KR102297005B1 - 전력설비 진단 장치 및 방법 - Google Patents

전력설비 진단 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력설비 진단 장치에 관한 것으로, 진단 대상 전력설비에서 발생하는 초음파를 측정하는 초음파 수신부 및 진단 대상 전력설비를 포함하는 주변 영상을 사용자가 확인할 수 있도록 촬영하여 출력하는 영상 수신부를 포함하는 계측부; 상기 계측부의 정보를 바탕으로 출력부의 디스플레이부에 초음파가 발생하는 전력설비의 위치와 초음파 신호의 강도를 계산하고, 상기 출력부의 디스플레이부에 전력설비의 영역, 종류, 및 상기 계산된 초음파의 강도를 표시하며, 상기 초음파 신호의 강도에 기초하여 해당 전력설비를 진단하는 제어부; 및 상기 전력설비의 영역, 종류, 및 상기 계산된 초음파의 강도를 표시하며, 상기 전력설비의 진단 결과를 시각적으로 표시하는 상기 출력부;를 포함한다.

Description

전력설비 진단 장치 및 방법{APPARATUS FOR DIAGNOSING POWER EQUIPMENT AND METHOD THEREOF}
본 발명은 전력설비 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력설비가 열화 됨에 따라 전력설비에서 발생하는 초음파 및 영상인식 기술을 복합적으로 활용하여 전력설비의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있도록 하는, 전력설비 진단 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가공배전선로, 애자, 퓨즈, 및 개폐기 등의 전력설비는 주변의 환경 변화, 설비의 불량이나 열화에 따른 파손될 수 있으므로, 지속적인 점검과 안전위해요소의 제거 및 설비 교체 등의 관리를 필요로 한다.
우리나라의 경우에도 가공배전선로 전력설비의 고장을 예방하기 위하여 다양한 방법의 순시 점검 방식이 이용되고 있다. 예컨대 배전선로 순시원을 통해 육안으로 점검하는 배전선로 순시 방법, 활선 상태에서 활선 버켓 트럭을 타고 활선 전력설비에 접근하여 육안 및 포크형 현수 애자 분담 전압 측정기를 사용하여 분담전압을 측정하는 활선 기별 점검 방법, 전력설비에서 열화가 진행될 때 발생되는 열을 측정하여 배전 선로의 고장을 예방하기 위한 열화상 카메라 측정 방법, RFI(RADIO FREQUENCY INTERFERENCE)를 이용한 순시 방법이 이용되고 있다.
그러나 현실적으로 육안에 의한 방법은 전력설비가 가공에 존재하며 지상으로부터 10m 이상의 거리를 두고 있기 때문에 육안으로 설비의 이상을 측정하는 것은 불가능하다.
또한, 활선 기별점검 방법은 활선 작업자가 활선 버켓 트럭을 타고 점검을 하기 때문에 가까운 거리의 설비는 육안으로 보는 것은 가능하지만 애자와 애자 사이의 좁은 지역이나 점검자로부터 반대편에 존재하는 미세한 균열 등의 경우에는 점검하는 것이 매우 어렵다. 그리하여 부실 점검으로 인하여, 활선 기별 점검을 한 구역에서도 전력 사고가 일어나는 것이 현실이다. 또한 활선 기별점검은 점검에 많은 시간이 소요되며 상대적으로 더 많은 비용이 소모되므로 비효율적인 측면이 있다.
또한 열화상 카메라 측정 방법은 전력설비에서 열화가 진행될 때 발생되는 열을 측정하여 고장을 예방하는 것이기 때문에 열이 발생되지 않는 설비의 경우에는 적출이 불가능하다. 실제로 전력설비의 특별고압(22,900v)의 선로에서는 대부분의 경우에 애자류의 균열에서 열이 발생되지 않는다. 또한 이물의 접촉이나 볼트의 풀림의 경우에도 열이 발생되지 않으므로 효과적인 검출 방안이라고 말할 수 없다.
또한 RFI를 이용한 순시 방법은 도심지나 공장이 밀집된 지역 등의 경우에는 주변의 주파수 잡음이 너무나 심하기 때문에 전력설비에서 나오는 노이즈와 구별이 어렵고 구별한다 하여도 고장 가능성이 있는 설비를 정확하게 구별하는 것이 불가능하다. 또한 파형의 분석이 불가능하기 때문에 고장의 유형의 파악이나 정도의 파악이 어렵다는 단점이 있다.
따라서 최근에는 초음파를 이용한 진단장치가 출시되고 있는 바, 일반적인 배전설비는 Arcing, Tracking, Corona 현상에 의하여 그 주위에 있는 공기분자를 교란시켜 사람이 들을 수 없는 고유의 초음파신호를 발생시킨다.
