KR101552585B1 - 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법 - Google Patents

지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가공송전선과 구조물과의 가선 시 전력선의 횡진이격거리를 쉽고 정확하게 측정하여 시공을 용이하게 할 수 있도록 함과 동시에 가공송전선의 횡진을 정확하게 측정토록 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법은 가공송전선의 횡진을 측정하거나 구조물과의 횡진이격거리 등을 분석 및 산출할 때, 지지점 및 이도점을 가상의 공간 백터로 설정하여 공선조건식을 활용한 측량방법에 의해 자동 계산이 이루어지게 됨으로 측정오차 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 전력선 가선 작업 시 작업자 개개인의 간이측량기에 의한 육안 시공방법을 개선할 수 있을 뿐 아니라, 승탑이 불필요하여 작업효율 및 관리효율을 증대시킬 수 있게 된다.

Description

지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법{Analysis and calculation of horizontal distance and horizontal distance and structures of overhead transmission lines using lidar}
본 발명은 가공송전선과 구조물과의 가선 시 전력선의 횡진이격거리를 쉽고 정확하게 측정하여 시공을 용이하게 할 수 있도록 함과 동시에 가공송전선의 횡진을 정확하게 측정토록 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법에 관한 것이다.
송전선로의 종류는 지면속에 직접 전력선을 매설하는 지중선로와, 철탑 및 절연애자를 이용하여 지상에서 소정 높이의 공중에 전력선을 지지 설치하는 가공선로 두 가지로 분류될 수 있다. 현재는 지중선로의 제조비용에 따른 문제점으로 인해 가공선로가 송전선로의 주류를 이루고 있다.
가공선로는 실제 수용가(需用家)에 공급되는 전력을 수송하기 위한 전력선과 낙뢰로 인해 전력선에 유기되는 뇌전압을 감소시키기 위한 가공지선 및 불평형요인으로 인한 발생전류를 유인하는 중성선으로 구성되어 있는 바, 전력선의 지지방식에 따라 크게 현수형과 내장형의 두 가지로 분류될 수 있다.
내장형 방식의 경우에는 가공선로를 지면으로부터 소정 높이의 공중에 이격하여 위치시키기 위한 별도의 내장 클램프를 통해 철탑의 양측에 전력선의 양 끝단을 각각 고정 지지한 후 점퍼선을 통해 전력선을 상호 접속시키게 된다. 이때, 철탑의 양측을 가로지르게 되는 점퍼선을 철탑으로부터 이격 지지하기 위해 철탑으로부터 이격된 위치에 수평재용 강관을 고정 설치하고 강관 외주면에 점퍼선을 고정시킴으로써 점퍼선을 지지하도록 하는 점퍼장치를 사용하고 있다.
그러나, 점펌장치가 설치된 후 점퍼선에 특정 방향으로 부는 바람에 의해서 점퍼장치가 바람이 부는 방향으로 진동하게 되는데, 이러한 진동이 있을 경우에는 안전상 점퍼선과 점퍼장치가 주변 설비와의 이격 거리가 증가하게 되므로, 이격 거리 축소를 위한 진동량 감소와 횡진 특성 개선을 위해 점퍼지지애자장치 또는 횡진방지용 추세트를 사용한다.
점퍼지지애자장치 및 횡진방지용 추세트는 장치의 자중으로 점퍼선의 횡진을 억제하므로 철탑 하중 증가를 통해 철탑의 안전성을 향상시킨다. 그러나, 횡진방지용 추세트는 점퍼지지애자장치의 하부에 추가로 설치되므로 암과 암 사이의 거리가 짧은 구형 철탑에는 적용이 다소 어렵다. 그리고, 횡진방지용 추세트에서 추의 지속적인 진동으로 철탑재의 변형이 발생할 수 있다. 이로 인해 점퍼지지애자장치는 자기애자 자체의 풍압 면적이 넓으며 설치된 장소에서 점퍼선 횡진으로 인한 고장이 발생한다.
