KR102371714B1 - 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템 - Google Patents

로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템은 3상의 지중 케이블을 지지하는 지중케이블 지지대; 상기 지중케이블 지지대에 의해 확보된 3상의 지중 케이블 사이의 이동공간으로 이동하면서 케이블의 상태를 점검하는 점검 로봇; 상기 점검 로봇의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동공간에 형성된 로봇 이동 레일; 및 상기 점검 로봇과 무선 통신하면서, 상기 점검 로봇을 수동 또는 자동으로 제어하기 위한 운영 단말기;를 포함하여 이동 로봇이 이동통로를 용이하게 이동하여 지중케이블을 점검함으로써 설비보수에 따른 시간과 노력 그리고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템{SYSTEM FOR CHECKING UNUSUAL CONDITION OF 3-PHASE POWER CABLE USING ROBOT}
본 발명은 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템에 관한 것으로써 더욱 상세하게는, 인력/점검자의 개입 없이 로봇을 적용하여 지중케이블의 3개 선로(3상:A/B/C 상)에 대한 이상상태를 실시간으로 동시에 측정하고 진단이 가능한 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템에 관한 것이다.
현재 지중케이블의 온도, 부분방전 발생유무 등 이상상태를 측정 및 점검하기 위해 점검자가 휴대용 진단장비를 가지고 6개월에 1회, 접속함의 경우 3개월에 1회 점검을 수행하고 있다.
한전에서는 위탁업체와 한전에서는 위탁업체와 계약을 통해 점검을 수행하고 있으며 많은 비용이 소요되는 문제점 있다.
지중 케이블 길이가 1~10km 정도로 측정시 많은 시간이 소요되며, 점검주기가 길어 온도 상승, 부분방전 발생 등 이상 상태에 대한 검출이 어려운 문제점이 있다. 특히, 점검자 작업시 누전에 의한 감전 등 안전에 대한 위험이 있다.
지중케이블의 3상(A/B/C상) 송전방식으로 휴대용 진단장비를 통해 점검시 각 상별로 이상상태를 측정할 경우 많은 시간과 노력이 소요되는 문제점이 있다.
지중케이블의 경우 선로구간이 길기 때문에 케이블 소손 등의 육안 점검만을 진행하고 있으며, 접속함 부분에 온도, 부분방전, 시스전류, 열화상 등 다양한 센서를 설치하여 케이블 상태에 대한 이상여부를 간접적인 방법으로 측정하고 있다.
따라서, 인력/점검자의 개입 없이 로봇을 적용하여 지중케이블의 3개 선로(3상 : A/B/C상)에 대한 이상상태를 실시간으로 동시에 측정하고 진단이 가능한 점검 로봇 구조 및 방법이 필요한 실정이다.
무엇보다, 종래 지중케이블 지지대 구조는 도 1에 도시된 바와 같이 A/B/C 상이 한다발로 묶여져 있는 형태여서, 로봇이 지중케이블을 용이하게 이동할 수 없다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2019-0019612호(2019.02.27)
상술한 문제점을 해결하고 필요를 충족시키기 위해 본 발명은 지중케이블 지지대 구조를 종래와 다르게 3상의 지중 케이블이 상호 이격되어 3상의 지중케이블 사이로 이동로가 확보될 수 있도록 설계하여, 이동 로봇이 지중케이블 사이를 용이하게 이동할 수 있도록 통로를 형성함으로써 A/B/C 상 케이블을 동시에 센싱하여 이상 검출을 할 수 있는 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템을 제공하는데 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템은 3상의 지중 케이블을 지지하는 지중케이블 지지대; 상기 지중케이블 지지대에 의해 확보된 3상의 지중 케이블 사이의 이동공간으로 이동하면서 케이블의 상태를 점검하는 점검 로봇; 상기 점검 로봇의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동공간에 형성된 로봇 이동 레일; 및 상기 점검 로봇과 무선 통신하면서, 상기 점검 로봇을 수동 또는 자동으로 제어하기 위한 운영 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템의 지중 케이블 지지대는 삼각 형성의 판상으로 이루어져, 지중 케이블의 직경과 대응되는 크기의 구멍이 천공되어 삼각 판상 각 꼭지점 부근에 형성된 3개의 지중 케이블 배선로; 상기 지중 케이블 배선로의 일부분이 통신 케이블의 단면 구조와 대응되는 구조로 동일하게 확장되어 형성된 통신 케이블 배선로; 및 3개의 상기 지중 케이블 배선로를 각각 동일한 넓이만큼 중첩되도록 중앙에 구멍이 천공되어 형성되는 로봇 이동로 확보부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템의 점검 로봇은 단면이 역삼각형 구조의 기둥으로 이루어져, 내부에 통신부가 탑재되어 상기 운영 단말기와 통신하는 로봇 본체; 상기 로봇 본체의 삼각형의 각 변이 형성된 면에 120°간격으로 형성되고, 지중 케이블의 라우드진 외주면과 대응되게 오목한 형상으로 형성된 센서부; 및 상기 로봇 