이러한 초음파 진단장치는 이렇게 공중에 흩어져 있는 신호음을 감시센서가 있는 트랜스듀서를 통하여 수집하여 이를 사람이 청취 가능한 범위의 소리로 변형시켜 헤드폰(스피커)을 통하여 음을 청취할 수 있게 하고 쉽게 눈으로 확인할 수 있는 파형의 형태로 보여주는 장비이다.
상기 초음파 진단장비는 신호를 만들어내는 다른 초음파 기술과는 달리 수신만을 주목적으로 하는 기계장비로 이는 라디오에 장착된 안테나가 신호를 받아 변조한 후 사람이 가청할 수 있는 음으로 만드는 원리와 같이 초음파의 진동음을 사람이 가청할 수 있는 가청음으로 변환시켜주는 장비이다.
일반적으로 정상설비에는 초음파 신호음이 없으며 깨지거나 불량한 설비의 경우에만 신호음이 발생되므로 불량설비를 진단하기엔 적합한 장비이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1144213호(2012.05.02. 등록, 가공배전선로 전력설비의 불량 점검을 위한 초음파 검출장치)에 개시되어 있다.
그러나 상기 배경기술의 장치는 대상 진단범위 안에 복수의 전력설비가 근거리에 위치하고 있을 경우, 가령, 전주의 상부에 복수의 애자들이 설치되어 있을 경우, 전력설비 진단 장치로부터 상기 전주의 상부(즉, 복수의 애자들)까지의 거리가 멀수록 진단할 어느 하나의 전력설비(즉, 복수의 애자들 중 어느 하나)를 특정하기가 어려운 문제점이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 전력설비가 열화 됨에 따라 전력설비에서 발생하는 초음파 및 영상인식 기술을 복합적으로 활용하여 전력설비의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있도록 하는, 전력설비 진단 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 전력설비 진단 장치는, 진단 대상 전력설비에서 발생하는 초음파를 측정하는 초음파 수신부 및 진단 대상 전력설비를 포함하는 주변 영상을 사용자가 확인할 수 있도록 촬영하여 출력하는 영상 수신부를 포함하는 계측부; 상기 계측부의 정보를 바탕으로 출력부의 디스플레이부에 초음파가 발생하는 전력설비의 위치와 초음파 신호의 강도를 계산하고, 상기 출력부의 디스플레이부에 전력설비의 영역, 종류, 및 상기 계산된 초음파의 강도를 표시하며, 상기 초음파 신호의 강도에 기초하여 해당 전력설비를 진단하는 제어부; 및 상기 전력설비의 영역, 종류, 및 상기 계산된 초음파의 강도를 표시하며, 상기 전력설비의 진단 결과를 시각적으로 표시하는 상기 출력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 계측부를 통해서 촬영된 영상을 인식하여 미리 학습된 전력설비 정보에 기초하여 전력설비의 종류를 판별하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 진단 대상 전력설비에서 발생하는 초음파가 너무 미약하여 정상이나 고장 여부를 진단하기 어려운 경우, 상기 제어부의 제어에 따라, 상기 진단 대상 전력설비에 강제적으로 일시적인 강제 열화나 일시적인 강제 진동을 발생시키기 위한 일종의 진단파를 출력시키는 진단파 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 서버 또는 클라우드 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 계측부와 상기 제어부를 연결하기 위한 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파 수신부는, 적어도 2개 이상의 복수의 지향성 초음파 수신기가 지정된 매트릭스 형태로 배열되어 설치되며, 상기 영상 수신부는, 적어도 1개 이상의 디지털 카메라가 상기 초음파 수신부의 중심부에 설치되어 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파 수신부와 상기 영상 수신부는 같은 방향으로 지향하도록 구현되며, 각각의 진단 대상 전력설비의 좌표가 동일하도록 미리 동기화시켜 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 초음파 정보에 기초하여 초음파 신호가 발생하는 좌표와 초음파 신호의 강도 정보를, 상기 전력설비의 영상 정보와 합성하여 상기 출력부의 디스플레이부를 통해 표시할 경우, 상기 전력설비의 영역과 상기 초음파 정보를 중첩 상태로 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 전력설비의 고장 종류에 따라 각기 다른 주파수의 초음파를 출력할 수 있음을 고려하여, 상기 전력설비의 종류에 대응하여 고장 종류나 진단 주파수 범위를 자동으로 설정할 수 있도록 구현된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 진단 대상 전력설비의 주변에 동일한 종류의 전력설비가 복수로 존재할 경우, 해당 전력설비에서 발생할 수 있는 고장 종류나 진단 주파수 범위에 대응하는 복수의 초음파 정보를 상기 출력부의 디스플레이부를 통해 각기 표시할 수 있도록 구현된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는, 상기 전력설비의 영역 내에 위치한 초음파 발생원의 초음파 신호 강도에 대응하여 색의 진하기와 범위를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 전력설비 진단 방법은, 전력설비 진단 장치의 계측부를 진단 대상 전력설비가 있는 방향으로 포커싱하여 진단을 시작함에 따라, 해당 진단 범위 내에서 복수의 전력설비가 검출될 경우, 제어부가 사용자로부터 출력 영상을 바탕으로 복수의 전력설비 중 진단 대상 전력설비를 특정 받는 단계; 상기 전력설비가 특정되면, 상기 제어부가 계측부를 통해 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 수신하여 출력부의 