부로 방출되는 열류를 계산하는 단계; 및 상기 열류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 주변의 열정수를 실시간으로 산정하는 단계;를 포함한다.
이와 같이, 본 발명의 링크 상태 분석 장치 및 방법에서는 링크 주변 환경의 열정수를 실시간으로 산정함으로써, 주변 환경의 열정수의 변화에 따른 치명적인 사고를 방지할 수 있고, 보다 정확한 송전용량의 산정이 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 링크 상태 분석 장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 링크 상태 분석 장치(30)는, 지중에 포설된 전력 송배전 링크(20)에 대하여 분포 온도 센서(32)를 통하여 링크의 길이방향 분포 온도를 측정하는 분포 온도 측정부(31), 분포 온도와 링크(20)에 흐르는 전류에 기초하여 링크 내의 도체 온도를 산정하는 도체 온도 산정부(33), 도체 온도와 분포 온도에 기초하여 링크(20) 주변 토양(10)의 열정수를 산정하는 열정수 산정부(35), 및 도체 온도와 열정수에 기초하여 송전 용량 즉, 링크에 흘릴 수 있는 최대 전류를 산정하는 송전 용량 산정부(36)를 구비한다.
링크 상태 분석 장치(30)는 실제로 고속 연산과 일시 저장이 가능한 컴퓨터로 구현되며 각 구성 요소들(31,33,35,36)은 컴퓨터 내의 연산유닛, 처리유닛, 또는 메모리로서 구현될 수 있다. 또한 각 구성 요소들(31,33,35,36)중 후술하는 알 고리즘으로 표현 가능한 부분은 컴퓨터가 실행할 수 있는 프로그램의 형태로 제공될 수도 있고, 이러한 프로그램은 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 기록매체에 담겨 제공될 수 있다.
또한, 링크 상태 분석 장치(30)는 현재 및 과거 또는 미래(향후 소정 시간)의 링크(20) 상태를 운전자에게 표시하는 표시부(37)와, 링크 상태 데이터를 저장하는 데이터베이스(38)를 더 구비할 수 있다.
이하, 본 실시예의 링크 상태 분석 장치(30)의 구성과 동작, 그리고 본 실시예에 따른 링크 상태 분석 방법에 대해 상세히 설명한다.
본 실시예에서 분포 온도 센서(32)로는 그 일단이 분포 온도 측정부(31)에 연결된 광섬유를 사용한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 광섬유(32)는 링크(20)의 표면, 쉬스층(23)의 표면에 부착된다. 광섬유로는 멀티모드 광섬유로서 직경이 50㎛/125㎛(코어/클래딩)이고 12km 이내인 것이 적절하다.
링크(20) 즉 전력 케이블의 단면 구성을 단순화하여 도시한 도 2를 보면, 전력 케이블(20)은 중심에 전류가 흐르는 도체(21), 도체를 둘러싸는 절연체(22), 케이블 보호층으로서의 쉬스(23)로 이루어진다. 물론, 실제의 전력 케이블은 인장선 등 더 많은 요소를 가지고 있지만 여기서는 설명의 편의상 위와 같이 간략화하였다.
한편, 분포 온도 센서(32)로서의 광섬유는 쉬스(23)의 표면에 부착되는 것으로 도시되고 설명되지만, 절연체(22)의 외곽 즉 쉬스(23) 안쪽에 삽입될 수도 있다. 또한, 여기서 분포 온도 센서(32)로는 광섬유를 들었지만, 다양한 종류의 온도 센서가 사용될 수 있음은 물론이다. 이 경우 사용하는 온도 센서의 형태에 따라 그 수와 분포 온도 측정부(31)의 구체적인 구성이 달라질 수 있다.
광섬유(32)의 일단이 연결된 분포 온도 측정부(31)는, 잘 알려진 방법으로, 광섬유에 레이저를 입사시켜 되돌아오는 빛의 파장을 검출하여 광섬유(32)가 설치된 전체 길이에 걸쳐 링크(20) 표면의 온도 분포를 실시간으로 산출한다. 구체적으로, 수∼수십 ns 폭의 레이저 펄스를 수 kH 주기로 광섬유(32)에 입사하고, 반사된 레이저광중 라만(Raman) 산란광의 온도 의존적 광 파워 데이터를 평균화 처리하여 온도 데이터를 얻는다. 온도의 측정은 1m 단위로, ±1.5℃ 정도의 정확성을 가지고 수행할 수 있다.
