KR20020030302A

KR20020030302A - 고압 송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템

Info

Publication number: KR20020030302A
Application number: KR1020000060871A
Authority: KR
Inventors: 임윤순; 김장선; 김승수
Original assignee: 임윤순; 김승수; 김장선
Priority date: 2000-10-17
Filing date: 2000-10-17
Publication date: 2002-04-25
Also published as: KR100378604B1

Abstract

본 발명은 고압 송전선로를 감시하기 위한 무인 감시 시스템에 관한 것으로서 보다 상세하게는 송전 선로를 따라서 일정 구간마다 감시 영역으로 설정하여 말단의 감시 장치를 운영하는 최종 기지국, 다수의 최종 기지국으로부터의 감시 정보를 수집하는 단위별 주 기지국, 여러 주 기지국으로부터의 정보를 집합하여 분석하고 제어하기 위한 중앙 통제센터를 유무선으로 결합하여 선로의 이상 유무를 확인하고 제어하기 위한 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 상용 저압 전원의 공급이 불가능한 오지의 송전선로를 원격 감시하기 위한 전원을 상기 고압의 송전선로부터 픽업하여 용이하고 안정적인 구동 전원을 형성할 수 있도록 이루고, 감시 장비의 구동에 소요되는 전원을 이용하여 다양한 감시 장비를 구성하여 운용이 가능하며, 각종 감시 장비로부터 검출된 정보를 각 단말이 자체적으로 분석, 가공하여 감시 구성 단위별 주 기지국에 무선 전송하고 여러 단위별 기지국은 중앙통제 센터로 취합 정보를 전송하는 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템을 제공하고자,

무선 전화를 매개로 하여 일정 지역을 하나의 감시 단위로 형성하는 감시 구성 단위별 주 기지국(100)과 상기 기지국에 무선망으로 가입되며 실질적으로 송전선로를 감시하는 감시 장비와 센서 및 감시 데이터를 처리하고 전송하는 컨트롤러를 포함하는 단말로서 원격 감시 기지국(A~An)과 상기 단위별 주 기지국(100)을 다수로 중앙 통제 센터에 망 접속하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

고압 송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템{OVERHEAD POWER TRANSMISSION LINE MONITORING SYSTEM USING INDUCTION ELECTRICITY}

또한, 상기 본 발명은 원격에 떨어져 상용 저압 전원의 동작 전원을 획득하기 어려운 오지에 위치한 단말에 작동 전원을 쉽고 안정적으로 제공하는 것에 의하여 완전한 원격 감시가 이루어지도록 된 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템이다.

일반적으로 발전소는 수용가로부터 원거리 떨어져 시설되며 이는 발전을 위한 전제 조건에 의하여 그러하다.

상기 발전소로부터 발전된 전력을 수용가로 급전하기 위하여 송전과 배전망 전로가 시설된다.

상기 송, 배전망을 안전하게 유지하여 지속적인 전력 공급이 가능하도록 하고 유사시에는 즉각적인 검출과 차단으로 사고를 방지하고 복구를 조기에 매듭지기 위하여 여러 감시장비와 제어장비 및 인력이 제공되고 있다.

배전망은 송전망에 비하여 상대적으로 저압이므로 여러 제어 장치 동작에 필요한 전압을 쉽게 획득 할 수 있으며, 그 망이 시설되는 지역 역시 감시 인력이 수시롤 접근 가능한 주거 가능한 지역이 보편적이다.

그러나 송전망이 시설되는 지역은 비교적 산악지역이나 호수 등 상주 인력을 배치하기 어렵고 선로가 길어서 감시가 용이하지 못한 단점이 있으며 반대로 선로에 사고가 발생되면 그 파급 효과가 대단히 크므로 선로의 감시가 필수적이다.

그런데 상기 송전망은 수만 볼트 이상의 고압을 통전하므로 별도의 저압 전원을 얻을 수가 없다는 제한점이 있다.