한편, 초고압송전선로는 그 온도가 70~100℃까지 발생하고 있어, 갤로핑 현상(전선이 상하좌우로 흔들리는 현상)이 급격해지거나 풍하중과 설하중과 같은 자연적인 외부하중으로 인하여 과도한 처짐이 발생하게 되는데, 이 경우에 송전탑의 균형이 깨져 편심하중이 발생하게 되므로 송전탑이 기울어지거나 심한 경우에는 붕괴되는 사고가 발생하기도 한다.
또한, 과도한 갤로핑 현상으로 인하여 단선이 되거나 근접한 전력선과 접촉되어 불꽃이 발생하고, 이것이 곧 산림과 혼촉(混觸)하게 되면 산불을 일으키는 원인이 되고 있다. 이러한 송전선로의 갤로핑 현상은 수직과 수평방향의 진동이 동시에 발생하는 것으로 알려져 있다. 송전선로는 도체간의 수직거리가 최소 3.8m이고, 수평거리는 6.4m로 건설되는게 일반적인데, 수평간의 혼촉으로 인한 회선단락은 발생빈도가 적지만 혼촉으로 인한 불꽃발생이 주로 발생하고, 수직진동으로 인해서는 상간단락이 주로 발생한다.
이러한 갤로핑 현상이나 외부하중으로 인한 송전선로의 처짐량이나 수평 및 수직방향의 진동을 측정할 수 있는 센서는 현재까지 개발되어 있지 않아 송전선로의 처짐과 수평 및 수직방향의 진동량을 실시간 또는 주기적으로 모니터링하는 것이 어려운 실정이다.
한국 등록특허 제10-0694444호(2007.03.06.) 한국 공개특허 제10-2012-0014290(2012.02.17.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 안출(案出)된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 측정에 있어서 발생되는 문제점을 최소화하고, 지상라이다로부터 관측된 데이터를 공선조건식을 적용하여 자동 계산하여 측정오차 발생을 최소화할 수 있도록 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법을 제공하는데에 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법은,
(a) 동적위치 또는 정적위치의 지상에서 라이다로 지지점이 보이는 지점에 가공송전선과 구조물에 레이저를 조사하고, 조사된 레이저의 신호를 각 파장의 영역별로 정량화된 수치로 표현하는 단계(S11);
(b) 상기 단계에서 획득된 정량화된 수치를 상호 정합하여, 정합기본요소를 추출하고, 추출된 정합기본요소를 스캔데이터로 변환하는 단계(S12);
(c) 상기 스캔데이터를 평면 상의 영상데이터로 변환하는 단계(S13);
(d) 상기 단계(S13)에서 변환된 영상데이터를 얼라인 작업으로 병합하는 단계(S14);
(e) 상기 단계(S14)에서 병합된 영상데이터를 3차원 이미지의 포인트 클라우드로 변환하는 단계(S15);
(f) 포인트 클라우드의 데이터를 연산하여 횡진값과 횡진이격거리값을 산출하는 단계(S16); 및
(g) 상기 단계(S16)에서 획득된 산출값을 무선 또는 유선 단말기로 전송하는 단계(S17);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 (f)단계와 (g)단계에서 단말기에 디스플레이된 수평각도 만큼 지상라이다의 수평각도를 수동으로 조절한 후, 다시 하방으로 각도를 조절하는 과정에서 가공송전선과 만나는 교점을 전선 이도점으로 설정하여 시준이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (f)단계에서는 포인트 클라우드와 가공송전선의 설계데이터가 일치되도록 비교하고, 비교된 포인트 클라우드와 설계데이터 상에서 일치되지 않는 부분을 기초로 하여 가공송전선의 변위와 각입을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기 포인트 클라우드와 설계데이터 상에서 일치되지 않는 부분의 요소간에 공선조건식을 적용시켜 변위값 및 각입값이 산출되는 것을 특징으로 한다.