도체 온도 산정부(33)는 분포 온도 측정부(31)에 의해 얻어진 링크(20) 표면의 분포 온도와 링크에 흐르는 전류에 기초하여 도체(21) 온도, 절연체(22) 온도, 쉬스(23) 온도를 실시간으로 산정한다. 또한, 열정수 산정부(35)는 링크(20) 표면의 분포 온도, 링크(20) 외부로 방출되는 열류, 주변 토양(10)의 온도에 기초하여 주변 토양(10)의 열정수 즉 열저항 및/또는 열용량을 산정한다. 도체 온도와 열정수의 구체적인 산정 과정을, 도 3의 전력 케이블의 열 근사 회로도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3의 열 근사 회로도는 도 2에 도시된 링크(20) 즉 전력 케이블의 각 구성요소들과 주변 토양(10) 간의 열 이동을 회로도로 근사하여 도시한 회로도로서, CI와 CO는 각각 케이블의 내부와 외부를 의미한다. 회로도에서 각 노드 N21, N22, N23, N24, N32, 및 N25는, 각각 도체(21), 절연체(22), 쉬스(23), 케이블 즉 쉬스 표면, 분포 온도 센서(32), 및 케이블의 발열이 영향을 미치는 범위의 주변 토양(10)을 나타낸다. 또한, θ1 내지 θ4, θe 및 θamb 는 각 노드의 온도를, T1 내지 T5 는 각 노드간의 열저항을, Q1 내지 Q4 는 각 노드를 이루는 물질의 열용량을, i1 내지 i5 는 각 노드를 흐르는 열류를 의미한다. 한편, Wc, Wd 및 Ws는 링크(20)에 전류가 흐름에 따라 발생하는 열원으로서, 각각 도체(21)에서 발생하는 도체 손실, 절연체(22)에서 발생하는 유전체 손실, 및 쉬스(23)에서 발생하는 쉬스 손실을 의미한다. 도체 손실 Wc에는, 도체 저항의 제곱과 전류에 비례하는 줄(Joul) 손실, 교류를 흘려줌에 따른 표피 효과, 인접한 케이블에 의한 근접 효과 등이 고려되고, 쉬스 손실에는 쉬스 순환전류 손실과 쉬스 접지에 따른 손실이 고려된다.
위의 값들중 Q1 내지 Q4, T1 내지 T4 는 케이블을 구성하는 각 물질의 물성과 구조에 의해 정해지고, Wc, Wd 및 Ws는 도체(21)에 흐르는 전류와 각 물질의 저항값 등의 물성과 구조에 의해 결정된다. 링크(20) 즉 도체(21)에 흐르는 전류는 전류 측정부(34)에 의해 측정함으로써 구하거나 송배전단에서 현재 흘려주는 전류에 대한 데이터를 받음으로써 구할 수 있다. 또한, θe는 전술한 분포 온도 측정부(31)에 의해 얻어진다.
이렇게 얻어진 값들을 이용하여 일반 전기 회로의 해석과 마찬가지로 도 3의 열 근사 회로를 해석하면 θ1 내지 θ4를 구할 수 있고, 다음의 수학식을 통해 각 노드를 흐르는 열류 i1 내지 i4 와 케이블의 외부로 방출되는 열류 i5 를 구할 수 있다.
Figure 112003046423196-pat00001
이어서, 다음 수학식에 의해 링크 주변 토양(10)의 열저항 T5를 실시간으로 구한다.
Figure 112003046423196-pat00002
여기서 링크(20)의 표면 분포 온도 즉, 분포 온도 센서(31)의 온도 θe는 전술한 분포 온도 측정부(31)에 의해 얻어지고, 주변 토양(10)의 온도 θamb는 전력 케이블의 국제 표준 IEC60287에 의해 주어지는 값(예컨대 온대 지방의 경우, 위와 같이 지중에 직접 포설하거나 관로에 포설한 경우는 25℃, 전력구의 경우는 40℃)을 이용할 수 있다.