상기 송전선을 감시하는 종래의 기술을 이하 살펴본다.

상기와 같이 송전선 감시의 중요성에 따라서 종래에도 여러 센서와 영상 장비를 이용하여 무인 감시를 이루고 있다.

상기 감시 시스템은 주로 폐쇄회로 카메라를 이용하여 송전선 및 애자 연결부위의 이미지를 촬영하여 감시 시스템 서버로 전송하고, 이 전송 이미지를 모니터링하는 하는 방식이 주로 사용되고 있으며, 상기 이미지의 변화를 소프트웨어 적으로 판별하여 감지하는 방식도 실용화되어 있다.

상기 이미지 정보는 송전선과 함께 깔려있는 광섬유 복합 가공지선(이하 OPGW라 약칭함)을 이용하여 전송하거나 또는 무선 송신 기능이 있는 폐쇄회로 카메라가 사용되기도 한다.

동시에 송전 설비의 고장에 주원인으로 작용하는 기후, 환경의 변화를 감시하기 위해 풍향, 풍속 및 전선 온도, 전력 정보를 검출하고 전송할 필요성이 있다.

그러나 상기 종래의 기술에 의하면 다음과 같은 문제점이 발생된다.

수만 볼트가 흐르는 고압 송전선에는 상기 여러 감시 장비를 구동할 수 있는 전원 시설이 마련되어 있지 아니하므로 풍력, 태양력 에너지를 이용하는 방법이 시도되고 있지만 날씨에 따라서 전력 공급이 불가능해지는 문제가 발생하여 감시의 연속성이 불안정해 질 수 있으며, 실제로 오지까지 접근하여 상기 전원 장치를 유지 보수하여야 하므로 어려움이 있고 전력을 충분하게 저장하도록 하기에는 시설의 가격이 높아지는 단점이 있어 전력 소모가 증가되는 여러 감시 장비의 채택이 사실상 불가능하다.

상기와 같은 송전선로의 감시를 위해서는 풍향, 풍속, 전선온도, 전력 정보 등의 다양한 감시 정보를 OPGW 또는 무선송신 망을 통하여 송신하기 위하여 각 단말에 위치하는 감시 기지국 역시 독자적인 연산이 가능하도록 마이크로 프로세서를 탑재한 컨트롤러가 요구된다.

이러한 모든 프로세서에는 반드시 구동 전원이 선결되어야만 여러 기능의 감시 장비를 포함하는 구성이 가능하게 될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 기술이 갖는 제반 문제점을 해소하고자 안출된 것으로서 다음과 같은 목적을 갖는다.

본 발명은 상용 저압 전원의 공급이 불가능한 오지의 송전선로를 원격 감시하기 위한 전원을 상기 고압의 송전선로부터 픽업하여 용이하고 안정적인 구동 전원을 형성할 수 있도록 이루어진 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 감시 장비의 구동에 소요되는 전원을 이용하여 다양한 감시 장비를 구성하여 운용이 가능한 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 각종 감시 장비로부터 검출된 정보를 각 단말이 자체적으로 분석, 가공하여 감시 구성 단위별 주 기지국에 무선 전송하고 여러 단위별 기지국은 중앙통제 센터로 취합 정보를 전송하는 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 여러 정보를 무선 전송에 의하여 취합하여 판단 관리하므로 실시간으로 감시가 가능한 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템을 제공하는 것이다.

상기 목적을 구현하기 위하여 본 발명은 무선 전화를 매개로 하여 일정 지역을 하나의 감시 단위로 형성하는 감시 구성 단위별 주 기지국(100)과 상기 기지국에 무선망으로 가입되며 실질적으로 송전선로를 감시하는 감시 장비와 센서 및 감시 데이터를 처리하고 전송하는 컨트롤러를 포함하는 단말로서 원격 감시 기지국(A~An)과 상기 단위별 주 기지국(100)을 다수로 중앙 통제 센터에 망 접속하여 이루어지는 것에 의한다.