상기 지상라이다는 가공송전선의 변위 시스템과 전기적으로 연결되고, 상기 시스템은 다양한 각도에서 조사된 레이저의 신호를 메모리시스템으로 저장하고, 저장된 데이터를 시스템 내부에 전기적으로 연결된 프로세서가 메모리시스템에 저장된 프로그램에 의해 명령을 수행하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 산출단계(S16)에서는 작업자가 단말기에 포함된 버튼을 터치함으로 시준값을 기준으로 지상라이다에 포함되는 시스템 내부에서 자동 연산이 이루어지게 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법은 가공송전선의 횡진을 측정하거나 구조물과의 횡진이격거리 등을 분석 및 산출할 때, 지지점 및 이도점을 가상의 공간 백터로 설정하여 공선조건식을 활용한 측량방법에 의해 자동 계산이 이루어지게 됨으로 측정오차 발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한, 전력선 가선 작업 시 작업자 개개인의 간이측량기에 의한 육안 시공방법을 개선할 수 있을 뿐 아니라, 승탑이 불필요하여 작업효율 및 관리효율을 증대시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법에서 바람에 의한 전선 상호간의 횡진을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법에서 선로 수평각도를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법에서 안전거리 산출을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법에서 가공송전선과 구조물의 이격거리 관측 및 산출방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
본 발명은 일면에 있어서,
가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법은
(a) 동적위치 또는 정적위치의 지상에서 라이다로 지지점이 보이는 지점에 가공송전선과 구조물에 레이저를 조사하고, 조사된 레이저의 신호를 각 파장의 영역별로 정량화된 수치로 표현하는 단계(S11);
(b) 상기 단계(S11)에서 획득된 정량화된 수치를 상호 정합하여, 정합기본요소를 추출하고, 추출된 정합기본요소를 스캔데이터로 변환하는 단계(S12);
(c) 상기 스캔데이터를 평면 상의 영상데이터로 변환하는 단계(S13);
(d) 상기 단계(S13)에서 변환된 영상데이터를 얼라인 작업으로 병합하는 단계(S14);
(e) 상기 단계(S14)에서 병합된 영상데이터를 3차원 이미지의 포인트 클라우드로 변환하는 단계(S15);
(f) 포인트 클라우드의 데이터를 연산하여 횡진값과 횡진이격거리값을 산출하는 단계(S16); 및
(g) 상기 단계(S16)에서 획득된 산출값을 무선 또는 유선 단말기로 전송하는 단계(S17);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석하지 아니하며, 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.
지상라이다는 공지된 바와 같이, 레이저 레이더의 관용어로서 사용되고, 라이다는 레이저 펄스를 반사체에 조사하고, 상기 반사체로부터 반사되어 회귀하는 시간을 측정하여 상기 반사체의 위치죄표를 측정하는 레이저 시스템이다. 공지된 바와 같이, 지상라이다는 반사강도로부터 측정 및 연산한 위치 좌표를 측정데이터로 하여 저장될 수 있다.
참고로, 상기 측정데이터는 3D 실내지도를 이미지하는데 기초 정보로서 활용된다. 상기 지상라이다는 해당 기술분야에서 널리 활용되고 있는 장치로서, 그 구조와 작동원리에 대해서는 설명을 생략한다.
도 1에 나타낸 도면은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지상라이다를 이용한 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법을 나타낸 흐름도이다. 참고로, 횡진이란 두 지점 사이에 가로로 늘어서도록 한 것을 말한다.
