KR102074119B1 - 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법 - Google Patents

원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법은, 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 측정하는 온도측정부; 진단 대상의 특성 정보를 입력하는 입력부; 및 입력부에서 입력받은 진단 대상의 특성 정보를 통해 진단 대상의 제1최고허용온도를 산출하고, 산출한 제1최고허용온도와 측정한 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 주위온도를 산출하며, 진단 대상의 특성 정보에 산출한 주위온도를 적용하여 진단 대상의 제2최고허용온도를 산출하고, 산출한 제2최고허용온도와 측정한 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING RESISTANCE THROUGH REMOTE TEMPERATURE MEASEREMENT}
본 발명은 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전류가 흐르는 진단대상에 대하여 원거리 온도 측정을 통해 저항을 예측하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철탑과 철탑 사이에 설치되어 대용량, 고전압의 전력을 송전하는데 사용되는 가공송전선과 금구류들은 장기간 운용된다. 또한 접근이 어려운 지역에 설치되는 특성으로 인해 설비의 지상에서 고배율 망원경과 열화상 카메라 등을 사용하여 점검이 이루어진다.
이때, 점검 대상 중 전선의 접속개소는 전선과 전선을 이어주는 금구의 발열 여부로 이상 유무를 판별하며, 측정된 온도를 기준으로 다른 조치를 취할 수 있다. 예컨대, 온도차가 5℃ 미만인 경우 정상으로 판정하고, 5℃ 이상 ~ 10℃ 미만인 경우 과열 여부를 요주의 상태로 판정하여 재점검 후 과열 시 보수할 수 있도록 하며, 10℃ 이상인 경우 과열 여부를 이상 상태로 판정하여 재점검 후 이상 시 즉시 보수할 수 있도록 조치를 취할 수 있다.
한편, 전선이나 금구류의 저항으로 인해 생기는 줄열은 대기의 온도와 풍향풍속으로 인한 대류, 태양광의 복사 등에 영향을 받아, 모든 조건이 균형을 이루는 열평형상태에서 온도가 결정된다. 즉, 동일한 전류가 흐르는 대상의 온도가 외부 기상조건 변화에 영향을 받을 수 있다.
예를 들면, 한전의 연속허용전류 계산에 사용되는 열평형방정식과 조건들을 이용하여 ACSR 330㎟ 전선에 540A의 전류가 흐를 경우 전선의 온도를 계산하면, 대기온도 10℃에서 전선의 온도는 40℃가 된다. 외기 온도가 30℃로 증가하면, 동일 전류에서 전선의 온도는 60.5℃로 증가하게 된다. 저항이 다른 ACSR 410㎟의 경우, 동일한 전류가 흐를 경우, 외기온도 10℃에서 전선은 35℃, 외기온도 30℃에서 전선은 55.2℃가 된다.
즉, 현재 점검 기준을 고려하면, 동일한 대상에 동일한 전류가 흐르더라도 기상 조건에 따라 그 온도의 편차가 크게 발생할 수 있다. 다시 말해, 저항이 다른 두 전선의 온도차는 외부 조건에 따라 한전의 점검기준의 정상이 되기도 하고, 요주의가 되기도 한다. 전류가 더 크게 흐르는 조건일 경우, 무풍 시에는 과열조건 이상에 해당하기도 한다.
따라서 외기 조건에 대한 고려 없이 정상구간과 비정상 구간의 온도차이만으로 과열여부를 판정하는 경우 외부 온도에 따른 대상의 열평형상태를 정확하게 반영하지 못하여 점검 또는 교체 시점을 정확하게 진단하지 못한다는 문제가 있었다.
