KR101007503B1 - 송전선로 이도 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송전선로 이도 측정 방법에 관한 것으로서, 기설이도 측정 또는 건설이도 시공작업시 양측 철탑의 전선지지점 및 이도점을 공간벡터로 설정하여 벡터연산 방정식을 활용한 측량방법을 실시토록 하기 위한 것이다.

이러한 본 발명은, 지상에서 양측 철탑(A,B)의 전선지지점(Pa,Pb)이 보이는 지점에 측량기(10)를 설치하는 측량기 설치단계(ST 1); 양측 철탑(A,B)중 일측 철탑(A)의 전선지지점(Pa)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하는 1차 시준단계(ST 2); 상기 시준된 시준값 데이타를 유선 또는 무선으로 연결된 PDA(20)로 전송시키는 1차 전송단계(ST 3); 타측 철탑(B)의 전선지지점(Pb)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하는 2차 시준단계(ST 4); 상기 시준된 시준값 데이타를 PDA(20)로 전송시키는 2차 전송단계(ST 5); 상기 각각 전송된 데이타를 연산하여 이도기준선의 수평각도 위치를 자동계산하여 디스플레이 하는 수평각도 연산단계(ST 6); 상기 디스플레이된 수평각도에 맞도록 측량기(10)의 각도를 조절한 후, 이도기준선인 전선의 이도점(X)을 시준하여 PDA(20)의 디스플레이창에 이도값을 나타내는 이도값 표시단계(ST 7);로 이루어짐을 특징으로 한다.

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Description

송전선로 이도 측정 방법{T/L DIP DIAGNOSIS METHOD}

본 발명은 송전선로 이도 측정방법에 관한 것으로서, 송전철탑 건설공사 가선시 전력선의 설계 이도를 쉽고 정확하게 시공할 수 있도록 하고, 또한 기설철탑에 대한 전력선의 현재 이도을 정확하게 측정토록 하기 위한 것이다.

일반적으로, 송전철탑의 양 지지점을 연결하는 직선과 전선의 버텍스(vertex)를 연결하는 최단직선거리를 전선이도(D)라고 한다. 상기한 버텍스(vertex)는 철탑의 양 지지점을 연결하였을때 전선이 만드는 곡선의 최저점을 말한다.

기존의 전선이도 측정법은 전선을 지지하는 양측 철탑에 각각 1명씩 2명이 승탑하여 일정길이에 이도척 및 관측경을 이용하여 전선의 접선을 관측하여 측정구간내의 최대크기의 이도를 계산해내는 간접측정법을 사용하고 있다.

즉, 상기한 전선이도(D)를 측정하기 위해서는, 전선 지지점과 접선간의 높이를 철탑에서 실측하고, 관측점과 이도척 설치점을 설정하고, 관측경과 같은 관측장비로 전선을 관측하여 전선의 접선부를 관측선상에 일치시킨다.

그러나, 이와 같이 전선의 접선을 이용한 간접 전선이도 측정시, 모든 작업 이 철탑상에서 이루어짐으로 오차 증가요인이 증대하고, 철탑의 기울기(Slope)와 복잡한 부재구성으로 정밀도 유지가 곤란하여 측정오차가 크게 발생되는 문제점이 있다.

또한, 전선 위치별로 이동해야하는 승탑작업으로 측정자의 안전확보 곤란 및 위험성이 산재하게 되고, 전선이도 측정시간 및 동원 인력이 과다 소요되는 문제점이 있다.

또한, 각 상별, 소도체별 정확한 전선이도측정 및 가선이도 유지가 곤란하고, 소도체간 이도차는 소선의 단선고장을 유발 시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 이도측정시의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 양측 철탑의 전선지지점 및 이도점을 공간벡터로 표시하여 벡터 연산 방정식을 활용하여 이도점 까지의 측량기 조작량을 자동 계산하여 측정오차 발생을 최소화 할 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 지상에서 양측 철탑(A,B)의 전선지지점(Pa,Pb)이 보이는 지점에 측량기(10)를 설치하는 측량기 설치단계와; 양측 철탑(A,B)중 일측 철탑(A)의 전선지지점(Pa)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하는 1차 시준단계와; 상기 시준된 시준값 데이타를 유선 또는 무선으로 연결된 PDA(20)로 전송시키는 1차 전송단계와; 타측 철탑(B)의 전선지지점(Pb)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하는 2차 시준단계와; 상기 시준된 시준값 데이타를 PDA(20)로 전송시키는 2차 전송단계와; 상기 각각 전송된 데이타를 연산하여 이도기준선의 수평각도 위치를 자동계산하여 디스플레이 하는 수평각도 연산단계와; 상기 디스플레이된 수평각도에 맞도록 측량기(10)의 각도를 조절한 후, 이도기준선인 전선의 이도점(X)을 시준하여 PDA(20)의 디스플레이창에 이도값을 나타내는 이도값 표시단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은, 기설이도 측정 또는 건설이도 시공작업시 양측 철탑의 전 선지지점 및 이도점을 가상의 공간벡터로 설정하여 벡터연산 방정식을 활용한 측량방법에 의해 자동 계산이 이루어지게 됨으로 개인적인 계산에 따른 측정오차 발생을 최소화 할수 있는 효과가 있다.