화면상에 표시함과 아울러 상기 초음파 정보에 기초하여 상기 전력설비를 진단하는 단계; 및 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보의 초음파 신호의 강도가 지정된 기준의 오차 범위를 벗어나 기준 초과나 기준 미만 상태인 경우, 상기 제어부가 출력부를 통해 상기 특정된 전력설비에 대한 진단 결과를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부가 사용자로부터 출력 영상을 바탕으로 복수의 전력설비 중 진단 대상 전력설비를 특정 받는 단계에서, 상기 제어부는, 옵션 설정을 통하여, 검출된 복수의 전력설비 중 동일한 종류의 복수의 전력설비를 특정 받거나, 동일한 종류의 복수의 전력설비 중 어느 하나의 전력설비를 특정 받거나, 종류에 관계없이 적어도 하나 이상의 전력설비를 특정 받는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파 정보에 기초하여 상기 전력설비를 진단하는 단계 이후, 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보의 초음파 신호의 강도가 지정된 기준의 경계 부근에 있는 값이어서 명확한 고장이나 정상 여부를 진단할 수 없는 경우, 상기 제어부가, 진단파 출력부를 통해 상기 특정된 전력설비에 미리 지정된 진단파를 출력하는 단계; 및 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 다시 수신하여 화면상에 표시한 후 이를 바탕으로 다시 진단을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 진단파는, N회 이상 지정된 횟수로 반복될 수 있으며, 출력 강도에 따라 1번 출력 시 적어도 수십 초에서 수 분 이상 출력되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 해당 진단 범위 내에서 복수의 전력설비가 검출될 경우, 상기 제어부가, 상기 계측부를 통해서 촬영된 영상을 인식하여 미리 학습된 전력설비 정보에 기초하여 전력설비의 종류를 판별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 계측부는 초음파 수신부와 영상 수신부를 포함하고, 상기 초음파 수신부는, 적어도 2개 이상의 복수의 지향성 초음파 수신기가 지정된 매트릭스 형태로 배열되어 설치되며, 상기 영상 수신부는, 적어도 1개 이상의 디지털 카메라가 상기 초음파 수신부의 중심부에 설치되어 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 초음파 수신부와 상기 영상 수신부는 같은 방향으로 지향하도록 구현되며, 각각의 진단 대상 전력설비의 좌표가 동일하도록 미리 동기화시켜 구현되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 수신하여 출력부의 화면상에 표시함에 있어서, 상기 제어부는, 상기 초음파 정보에 기초하여 초음파 신호가 발생하는 좌표와 초음파 신호의 강도 정보를, 상기 전력설비의 영상 정보와 합성하여 상기 출력부의 디스플레이부를 통해 표시할 경우, 상기 전력설비의 영역과 상기 초음파 정보를 중첩 상태로 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 수신하여 출력부의 화면상에 표시함에 있어서, 상기 제어부는, 상기 전력설비의 영역 내에 위치한 초음파 발생원의 초음파 신호 강도에 대응하여 색의 진하기와 범위를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 전력설비가 열화 됨에 따라 전력설비에서 발생하는 초음파 및 영상인식 기술을 복합적으로 활용하여 전력설비의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력설비 진단 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 계측부의 외관 형상의 일 실시예를 보인 예시도.
도 3은 상기 도 1에 있어서, 계측부에서 측정된 초음파 정보와 전력설비 영상 정보의 좌표를 동기화시키는 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 제어부의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 5는 상기 도 4에 있어서, 제어부가 초음파 정보와 전력설비 영상 정보를 합성하여 중첩 상태로 표시하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 6은 상기 도 1에 있어서, 제어부의 전력설비 인식 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 7은 상기 도 1에 있어서, 제어부의 전력설비 인식 모델 생성 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력설비 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전력설비 진단 장치 및 방법의 일 실시예를 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 실시예에 따른 전력설비 진단 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이고, 도 2는 상기 도 1에 있어서, 계측부의 외관 형상의 일 실시예를 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전력설비 진단 장치는, 진단파 출력부(100), 계측부(200), 제어부(300), 및 출력부(400)를 포함한다.
상기 진단파 출력부(100)는 진단 대상 전력설비에 충격(예 : 소리에 의한 일시적 충격, 열에 의한 일시적 충격, 무선전력에 의한 일시적 충격)을 발생시키기 위한 일종의 진단파(예 : 초음파, 레이저, 무선전력 등)를 출력시킨다.