도 1에 나타낸 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면, 가공송전선이 위치한 장소 또는 그 주변 환경을 고려하여 어떤 위치에서 상기 가공송전선을 측정할지 선정하고, 선정된 위치에서 지상라이다로 관측지점에 레이저를 조사하여, 조사된 레이저의 신호를 각 파장 영역별로 정량화시킨다. 관측지점에 레이저 조사 시에는 동적위치, 즉 이동하면서 조사할 수도 있으나, 정적위치, 즉 움직이지 않는 상태에서 조사하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 지상라이다는 약 600m 이내의 형상을 스캔할 수 있으며, 원거리의 피사체에 대한 점군데이터를 확인 및 산출할 수 있다. 여기서, 상기 지상라이다로 작업 시 먼저, 피사체 주변에서 조사되는 레이저의 신호를 정량화할 시 표현이 되지 않는 부분이 발생하지 않도록 다양한 각도에서 조사할 위치를 확인하는게 바람직하다. 그리고, 레이저 조사 시에는 피사체의 표현 한계점을 미리 정하여 그 한계점에 맞추어 스캔한다. 상기 피사체의 표현 부분은 레이저 조사 신호의 점 밀도에 해당될 수 있다. 또한, 상기 레이저의 신호는 각 파장의 영역별로 정량화된 수치로 표현될 수 있다.
정량화된 수치는 상호 정합을 위한 정합기본요소를 추출한다. 상기 정합기본요소는 지상라이다로 조사된 레이저의 신호로부터 객체점, 연결에지, 평면패치 및 교면에지 등을 포함하는 요소를 정합하여 평면 상의 영상데이터로 변환할 수 있다.
상기 영상데이터를 얼라인 작업으로 병합하는 단계에서는 상기 얼라인 작업을 통하여 다양한 각도에서 얻어진 데이터를 병합하여 단일의 파일로 생성할 수 있다. 그리고, 원하고자 하는 피사체(가공송전탑 등이 해당)의 형상을 포인트 클라우드로 만들고, 상기 포인트 클라우드는 영상데이터를 점군데이터로 변환할 시 가공송전선을 샘플링하고, 샘플링된 상기 송전선의 깊이를 색상 및 이미지로 표현하여 맵핑된 3차원 이미지가 추출될 수 있다.
한편, 상기 포인트 클라우드와 가공송전선의 설계데이터가 기하학적으로 일치되도록 비교하여, 불일치되는 요소간에 산술적인 조건식을 적용하여 횡진값 및 횡진이격거리값 등을 산출할 수 있다. 상기 조건식에서는 공선조건식을 적용시킬 수 있는데, 상기 공선조건식은 원래의 영상데이터 및 3차원 이미지의 포인트 클라우드에는 왜곡된 정보가 포함될 수 있으며, 이를 보정하지 않은 영상데이터 및 3차원 이미지의 포인트 클라우드는 그 정확성을 신뢰할 수 없으므로, 정사투영보정에 기반한 공선조건식을 사용한다. 상기 공선조건식을 이용하여 생성된 정사영상은 센서와 카메라의 표정, 피사체의 굴곡, 기타 오차들을 제거함으로 정확한 결과 산출이 될 수 있는 정사투영 이미지를 생성한다. 따라서 정사투영이미지는 지형 또는 피사체와 이미지의 특성을 모두 지닐 수 있다. 상기 공선조건식을 이용한 횡진측정값은 하기에서 자세하게 설명하도록 한다.
전술한 과정에서 획득된 산출값은 작업자의 단말기로 전송될 수 있는데, 와이파이, 블루투스, LTE 등을 이용한 무선 단말기 또는 유선 단말기를 사용할 수 있다. 단말기에 디스플레이된 수평각도 만큼 지상라이다의 수평각도를 수동으로 조절한 후, 다시 하방으로 각도를 조절하는 과정에서 가공송전선과 만나는 교점을 전선 이도점으로 설정하여 시준이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.
그리고, 상기 단말기에 포함된 버튼을 터치함으로 인하여 시준값을 기준으로 지상라이다에 포함되는 시스템 내부에서 자동 연산이 된다.
본 발명의 가공송전선 변위 시스템은 데이터베이스, 메모리시스템, 프로세서 또는 CPU 및 입출력장치를 포함하여 구성되며, 추가적으로 통신인터페이스를 더 포함한다.
상기 데이터베이스는 지상라이다에 의하여 수집된 가공송전선의 구조물의 스캔데이터 등을 저장할 수 있다. 데이터베이스는 시간별 혹은 날짜별로 측정된 데이터를 분석한 영상데이터 및 군집데이터 등을 저장하고 또한, 유지관리하고자 하는 송전압의 설계데이터도 저장할 수 있다.