특히, 전력선 가선 작업시 작업자 개개인의 간이측량기에 의한 육안 시공방법을 개선할 수 있게 됨과 함께 승탑이 필요없이 측정자 1인으로 측량이 가능하게 됨으로 작업효율 및 관리효율을 증대시킬 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명에서의 이도 계산방법을 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

- A철탑의 전선 지지점(Pa)과, B철탑의 전선 지지점(Pb), 그리고 Pa와 Pb 사이의 중점인 이도기준점(C)의 좌표값 중 Z값에 임의의 수(100)를 더한 지점(Pc)간 세점이 이루는 평면의 법선벡터를 N, 방위각을 h, 수직각을 v라 정의한다.

- 측량기의 위치점(P1)에서 전선 이도점(X)을 잇는 가상선 중 사거리 1M 지점의 임의의 점을 (P2)로 했을 때,

hd=1.0*sin(v)

P2x=P1x + hd*sin(h); (P2의 x 좌표)

P2y = P1y + hd*cos(h);(P2의 y 좌표)

P2z = P1z + 1*cos(v);(P2의 z 좌표)

- P1, P2 두점을 지나는 직선의 식은

P=P1+t(P2-P1) --(A) , (여기서 t는 임의의 실수, P는 임의의 점)

- 법선벡터 (N)

N = (Pb-Pa) X (Pc-Pa). (cross product)

Nx = (Pby-Pay)*(Pcz-Paz) - (Pbz-Paz)*(Pcy-Pay); (N 의 x 좌표)

Ny = (Pbz-Paz)*(Pcx-Pax) - (Pbx-Pax)*(Pcz-Paz); (N 의 y 좌표)

Nz = (Pbx-Pax)*(Pcy-Pay) - (Pby-Pay)*(Pcx-Pax); (N 의 z 좌표)

mag = sqrt(Nx*Nx + Ny*Ny + Nz*Nz)

Nx = Nx/mag (normalize)

Ny = Ny/mag

Nz = Nz/mag

- Pa, Pb, Pc 세점을 포함하는 평면의 방정식은

P.N = d ----(B)

상기 A와 B 식에서

(P1 + t(P2-P1)).N = d

- 상기 t값을 구하여 (A)식에 대입하면 교점(IP)을 구할 수 있다.

t = (d-P1.N)/(P2-P1).N

= (d-Nx*P1x-Ny*P1y-Nz*P1z)/(Nx*(P2x-P1x) + Ny*(P2y-P1y) + Nz*(P2z-P1z))

d = Pa.N (inner product)

= Pax*Nx + Pay*Ny + Paz*Nz

- 평면과 직선의 교점(IP)을 구한다.

IPx = P1x + t(P2x-P1x); (IP의 x 좌표)

IPy = P1y + t(P2y-P1y); (IP의 y 좌표)

IPz = P1z + t(P2z-P1z); (IP의 z 좌표)

-> 사이도 값(D) = (Paz+Pbz)/2 - IPz

도 3은 본 발명의 이도측정에 필요한 장치 구성을 나타낸 것으로서, 위치 시준을 위한 측량기(10)와, 작업자가 휴대하여 작업을 진행하며 측량기(10)에서 측정된 데이타가 실시간으로 전성되어질 수 있도록 유,무선으로 측량기(10)와 연결된 PDA(20) 그리고 측정 데이타가 전송되어 보관되어지는 PC(30)를 나타낸다.

<기설이도 측정작업>

먼저, 기설이도 측정 작업과정을 도 4의 순서도를 참조하여 살펴보면, 이도 측정구간 양 철탑(A,B)에 전선(1)이 설치되어져 있는 상태에서의 전선 이도값을 측정하기 위해서는, 측량기(10)를 양측 철탑(A,B)이 보이는 곳에 설치한 상태에서 측정작업이 이루어지게 된다.(ST 1)

그리고, A철탑의 전선 지지점(Pa)에 측량기(10)를 시준하여 좌표를 측정한 후(ST 2), 도 5에서와 같이 나타내어지는 PDA(20) 측정화면에서의 스크린상 "A"를 터치함으로서, 측량기(10)로 부터 시준값 데이타를 PDA(20)로 전송받게 된다.(ST 3)