상기 계측부(200)는 진단 대상 전력설비에서 발생하는 초음파를 측정하는 수단(예 : 초음파 수신부) 및 진단 대상 전력설비를 영상으로 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 영상을 촬영하는 수단(예 : 영상 수신부)를 포함한다.
이대 상기 초음파를 측정하는 수단(예 : 초음파 수신부)과 영상을 촬영하는 수단(예 : 영상 촬영부)은 상호 협조 관계에 있다.
예컨대 상기 초음파를 측정하는 수단(예 : 초음파 수신부)만으로는, 만약 대상 진단범위 안에 복수의 전력설비가 근거리에 위치하고 있을 경우, 가령, 전주의 상부에 복수의 애자들이 설치되어 있을 경우, 전력설비 진단 장치로부터 상기 전주의 상부(즉, 복수의 애자들)까지의 거리가 멀수록 진단할 전력설비(즉, 복수의 애자들 중 어느 하나)를 특정하기가 어려운 상태가 된다. 이때 상기 영상을 촬영하는 수단(예 : 영상 촬영부)을 통해 촬영된 영상을 합성하여 진단 대상 전력설비를 특정함으로써 정확한 초음파 진단이 가능하게 하는 것이다.
그런데 상기와 같이 진단 대상 전력설비를 특정하더라도 초음파가 너무 미약한 경우(예 : 전력설비의 열화가 작은 경우, 고장 부위가 작은 경우)가 발생할 수 있다. 이때 본 실시예에서는 상기 진단파 출력부(100)를 통해 상기 특정한 진단 대상 전력설비에 진단파(예 : 초음파, 레이저, 무선전력 등)를 출력하여 상기 특정한 진단 대상 전력설비에 일시적인 강제 열화나 일시적인 강제 진동을 발생시킴으로써, 상기 계측부(200)에서 좀 더 큰 초음파를 계측할 수 있도록 한다.
따라서 상기 계측부(200)에서 검출된 초음파가 충분히 커서 진단 대상 전력설비의 고장 진단에 어려움이 없을 경우, 및 상기 진단 대상 전력설비의 고장이 전혀 의심스럽지 않을 경우에는 상기 진단파 출력부(100)를 사용하지 않을 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 계측부(200)의 정보를 바탕으로 영상화면 상에 초음파가 발생하는 전력설비의 위치(예 : 좌표 값)와 초음파 신호의 크기(예 : 파형, 초음파 신호의 강도에 대응하는 아이콘)를 계산하고, 상기 출력부(400)의 디스플레이부에 전력설비의 영역, 종류, 및 상기 계산된 초음파의 표시한다.
상기 제어부(300)는 상기 계측부(200)를 통해서 촬영된 영상을 인식하여 전력설비의 종류를 판별한다. 이를 위해 상기 제어부(300)는 전력설비에 종류에 대한 정보를 미리 학습할 수 있다.
상기 제어부(300)는 상기 계측부(200)를 통해 검출된 초음파를 분석하여 전력설비를 진단하고, 전력설비별 이상 여부를 상기 출력부(400)를 통해 시각적으로 표시할 수 있다.
이때 상기 전력설비 진단 장치의 구성요소인 상기 진단파 출력부(100), 계측부(200), 제어부(300), 및 출력부(400)는 모두 일체형으로 구현할 수도 있고, 이 중 적어도 어느 하나의 구성요소를 선택적으로 분리하여 이동 장치와 고정 장치로 구현할 수도 있다.
여기서 상기 제어부(300)를 이동 장치로 구현할 경우 전력설비의 종류를 인식하는데 많은 연산 시간이 부담될 수 있으므로 서버(또는 클라우드)로 구현될 수도 있다. 이 경우 상기 계측부(200)와 상기 제어부(300)(예 : 서버로 구현된 제어부)를 연결하기 위한 통신부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 또는 본 실시예에 따른 전력설비 진단 장치를 차량에 일체형으로 구현하여 이동에 편리함을 제공할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 상기 계측부(200)는 초음파 수신부(210) 및 영상 수신부(220)를 포함할 수 있다.
예컨대 상기 초음파 수신부(210)는 적어도 2개 이상의 복수의 지향성 초음파 수신기가 지정된 형태(예 : 매트릭스 형태)로 배열되어 설치되며, 상기 영상 수신부(220)(예 : 디지털 카메라)는 적어도 1개가 상기 초음파 수신부(210)의 중심부에 설치되나, 필요에 따라 2개 이상이 설치될 수 있다.
상기 초음파 수신부(210)와 영상 수신부(220)는 같은 방향으로 지향하도록 설치되며, 각각의 측정 전력설비의 좌표(예 : 초음파 좌표, 영상 좌표)가 동일하도록 일치시킨다.