본 발명의 배경기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1131604호(공고일 : 2012.03.30.공고)인 "송전선로 점검장치 및 점검방법"이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 창안된 것으로, 전류가 흐르는 진단대상에 대하여 원거리 온도 측정을 통해 외기조건을 고려하여 저항을 정확히 예측할 수 있도록 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치는, 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 측정하는 온도측정부; 상기 진단 대상의 특성 정보를 입력하는 입력부; 및 상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보를 통해 상기 진단 대상의 제1최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제1최고허용온도와 상기 측정한 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 주위온도를 산출하며, 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 주위온도를 적용하여 상기 진단 대상의 제2최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제2최고허용온도와 상기 측정한 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제어부는, 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제1최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 주위온도를 변경하고, 상기 산출한 제2최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제어부는, 상기 산출한 저항값과 미리 설정된 저항값의 차이가 기준치 이상인 경우, 상기 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 진단 대상의 특성 정보는, 주위온도, 풍속, 도체와 바람의 각도, 해발고도, 방사계수 및 흡수계수, 선로의 방위각, 위도, 년일 수, 태양시간, 대기상태, 최고허용온도, 도체외경, 강심외경, 도체단면적, 직류저항값, 주파수 및 전류 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치는, 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 측정하는 온도측정부; 상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 입력하는 입력부; 및 상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 통해 상기 진단 대상의 제3최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제3최고허용온도와 상기 측정한 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 풍속을 산출하며, 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 풍속을 적용하여 상기 진단 대상의 제4최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제4최고허용온도와 상기 측정한 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 제어부는, 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제3최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 풍속을 변경하고, 상기 산출한 제4최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법은, 제어부가 온도측정부로부터 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 입력받는 단계; 상기 제어부가 입력부로부터 상기 진단 대상의 특성 정보를 입력받는 단계; 상기 제어부가 상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보를 통해 상기 진단 대상의 제1최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제1최고허용온도와 상기 측정한 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 주위온도를 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 주위온도를 적용하여 상기 진단 대상의 제2최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제2최고허용온도와 상기 측정한 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 주위온도를 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제1최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 주위온도를 변경하고, 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 산출한 제2최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 제어부가 상기 산출한 진단 대상의 발열부의 저항값에 기초하여 상기 진단 대상의 이상 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고, 상기 진단 대상의 이상 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 산출한 저항값과 미리 설정된 저항값의 차이가 기준치 이상인 경우, 상기 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 진단 대상의 특성 정보는, 주위온도, 풍속, 도체와 바람의 각도, 해발고도, 방사계수 및 흡수계수, 선로의 방위각, 위도, 년일 수, 태양시간, 대기상태, 최고허용온도, 도체외경, 강심외경, 도체단면적, 직류저항값, 주파수 및 전류 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법은, 제어부가 온도측정부로부터 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 입력받는 단계; 상기 제어부가 입력부로부터 상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 입력받는 단계; 상기 제어부가 상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 통해 상기 진단 대상의 제3최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제3최고허용온도와 상기 측정한 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 풍속을 산출하는 단계; 및 상기 제어부가 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 풍속을 적용하여 상기 진단 대상의 제4최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제4최고허용온도와 상기 측정한 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 풍속을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제3최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 풍속을 변경하고, 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는, 상기 산출한 제4최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법은, 전류가 흐르는 진단대상에 대하여 원거리 온도 측정을 통해 외기조건을 고려하여 저항을 정확히 예측할 수 있도록 함으로써, 주위 온도 등 주변조건들에 의한 영향들을 배제하여 주위 온도에 따른 진단 대상의 열평형상태를 정확하게 반영할 수 있고, 이에 진단 대상의 고장 정도를 정확하게 파악하여 점검 또는 교체 시점을 보다 정확하게 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법은, 기기의 열화나 고장의 진행을 저항값 기록을 통해 통계화할 수 있어, 향후 빅데이터 분석이나 통계적 수명관리 기법에 적용 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치를 나타낸 블록구성도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치의 입력 데이터의 예시 테이블이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치를 나타낸 블록구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치의 입력 데이터의 예시 테이블로서, 이를 참조하여 송전선로 이상 여부 진단 장치를 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치는, 온도측정부(10), 입력부(20), 제어부(30), 저장부(40) 및 출력부(50)를 포함한다.