이후, B철탑의 전선 지지점(Pb)에 측량기(10)를 시준하여 좌표를 측정한 후(ST 4), 다시한번 PDA(20) 측정화면에서의 스크린상 "B"를 터치함으로서, 측량기(10)로 부터 시준값 데이타를 PDA(20)로 전송받게 된다.(ST 5)

이후, 작업자는 PDA(20) 스크린상의 "?"를 터치하게 되고, 이에 따라 이도기준선의 수평 방위각(v)이 자동계산되어진 후 계산값이 디스플레이 되어지게 된다.(ST 6)
즉, 전송된 양측 전선지지점(Pa,Pb)을 기준으로 중간점인 이도기준점(C)의 공간좌표를 구하여 그중 Z값에 임의의 수를 더한 점을 Pc로 하였을 때, 상기 Pa와 Pb 그리고 Pc가 이루는 평면의 방정식을 구한 후 이도기준선의 계산된 수평각도가 디스플레이 되어지게 된다.

이와 같이 계산되어진 수평 방위각(v) 각도에 맞도록 작업자는 측량기(10)의 각도를 수평 조절하여 이도 기준선에 맞춘 후 이를 수직방향으로 하강시켜 전선(1)과 만나는 전선 이도점(X)을 시준한 후 PDA(20) 스크린의 "이도점"을 터치하게 된다.

이에 따라, 계산이 이루어진 측정 이도값(D)이 도 6에서와 같은 PDA(20)의 데이터 결과 스크린에 표시되어짐으로서 이도값(D)을 확인할 수 있게 되는 것이다.(ST 7)

도 9 내지 도 11은 측량기(10)가 위치한 기계점을 기준으로(0,0,0) 설정한 상태에서, 상기 방법에 의해 이도값을 측정한 예시를 각각 나타낸 것으로서, 도 9의 경우는 사이도 값이 8.160으로 측정되었고, 도 10의 경우는 9.706으로 측정되었으며, 도 11의 경우는 9.102로 각각 측정되었음을 확인할 수 있다.

<건설이도 측정작업>

한편, 건설이도 작업은 도 7의 순서도를 통해 이루어지게 된다.

즉, 이도 측정구간 양 철탑(A,B)의 전선이 지지되어질 지점이 보이는 장소에 측량기(10)를 설치한 상태에서 측정작업이 이루어지게 된다.(ST 1)

이때에는, 먼저 작업자가 도 8에서와 같은 PDA(20) 화면의 사이도 란에 설계 이도값을 입력한 후(ST 1-1), A철탑의 전력선이 지지되어지게 될 전선 지지점(Pa)에 측량기(10)를 시준하고(ST 2), PDA(20) 측정화면에서의 스크린상 "A"를 터치함으로서, 측량기(10)로 부터 시준값 데이타를 PDA(20)로 전송받게 된다.(ST 3)

이후, B철탑의 전력선이 지지되어지게 될 전선 지지점(Pb)에 측량기(10)를 시준한 후(ST 4), PDA(20) 측정화면에서의 스크린상 "B"를 터치함으로서, 측량기(10)로 부터 시준값 데이타를 PDA(20)로 전송받게 된다.(ST 5)

이후, 작업자는 PDA(20) 스크린상의 "?"를 터치하게 되고, 이에 따라 이도기준선의 수평각도 및 연직각도가 자동계산되어진 후 계산값이 디스플레이 되어지게 된다.(ST 6)

이와 같이 계산되어진 수평각도 및 연직각도에 맞도록 작업자는 측량기(10)의 수평, 수직각도를 조절하여 시준 후, 전력선의 가선을 실시할 수 있게 되는 것이다.(ST 8)

한편, 도 4 및 도 6의 PAD 화면에 나타난 "a", "b"는 수목등으로 철탑의 전선 지지점(Pa,Pb)이 보이지 않거나 간섭이 있을 경우 사용되는 것으로서, 전선 지지점의 연직선 상에 측량기(10)를 시준 후 "A"를 터치한 후 전선 지지점(Pa)에 시준 후 "a"를 터치하면 수목 등으로 인한 간섭이 보완되어질 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 이도 측정방법을 이용하게 되면, 전력선 가선시에 작업자 개개인이 간이 측량기에 의한 육안 측정이 이루어지던 종래 기술에 비해 보다 정확하고 객관적인 설계이도 시공이 가능하게 됨을 알 수 있다.

또한, 보조 인력 없이도 측정자 1인이 직접 측량이 가능하게 됨으로 효율적인 인력관리가 이루어질 수 있게 된다.

또한, 승탑이 필요 없어 송전 전기원이 아닌 누구나 측정이 가능하여, 안전사고 발생을 미연에 방지할 수 있게 된다.

또한, 이도기준점이 되는 전선 이도점의 직접 측량으로 오차 보정이 필요 없게 된다.

도 1은 종래 전선이도 직접 측량방법 개념도.

