KR101332715B1 - 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법에 관한 것으로서, 자외선 코로나 카메라를 통해 기본 전극계인 침-평판 전극계에 AC 전압을 인가하여 코로나 방전시의 자외선 이미지를 촬영하여 이미지의 픽셀 값을 방전 카운트 값으로 변환하여 저장하는 단계, 상기 자외선 코르나 카메라를 통하여 측정 대상 전력설비의 방전현상에서 발생하는 자외선 이미지를 검출하여 방전 카운트 값으로 변환하는 단계, 상기 저장한 방전 카운트 값들 중에서 측정 자외선 이미지의 방전 카운트 값이 있는가를 검색하는 단계 및 상기 검색결과 해당하는 방전 카운트 값이 있는 경우에 측정 대상 전력설비의 절연상태 등급을 결정하여 통보하는 단계를 포함하는 방법을 제공함으로써, 전력설비의 절연 열화 또는 기중 방전에 의해 발생하는 자외선 이미지 검출에 따른 절연상태를 통보하여 사고 이전에 전기안전관리 종사자의 전기 안전을 판단하고 보수계획을 수립할 수 있는 정보를 제공한다는 효과가 얻어진다.

Description

자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법{Method for diagnosising power facility using UV camera}

본 발명은 전력설비 이상을 판별하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 자외선 코로나 카메라를 이용하여 방전 이미지를 검출하여 기본 전극계에서의 방전 이미지와 비교하여 이상 여부를 판별하는 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법에 관한 것이다.

일반적으로 전력설비는 전기에너지를 이동, 저장, 변압, 차단 등을 제어하고 이동시키는 기기의 집합체로서 고전압에서는 장기간 사용하거나 제작 불량, 설치불량 등의 악조건에서 절연파괴가 발생하게 된다.

그 중 연면을 타고 전류가 흐르거나 가중에서 방전되는 경우 안전관리가 소홀하게 되면, 전기에너지가 차단(정전)되거나 화재, 설비소손 등 다양한 형태의 재해가 발생하게 된다.

특히 대형 전력용 전기설비의 경우에 전력케이블과 부속재로 이루어진 전력설비에서 결함이 발생하게 되면 그 결함부분에서 부분방전이 발생하게 되고, 이러한 부분방전이 지속되면 전력설비의 연면 또는 기중에서 절연 열화에 의하여 방전현상이 발전하여 전력케이블과 부속재의 절연파괴 현상으로 이르게 된다.

상기 절연체의 절연 열화는 여러 가지 요인에 의하여 발생되는데, 주위의 온도, 습도, 기계적 진동 등의 직접적인 요인이 있지만 그 중에서 직접적인 요인인 내부 부분방전 및 열화상에 의한 열화 현상이 대표적인 요인이다.

또한, 부분방전으로부터 발생되는 현상으로는 빛, 소음방출, 전기적 에너지 방출, 가스 등으로 대별된다.