한편, 주변 토양(10)의 열저항에 더하여 또는 열저항에 대신하여 열용량을 실시간으로 구할 수 있는데, 이를 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 도 3의 열 근사 회로도에 링크 외부에 주변 토양의 열용량 Q5를 추가 한 점이 다르다. 도 4의 열 근사 회로도에서 주변 토양의 열용량 Q5는 다음 수학식에 의해 구해진다. 다음 수학식에서 k는 토양의 열 시정수 즉, 링크(20)가 발열함에 따라 주변 토양의 온도가 증가할 때 이 온도 증가의 시간에 따른 함수에서의 시정수로서, 토양의 지질에 의해 정해진다.
Figure 112003046423196-pat00003
한편, 주변 토양의 열저항 T5와 열용량 Q5는 다음 수학식과 같은 관계를 가진다.
Figure 112003046423196-pat00004
이와 같이 링크(20) 내의 도체 온도와 주변 토양(10)의 열정수가 구해지면, 송전용량 산정부(36)는 이에 기초하여 링크(20)에 흘릴 수 있는 최대 허용 전류를 산정한다. 간단하게는 종래와 같이 단순히 도체 온도만을 기초로 하여 송전용량을 산정할 수 있고, 얻어진 주변 토양의 열정수를 이용하여 송전용량을 산정할 수 있다. 구체적으로, 과거 일정 시간 링크를 운전한 이력에 의해 구축된 도체 온도와 향후 소정 시간 동안 흘릴 수 있는 전류와의 관계를 데이터베이스화하여 향후 소정 시간 동안의 송전용량을 산정할 수 있고, 열정수를 이용하는 경우에도 동일한 방법으로 송전용량을 산정할 수 있다.
이렇게 향후 소정시간(바람직하게는 2시간, 4시간, 8시간, 12시간, 24시간, 48시간, 100시간 등 다양한 간격으로 설정) 동안의 송전용량을 산정하면서 링크(20)의 운전을 실시간으로 관리한다. 즉, 도체 온도와 열정수를 실시간으로 모니터링하면서 도체 온도 또는 열정수가 소정의 기준치 이상으로 높아지거나 근접하면 경보를 발생하고 이들이 기준치 범위에 들어가도록 새로이 송전용량을 산정한다. 다만, 열정수로서 열저항을 이용하는 경우에는 소정의 기준치 이하로 열저항이 유지되도록, 열용량을 이용하는 경우에는 소정의 기준치 이상으로 열용량이 유지되도록 관리한다.
이러한 링크(20)의 모니터링, 경보 발생 및 관리는, 도 1에 도시된 바와 같이 링크 상태 분석 장치(30)에 구비된 표시부(37)를 통해 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 링크의 표면 분포 온도, 도체 온도, 열정수, 송전용량 등의 관리 항목들의 시간에 따른 데이터는 데이터베이스(38)에 축적해 놓는 것이 바람직하다. 특히, 본 실시예의 링크 상태 분석 장치에 의하면 링크(20)의 전 길이에 대하여 1m 간격으로 모니터링을 하게 되므로 데이터량이 방대하다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 링크 상태 분석 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 5를 참조하여 본 실시예의 링크 상태 분석 장치와 분석 방법의 전술한 실시예와 다른 점만을 설명하면 다음과 같다.