도 1은 본 발명의 무인 감시 시스템의 개념을 도시한 개요도.

도 2는 본 발명의 원격 감시 기지국의 전원 계통도를 도시한 구성도.

도 3은 도 2의 원격 감시 기지국의 제어부 블록 다이어그램.

도 4는 본 발명의 감시 구성 단위별 주 지지국 시스템을 포함하는 시스템.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

10 : 유도코일12 : 전압안정장치

14 : 충전장치16 : 밧데리

18 : 분전반100 : 주 기지국

A~An : 원격감시 기지국P : 전원장치

S : 센서Ctrl : 컨트롤러

Tx : 전송장치

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술 사상에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 1에 본 발명의 시스템 구성을 도시한 개요도가 도시되어 있다.

본 발명은 고압의 송전선로를 감시하기 위한 감시 장비와 상기 감시 장비를 제어하고 동작시키는 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 원격 감시 기지국(A∼An)을송전탑 주변에 형성하고, 상기 다수의 원격 감시 기지국을 무선 전화 망으로 묶는 하나의 주 기지국(100)과, 상기와 동일하며 송전선로를 따라서 다수의 주 기지국을 형성하고, 상기 기지국(100)에 수집된 감시 데이터를 중앙 통제 센터에 전송하도록 이루어지는 것이다.

상기 주 기지국(100)은 감시 데이터의 수집을 위한 데이터 처리 능력과 무선 전화 망을 고려하여 일정 지역 또는 단위별로 구획하여 이루는 것이 바람직하다.

한편, 동일한 주 기지국(100) 내에서 무선 전화가 통하지 아니하는 지역에 위치한 원격 감시 기지국(A2)은 인접한 원격 감시 기지국과 근거리 통신용 무선기(이하 무선 모뎀이라 칭함)를 통하여 감시 데이터를 중계 전송하도록 구성한다.

상기 본 발명을 이루는 구성 요소에 대하여 이하 상세하게 살펴본다.

도 2는 원격 감시 기지국의 전원계통도를 도시한다.

본 발명에 구비되는 원격 감시 기지국의 여러 감시 장비를 구동하기 위하여 소정의 전원 공급이 필요하다.

전원 전압은 송전선에 근접하여 일정 권선수를 갖는 유도 코일(10)과 유도 코일에 유기된 전압을 안정화 시키는 전압 안정장치 및 SMPS(12)와, 안정화된 저압 교류를 제어하여 충전하는 충전장치(14)와, 충전 장치를 통하여 제어 전압을 충전하는 밧데리(16)와, 상기 밧데리 전원을 여러 요소에 분배하는 분전반(18)으로 구성하여 이루고 분전반을 통하여 소요의 여러 센서(S)와 폐쇄회로 카메라(CCTV) 및 감시 데이터를 전송하기 위한 전송장치(Tx)와 상기 구성된 여러 요소들을 제어하여 실질적인 감시와 감시 데이터를 수집 처리하며 제어하는 컨트롤러(Ctrl)를 포함하여 원격 감시 기지국(100)을 구성한다.

상기 원격 감시 기지국에서 필요한 전원 전압을 형성하는 과정을 좀더 상세하게 살펴보자.

전술한 바와 같이 송전선로는 통상 인가에서 멀리 떨어진 오지에 위치하므로 상용 저압 전원(110V/220V)의 공급이 불가능하다.

따라서 상기 유도 코일(10)은 통하여 송전선에서 발생하는 자계를 이용하여 유도 전류를 픽업한다.

즉, 고압이 흐르면서 도체 주변에는 자계가 형성되고 교류 자계속에서 자계 방향고 수직으로 전류의 방향이 편향되며 시간에 따라 전류의 방향도 교대로 바뀌는 유도 전류가 발생한다.