한편, 본 실시 예는, 대용량, 고전압의 전력을 송전하는데 사용되는 가공송전선과 금구류들의 점검을 위한 것으로, 원거리(or 원격)에서 가공송전선이나 금구류, 애자 등 전류가 흐르는 금속의 온도를 측정하고 발열 여부를 판단하여 이상 유무를 진단하고자 하는 것이다. 다만, 이에 한정되지 않고 이상 여부를 진단하고자 하는 대상의 저항값을 알고 있고, 전류로 인하여 발열하는 대상이라면 적용할 수 있을 것이다. 예를 들면, 배전케이블이나 지중케이블의 경우에도 정상부와 발열부에 대한 온도를 측정하고, 본 실시 예를 적용하여 발열부의 저항을 산출하여 이상 여부를 진단할 수 있을 것이다.
온도측정부(10)는 진단하고자 하는 대상, 즉 전류가 흐르는 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 측정한다. 본 실시 예에서는, 열화상 카메라나 원격 온도측정 장치를 이용하여 진단 대상의 온도를 측정할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 정상부 온도는 이상이 없는 상태로 운전되고 있는 진단 대상의 온도이고, 발열부 온도는 발열이 발생하였다고 판단되는 진단 대상의 온도이다.
입력부(20)는 진단하고자 하는 진단 대상의 특성 정보를 입력하는 것으로, 사용자에 의해 진단 대상의 특성 정보가 입력될 수 있도록 하는 사용자 입력 인터페이스일 수 있고, 통신을 통해 서버나 외부 기기, 또는 데이터베이스(DB)로부터 진단 대상의 특성 정보를 불러오는 입력수단일 수도 있다.
여기서, 상기 진단 대상의 특성 정보는 도 4에 도시된 바와 같이, 주위온도(℃), 풍속(m/sec), 도체와 바람의 각도, 해발고도(m), 방사계수 및 흡수계수, 선로의 방위각, 위도(°), 년일 수, 태양시간, 대기상태, 최고허용온도(℃), 도체외경(㎜), 강심외경(㎜), 도체단면적(㎟), 직류저항값(Ω/㎞), 주파수 및 전류(A) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 전선의 주위온도는 별도 입력이 없는 경우, 연중 최고기온을 적용하거나, 계절별 최고기온으로 구분하여 적용할 수 있다. 풍속은 평균최저풍속을 적용하는 것이 바람직하나 정확한 측정이 어려워 예컨대 0.5m/sec로 적용할 수 있다.
그리고 도체와 바람의 각도는 바람이 도체에 부딪치는 각도로, 바람이 선로와 직각으로 부딪치는 것으로 설정할 수 있다. 해발고도는 높아질수록 공기밀도가 낮아지므로 허용전류에 약간의 영향을 미치는데, 국내의 경우 송전선로가 대부분 산악지를 통과하고 있으므로 본 실시 예에서는 500m를 적용할 수 있다. 방사 및 흡수계수는 이론적으로는 어떤 재료에 대한 방사율과 흡수율은 동일하지만 기간이 지나면 커질 수 있어 본 실시 예에 0.5로 적용할 수 있다.
또한, 선로방위각은 선로의 방향이 동서방향인지 남북방향인지에 대한 것이나 우리나라의 경우 거의 영향이 없어 90으로 설정할 수 있고, 위도는 남한의 경우 33~38[°N]의 범위에 속하므로 35[°N]로 설정할 수 있다. 연 일수는 연중 태양이 가장 접근하는 날이 1월 1일부터 며칠째 되는 날인가를 나타내는 값이며, 일반적으로 161일째인 6월 11일을 적용하고 있고, 태양시간은 1일 중 태양의 고도가 가장 높은 시간을 말하며, 13:00시를 적용할 수 있다. 또한 대기상태는 일반지역과 공업지대로 구분할 수 있다. 다만, 상기의 값들은 일 실시 예에 의한 것으로 한정되지는 않는다.
저장부(40)는 진단하고자 하는 진단 대상의 특성 정보를 저장하거나, 진단 결과 이력을 저장할 수 있다.
출력부(50)는 송전선로 이상 여부 진단 결과를 출력하는 것으로, 제어부(30)로부터 진단 결과를 입력받아 출력할 수 있다. 출력부(50)는 위치, 형태 및 구현 방식 등이 구체적으로 한정되지는 않으며 사용자에게 이상 여부 진단 결과를 출력할 수 있는 모든 방식으로 구현될 수 있을 것이다.