도 5에 도시된 바와 같이 본 실시예의 링크 상태 분석 장치(30)는, 분포 온도 측정부(31a)에 두 개의 분포 온도 센서(32a, 32b)가 연결되어 있다. 여기서 제1 분포 온도 센서(32a)는 전술한 일 실시예의 분포 온도 센서(도 1의 32)와 동일하게 링크(20)의 표면 분포 온도를 측정하는 센서이고, 제2 분포 온도 센서(주변 분포 온도 센서)(32b)는 제1 분포 온도 센서(32a)에 소정 간격 이격되어 평행하게 설치되어 있다. 따라서, 제2 분포 온도 센서(32b)로 주변 토양(10)의 온도(도 3, 4와 수학식 2, 3의 θamb)를 직접 측정할 수 있어, 전술한 실시예에 비해 열정수를 보다 정확하게 구할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 링크 상태 분석 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하여 본 실시예의 링크 상태 분석 장치와 분석 방법의 전술한 실시예와 다른 점만을 설명하면 다음과 같다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예의 링크 상태 분석 장치(30)는, 분포 온도 측정부(31b)에 루프를 형성하는 분포 온도 센서(32c)가 연결되어 있다. 분포 온도 센서(32c) 루프의 일측면은 전술한 실시예의 분포 온도 센서(도 1의 32 또는 도 5의 32b)와 동일하게 링크(20)의 표면 분포 온도를 측정하고, 루프의 타측면은 일측면에 소정 간격 이격되어 평행하게 설치되어 있다. 따라서, 루프의 타측면으로 주변 토양(10)의 온도(도 3, 4와 수학식 2, 3의 θamb)를 직접 측정할 수 있어, 전술한 일 실시예에 비해 열정수를 보다 정확하게 구할 수 있다.
한편, 상술한 실시예들에서 링크(20)는 지중에 직접 포설되는 것으로 도시하고 설명하였으나, 관로에 포설되거나 전력구에 포설되는 경우에도 본 발명의 원리와 구성은 동일하게 적용된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하면 전력 송배전 링크 외부의 주변 환경의 열정수를 실시간으로 산정함으로써 보다 정확하게 링크의 운전 조건을 관리할 수 있고, 주변 환경의 열정수 변화를 반영하지 못함으로써 생기는 치명적인 사고를 예방할 수 있다.
본 발명은 특히 지중 전력 송배전 링크의 운전자에게 주변 토양의 열정수를 알려줄 수 있어 링크의 안전성과 효율성을 동시에 확보할 수 있다.

Claims (19)

  1. 지중, 관로 또는 전력구에 포설된 전력 송배전 링크의 길이방향을 따라 설치된 분포 온도 센서로부터 길이방향의 분포 온도를 실시간으로 얻는 분포 온도 측정부;
    상기 분포 온도 측정부에 의해 얻어진 분포 온도와 상기 전력 송배전 링크에 흐르는 전류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 도체 온도를 실시간으로 산정하는 도체 온도 산정부; 및
    상기 분포 온도 측정부에 의해 얻어진 분포 온도와 상기 도체 온도 산정부에 의해 산정된 도체 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 외부로 방출되는 열류를 계산하고, 이 열류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 외부의 열정수를 실시간으로 산정하는 외부 열정수 산정부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부 열정수 산정부는, 상기 열류, 상기 분포 온도, 및 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 외부의 열저항을 산정하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부 열정수 산정부는 상기 열류, 상기 분포 온도, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도, 및 상기 전력 송배전 링크 주변의 열 시정수에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 외부의 열용량을 산정하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 분포 온도 센서는 광섬유 분포 온도 센서로서, 상기 전력 송배전 링크에 길이방향으로 설치된 제1 분포 온도 센서와, 이 제1 분포 온도 센서와 일정 간격 이격되어 평행하게 토양에 설치된 제2 분포 온도 센서를 포함하고,
    상기 분포 온도는 상기 제1 분포 온도 센서에 의해 측정되고, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도는 상기 제2 분포 온도 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 분포 온도 센서는 루프를 형성하는 광섬유 분포 온도 센서로서, 상기 루프의 일측면은 상기 전력 송배전 링크에 길이방향으로 설치되고, 상기 루프의 타측면은 상기 일측과 일정 간격 이격되어 평행하게 토양에 설치되며,
    상기 분포 온도는 상기 루프의 일측면에서 측정되고, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도는 상기 루프의 타측면에서 측정되는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 도체 온도 산정부에 의해 산정된 도체 온도와 상기 외 부 열정수 산정부에 의해 산정된 열정수에 기초하여 상기 전력 송배전 링크가 향후 소정 시간 동안 흘릴 수 있는 전류를 산정하는 송전용량 산정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 도체 온도 산정부에 의해 산정된 도체 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크가 향후 소정 시간 동안 흘릴 수 있는 전류를 산정하는 송전용량 산정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 외부 열정수 산정부에 의해 실시간으로 산정되는 상기 열정수를 표시하는 열정수 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 도체 온도 산정부에 의해 실시간으로 산정되는 상기 도체 온도를 표시하는 도체 온도 표시부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전력 송배전 링크에 흐르는 전류를 측정하는 전류 측정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 장치.