도 2는 본 발명에서의 전선이도 측정이론 개념 도면.

도 3은 본 발명의 이도 측정장비 구성도.

도 4는 본 발명 기설이도 측정 작업과정 순서도.

도 5는 본 발명 기설이도 측정작업시 PDA 이도 측정 화면 구성도.

도 6은 본 발명 기설이도 측정작업시 PDA 데이터 결과 화면 구성도.

도 7은 본 발명 건설이도 측정 작업과정 순서도.

도 8은 본 발명 건설이도 측정작업시 PDA 건설이도 측정 화면 구성도.

도 9는 본 발명의 이도측정 예시 1실시예

도 10은 본 발명의 이도측정 예시 2실시예

도 11은 본 발명의 이도측정 예시 3실시예

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 전선 10 : 측량기

20 : PDA 30 : 컴퓨터

Pa,Pb: 전선지지점 X: 전선 이도점

D : 사이도 P1: 측량기 위치점

Claims (5)

1. 지상에서 양측 철탑(A,B)의 전선지지점(Pa,Pb)이 보이는 지점에 측량기(10)를 설치하는 측량기 설치단계(ST 1);

   양측 철탑(A,B)중 일측 철탑(A)의 전선지지점(Pa)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하여 해당 전선지지점(Pa)의 공간좌표를 측정하는 1차 시준단계(ST 2);

   상기 시준된 시준값 데이타를 유선 또는 무선으로 연결된 PDA(20)로 전송시키는 1차 전송단계(ST 3);

   타측 철탑(B)의 전선지지점(Pb)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하여 해당 전선지지점(Pb)의 공간좌표를 측정하는 2차 시준단계(ST 4);

   상기 시준된 공간좌표 데이타를 유선 또는 무선으로 연결된 PDA(20)로 전송시키는 2차 전송단계(ST 5);

   상기 각각 전송된 공간좌표 데이타를 연산하여 이도기준선의 수평각도 위치를 디스플레이 하되, 양측 전선지지점(Pa,Pb)의 중점인 이도기준점(C)의 공간좌표 중 Z값에 임의의 수를 더한 점을 Pc로 하였을 때, 상기 Pa와 Pb 그리고 Pc가 이루는 평면의 방정식을 구한 후 이도기준선의 계산된 수평각도가 디스플레이 되어지는 각도 연산단계(ST 6);

   상기 PDA(20)창에 디스플레이된 각도에 맞도록 측량기(10)의 수평각도를 조절하여 이도기준선에 위치되도록 한 상태에서 측량기(10)를 전선(1)과 만나는 교점인 전선 이도점(X)까지 연직하방으로 하향 조절한 후 PDA(20) 스크린의 "이도점"을 터치함으로서 PDA(20)의 디스플레이창에 이도값(D)이 나타내어지는 이도값 표시단계(ST 7);

   로 이루어짐을 특징으로 하는 송전선로 이도 측정 방법.
2. 삭제
3. 전력선이 설치되어지게 될 양측 철탑(A,B)의 전선지지점(Pa,Pb)이 보이는 지점에 측량기(10)를 설치하는 측량기 설치단계(ST 1);

   설계된 이도값을 PDA(20) 스크린의 사이도란에 기재하는 입력단계(ST 1-1);

   양측 철탑(A,B)중 일측 철탑(A)의 전선지지점(Pa)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하여 해당 전선지지점(Pa)의 공간좌표를 측정하는 1차 시준단계(ST 2);

   상기 시준된 시준값 데이타를 유선 또는 무선으로 연결된 PDA(20)로 전송시키는 1차 전송단계(ST 3);

   타측 철탑(B)의 전선지지점(Pb)에 대해 상기 설치된 측량기(10)를 시준하여 해당 전선지지점(Pb)의 공간좌표를 측정하는 2차 시준단계(ST 4);

   상기 시준된 공간좌표 데이타를 유선 또는 무선으로 연결된 PDA(20)로 전송시키는 2차 전송단계(ST 5);

   상기 각각 전송된 공간좌표 데이타를 연산하여 이도기준선의 수평각도 및 연직각도를 디스플레이 하되, 양측 전선지지점(Pa,Pb)의 중점인 이도기준점(C)의 공간좌표 중 Z값에 임의의 수를 더한 점을 Pc로 하였을 때, 상기 Pa와 Pb 그리고 Pc가 이루는 평면상에 위치하는 전선 이도점(X)을 기준으로 계산된 수평각도가 디스플레이 되어지는 각도 연산단계(ST 6);

   상기 PDA(20) 창에 디스플레이된 수평각도 및 연직각도에 맞도록 측량기(10)의 각도를 조절한 상태에서 전력선을 가선시키는 가선 시행단계(ST 8);

   로 이루어짐을 특징으로 하는 송전선로 이도 측정 방법.
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