이러한 전력설비의 연면 또는 기중에서 절연 열화에 의한 방전현상을 초기에 측정하면 전력케이블 및 부속재의 절연파괴 현상을 미연에 방지할 수 있기 때문에 종래에는 초음파 센서를 이용하는 방식이 사용되었으나, 열화가 어느 정도 진행된 후의 열화만을 검출할 수 있어 초기의 열화 상태를 알 수 없어 열화 검출의 오진율이 높다는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자외선 코로나 카메라를 이용하여 방전 이미지(픽셀 값)를 검출하여 기본 전극계에서의 방전 이미지(픽셀 값)와 비교하여 이상 여부를 판별하는 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법은, 자외선 코로나 카메라를 통해 기본 전극계인 침-평판 전극계에 AC 전압을 인가하여 코로나 방전시의 자외선 이미지를 촬영하여 이미지의 픽셀 값을 방전 카운트 값으로 변환하여 저장하는 단계, 상기 자외선 코르나 카메라를 통하여 측정 대상 전력설비의 방전현상에서 발생하는 자외선 이미지를 검출하여 방전 카운트 값으로 변환하는 단계, 상기 저장한 방전 카운트 값들 중에서 측정 자외선 이미지의 방전 카운트 값이 있는가를 검색하는 단계 및 상기 검색결과 해당하는 방전 카운트 값이 있는 경우에 측정 대상 전력설비의 절연상태 등급을 결정하여 통보하는 단계를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법에 의하면, 전력설비의 절연 열화 또는 기중 방전에 의해 발생하는 자외선 이미지 검출에 따른 절연상태를 통보하여 사고 이전에 전기안전관리 종사자의 전기 안전을 판단하고 보수계획을 수립할 수 있는 정보를 제공한다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 코로나 방전 실험을 위한 침-평판 전극계의 구성을 간략하게 보인 도면.
도 2는 본 발명에 따른 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별을 위한 제어 흐름을 보인 흐름도.
도 3a~3d는 본 발명에 따른 인가되는 AC 전압에 의한 침-평판 전극에서의 자외선 이미지를 보인 도면.
도 4a, 4b는 본 발명에 따른 자외선 이미지의 픽셀 값을 방전 카운트 값으로 변환하는 과정을 보인 도면.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명하는데 있어서 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 코로나 방전 실험을 위한 침-평판 전극계의 구성을 간략하게 보인 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명을 적용하기 위한 침-평판 전극계(100)는, 평판 전극(200)과 침(300)으로 구성한다.

상기 침-평판 전극계(100)는 스테인레스강(SUS 304)의 재질이며, 평판 전극(200)은 직경이 250 ㎜φ이고, 침(100)과 평판 전극(200) 사이의 간격은 100 ㎜로 고정한다. 이때 KS C IEC 60060-1(2006)에 의해 정의된 고전압 발생장치를 이용하여 전력설비를 평가할 수도 있다.

이와 같이 구성한 본 발명에 따른 실시예의 동작 과정을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별을 위한 제어 흐름을 보인 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 먼저 자외선 코로나 카메라(미도시)를 통해 기본 전극계인 침-평판 전극계(100)에 AC 전압을 인가하여 코로나 방전시의 자외선 이미지를 촬영하는데(S100), 도 3a ~3d에 도시한 바와 같이 AC 전압을 15 ㎸부터 시작하여 35 ㎸까지 인가하면 절연파괴 전압(37 ㎸)의 약 54.1% 범위에서부터 침(300) 선단에서 자외선이 발생하고, 전압 증가에 따라 자외선 이미지의 크기가 증가하는 것을 알 수 있다.

상기 S100 단계에서 촬영한 자외선 이미지의 픽셀 값을 방전 카운트 값으로 변환하여 저장한다(S200).

이후, 상기 자외선 코르나 카메라를 통하여 측정 대상 전력설비의 방전현상에서 발생하는 자외선 이미지를 검출하여 방전 카운트 값으로 변환한다(S300, S400).

이때, 상기 자외선 이미지의 픽셀 값를 방전 카운트로 변환시(S200, S400)에는 적응 임계치(Adaptive Threshold) 방법과 적응 확장(Adaptive Dilation) 방법 중 어느 하나의 방법을 이용한다.

즉, 상기 적응 임계치(Adaptive Threshold) 방법은 도 4a에 도시한 바와 같이 자외선 코로나 카메라에 맺히는 영상의 감도가 가우시안(Gaussian) 분포를 갖는다고 가정하고, 초첨이 흐린 형체도 가우시안 형체라 한다면 초점 흐림이 많이 발생했을 경우 임계치를 높여주고, 초점이 잘맞는 상태에서는 임계치를 낮추게 함으로써 이진영상에서의 표준 거리에 해당하는 자외선 영상의 크기로 보정하는 방법이다.