상기 메모리시스템은 명령을 수행할 수 있는 프로그램 등을 저장한다. 메모리시스템은 RAM, ROM 등과 같은 휘발성 또는 비휘발성 형태의 메인메모리와 하드디스크, DVD, SSD 및 플래시 메모리 등의 장기 저장 매체 형태인 보조메모리를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 구현될 프로그램은 프로세서에 의해 실행될 때, 메인메모리에 로딩될 수 있다. 여기서, 상기 프로그램은 도 1을 참조하여 설명한 가공송전선 횡진 측정 방법을 포함한다.
상기 프로세서는 시스템의 중앙처리장치로서, 계산을 수행하는 연산장치(ALU), 데이터 및 명령어의 일시적인 저장을 위한 레지스터 및 시스템의 각 구성요소를 제어하는 콘트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 인텔, AMD 및 A8X 등과 같이 다양한 아키텍쳐를 갖는 마이크로프로세서를 사용한다. 이 밖에 전술한 마이크로프로세서 외에도 연산장치, 레지스터 및 콘트롤러가 구비된 프로세서이면 본 발명의 제품에 적용하여 사용할 수 있다.
상기 입출력장치는 사용자 인터페이스를 포함하며 입력포트, 출력포트, 키보드, 마우스, 디스플레이 및 터치패널 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다.
한편, 키보드나 마우스는 터치스크린 또는 마이크로폰과 같은 물리적 변환기 등을 포함할 수 있다. 또한, 입출력장치는 사용자의 질문에 응답하거나 장치의 관리를 위한 그래픽 화면을 제공하기 위한 동영상 보드를 포함하여 구현될 수 있다.
상기 통신인터페이스는 사용자 단말기나 유무선 네트워크의 접속을 위한 통신 모듈을 포함한다. 통신인터페이스는 근거리 무선통신, 차량간통신, 이동통신망 및 위성망 등의 통신 방식 중 적어도 어느 하나를 지원하도록 구현된다.
도 2 내지 6은 본 발명의 실시예에 따른 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리를 산출하는데 이용되는 전선의 배치 및 선간거리, 수평선간거리, 수직선간거리 및 바람에 의한 전선 상호간의 횡진을 설명하기 위해 도시한 도면들이다.
이하에서 설명하는 전선의 배치 및 선간거리, 수평선간거리, 수직선간거리 및 바람에 의한 전선 상호간의 횡진은 가공송전선의 횡진 및 구조물과 횡진이격거리를 산출하고 분석하는데 유의성 있는 결과로 이용될 수 있다.
전선의 배치 및 선간거리
전선의 배치는 전선이 정지상태에서 표준절연간격을 유지하고 바람에 의하여 처탑에 접근하는 최악상태에서 최소절연간격 이상을 유지하도록 한다.
이의 표준 및 최소절연간격 계통의 기준 절연레벨(B.I.L), 애자에 대한 염분 부착량 상정(想定), 애자장치의 50% 충격 섬락전압, 개폐 서지전압의 배율(개폐 써지전압의 상시 대지전압에 대한 비율) 등에 의해서 구할 수 있다.
전선의 선간거리는 바람에 의해 횡진했을 때 두 전선 사이의 거리가 상용주파섬락거리보다 커야 한다. 또한 착ㆍ빙설의 탈락에 의한 전선도약(Sleet Jump)시의 전선상간 단락을 방지하기 위하여 상하 전선간 적당한 수평간격, 즉 옵셋트(Off Set)를 주어야 한다.
따라서, 전선 산간거리는 위 조건을 모두 만족하도록 결정하여야 하므로 충분한 검토가 되어 결정되어야 하나 표준경간 이내에서 전선 산간거리는 철탑구조상 Clearance Diagram에 의해 만족되면 선간거리도 만족하나 장경간용은 별도로 사간거리를 검토한다.
수평선간거리 (2회선 수직배열의 경우 )
표준경간의 수평선간거리
Figure 112015056636815-pat00001
장견간의 수평선간거리
Figure 112015056636815-pat00002
Figure 112015056636815-pat00003
여기서, V : 사용전압(kV)
K1 : 정수(30)
D : 40℃ 무풍시 이도(m)
S : 경간(m)
P : 피라메타(Parameter 상수)
Figure 112015056636815-pat00004