즉, 상기 초음파 수신부(210)에서 수신하는 초음파 정보는 상기 영상 수신부(220)에서 촬영한 화면상에서 초음파가 발생하는 대상 전력설비의 좌표와 일치시킨다. 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 초음파 정보를 표시하는 좌표와 상기 전력설비 영상을 표시하는 좌표는 미리 동기화시킨다.
도 3은 상기 도 1에 있어서, 계측부에서 측정된 초음파 정보와 전력설비 영상 정보의 좌표를 동기화시키는 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 이때 초음파가 발생된 위치와 강도 정보(예 : 초음파 신호의 크기 정보)를 표시하기 위하여 2차원 배열 형태(예 : 매트릭스 형태)를 사용할 수 있다.
도 3에서 x1, x2 등은 화면상의 수평축 좌표 정보, y1, y2 등은 화면상의 수직축 좌표 정보, 그리고 a11, a12 등이 초음파 신호의 강도 정보(예 : 넓이나 진하기)를 포함하고 있다.
상기 제어부(300)는 미리 학습된 전력설비 정보에 기초하여 상기 계측부(200)에서 촬영된 영상에서 전력설비를 인식하고, 해당 전력설비의 화면에서의 위치(즉, 좌표)와 해당 좌표의 전력설비의 종류(예: 애자, 퓨즈, 개폐기 등)를 표시한다.
도 4는 상기 도 1에 있어서, 제어부의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 4를 참조하면, 상기 제어부(300)는 상기 계측부(200)에서 측정한 초음파 정보를 수신하여 각 초음파가 검출되는 위치의 좌표(즉, 화면상의 좌표)(예 : x1, y1, x2, y2...)를 연산하고, 각 좌표에서의 초음파 신호의 크기(예 : 파형, 초음파 신호의 크기에 대응하는 아이콘)를 계산하여 미리 지정된 방식으로 표시한다.
또한 상기 제어부(300)는 상기 계측부(200)에서 촬영한 영상 정보를 수신하여 전력설비를 인식(예 : 미리 학습된 전력설비를 인식)한 후, 상기 인식된 전력설비의 영역(예 : 사각형 테두리 표시)과 종류(예 : LP 애자)를 표시한다.
이때 상기 초음파 정보를 표시하는 좌표와 상기 전력설비 영상을 표시하는 좌표는 미리 동기화되어 있는 것으로 가정한다.
따라서 상기 초음파 정보(예 : 좌표, 초음파 신호의 크기)와 상기 전력설비 영상 정보를 합성할 경우, 상기 인식된 전력설비의 영역(예 : 사각형 테두리 표시)과 상기 초음파 정보(예 : 좌표, 초음파 신호의 크기)는 중첩 상태로 표시된다.
이때 상기 초음파 정보는 전력설비의 고장 종류에 따라 각기 다른 주파수의 초음파를 출력할 수 있다. 따라서 상기 제어부(300)는 상기 인식된 전력설비의 종류에 대응하여 고장 종류(또는 진단 주파수 범위)를 자동으로 설정할 수 있다. 물론, 사용자 설정부(미도시)를 통해 사용자가 고장 종류(또는 진단 주파수 범위)를 매뉴얼 방식으로 설정할 수도 있다.
이에 따라 상기 제어부(300)는 상기 설정된 고장 종류(또는 진단 주파수 범위)에 대응하는 진단 주파수 설정 범위 내에 대응하는 정보(예 : 초음파 정보)만 화면에 출력할 수도 있다.
예컨대 근접한 위치에 동일한 종류의 전력설비가 복수로 존재할 경우, 해당 전력설비에서 발생할 수 있는 고장 종류(또는 진단 주파수 범위)에 대응하는 복수의 초음파 정보(예 ; 좌표, 초음파 신호의 크기)를 표시할 수 있다.
도 5는 상기 도 4에 있어서, 제어부가 초음파 정보와 전력설비 영상 정보를 합성하여 중첩 상태로 표시하는 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 5를 참조하면, 상기 제어부(300)는 초음파 정보와 전력설비 영상 정보를 합성하여 중첩 상태로 표시한 후, 전력설비의 위치 좌표 경계박스(예 : 전력설비의 외곽에 표시된 테두리) 내에 있는 초음파 발생원의 강도 표시 여부를 확인하고, 상기 경계박스 내에 지정된 기준 이상의 초음파 발생원 강도 값이 있으면, 해당 초음파 정보는 전력설비에서 발생시키는 고장 신호로 간주하여 알람 신호를 출력한다.
그리고 상기 경계 박스 밖의 초음파 정보는 노이즈로 간주한다.
한편 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 상기 제어부(300)는, 화면상에서 전력설비가 위치한 영역을 지정된 색상(예 : 붉은색)의 경계박스로 표시하고, 경계박스 내에 위치한 초음파 발생원을 강도에 따라 색의 진하기와 범위(또는 넓이)를 설정하여 표시한다.