제어부(30)는 온도측정부(10)로부터 입력받은 정상부 및 발열부의 온도와, 입력부(20)에서 입력받은 진단 대상의 특성 정보에 기초하여 진단 대상의 이상 여부를 판단하는 것으로, 주위온도 산출부(32) 및 발열부 저항 산출부(34)를 포함한다.
주위온도 산출부(32)는 입력부(20)에서 입력받은 진단 대상의 특성 정보를 통해 진단 대상의 제1최고허용온도를 산출할 수 있다.
예컨대, 주위온도 산출부(32)는 외경, 강심 외경, 저항 등의 진단 대상의 특성 정보를 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제1최고허용온도를 산출할 수 있다. 한편, 진단 대상이 금구류인 경우에는 단면 길이를 외경으로 환산한 값(재질이 다른 경우 각각의 외경 환산값과 저항)을 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제1최고허용온도를 산출할 수 있다.
이때, 상기 진단 대상의 특성 정보는 사용자에 의해 입력된 입력 값이거나, 별도 측정 수단을 통해 측정된 측정값 또는 임의의 설정 값일 수 있다. 여기서, 제1최고허용온도는 정상부에서 허용 가능한 최고 온도를 의미한다.
그리고 주위온도 산출부(32)는 상기 산출한 제1최고허용온도와 온도측정부(10)에서 측정한 정상부 온도의 열평형 상태에서의 주위온도를 산출할 수 있다. 즉, 주위온도 산출부(32)는 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제1최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 주위온도를 변경할 수 있고, 제1최고허용온도와 정상부 온도가 같을 때의 주위온도를 산출할 수 있는 것이다.
본 실시 예에, Newton-Raphson 방법 및 딥 러닝(Deep learning)과 같은 인공지능 기술, 또는 다양한 조건에 대한 DB값을 미리 저장하여 반복 계산을 수행할 수 있다. 다만 이에 한정되지는 않고, 반복 계산을 빠르게 수행할 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있을 것이다.
다음으로, 발열부 저항 산출부(34)는 진단 대상의 특성 정보에 상기 주위온도 산출부(32)에서 산출한 주위온도를 적용하여 상기 진단 대상의 제2최고허용온도를 산출할 수 있다. 여기서, 제2최고허용온도는 발열부에서 허용 가능한 최고 온도를 의미하며, 제1최고허용온도와 동일하게 산출될 수도 있다.
이때, 발열부 저항 산출부(34)는 상기 주위온도 산출부(32)와 같이, 예컨대, 외경, 강심 외경, 저항 등의 진단 대상의 특성 정보와 상기 산출한 주위온도를 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제2최고허용온도를 산출할 수 있다. 즉, 주위온도는 고정된 값이다.
그리고 발열부 저항 산출부(34)는 상기 산출한 제2최고허용온도와 온도측정부(10)에서 측정한 발열부 온도의 열평형 상태에서의 저항값을 산출할 수 있다. 즉, 발열부 저항 산출부(34)는 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제2최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 저항값을 변경할 수 있고, 제2최고허용온도와 발열부 온도가 같을 때의 저항값을 산출할 수 있는 것이다.
그리고 제어부(30)는 발열부 저항 산출부(34)에서 산출된 저항값에 기초하여 진단 대상의 이상 여부를 판단할 수 있다.
이때, 제어부(30)는 산출한 저항값과 미리 설정된 저항값의 차이가 기준치 이상인 경우, 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단할 수 있다. 따라서 제어부(30)는 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단한 경우, 출력부(50)를 통해 진단 결과를 출력하여 사용자에게 알릴 수 있고, 사용자는 이를 통해 진단 대상을 점검 또는 교체할 수 있다.
한편, 본 실시 예에 입력부(20)를 통해 주위온도가 입력되거나, 주위온도가 고정 값으로 정해져있는 경우, 풍속을 변경하여 외부 환경의 변화에 따른 진단을 수행할 수도 있다.