(1) 154kV 계산
Figure 112015056636815-pat00005
Figure 112015056636815-pat00006

(2) 345kV 계산
Figure 112015056636815-pat00007
Figure 112015056636815-pat00008

(3) 복도체 및 4도체
복도체 및 4도체는 상기에서 계산한 선간거리에 소도체간의 거리를 합한다.
수직선간거리
표준경간의 수직선간거리
Figure 112015056636815-pat00009
장경간의 수직선간거리
Figure 112015056636815-pat00010
여기서, V : 사용전압(kV)
K2 : 정수(50)
K3 : 정수(60)
(1) 154kV 계산
Figure 112015056636815-pat00011
Figure 112015056636815-pat00012

(2) 345kV 계산
Figure 112015056636815-pat00013
Figure 112015056636815-pat00014

바람에 의한 전선 상호간의 횡진
장경간의 철탑 장주는 도면 2에 도시된 바와 같이, 바람에 의한 전선 상호간의 횡진을 검토 후 결정한다. 바람은 일정한 속도로 불지 않고 시시각각으로 변화한다. 예를 들면, 25㎧의 바람이 갑자기 20㎧가 되었다가 그 반대로 되는 등 다양하게 변한다. 이 경우 전선에는 관성이 있고 바람의 변화를 받게 되어 양측의 전선이 모여드는 형태로 될 수 있다.
특히, 태풍시와 같이 바람이 급격하게 변화하는 경우는 상기와 같은 현상이 더욱 심할 수 있다. 이와 같이 전선이 불규칙적으로 횡진에 의해 일어나는 접근을 등가적으로 도 3에 도시된 바와 같이 양측으로부터 반대 방향의 바람이 부는 것으로 하여 필요한 수평간격을 구한다.
Figure 112015056636815-pat00015

여기서, Ch : 수평선간거리(m)
D : 옥외변전소 모선간격(m)
ε : 상용주파 내전압거리(m) = 0.0035Um
Sm : 장경간용 특수철탑장주가 필요한 임계경간(m)
S : 검토대상 경간(m)
Li : 현수애자련 길이(m)
d : 이도(m)
r : 전선의 반경(m)
θ : 바람에 의한 횡진각(°)=tan-1Ww/Wc
Ww : 전선의 풍압(Kg/m)
Wc : 전선의 단위중량(Kg/m)
Um : 최고허용전압(kV)
Clearance Diagram
전선이나 애자련이 바람에 의해 횡진할게 될 때 각 절연간격과 풍속조건을 조합하여 전선과 지지물이 유지하여야 할 여유거리 즉, 절연간격을 뜻한다.
이 절연간격을 그림으로 나타낸 것을 Clearance Diagram 이라 하며 이 Diagram에 의해 철탑 암의 수직, 수평간격을 검토한다.
상기 Clearance Diagram 작도 시, 전선과 철탑간의 절연간격, 바람에 의한 횡진각, 애자련 길이, 전선의 수평각도, 안전거리, 커티너리 각에 의한 영향, 현수애자장치 가동부 길이 및 부재 폭에 의한 영향 등을 고려하여야 한다.
Clearance Diagram 구성요소
현수애자련 및 내장 Jumper 횡진각
전압별 구 분 횡진각 절연간격구분 절연간격(mm)
154kV



ㆍ
현수
 20° 표준절연간격 1,300
40° 최소절연간격 1,150
70° 이상시절연간격 450
내장점퍼

 15°
 표준절연간격 1,300
최소절연간격 1,150
40° 이상시절연간격 450
345kV




 현수

 20° 표준절연간격 2,700
40° 최소절연간격 2,200
70° 이상시절연간격 1,000
내장점퍼

 20°
 표준절연간격 2,700
최소절연간격 2,200
50° 이상시절연간격 1,000
애자련 길이
ㆍ154kV
철탑종류 전선종류 련수 수량
(개)		 애자종류 단위중량
(kg)		 애자련길이 중량 비고
현수






 330㎟
단도체		 1련 12 25,000Lbs 5.5 2,100 80
2련 2×12 " " 2,550 165
330㎟
복도체		 1련 12 " " 2,450 100
2련 2×12 " " 2,600 175
410㎟
단도체		 1련 12 " " 2,100 80
2련 2×12 " " 2,550 165
410㎟
복도체		 1련 12 " " 2,450 100
2련 2×12 " " 2,600 180
내장