그리고 도 5에 도시된 바와 같이 특정 전력설비(예 : LP 애자)만을 진단 대상으로 설정할 경우(복수의 전력설비 설정 가능), 제어부(300)는 입력된 영상 정보로부터 LP 애자만을 인식하는 전력설비 인식 모델을 구동시키고, 계측부(200)를 통해 촬영된 영상에서 복수의 전력설비 중 LP 애자에만 경계박스를 생성시키고, 해당 경계박스에 대응하는 초음파 정보를 중첩시켜 표시한다. 그리고 해당 전력설비(예 : LP 애자) 중 이상 유무를 판별하여 표시한다.
도 6은 상기 도 1에 있어서, 제어부의 전력설비 인식 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 6을 참조하면, 상기 제어부(300)(또는 서버)는 진단 동작과는 별도로 운영되며 미리 학습된 전력설비 인식 모델이 탑재될 경우에 연계 동작을 수행한다.
이에 따라 상기 계측부(200)를 통해서 영상이 촬영되면(도 6의 (a) 참조), 상기 제어부(300)는 미리 탑재된 전력설비 인식 모델에 기초하여 상기 촬영된 영상에 포함된 전력설비의 종류를 인식하고(도 6의 (b) 참조), 상기 인식된 전력설비의 영역(예 : 사각형 테두리 표시)과 종류(예 : LP 애자)를 표시한다(도 6의 (c) 참조).
예컨대 상기 전력설비 인식 모델은 미리 촬영된 전력설비의 이미지 데이터를 바탕으로 생성된다. 상기 이미지 데이터에는 이미지에 포함된 설비의 명칭과 다양한 각도에서의 설비 형상이 포함된다. 상기 전력설비 인식 모델은 기계학습 또는 인공 신경망 기반의 심층학습 모델 등을 통해 생성될 수 있다. 또한 전력설비 인식 능력을 향상시키기 위해서 새롭게 수집된 이미지 데이터를 통해 주기적으로 모델을 재학습한다.
도 7은 상기 도 1에 있어서, 제어부의 전력설비 인식 모델 생성 방법을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 7을 참조하면, 제어부(300)는 전력설비별 이미지 데이터 셋을 분리하여 학습하고 전력설비 인식 모델을 개별로 생성하여 각기 저장한다. 이에 따라 사용자가 진단 대상으로 하고자 하는 대상 전력설비를 선택하도록 하여 진단범위를 조정할 수 있다. 예를 들어 각 전력설비별 인식 모델을 제어부(300)에 탑재하고, 사용자 설정부(미도시)에서 전력설비(예 : 애자)를 진단하도록 특정하면, 제어부(300)가 상기 특정한 전력설비(예 : 애자)를 인식하는 모델을 구동하는 원리이다.
보다 구체적으로, 본 실시예는 지정된 옵션 설정을 통해 다른 종류의 전력설비(예 : 애자, 변압기, 개폐기 등)를 동시에 특정 받거나, 일부 전력설비(예 : 애자)만 특정 받을 수 있다. 예컨대 화면상에 있는 전력설비 전체(예 : 애자, 변압기, 개폐기 등)를 인식하거나, 사용자의 설정에 의해 일부 전력설비(예 : 애자)만 인식하게 할 수 있다.
가령, 상기 옵션 설정이 '전체 모드'인 경우에 상기 제어부(300)는 화면상의 설비 전체(예 : 애자, 변압기, 개폐기 등)를 인식하고, '애자모드'에서는 화면상의 애자들만 인식하는 것이다. 그리고 '애자 + 변압기 모드'는 화면상의 애자와 변압기 전체를 인식한다. 또는'개폐기'나 '애자 + 개폐기'등의 설정(예 : 터치 방식으로 설정)에 의해 하나의 전력설비 또는 복수의 전력설비를 특정할 수도 있다. 그리고 화면상에서 설정하고 인식된 전력설비 영역에서 초음파가 발생할 때 고장으로 판단한다.
이러한 구성 및 운영방법은 필요한 전력설비에 대해서만 모델 학습, 및 구동이 가능하므로, 유지보수 및 이상 검출 정확도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력설비 진단 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 전력설비 진단 장치의 계측부(200)를 진단 대상 전력설비가 있는 방향으로 포커싱하여 진단을 시작함에 따라(S101), 해당 진단 범위 내에서 복수의 전력설비가 검출될 경우(S102의 예), 제어부(300)는 사용자로부터 출력 영상을 바탕으로 복수의 전력설비 중 진단 대상 전력설비를 특정 받는다(S103).
예컨대 상기 제어부(300)는 검출된 복수의 전력설비 중 한 종류의 전력설비(즉, 동일한 종류의 복수의 전력설비)를 특정 받거나, 단 하나의 전력설비(예 : 동일한 종류의 전력설비가 복수 개 있더라도 그 중 하나의 전력설비)만 특정 받을 수도 있다.