즉, 제어부(30)는 온도측정부(10)로부터 입력받은 정상부 및 발열부의 온도와, 입력부(20)에서 입력받은 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도에 기초하여 진단 대상의 이상 여부를 판단할 수 있다. 이때, 주위온도는 진단 대상의 특성 정보에 포함될 수 있으며, 입력부(20)에 의해 별도로 입력될 수도 있다.
제어부(30)는 입력부(20)에서 입력받은 진단 대상의 특성 정보를 통해 진단 대상의 제3최고허용온도를 산출할 수 있다.
예컨대, 제어부(30)는 외경, 강심 외경, 저항 등의 진단 대상의 특성 정보와 주위온도를 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제3최고허용온도를 산출할 수 있다. 여기서, 제3최고허용온도는 정상부에서 허용 가능한 최고 온도를 의미하며, 상기 제1최고허용온도와 동일한 값일 수 있다.
그리고 제어부(30)는 상기 산출한 제3최고허용온도와 온도측정부(10)에서 측정한 정상부 온도의 열평형 상태에서의 풍속을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제3최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 풍속을 변경할 수 있고, 제3최고허용온도와 정상부 온도가 같을 때의 풍속을 산출할 수 있는 것이다.
다음으로, 제어부(30)는 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 풍속을 적용하여 상기 진단 대상의 제4최고허용온도를 산출할 수 있다. 여기서, 제4최고허용온도는 발열부에서 허용 가능한 최고 온도를 의미하며, 제2최고허용온도와 동일하게 산출될 수도 있다. 또한, 본 실시 예에서 제1 내지 제4최고허용온도는 모두 같은 값일 수도 있고 다른 값일 수도 있다.
이때, 제어부(30)는 상술한 바와 같이, 예컨대, 외경, 강심 외경, 저항 등의 진단 대상의 특성 정보와 상기 산출한 풍속을 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제4최고허용온도를 산출할 수 있다. 즉, 이때 풍속은 고정된 값이다.
그리고 제어부(30)는 상기 산출한 제4최고허용온도와 온도측정부(10)에서 측정한 발열부 온도의 열평형 상태에서의 저항값을 산출할 수 있다. 즉, 제어부(30)는 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제4최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 저항값을 변경할 수 있고, 제4최고허용온도와 발열부 온도가 같을 때의 저항값을 산출할 수 있는 것이다.
그리고 제어부(30)는 상기 산출된 저항값에 기초하여 진단 대상의 이상 여부를 판단할 수 있다. 이때, 제어부(30)는 산출한 저항값과 미리 설정된 저항값의 차이가 기준치 이상인 경우, 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단할 수 있다.
한편, 본 실시 예에, 정상부의 측정 온도를 발열부의 저항값으로 바꾸는 것을 열화상 카메라 같은 온도측정부(10)에 계산 기능을 추가하여 실시할 수도 있다. 이를 위해 온도측정부(10)의 화면에서 정상부와 발열부를 설정하여 온도를 얻거나 진단 대상의 온도를 눈으로 읽어 직접 입력할 수도 있다. 상기 계산 기능은 열화상 카메라에 내장된 계산 기능이나 프로그램을 통해 수행될 수 있고, 이 외 스마트폰이나 컴퓨터, 태블릿, 별도의 단말장치 등에 입력 값들을 전송하여 계산을 수행할 수도 있다. 또한, 계산이 가능한 프로그램이나 기능이 내장된 단말장치나 컴퓨터를 통해 수행할 수도 있으며, 핸드폰 어플리케이션이나 웹, 엑셀 등 계산이 가능한 프로그램 등을 통해서도 실시가 가능할 것이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 이를 참조하여 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법은, 먼저 온도측정부(10)가 진단하고자 하는, 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 측정하고(S100), 제어부(30)는 상기 온도측정부(10)로부터 정상부 온도를 입력받고(S110), 발열부 온도를 입력받는다(S120).
이때, 온도측정부(10)는 열화상 카메라나 원격 온도측정 장치를 이용하여 진단 대상의 온도를 측정할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 여기서, 정상부 온도는 이상이 없는 상태로 운전되고 있는 진단 대상의 온도이고, 발열부 온도는 발열이 발생하였다고 판단되는 진단 대상의 온도이다.