 330㎟
단도체		 1련 12 25,000Lbs 5.5 2,350 80
2련 2×12 " " 2,800 165
330㎟
복도체		 1련 12 " " 2,950 100
2련 2×12 " " 2,950 175
410㎟
단도체		 1련 12 36,000Lbs 7.5 2,350 105
2련 2×12 25,000Lbs 5.5 2,800 215
410㎟
복도체		 1련 12 36,000Lbs 7.5 2,950 125
2련 2×12 " " 2,950 225
ㆍ345kV
철탑종류 전선종류 련수 수량
(개)		 애자종류 단위중량
(Kg)		 애자련길이 중량 비고
현수
 480㎟
4도체
 2련 2×18 46,000Lbs 8.6 4,280 450
2련 " (46,000)LbS (12.5) 4,510 590
내장 " 2련 " 66,000Lbs 13.2 5,600 620
잠바
지지형		 " 18(18) 46,000Lbs
(46,000Lbs)		 8.6
(12.5)		 3,950 245
(330)
765kV 절연간격
구 분 1,000m 이하 1,000m 초과
표준절연간격
(ㅣ1)


 현수(15°) 애자련혼 적용 5,380 5,600
V련 V련내혼 적용 5,150 5,150
내장(5°)
 애자련혼 적용 5,150
 5,150
Jumper혼 적용
최소절연간격





 현수(20°) 도체-하단Am(l2) 4,530(4,650) 4,650(4,770)
도체-탑체(l3) 4,900 5,040
V련

 도체-하단Am(l2) 4,650(4,900) 4,770(5,040)
도체-탑체(l3) 4,900 5,040
도체-하단(Am(l6) 4,590(5,260) 4,710(5,410)
내장(15°)

 도체-하단Am(l2) 4,310(4,770) 4,420(4,900)
도체-탑체(l3) 4,900 5,040
도체-하단Am(l6) 4,470 4,590
이상시 절연간격
 현수(60°) 1,850
 1,930
내장(40°)
상간 절연간격 8,420 8,640
선로 수평각도
내장철탑에서는 전후 내장애자련을 연결하는 점퍼선이 도 4에 도시된 바와 같이 선로 수평각도에 의해 탑체측으로 접근하게 된다. 탑체에 접근하는 거리의 계산은 하기와 같다.
Figure 112015056636815-pat00016
여기서 θ : 수평각도(°)
ℓ : 내장애자련 길이
안전거리
각도철탑의 암의 경우에는 작업자가 안전하게 승탑할 수 있도록 도 5에 도시된 바와 같이, 안전거리를 고려한 충전부간의 거리(Li)를 확보하여야 한다. 하기 표 1은 전압의 변화에 따른 인체돌출폭과 안전거리를 나타낸 표이다.
전 압 기호
(Li=a+b)
(m)		 인체돌출폭(a)
(m)		 안전거리(b)
(m)
66kV 1.50 0.75 0.75
154kV 2.35 0.75 1.60
345kV 4.25 0.75 3.50
도 6에 도시된 도면을 참조하면, 전선이나 애자련이 바람에 의해 횡진하게 될 때 각 절연간격과 풍속조건을 조합하여 지지물이 유지하여야 할 거리, 즉, 횡진이격거리를 산출하는 방법을 도시하였다. 하기 표 6은 문제개소와 시공후 가압전 횡진시를 가상하여 횡진거리를 산출한 표이다.
전압별 구 분 횡진각 절연간격구분 절연간격(mm)
154kV