이동 레일에 형성된 레일 홈을 따라 이동하는 이동형 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템은 로봇이 지중케이블 사이를 용이하게 이동할 수 있는 통로가 형성되어 점검자가 직접 육안으로 확인하지 않고도 용이하게 지상케이블 이상상태를 점검할 수 있어 점검자의 안전을 제고할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템은 이동 로봇이 이동통로를 용이하게 이동하여 지중케이블을 점검함으로써 설비보수에 따른 시간과 노력 그리고 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템은 로봇 적용으로 인력/점검자의 개입없이 자동으로 측정가능하기 때문에 점검을 위한 인력 투입이 필요없어 소요비용이 줄어들며, 인명사고 등 안전에 대한 위험을 해소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템은 지중케이블의 온도과열(Hot Spot), 부분방전 발생 등 이상신호 발생 신호 및 위치를 검출하여 결함발생 지점으로 로봇이 자동으로 이동하여 정밀측정 수행을 통해 진단 정확도를 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 케이블 지지대를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지중케이블 지지대에 의해 지중 케이블이 결선되고 로봇 이동로 확보부로 이동로봇이 개재된 상태를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 지중케이블 지지대의 단면도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 지중케이블 지지대가 배선된 지중 케이블에 등간격으로 설치된 상태를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 이동 로봇을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 이동 로봇이 3상의 지중 케이블 사이를 이동할 수 있도록 개재된 상태의 사시도 이다.
도 7은 본 발명에 따른 이동 로봇이 운영 단말기와 통신하는 상태를 도시한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 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.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가 장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템의 단면을 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템은 지중케이블 지지대(100), 점검 로봇(200), 및 로봇 이동 레일(300)을 포함하고, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 점검 로봇(200)을 제어하기 위한 운용 단말기(400)를 더 포함할 수 있다.
상기 지중케이블 지지대(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 지중 케이블 배선로(110), 통신 케이블 배선로(120), 및 로봇 이동로 확보부(130)를 포함한다.
상기 지중케이블 지지대(100)의 지중 케이블 배선로(110)는 삼각 형성의 판상으로 이루어져, 지중 케이블의 직경과 대응되는 크기의 구멍이 삼각형의 각 꼭지점 부근에 형성됨에 따라 만들어지는 제1 지중 케이블 배선로(111), 제2 지중 케이블 배선로(112), 및 제3 지중 케이블 배선로(113)를 포함한다.
한편, 상기 지중케이블 지지대(100)의 통신 케이블 배선로(120)는 상기 지중 케이블 배선로(110)의 일부분이 통신 케이블의 단면 구조와 대응되는 구조로 동일하게 확장되어 형성된다.
즉, 상기 통신 케이블 배선로(120)는 상기 제1 지중 케이블 배선로(111), 제2 지중 케이블 배선로(112), 및 제3 지중 케이블 배선로(113) 각각마다 형성된 상기 제1 통신 케이블 배선로(121), 제2 통신 케이블 배선로(122), 및 제3 통신 케이블 배선로(123)를 포함한다.
상기 로봇 이동로 확보부(130)는 3개의 상기 제1 지중 케이블 배선로(111), 제2 지중 케이블 배선로(112), 및 제3 지중 케이블 배선로(113)를 각각 동일한 넓이만큼 중첩되도록 중앙에 구멍이 형성되어 만들어지는 구성이다.
상술한 바와 같은 지중케이블 지지대(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 지중케이블이 배선되는 구간에 소정의 간격마다 설치되어 지중케이블을 지지하면서 상기 점검 로봇(200)이 이동할 수 있는 로봇 이동공간 또는 이동로를 확보할 수 있도록 한다.
상기 로봇 이동 레일(300)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 지중 케이블 배선로(110)와 상기 로봇 이동로 확보부(130)가 중첩되는 부분을 제외한 세 부분에 상기 로봇 이동로 확보부(130)의 라운드 진 내주면과 대응되는 구조를 가지면서 소정 간격마다 설치되는 지중케이블 지지대(100)를 따라 형성되어 있다.