다음으로, 제어부(30)는 입력부(20)로부터 진단 대상의 특성 정보를 입력받는다(S111).
즉, 제어부(30)는 최고허용온도를 산출하여 이를 통해 주위온도를 산출하기 위하여 입력부(20)로부터 진단 대상의 특성 정보, 즉 계산 조건을 입력받는다. 계산 조건에는, 진단 대상의 특성(외경, 저항), 주파수, 전류, 기상조건 등(주위온도 제외) 등이 포함될 수 있다.
이때, 입력부(20)는 진단하고자 하는 진단 대상의 특성 정보를 입력하는 것으로, 사용자에 의해 진단 대상의 특성 정보가 입력될 수 있도록 하는 사용자 입력 인터페이스일 수 있고, 통신을 통해 서버나 외부 기기, 또는 데이터베이스(DB)로부터 진단 대상의 특성 정보를 불러오는 입력수단일 수도 있다.
여기서, 상기 진단 대상의 특성 정보는 주위온도(℃), 풍속(m/sec), 도체와 바람의 각도, 해발고도(m), 방사계수 및 흡수계수, 선로의 방위각, 위도(°), 년일 수, 태양시간, 대기상태, 최고허용온도(℃), 도체외경(㎜), 강심외경(㎜), 도체단면적(㎟), 직류저항값(Ω/㎞), 주파수 및 전류(A) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
그 다음, 제어부(30)는 S111단계에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보를 통해 진단 대상의 제1최고허용온도를 산출할 수 있다(S112).
예컨대, 제어부(30)는 외경, 강심 외경, 저항 등의 진단 대상의 특성 정보를 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제1최고허용온도를 산출할 수 있다. 한편, 진단 대상이 금구류인 경우에는 단면 길이를 외경으로 환산한 값(재질이 다른 경우 각각의 외경 환산값과 저항)을 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제1최고허용온도를 산출할 수 있다.
이때, 상기 진단 대상의 특성 정보는 사용자에 의해 입력된 입력 값이거나, 별도 측정 수단을 통해 측정된 측정값 또는 임의의 설정 값일 수 있다. 여기서, 제1최고허용온도는 정상부에서 허용 가능한 최고 온도를 의미한다.
그리고 제어부(30)는 S112단계에서 산출한 제1최고허용온도와 온도측정부(10)에서 측정한 정상부 온도의 열평형 상태에서의 주위온도를 산출할 수 있다(S113).
이때 정상부 온도와 최고허용온도가 열평형 상태, 즉 동일하지 않은 경우에는 S111단계로 회귀하여 입력부(20)로부터 진단 대상의 특성 정보를 다시 입력받을 수 있으며, 이때 주위온도를 입력할 수 있다.
즉, 제어부(30)는 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제1최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 주위온도를 변경할 수 있고, 제1최고허용온도와 정상부 온도가 같을 때의 주위온도를 산출할 수 있는 것이다.
본 실시 예에서는, Newton-Raphson 방법 및 딥 러닝(Deep learning)과 같은 인공지능 기술, 또는 다양한 조건에 대한 DB값을 미리 저장하여 반복 계산을 수행할 수 있다.
한편, S113단계에서 주위온도가 산출되면, 제어부(30)는 입력부(20)로부터 발열부 온도에 대한 진단 대상의 특성 정보를 입력받는다(S121).
그 다음, 제어부(30)는 S121단계에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보와 S113단계에서 산출된 주위온도를 통해 진단 대상의 제2최고허용온도를 산출할 수 있다(S122).
즉, 제어부(30)는 진단 대상의 특성 정보에 상기 S113단계에서 산출한 주위온도를 적용하여 상기 진단 대상의 제2최고허용온도를 산출할 수 있다. 여기서, 제2최고허용온도는 발열부에서 허용 가능한 최고 온도를 의미하며, 제1최고허용온도와 동일하게 산출될 수도 있다.