도체 내에서 자계의 크기가 변화하면 페러데이 법칙에 따라

Φ= πr²B ----- ( Φ: 자속, r : 원통형 물체의 반지름, B : 자계)가 된다.

이때 원통형 둘레에 유도되는 기전력 V는

V=20Φ/20t = jωπr²B 가 되고 여기서 단위 길이당 저항 R은

R=2πrρ ---------- ( ρ: 도전율(resistivity)) 이 된다.

따라서 유도 전류 I는 I=jωπr²B/2πrρ가되고 이때 코일의 권선수를 조절하면 I = jωB(nr/2ρ)로 획득될 수 있다.

상기 유도 전류를 직류 전원으로 변환하고 충전하여 제어 전원으로 이용하는 것이다.

도 3에는 본 발명을 이루는 각 원격 감시 기지국(A1∼An)을 무선으로 가입하여 포함하는 주 기지국(100)이 도시되어 있다.

각 원격 감시 기지국은 폐쇄회로 카메라(CCTV)와 풍향 풍속계, 기온계, 송전선 온도계 등 소요의 센서(S1)를 감시 장치로 구비하고 상기 감시 장치로부터 수집된 정보를 전송하는 전송 장치로서 무선 전화, 무선 모뎀, 광섬유 커플러를 선택적으로 구비하여 이루고 상기 감시 정보를 제어하는 컨트롤러(Ctrl)와, 전원 장치(P)를 포함하여 이룬다.

상기 원격 감시 기지국으로부터 감시 정보를 전송 받는 주 기지국(100)은 상기 원격 감시 기지국과 감시 정보를 송수신 하는 전송장치(Tx), 전송 데이터를 처리하며 전체 기지국을 제어하는 전용 서버(30)를 마련하고, 제어 상태를 외부로 표시하는 디스플레이(20)와 비디오 덱(40)을 포함하여 이루어진다.

도 4는 원격 감시 기지국에 형성된 컨트롤러(Ctrl)를 도시한 블록다이어그램으로서 제어 연산의 중심이 되는 마이크로프로세서와 상기 센서(S)와 접속된 A/20 컨버터, CCTV를 제어하기 위한 카메라 컨트롤러, CCTV의 영상을 입력받는 비디오 인터페이스와, 연산 정보가 수록된 플레시 메모리, 수집된 감시 데이터를 무선으로 전송하는 시리얼 통신부, 수집된 정보를 광섬유 복합 가공지선(OPGW)으로 전송하는 전송장치가 상기 마이크로프로세서와 버스로 연결되어 이루어진다.

상술한 바와 같은 구성을 이루는 본 발명에 따르면 송전선로의 고장이나 선로 상황을 감시하고 선로 주변의 기상을 관측하여 고장 개소를 신속하게 색출하고 복구와 유지보수를 정보를 수집하여 선로를 건전하게 유지하고 고장을 예방하는 능동적인 감시가 가능하게 된다.

상기 CCTV, 풍향계, 기온계 및 송전선 온도계의 감시 데이터는 컨트롤러의 제어에 따라 무선 전화를 포함하는 전송장치(Tx)로서 주 기지국(100)으로 정보 전송이 이루어지고 주 기지국은 수신된 정보롤 중앙 통제 센터로 전송하여 중앙 집중적인 감시가 이루어진다.

본 발명은 무선 전화를 이용하여 원격 제어와 감시 데이터 전송이 기본적이 실시예를 이루며, 특별히 무선 전화가 불통되는 지역에서는 부득이 인접 원격 감시 기지국과 무선 모뎀으로 연결하여 인접 원결 감시 기지국을 통하여 감시 데이터를 전송하도록 작용하여 송전선로의 설비 구간 중에 전파 사각지역에 무관하게 감시망을 형성할 수 있다.