특히, 세 개의 상기 로봇 이동 레일(300)은 중앙에 오목하게 레일 홈(310)이 형성되어 있는데, 상기 레일 홈(310)은 상기 점검 로봇(200)에 형성된 이동 롤러 또는 바퀴가 삽입되어 안정적으로 해당 점검 로봇(200)이 이동할 수 있도록 가이드 한다.
또한, 상기 로봇 이동 레일(300)는 상기 레일 홈(310)이 형성되어 상기 점검 로봇(200)이 이동할 수 있도록 가이드하기도 하지만, 지중 케이블 사이 사이에 개재되어 케이블간 간격을 유지하기고 하고 지지하기도 한다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 로봇 이동 레일(300)은 지중케이블 1과 지중케이블 2, 지중케이블 1과 전격케이블 3, 그리고 지중케이블 2와 지중케이블 3 사이에 개재되어 간격을 유지하기도 하지만, 지중케이블 1을 지지하여 해당 지중케이블 1의 하중이 상기 점검 로봇(200)에 가중되는 것을 막아 이동이 원활하게 이루어 지도록한다.
상기 점검 로봇(200)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이 로봇 본체(210), 센서부(220), 및 이동형 롤러(230)을 포함한다.
상기 로봇 본체(210)는 단면이 역삼각형 구조의 기둥으로 이루어져, 내부에 통신부(도시되지 않음)가 탑재되어 외부와 통신이 가능하다.
상기 센서부(220)는 상기 로봇 본체(210)의 삼각형의 변이 형성된 면에 120°간격으로 형성되고, 지중케이블의 라우드진 외주면과 대응되게 접촉할 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 있다.
즉, 상기 센서부(220)는 이상신호 검출을 위한 부분방전 센서 및 온도센서가 포함되어, 중앙의 로봇 본체(210)에서 지중케이블 방향인 3방향에 대하여 비접촉식으로 동시에 이상신호 측정이 가능하다.
상기 부분방전 센서는 부분방전 측정을 위해 전자파 센서구조(반원통형, PCB)가 적용되며, 상기 온도센서의 경우 비접촉식 온도센서가 적용되어 상기 지중케이블 표면의 온도를 측정한다.
한편, 상기 센서부(220)에 포함된 부분방전 센서 및 온도센서에 한정되지 않고, 그 외로 가스, 열화상, 자외선 등 다양한 센서가 포함될 수 있다.
상기 이동형 롤러(230)는 상기 로봇 본체(210)의 삼각형의 모서리이 형성된 면에 120°간격으로 형성되어 상기 로봇 이동 레일(300)의 상기 레일 홈(310)를 따라 이동하게 된다.
상기 이동형 롤러(230)는 엔코더가 부착되어 상기 로봇 본체(210)가 상기 점검 로봇(200)의 이동거리에 따른 상기 센서부(220)의 검출 데이터를 저장한다.
상기 상기 점검 로봇(200)는 도면에 도시되지는 않았지만, 카메라를 더 포함하여 케이블 외관 손상 등을 확인할 수 있는 영상 또는 사진 데이터를 수집하여 상기 운영 단말기(400)에 전달할 수도 있다.
상기 점검 로봇(200)은 상기 로봇 본체(210)의 내부에 진단부(도시되지 않음)를 더 포함하는데, 상기 진단부는 상기 센서부(220)가 검출한 검출 데이터를 통해 부분방전 발생 또는 국부여화지점 등의 결함 위치를 판정하여 상기 점검 로봇(200) 제어 명령신호를 생성하여 해당 점검 로봇이 결함발생 지점으로 자동 이동하여 정밀 측정을 실시하도록 한다.
상기 점검 로봇(200)는 부분방전 진단의 경우 상기 진단부가 부분방전 펄스 신호의 시간차를 이용하여 부분방전 발생 위치를 먼저 추정하면, 추정위치로 이동하여 부분방전 측정신호를 통해 패턴데이터(신호 크기, 위상)로 변환하여 주요 결함을 판정한다.
또한, 상기 점검 로봇(200)는 국부열화 진단의 경우 측정된 온도 데이터를 통해 거리별 케이블 A/B/C 상별 온도(90℃ 이상 열화 판정), 상간 온도차(4℃ 이상 열화 판정)를 측정하여 이상지점 발견시에 이동하여 정밀 측정을 통해 이상상태를 판정한다.