이때, 제어부(30) 상술한 바와 같이, 예컨대, 외경, 강심 외경, 저항 등의 진단 대상의 특성 정보와 상기 산출한 주위온도를 미리 정의한 연속허용전류 공식에 대입하여 제2최고허용온도를 산출할 수 있다. 즉, 주위온도는 고정된 값이다. 다시 말해, 제어부(30)는 최고허용온도를 산출하여 이를 통해 저항값을 산출하기 위하여 입력부(20)로부터 진단 대상의 특성 정보, 즉 계산 조건을 입력받는다. 계산 조건에는, 진단 대상의 특성(저항 제외), 주파수, 전류, 기상조건 등(정상부 주위온도 포함) 등이 포함될 수 있다.
그리고 제어부(30)는 S122단계에서 산출한 제2최고허용온도와 온도측정부(10)에서 측정한 발열부 온도를 비교하여(S123), 상기 제2최고허용온도와 발열부 온도의 열평형 상태에서의 저항값을 산출할 수 있다(S124).
즉, 제어부(30)는 반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제2최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 저항값을 변경할 수 있고, 제2최고허용온도와 발열부 온도가 같을 때의 저항값을 산출할 수 있는 것이다.
다음으로, 도 3에 도시된 바를 참조하면, 제어부(30)는 상기 산출된 발열부 저항값에 기초하여 진단 대상의 이상 여부를 판단할 수 있다.
먼저, 제어부(30)는 도 2의 과정을 통해 발열부 저항값을 산출한다(S200).
그리고 제어부(30)는 상기 산출한 저항값과 미리 설정된 설정 저항값의 차이와 기준치를 비교한다(S210).
이때, 제어부(30)는 산출한 저항값과 미리 설정된 저항값의 차이가 기준치 이상인 경우, 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단할 수 있다(S220).
따라서 제어부(30)는 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단한 경우, 출력부(50)를 통해 진단 결과를 출력할 수 있다(S230).
이에, 제어부(30)는 진단 대상의 점검 또는 교체시기에 대해 사용자에게 알릴 수 있고, 사용자는 이를 통해 진단 대상을 점검 또는 교체할 수 있다.
한편, S210단계에서, 산출 저항값과 설정 저항값의 차이가 기준치 미만인 경우에는 정상 상태에 대한 진단 결과를 출력할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법은, 전류가 흐르는 진단대상에 대하여 원거리 온도 측정을 통해 외기조건을 고려하여 저항을 정확히 예측할 수 있도록 함으로써, 주위 온도 등 주변조건들에 의한 영향들을 배제하여 주위 온도에 따른 진단 대상의 열평형상태를 정확하게 반영할 수 있고, 이에 진단 대상의 고장 정도를 정확하게 파악하여 점검 또는 교체 시점을 보다 정확하게 판단할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치 및 방법은, 기기의 열화나 고장의 진행을 저항값 기록을 통해 통계화할 수 있어, 향후 빅데이터 분석이나 통계적 수명관리 기법에 적용 가능하도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 온도측정부
20 : 입력부
30 : 제어부
32 : 주위온도 산출부
34 : 발열부 저항 산출부
40 : 저장부
50 : 출력부

Claims (12)

  1. 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 측정하는 온도측정부;
    상기 진단 대상의 특성 정보를 입력하는 입력부; 및
    상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보를 통해 상기 진단 대상의 정상부에서 허용 가능한 최고 온도인 제1최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제1최고허용온도와 상기 측정한 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 주위온도를 산출하며, 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 주위온도를 적용하여 상기 진단 대상의 발열부에서 허용 가능한 최고 온도인 제2최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제2최고허용온도와 상기 측정한 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는,
    반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제1최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 주위온도를 변경하고, 상기 산출한 제2최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하며,
    상기 정상부 온도는 이상이 없는 상태로 운전되고 있는 진단 대상의 온도이고, 상기 발열부 온도는 발열이 발생하였다고 판단되는 진단 대상의 온도인 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출한 저항값과 미리 설정된 저항값의 차이가 기준치 이상인 경우, 상기 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단하는 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진단 대상의 특성 정보는,
    주위온도, 풍속, 도체와 바람의 각도, 해발고도, 방사계수 및 흡수계수, 선로의 방위각, 위도, 년일 수, 태양시간, 대기상태, 최고허용온도, 도체외경, 강심외경, 도체단면적, 직류저항값, 주파수 및 전류 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치.