상기와 같이 하나의 전력설비(또는 한 종류의 전력설비)가 특정되면, 상기 제어부(300)는 계측부(200)를 통해 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보(예 : 좌표, 초음파 신호의 강도 정보)를 수신하여 화면상에 표시하고 진단한다(S104).
이때 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보(예 : 좌표, 초음파 신호의 강도 정보)가 지정된 기준의 오차 범위 내에 있을 경우(예 : 초음파 신호의 강도가 지정된 기준의 경계 부근에 있는 값이어서 명확한 고장 판단이나 정상 판단을 할 수 없는 경우), 즉, 고장이 의심되어 확정 진단이 필요한 경우(S105의 예), 상기 제어부(300)는 진단파 출력부(100)를 통해 상기 특정된 전력설비에 미리 지정된 진단파(예 : 초음파, 레이저, 무선전력 등)를 출력한다(S106).
예컨대 상기 진단파는 N회 이상 지정된 횟수로 반복될 수 있으며, 출력 강도에 따라 1번 출력 시 수십 초에서 수 분 이상 출력될 수 있다.
이에 따라 상기 진단파에 노출된 전력설비는 일시적인 강제 열화나 일시적인 강제 진동을 발생시키게 된다.
그리고 상기 제어부(300)는 계측부(200)를 통해 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보(예 : 좌표, 초음파 신호의 강도 정보)를 다시 수신하여 화면상에 표시한 후(S104) 이를 바탕으로 다시 진단을 수행한다(S105).
이때 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보(예 : 좌표, 초음파 신호의 강도 정보)가 지정된 기준의 오차 범위를 벗어나 기준 초과나 기준 미만 상태인 경우, 즉, 명확한 고장이나 정상 진단이 가능한 경우(S105의 아니오), 상기 제어부(300)는 출력부(400)를 통해 상기 특정된 전력설비에 대한 진단 결과(예 : 정상, 고장)를 출력한다(S107).
상기와 같이 본 실시예는 전력설비가 열화 됨에 따라 전력설비에서 발생하는 초음파 및 영상인식 기술을 복합적으로 활용하여 전력설비의 상태를 보다 정확하게 진단할 수 있도록 하는 효과가 있다. 또한 본 실시예는 기존의 초음파 진단 기술이 주변 환경(예 : 소음, 노이즈)에 민감하게 반응하여 정확도가 떨어지는 문제점을 개선하여, 화면상에서 선택한 특정 전력설비의 영역만을 제한하여 진단하므로(즉, 화면상의 전력설비 영역에서 발생되는 초음파만 진단할 수 있도록 하여 노이즈에 대한 필터링 효과를 기대할 수 있으므로) 고장검출 정확도를 향상시키는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 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 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
100 : 진단파 출력부
200 : 계측부
300 : 제어부
400 : 출력부

Claims (19)

  1. 진단 대상 전력설비에서 발생하는 초음파를 측정하는 초음파 수신부 및 진단 대상 전력설비를 포함하는 주변 영상을 사용자가 확인할 수 있도록 촬영하여 출력하는 영상 수신부를 포함하는 계측부;
    상기 계측부의 정보를 바탕으로 출력부의 디스플레이부에 초음파가 발생하는 전력설비의 위치와 초음파 신호의 강도를 계산하고, 상기 출력부의 디스플레이부에 전력설비의 영역, 종류, 및 상기 계산된 초음파의 강도를 표시하며, 상기 초음파 신호의 강도에 기초하여 해당 전력설비를 진단하는 제어부; 및
    상기 전력설비의 영역, 종류, 및 상기 계산된 초음파의 강도를 표시하며, 상기 전력설비의 진단 결과를 시각적으로 표시하는 상기 출력부;를 포함하되,
    상기 진단 대상 전력설비에서 발생하는 초음파가 너무 미약하여 정상이나 고장 여부를 진단하기 어려운 경우,
    상기 제어부의 제어에 따라, 상기 진단 대상 전력설비에 강제적으로 일시적인 강제 열화나 일시적인 강제 진동을 발생시키기 위한 일종의 진단파를 출력시키는 진단파 출력부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 계측부를 통해서 촬영된 영상을 인식하여 미리 학습된 전력설비 정보에 기초하여 전력설비의 종류를 판별하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    서버 또는 클라우드 형태로 구현될 수 있으며, 이 경우 상기 계측부와 상기 제어부를 연결하기 위한 통신부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 초음파 수신부는, 적어도 2개 이상의 복수의 지향성 초음파 수신기가 지정된 매트릭스 형태로 배열되어 설치되며,
    상기 영상 수신부는, 적어도 1개 이상의 디지털 카메라가 상기 초음파 수신부의 중심부에 설치되어 구현되는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 초음파 수신부와 상기 영상 수신부는 같은 방향으로 지향하도록 구현되며, 각각의 진단 대상 전력설비의 좌표가 동일하도록 미리 동기화시켜 구현되는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    초음파 정보에 기초하여 초음파 신호가 발생하는 좌표와 초음파 신호의 강도 정보를, 상기 전력설비의 영상 정보와 합성하여 상기 출력부의 디스플레이부를 통해 표시할 경우, 상기 전력설비의 영역과 상기 초음파 정보를 중첩 상태로 표시하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    전력설비의 고장 종류에 따라 각기 다른 주파수의 초음파를 출력할 수 있음을 고려하여, 상기 전력설비의 종류에 대응하여 고장 종류나 진단 주파수 범위를 자동으로 설정할 수 있도록 구현된 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    진단 대상 전력설비의 주변에 동일한 종류의 전력설비가 복수로 존재할 경우, 해당 전력설비에서 발생할 수 있는 고장 종류나 진단 주파수 범위에 대응하는 복수의 초음파 정보를 상기 출력부의 디스플레이부를 통해 각기 표시할 수 있도록 구현된 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전력설비의 영역 내에 위치한 초음파 발생원의 초음파 신호 강도에 대응하여 색의 진하기와 범위를 조절하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 장치.