이상에서 상세하게 살펴본 바와 같은 본 발명은 상용 저압 전원의 공급이 불가능한 오지에서도 감시에 소용되는 전원을 상기 고압의 송전선로부터 픽업하여 구동 전원을 형성하므로 안정적이고 용이하게 제어 전원을 형성하는 효과가 있고, 감시 장비의 구동에 소요되는 전원을 이용하여 다양한 감시 장비를 구성하여 운용이 가능하여 구동 전압의 제한에 의하여 필요한 감시 장비의 운영에 제한을 받던 종래의 문제를 일거에 해소는 효과가 있으며, 각종 감시 장비로부터 검출된 정보를 각 단말이 자체적으로 분석, 가공하여 감시 구성 단위별 주 기지국에 무선 전송하고 여러 단위별 기지국은 중앙통제 센터로 취합 정보를 전송하여 송전 선로의 이상을 실시간으로 원격지에서 파악 할 수 있어 송전 선로 관리에 만전을 기하여 고장의사전 예방과 감시 인력의 축소 효과를 얻을 수 있는 매우 우수한 발명인 것이다.

Claims

고압의 송전선로를 감시하기 위한 감시 장비와 상기 감시 장비에 구동전원을 제공하는 충전 밧데리를 포함하여 이루어지는 송전선 무인 감시 시스템에 있어서,

다수의 감시 장비와 감시 센서를 구비하고, 감시 장비에 구동 전원을 제공하며 제어하고 동작시키는 컨트롤러를 포함하여 이루어지는 원격 감시 기지국(A∼An)을 송전탑 주변에 형성하는 것과,

상기 다수의 원격 감시 기지국(A∼An)을 무선 전화 망으로 묶는 하나의 주 기지국(100)과,

상기와 동일하며 송전선로를 따라서 다수의 주 기지국(100)을 형성하고, 상기 기지국(100)에 수집된 감시 데이터를 중앙 통제 센터에 전송하도록 이루되, 상기 주 기지국(100)은 감시 데이터의 수집을 위한 데이터 처리 능력과 무선 전화 망을 고려하여 일정 지역 또는 단위별로 구획하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 하나의 주 기지국(100) 내에서 무선 전화가 통하지 아니하는 지역에 위치한 원격 감시 기지국은 인접한 원격 감시 기지국과 근거리 통신용 무선기를 통하여 감시 데이터를 중계 전송하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 원격지에 설치된 기지국(A~An)에 감시 장비 및 감시 센서의 구동 및 제어 전원 전압은 송전선에 근접하여 일정 권선수를 갖는 유도 코일(10)과 유도 코일에 유기된 전압을 안정화 시키는 전압 안정장치 및 SMPS(12)와, 안정화된 저압 교류를 제어하여 충전하는 충전장치(14)와, 충전 장치를 통하여 제어 전압을 충전하는 밧데리(16)와, 상기 밧데리 전원을 여러 요소에 분배하는 분전반(18)으로 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템.
청구항 3에 있어서, 상기 원격 감시 기지국은 적어도 폐쇄회로 카메라(CCTV)와 풍향 풍속계, 기온계, 송전선 온도계를 포함하는 센서를 감시 장치로 구비하고 감시 장치로부터 수집된 정보를 전송하는 전송 장치(Tx)로서 무선 전화, 무선 모뎀, 광섬유 커플러를 선택적으로 구비하여 이루고 상기 감시 정보를 제어하는 컨트롤러(Ctrl)와, 전원 장치(P)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 원격 감시 기지국으로부터 감시 정보를 전송 받는 주 기지국(100)은 상기 원격 감시 기지국과 감시 정보를 송수신 하는 전송장치(Tx), 전송 데이터를 처리하며 전체 기지국을 제어하는 전용 서버(30)를 마련하고, 제어 상태를 외부로 표시하는 디스플레이(20)와 비디오 덱(40)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고압송전선의 유도 전류를 이용한 송전선 무인 감시 시스템.