  5. 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 측정하는 온도측정부;
    상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 입력하는 입력부; 및
    상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 통해 상기 진단 대상의 정상부에서 허용 가능한 최고 온도인 제3최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제3최고허용온도와 상기 측정한 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 풍속을 산출하며, 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 풍속을 적용하여 상기 진단 대상의 발열부에서 허용 가능한 최고 온도인 제4최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제4최고허용온도와 상기 측정한 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 제어부;를 포함하되,
    상기 제어부는,
    반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제3최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 풍속을 변경하고, 상기 산출한 제4최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하며,
    상기 정상부 온도는 이상이 없는 상태로 운전되고 있는 진단 대상의 온도이고, 상기 발열부 온도는 발열이 발생하였다고 판단되는 진단 대상의 온도인 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 장치.

  6. 삭제
  7. 제어부가 온도측정부로부터 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 입력부로부터 상기 진단 대상의 특성 정보를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보를 통해 상기 진단 대상의 정상부에서 허용 가능한 최고 온도인 제1최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제1최고허용온도와 상기 입력받은 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 주위온도를 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 주위온도를 적용하여 상기 진단 대상의 발열부에서 허용 가능한 최고 온도인 제2최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제2최고허용온도와 상기 입력받은 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계;를 포함하되,
    상기 주위온도를 산출하는 단계에서, 상기 제어부는,
    반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제1최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 주위온도를 변경하고,
    상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 산출한 제2최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하며,
    상기 정상부 온도는 이상이 없는 상태로 운전되고 있는 진단 대상의 온도이고, 상기 발열부 온도는 발열이 발생하였다고 판단되는 진단 대상의 온도인 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법.

  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제어부가 상기 산출한 진단 대상의 발열부의 저항값에 기초하여 상기 진단 대상의 이상 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 진단 대상의 이상 여부를 판단하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 산출한 저항값과 미리 설정된 저항값의 차이가 기준치 이상인 경우, 상기 진단 대상을 점검 또는 교체하여야 한다고 진단하는 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 진단 대상의 특성 정보는,
    주위온도, 풍속, 도체와 바람의 각도, 해발고도, 방사계수 및 흡수계수, 선로의 방위각, 위도, 년일 수, 태양시간, 대기상태, 최고허용온도, 도체외경, 강심외경, 도체단면적, 직류저항값, 주파수 및 전류 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법.
  11. 제어부가 온도측정부로부터 전류가 흐르는 진단 대상의 정상부 및 발열부의 온도를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 입력부로부터 상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 입력받는 단계;
    상기 제어부가 상기 입력부에서 입력받은 상기 진단 대상의 특성 정보 및 주위온도를 통해 상기 진단 대상의 정상부에서 허용 가능한 최고 온도인 제3최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제3최고허용온도와 상기 입력받은 정상부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 풍속을 산출하는 단계; 및
    상기 제어부가 상기 진단 대상의 특성 정보에 상기 산출한 풍속을 적용하여 상기 진단 대상의 발열부에서 허용 가능한 최고 온도인 제4최고허용온도를 산출하고, 상기 산출한 제4최고허용온도와 상기 입력받은 발열부 온도가 열평형 상태에 있을 때의 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계;를 포함하되,
    상기 풍속을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는,
    반복 계산법을 이용하여 상기 산출한 제3최고허용온도가 상기 정상부 온도와 같아질 때까지 풍속을 변경하고,
    상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 산출하는 단계에서, 상기 제어부는,
    상기 산출한 제4최고허용온도가 상기 발열부 온도와 같아질 때까지 상기 진단 대상의 발열부의 저항값을 변경하며,
    상기 정상부 온도는 이상이 없는 상태로 운전되고 있는 진단 대상의 온도이고, 상기 발열부 온도는 발열이 발생하였다고 판단되는 진단 대상의 온도인 것을 특징으로 하는 원거리 온도 측정을 통한 저항 예측 방법.

  12. 삭제
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