  11. 전력설비 진단 장치의 계측부를 진단 대상 전력설비가 있는 방향으로 포커싱하여 진단을 시작함에 따라, 해당 진단 범위 내에서 복수의 전력설비가 검출될 경우, 제어부가 사용자로부터 출력 영상을 바탕으로 복수의 전력설비 중 진단 대상 전력설비를 특정 받는 단계;
    상기 전력설비가 특정되면, 상기 제어부가 계측부를 통해 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 수신하여 출력부의 화면상에 표시함과 아울러 상기 초음파 정보에 기초하여 상기 전력설비를 진단하는 단계; 및
    상기 특정된 전력설비의 초음파 정보의 초음파 신호의 강도가 지정된 기준의 오차 범위를 벗어나 기준 초과나 기준 미만 상태인 경우, 상기 제어부가 출력부를 통해 상기 특정된 전력설비에 대한 진단 결과를 출력하는 단계;를 포함하되,
    상기 초음파 정보에 기초하여 상기 전력설비를 진단하는 단계 이후,
    상기 특정된 전력설비의 초음파 정보의 초음파 신호의 강도가 지정된 기준의 경계 부근에 있는 값이어서 명확한 고장이나 정상 여부를 진단할 수 없는 경우,
    상기 제어부가,
    진단파 출력부를 통해 상기 특정된 전력설비에 미리 지정된 진단파를 출력하는 단계; 및
    상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 다시 수신하여 화면상에 표시한 후 이를 바탕으로 다시 진단을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제어부가 사용자로부터 출력 영상을 바탕으로 복수의 전력설비 중 진단 대상 전력설비를 특정 받는 단계에서,
    상기 제어부는, 옵션 설정을 통하여,
    검출된 복수의 전력설비 중 동일한 종류의 복수의 전력설비를 특정 받거나,
    동일한 종류의 복수의 전력설비 중 어느 하나의 전력설비를 특정 받거나,
    종류에 관계없이 적어도 하나 이상의 전력설비를 특정 받는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서, 상기 진단파는,
    N회 이상 지정된 횟수로 반복될 수 있으며, 출력 강도에 따라 1번 출력 시 적어도 수십 초에서 수 분 이상 출력되는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 해당 진단 범위 내에서 복수의 전력설비가 검출될 경우,
    상기 제어부가,
    상기 계측부를 통해서 촬영된 영상을 인식하여 미리 학습된 전력설비 정보에 기초하여 전력설비의 종류를 판별하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 계측부는 초음파 수신부와 영상 수신부를 포함하고,
    상기 초음파 수신부는, 적어도 2개 이상의 복수의 지향성 초음파 수신기가 지정된 매트릭스 형태로 배열되어 설치되며,
    상기 영상 수신부는, 적어도 1개 이상의 디지털 카메라가 상기 초음파 수신부의 중심부에 설치되어 구현되는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 초음파 수신부와 상기 영상 수신부는 같은 방향으로 지향하도록 구현되며, 각각의 진단 대상 전력설비의 좌표가 동일하도록 미리 동기화시켜 구현되는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 수신하여 출력부의 화면상에 표시함에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 초음파 정보에 기초하여 초음파 신호가 발생하는 좌표와 초음파 신호의 강도 정보를, 상기 전력설비의 영상 정보와 합성하여 상기 출력부의 디스플레이부를 통해 표시할 경우, 상기 전력설비의 영역과 상기 초음파 정보를 중첩 상태로 표시하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 특정된 전력설비의 초음파 정보를 수신하여 출력부의 화면상에 표시함에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 전력설비의 영역 내에 위치한 초음파 발생원의 초음파 신호 강도에 대응하여 색의 진하기와 범위를 조절하는 것을 특징으로 하는 전력설비 진단 방법.
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