상기 점검 로봇(200)의 진단부를 통해 진단한 결과 값은 상기 운영 단말기(400)에 전달되어 운영화면에 표시된다.
진단결과에 대한 상기 운영화면은 부분방전 발생위치, 그 지점에서의 부분방전 정밀 측정한 결함 패턴, 온도 이상발생 지점, 온도 정밀 측정 결과를 표시할 수 있다.
또한, 이미 언급한 바와 같이 상기 운영 단말기(400)의 운영화면은 점검 로봇(200)의 케이블 외관 손상 등을 확인할 수 있는 영상 또는 사진 데이터도 표시할 수 있다.
상기 운영 단말기(400)는 무선통신을 통해 상기 점검 로봇(200)의 수동 또는 자동 제어가 가능하다.
수동모드 시 운영자의 상기 운영 단말기(400)를 통한 정지 또는 이동 제어신호에 따라 상기 점검 로봇(200)는 정지 또는 이동이 이루어지며, 자동 모드시에 상기 지중 케이블을 따라 이동하면서 측정하고 이상지점 검출시에 자동으로 검출 위치로 이동하여 정밀 측정을 수행한다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 : 지중케이블 지지대
110 : 지중 케이블 배선로
120 : 통신 케이블 배선로
130 : 로봇 이동로 확보부
200 : 점검 로봇
300 : 로봇 이동 레일
310 : 레일 홈
400 : 운영 단말기

Claims (8)

  1. 3상의 지중 케이블을 지지하는 지중케이블 지지대;
    상기 지중케이블 지지대에 의해 확보된 3상의 지중 케이블 사이의 이동공간으로 이동하면서 케이블의 상태를 점검하는 점검 로봇;
    상기 점검 로봇의 이동을 가이드 하기 위해 상기 이동공간에 형성된 로봇 이동 레일; 및
    상기 점검 로봇과 무선 통신하면서, 상기 점검 로봇을 수동 또는 자동으로 제어하기 위한 운영 단말기;를 포함하고,
    상기 지중케이블 지지대는
    삼각 형성의 판상으로 이루어져, 지중 케이블의 직경과 대응되는 크기의 구멍이 천공되어 삼각 판상 각 꼭지점 부근에 형성된 3개의 지중 케이블 배선로;
    상기 지중 케이블 배선로의 일부분이 통신 케이블의 단면 구조와 대응되는 구조로 동일하게 확장되어 형성된 통신 케이블 배선로; 및
    3개의 상기 지중 케이블 배선로를 각각 동일한 넓이만큼 중첩되도록 중앙에 구멍이 천공되어 형성되는 로봇 이동로 확보부;를 포함하되,
    상기 로봇 이동 레일은
    상기 지중 케이블 배선로와 상기 로봇 이동로 확보부가 중첩되는 부분을 제외한 부분에 상기 로봇 이동로 확보부의 라운드 진 내주면과 대응되는 구조를 가지면서 소정 간격마다 설치되는 지중케이블 지지대를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 점검 로봇은
    단면이 역삼각형 구조의 기둥으로 이루어져, 내부에 통신부가 탑재되어 상기 운영 단말기와 통신하는 로봇 본체;
    상기 로봇 본체의 삼각형의 각 변이 형성된 면에 120°간격으로 형성되고, 지중 케이블의 라우드진 외주면과 대응되게 오목한 형상으로 형성된 센서부; 및
    상기 로봇 이동 레일에 형성된 레일 홈을 따라 이동하는 이동형 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 로봇 본체는
    상기 이동형 롤러에 엔코더가 부착되어 상기 점검 로봇의 이동거리에 따른 상기 센서부의 검출 데이터를 저장하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 로봇 이동 레일은
    지중 케이블 사이에 개재되어 해당 지중 케이블간 간격을 유지하고 지중 케이블의 하중을 지지하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 점검 로봇은
    진단부가 부분방전 펄스 신호의 시간차를 이용하여 부분방전 발생 위치를 추정한 후, 추정위치로 이동하여 부분방전 측정신호의 크기와 위상에 대한 패턴데이터로 변환하여 주요 결함을 판정하여 부분방전을 진단하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 점검 로봇은
    상기 센서부가 측정된 온도 데이터를 통해 지중 케이블의 상별 온도가 소정 온도 이상이면 열화 판정하고, 지중 케이블의 상간 온도가 소정 온도 이상이면 열화 판정하여 국부열화 진단하는 것을 특징으로 하는 로봇을 이용한 지중 케이블 이상상태 점검 시스템.
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