  11. 지중, 관로 또는 전력구에 포설된 전력 송배전 링크의 길이방향을 따라 설치된 분포 온도 센서를 이용하여 상기 전력 송배전 링크의 표면 분포 온도를 실시간으로 측정하는 단계;
    상기 표면 분포 온도와 상기 전력 송배전 링크에 흐르는 전류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 도체 온도를 실시간으로 산정하는 단계;
    상기 표면 분포 온도와 상기 도체 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크의 외부로 방출되는 열류를 계산하는 단계; 및
    상기 열류에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 주변의 열정수를 실시간으로 산정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열정수를 산정하는 단계는, 상기 열류, 상기 표면 분포 온도, 및 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 주변의 열저항을 산정하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 열정수를 산정하는 단계는 다음 수학식에 의해 상기 열저항 T를 산정하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
    Figure 112003046423196-pat00005
    여기서, θe는 상기 표면 분포 온도, θamb는 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도, i는 상기 열류.
  14. 제11항에 있어서, 상기 열정수를 산정하는 단계는, 상기 열류, 상기 표면 분포 온도, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도, 및 상기 전력 송배전 링크 주변의 열 시정수에 기초하여 상기 전력 송배전 링크 주변의 열용량을 산정하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 열정수를 산정하는 단계는 다음 수학식에 의해 상기 열용량 Q를 산정하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
    Figure 112003046423196-pat00006
    여기서, θe는 상기 표면 분포 온도, θamb는 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도, i는 상기 열류, k는 상기 열 시정수.
  16. 제12항 또는 제14항에 있어서, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도는 상기 분포 온도 센서와 일정 간격 이격되어 평행하게 토양에 설치된 주변 분포 온도 센서에 의해 측정되는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
  17. 제12항 또는 제14항에 있어서, 상기 분포 온도 센서는 루프를 형성하도록 설치되어, 상기 루프의 일측면은 상기 전력 송배전 링크에 길이방향으로 설치되고, 상기 루프의 타측면은 상기 일측과 일정 간격 이격되어 평행하게 토양에 설치되며,
    상기 표면 분포 온도는 상기 루프의 일측면에서 측정되고, 상기 전력 송배전 링크 주변의 온도는 상기 루프의 타측면에서 측정되는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 도체 온도와 상기 열정수에 기초하여 상기 전력 송배전 링크가 향후 소정 시간 동안 흘릴 수 있는 전류를 산정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 도체 온도에 기초하여 상기 전력 송배전 링크가 향후 소정 시간 동안 흘릴 수 있는 전류를 산정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 송배전 링크의 상태 분석 방법.