또한, 상기 적응 확장(Adaptive Dilation) 방법은 도 4b에 도시한 바와 같이 자외선 코로나 카메라의 광증폭관에서 증폭 정도가 클 경우 영상의 감도가 워낙 커서 상기 적응 임계치 방법을 사용할 수 없을 경우 거리측정기로 측정된 거리 지수에 따라 자외선 영상의 각 형상에 대하여 확창(Dilation)을 수행하여 영상의 면적을 조절하는 것으로, 초점이 흐려진 경우에는 초점이 잘 맞았을 때보다 희미함으로 인해 영상의 면적이 증가하므로 확창을 통해 그 면적을 줄여준다. 이때 획득한 초점 지수에 따라 확장의 정도를 다르게 하여 자외선 이미지를 보정한다.

상기 기 저장한 방전 카운트 값들 중에서 측정 자외선 이미지의 방전 카운트 값이 있는가를 검색한다(S500).

상기 검색결과 해당하는 방전 카운트 값이 있는 경우에 측정 대상 전력설비의 절연상태 등급을 결정하여 통보하는데, 이때 [수학식 1]을 통해 계산한 방전일치율에 따라 절연상태의 등급을 결정한다(S600, S700).

즉, [표 1]에 나타낸 바와 같이 [수학식 ]을 통해 계산한 방전일치율이 20% 미만인 경우에는 자외선 검출 이미지가 전혀 나타나지 않는 등급(Good)으로, 방전일치율이 20~30%인 경우에는 미소하게 나타나는 등급(Recognition)으로, 방전일치율이 30~50%인 경우에는 일상적인 확인이 필요한 점검(오염물 부착, 초기 표면 열화 진행 등)이 요구되는 등급(check)으로, 방전일치율이 50~60%인 경우에는 정전계획을 실시하여 정밀검사가 요구되는 등급(Inspection)으로, 방전일치율이 60%를 초과하는 경우에는 심각한 손상, 절연상태의 현격한 저하이므로 교체를 요구하는 등급(replacement)으로 통지한다.

판정	방전일치율(%)	절연상태
Good	< 20	정상
Recognition	20 - 30	자외선 발생 인지
Check	30 - 50	오명물 부착, 초기 표면 열화 진행
Inspection	50 - 60	표면변성, 발수성에서 친수성으로 바뀜
Replacement	60 <	심각한 손상, 절연성능의 현격한 저하

이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100 : 침-평판 전극계 200 : 평판전극
300 : 침

Claims (4)

1. 자외선 코로나 카메라를 통해 기본 전극계인 침-평판 전극계에 AC 전압을 인가하여 코로나 방전시의 자외선 이미지를 촬영하여 이미지의 픽셀 값을 방전 카운트 값으로 변환하여 저장하는 단계,
   상기 자외선 코르나 카메라를 통하여 측정 대상 전력설비의 방전현상에서 발생하는 자외선 이미지를 검출하여 방전 카운트 값으로 변환하는 단계,
   상기 저장한 방전 카운트 값들 중에서 측정 자외선 이미지의 방전 카운트 값이 있는가를 검색하는 단계 및
   상기 검색결과 해당하는 방전 카운트 값이 있는 경우에 측정 대상 전력설비의 절연상태 등급을 결정하여 통보하는 단계를 포함하는 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 자외선 이미지의 픽셀 값을 방전 카운트로 변환시에 적응 임계치(Adaptive Threshold) 방법과 적응 확장(Adaptive Dilation) 방법 중 어느 하나의 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 침-평판 전극계는 스테인레스강(SUS 304)의 재질이며, 평판 전극은 직경이 250 ㎜φ이고, 침-평판 전극 사이의 간격은 100 ㎜로 고정하는 것을 특징으로 하는 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 절연상태 등급을 결정하여 통보하는 단계는
   [수학식 1]을 통해 계산한 방전일치율에 따라 절연상태의 등급을 결정하는 것을 특징으로 하는 자외선 코로나 카메라를 이용한 전력설비 이상 판별방법.
   

   

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