 현수

 20° 표준절연간격 1,300
40° 최소절연간격 1,150
70° 이상시절연간격 450
내장점퍼

 15°
 표준절연간격 1,300
최소절연간격 1,150
40° 이상시절연간격 450
345kV




 현수

 20° 표준절연간격 2,700
40° 최소절연간격 2,200
70° 이상시절연간격 1,000
내장점퍼

 20°
 표준절연간격 2,700
최소절연간격 2,200
50° 이상시절연간격 1,000
이상에서 설명한 바와 같이, 전술한 실시예에 의하면 본 발명은 다음과 같은 작용효과가 있다.
먼저, 기존 방식의 측량은 데이터베이스가 수치로 표현된 일회성 데이터로만 이루어져 추후 사용에 대한 부분에서는 신뢰성이 떨어지지만, 본 발명의 지상라이다 장비를 이용한 측정된 데이터는 가공송전선과 구조물과의 횡진거리를 측정하고, 시간이 점차 경과하면서 발생되는 편차(또는 변위량)을 확인하고, 결과값을 분석하고 도출하는데 유용하게 활용될 수 있다.
데이터의 활용면에 있어서도 기존 방식은 가공송전선의 다른 지점을 측정하고자 할 때에는 측정자 또는 작업자가 직접 고공에 올라가서 재측정을 해야만 하는 불편함을 감수해야 하지만, 본 발명의 지상라이다를 이용하면 시간, 장소에 관계없이 상대적으로 짧은 시간에 가공송전선과 구조물의 횡진 등을 측정할 수 있으므로, 기존 방식의 가장 큰 문제점 중 하나인 재측정이 불필요하다는 이점이 있다.
또한, 가공송전선 및 그 주변상황에 대한 데이터를 모두 수집하여 표현할 수 있으므로, 가공송전선과 구조물간의 이격거리 관측 및 GIS(가스절연개폐장치) 시설의 문제점도 파악이 가능하며, 가공송전선에 연결되는 회선간, 상간, 변전소 구조물간, 애자끝각도, 지상고 및 점퍼선 등의 이격거리 측정 및 분석이 가능하다.
다시 말하면, 본 발명은 기존 방식에서는 측정이 곤란한 가공송전선의 횡진측정 및 횡진거리를 측정함으로써 이론상으로만 예측되었던 부분을 실제 데이터 상으로 확인할 수 있고, 가공송전선과 구조물(건물, 교량, 산악지형, 수목 등)간의 이격 안전거리 유지를 확인하는데 이용될 수도 있으며, 가공송전선이 중력 및 풍력 등에 의하여 종진, 횡진을 하는 실제데이터를 산출하여, 이를 토대로 기상 최악의 조건에 대한 한계치를 계산할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (6)

  1. 가공송전선의 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법에 있어서,
    (a) 동적위치 또는 정적위치의 지상에서 라이다로 지지점이 보이는 지점에 가공송전선과 구조물에 레이저를 조사하고, 조사된 레이저의 신호를 각 파장의 영역별로 정량화된 수치로 표현하는 단계(S11);
    (b) 상기 단계(S11)에서 획득된 정량화된 수치를 상호 정합하여, 정합기본요소를 추출하고, 추출된 정합기본요소를 스캔데이터로 변환하는 단계(S12);
    (c) 상기 스캔데이터를 평면 상의 영상데이터로 변환하는 단계(S13);
    (d) 상기 단계(S13)에서 변환된 영상데이터를 얼라인 작업으로 병합하는 단계(S14);
    (e) 상기 단계(S14)에서 병합된 영상데이터를 3차원 이미지의 포인트 클라우드로 변환하는 단계(S15);
    (f) 포인트 클라우드의 데이터를 연산하여 횡진값과 횡진이격거리값을 산출하는 단계(S16); 및
    (g) 상기 단계(S16)에서 획득된 산출값을 무선 또는 유선 단말기로 전송하는 단계(S17);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법.
  2. 제1 항에 있어서
    상기 (f)단계와 (g)단계에서 단말기에 디스플레이된 수평각도 만큼 지상라이다의 수평각도를 수동으로 조절한 후, 다시 하방으로 각도를 조절하는 과정에서 가공송전선과 만나는 교점을 전선 이도점으로 설정하여 시준이 이루어지는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 (f)단계에서는 포인트 클라우드와 가공송전선의 설계데이터가 일치되도록 비교하고, 비교된 포인트 클라우드와 설계데이터 상에서 일치되지 않는 부분을 기초로 하여 가공송전선의 변위와 각입을 산출하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 포인트 클라우드와 설계데이터 상에서 일치되지 않는 부분의 요소간에 공선조건식을 적용시켜 변위값 및 각입값이 산출되는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 지상라이다는 가공송전선의 변위 시스템과 전기적으로 연결되고, 상기 시스템은 다양한 각도에서 조사된 레이저의 신호를 메모리시스템으로 저장하고, 저장된 데이터를 시스템 내부에 전기적으로 연결된 프로세서가 메모리시스템에 저장된 프로그램에 의해 명령을 수행하는 것을 특징으로 하는 지상라이다를 이용한 가공송전선과 횡진측정 및 구조물과의 횡진이격거리 분석 및 산출방법.
  6. 삭제
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