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US10/831,560 US7039535B2 (en) 2003-12-04 2004-04-23 Apparatus and method for analysis of electric power transmission link status having function of real-time evaluating thermal parameters outside the link
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SA4250342A SA04250342B1 (ar) 2003-12-04 2004-10-18 جهازة وطريقة لتحليل حالة وصلة نقل القدرة الكهربية electric power transmission link للقيام بوظيفة تقييم المتغيرات الحرارية في الوقت الفعلي خارج الوصلة link

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Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006014691A1 (en) * 2004-07-21 2006-02-09 Underground Systems, Inc. Dynamic line rating system with real-time tracking of conductor creep to establish the maximum allowable conductor loading as limited by clearance
US7167806B2 (en) * 2004-08-17 2007-01-23 International Business Machines Corporation Method and system for measuring temperature and power distribution of a device
KR100768388B1 (ko) * 2005-10-29 2007-10-18 한국전력공사 전력케이블 저항열 시뮬레이션 시스템
KR100973545B1 (ko) * 2008-05-13 2010-08-02 한국전력공사 지하전력구 케이블 접속함 표면온도의 무선센서를 이용한감시시스템
US20100052642A1 (en) * 2008-08-26 2010-03-04 Broadcom Corporation System and method for using a phy's discovery of cable shielding for power over ethernet current capacity setting and temperature de-rating
CN101893490B (zh) * 2010-03-11 2014-11-26 上海华魏光纤传感技术有限公司 用于分布式光纤温度传感系统的接收子系统及其监控方法
CN102955160A (zh) * 2011-08-19 2013-03-06 湖北省电力公司电力科学研究院 基于三维激光雷达技术的输电线路杆塔参数确定方法
CN102590594B (zh) * 2012-03-07 2014-05-28 广东电网公司佛山供电局 基于暂态热路模型的架空导线允许电流的确定方法与装置
CN102662130A (zh) * 2012-06-05 2012-09-12 广东电网公司电力科学研究院 地下电缆接头管理系统和方法
KR102055414B1 (ko) * 2013-09-25 2019-12-12 한국전력공사 배전선로 운전용량 산출 장치
JP5458213B1 (ja) * 2013-10-24 2014-04-02 株式会社ソフトウェアクレイドル 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム
CN104034442A (zh) * 2013-12-31 2014-09-10 江苏有能电力自动化有限公司 变压器油温度在线监测装置
US9638586B2 (en) * 2014-03-04 2017-05-02 Underground Systems, Inc. Dynamic wide-area earth thermal properties and earth ambient temperature determination system
DE102015109493A1 (de) * 2015-04-07 2016-10-13 Lios Technology Gmbh Verfahren und Vorrichtung für die Überwachung eines Seekabels
CN108736569A (zh) * 2017-04-21 2018-11-02 福特全球技术公司 用于监测配电电路的温度的方法和系统
GB2566692A (en) * 2017-09-20 2019-03-27 Aiq Dienstleistungen Ug Haftungsbeschraenkt Condition monitoring of an object
KR102074119B1 (ko) * 2018-11-15 2020-02-06 한국전력공사 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법
CN111693801B (zh) * 2020-05-09 2023-05-12 中国电力科学研究院有限公司 一种测量复杂微环境下的电力电缆温升特性的系统及方法
CN111967730B (zh) * 2020-07-28 2024-05-28 国网江西省电力有限公司信息通信分公司 一种基于输电线路寿命的评估系统
KR102582568B1 (ko) * 2021-02-09 2023-09-22 연세대학교 산학협력단 전력 케이블의 열 시정수 연산 방법 및 연산 장치
CN113011015B (zh) * 2021-03-04 2022-07-22 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司 一种用于输变电线路动态增容的安全管控方法
CN113904336B (zh) * 2021-10-15 2023-05-23 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种基于气象时空分布特征的高压直流线路参数计算方法
EP4180800A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-17 NKT HV Cables AB Estimating the thermal resistivity of soil surrounding an underground cable
CN113928058B (zh) * 2021-11-30 2023-09-12 清华大学苏州汽车研究院（吴江） 一种集成电驱动桥及桥壳总成

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5140257A (en) * 1984-06-22 1992-08-18 Davis Murray W System for rating electric power transmission lines and equipment
US4886980A (en) * 1985-11-05 1989-12-12 Niagara Mohawk Power Corporation Transmission line sensor apparatus operable with near zero current line conditions
US4847780A (en) * 1987-08-21 1989-07-11 Tennessee Valley Public Power Association Current measuring apparatus
US5181026A (en) * 1990-01-12 1993-01-19 Granville Group, Inc., The Power transmission line monitoring system
US6167525A (en) 1997-02-26 2000-12-26 Pirelli Cavi E Sistemi S.P.A. Method and system for analysis of electric power transmission link status
KR100609995B1 (ko) 1999-07-23 2006-08-09 삼성전자주식회사 반도체 메모리 장치
JP2003036754A (ja) * 2001-07-23 2003-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 直流送電線路、電力ケーブルおよびそれらの設計方法

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Publication number Publication date
US20050125174A1 (en) 2005-06-09
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