KR20170028332A - 해저전력케이블 유지보수를 위한 센서와 관리법 - Google Patents

Abstract

본 기술은 해저케이블의 유지 및 보수를 위한 아이디어로, 기존의 해저케이블의 보수작업의 시간과 비용을 단축하는데 제1의 목적이 있으며, 케이블의 전반적인 데이터를 수집하고 기계학습을 통해 실시간으로 장비의 관리 및 고장을 대비하는데 제2의 목적을 지니고 있다.

Description

해저전력케이블 유지보수를 위한 센서와 관리법 {Sensors and Control for the submarine cable maintenance}

본 발명은 해저전력케이블의 유지와 보수를 위해 매설된 전력 선의 최외측 피복에 센서를 부설하여, 관리 및 예측하는 기술이다. 관리 방법을 보다 상세하게 설명하자면, 전력선 자체의 자기장을 활용하여 센싱(sensing)을 하고, 이러한 계측값을 축적하여 빅데이터 관리법과 동일하게 관리하는 방식이다.

기존의 해저케이블의 유지·보수 중에서 케이블의 고장지점을 탐지하는 방법은 아래의 (1)~(4) 과정을 거치게 된다. ⑴무인잠수정 및 로봇이 일정 자기장을 파악하여 해저케이블탐지 ⑵매설되어있는 케이블을 선박으로 끌어올림 ⑶선박에서 보수작업 ⑷기존 위치에 재매설하는 방식이다. 결과적으로 케이블을 보수하기 위해서는 위와 같이 많은 시간과 돈이 소요된다는 것을 알 수 있다.

이러한 배경기술의 단점을 해결하기 위해서 자기장 센서(101)를 전력케이블의 시스(sheath) 부분에 자기장 센서를 부설하여 실시간으로 케이블의 자기장 상태를 파악하고, 자기장의 데이터를 분석하여 빅-데이터 관리에 따라 정확한 예측, 보수를 할 수 있을 것으로 전망된다.

본 고안이 해결하고자 하는 과제는 아래와 같다.

⑴무인잠수정 및 로봇이 일정 자기장을 파악하여 해저 전력 케이블 탐지하는데 시간을 단축

⑵정확한 데이터 값을 바탕으로 유지 및 보수를 보다 효율성을 향상함

위와 같이 해저 전력 케이블의 경우, 유지와 보수를 위해서는 상당한 비용이 소모되는 것을 알 수 있다. 유지와 보수를 위해서는 정확한 데이터 값이 있어야, 완벽한 보수를 할 수 있으며, 소요되는 시간과 비용을 헛되게 소비하지 않을 것으로 파악한다.

본 고안은 해저전력케이블의 스마트 그리드용 시설물 통합 관리 방법으로 자기장에 반응하는 센서를 통하여 일정구간의 자기장의 측정값을 관측소로 유선 및 무선의 방식을 통해 통신하며, 관측소에서는 보고받은 측정값은 관측소의 데이터베이스에 쌓이게 되고, 이는 유지보수 및 예측관리에 중요한 역할을 하는 빅-데이터가 된다. 이렇게 쌓인 데이터들은 Fisher Score 이나 Pearson Corelation 등의 피처 선택 알고리즘을 통해서 고장의 원인이 될 수 있는 지표의 우선순위를 정한다. 그 후 Neural Network나 Decision Tree와 같은 기계학습 알고리즘을 통해 정상상태와 비정상상태, 관리의 필요 유무 등의 지표를 결정하게 되고, 그 자료를 통해서 실시간으로 각 해저 케이블의 상태에 따른 예측 관리를 하게 된다. 정상상태의 데이터보다 비정상상태의 데이터가 월등히 적을 것을 대비하여 SMOTE(Synthetic Minority Over-sampling Technique) 등을 이용하여 정확성을 높이는 방법을 강구한다.

본 고안의 효과는 ⑴무인잠수정 및 로봇이 일정 자기장을 파악하여 해저 전력 케이블 탐지하는데 시간을 단축 ⑵정확한 데이터 값을 바탕으로 유지 및 보수를 보다 효율성을 향상한다는 두 가지의 장점을 통해, 유지 및 보수에 대한 기대비용을 낮추고 정확한 보수를 위한 데이터를 수집하게 된다. 이로써, 기존의 케이블이 아닌 새롭게 설치하는 케이블에 설계에도 시간을 줄일 수 있게 해주며, 정확한 보수를 통해 한해의 유지에 따른 비용을 대폭 줄일 것으로 판단된다.

또한, 일정한 자기장에 따라 움직이는 센서의 특징을 통해서 해저전력케이블의 구간별 전력 송신량을 계산할 수 있으며, 이러한 데이터를 관리하여 해저전력 스마트-그리드를 실현 시킬 수 있게 된다.

본 기술은 해저케이블의 유지 및 보수를 위한 아이디어로, 기존의 해저케이블의 보수작업의 시간과 비용을 단축하는데 제1의 목적이 있으며, 케이블의 전반적인 데이터를 수집하고 기계학습을 통해 실시간으로 장비의 관리 및 고장을 대비하는데 제2의 목적을 지니고 있다.

본 기술은 대표적으로 3가지의 핵심 구성을 지니고 있으며, 첫 번째로는 자기 측정 센서블록이다. 해저전력케이블의 자기장을 이용하여 자가발전 및 일정구간의 자기장을 파악하여, 에너지 손실 및 케이블의 손상 등의 데이터를 수집하게 된다. 두 번째로는 센서가 수집한 데이터를 일정 구간마다 설치되어 있는(도면 3, 4 참조) 부이 또는 부표를 통해 케이블 관리 시스템으로 전송하는 구조이다. 마지막으로는 축적된 데이터를 기계학습을 통하여 정상상태, 비정상상태, 관리 및 수리가 필요한 상태 등으로 나누어 예측관리를 가능하게 하는 점이다.

기존의 해저케이블의 유지·보수는 ⑴무인잠수정 및 로봇이 일정 자기장을 파악하여 해저케이블탐지 ⑵매설되어있는 케이블을 선박으로 끌어올림 ⑶선박에서 보수작업 ⑷기존 위치에 재매설하는 방식이다. 본 아이디어 기술을 적용한다면 데이터를 원격으로 수집할 수 있으며, 관리나 수리가 필요한 정확한 위치의 파악이 가능하여 보수에 따르는 비용을 절감할 수 있을 것으로 판단된다.

100 센서 쉴드
200 전선
300 전선피복 최외측부
101 해저케이블 자기장 센서

Claims (3)

1. 해저전력케이블의 유지 및 보수에 관련한 기술로, 전력선의 고유자기장의 값을 감지하는 해저케이블 자기장 센서(101); 센서의 데이터 값을 관측소로 전송; 이러한 데이터를 분석하여 정확한 유지보수 결정을 내리게 해 주는 기술.
   
2. 제 1항에 있어서,
   해저케이블 자기장 센서(101)는 전선 고유의 자기장에 의해 상하운동을 하면서 자가발전을 하여 수득된 데이터를 관측소로 전송하게 하는 것을 특징으로 하는 해저케이블 자기장 센서(101)장치.
   
3. 제 1항에 있어서,
   해저케이블 자기장 센서(101)은 초고압케이블의 시스(sheath)부분의 상단에 2~3cm의 실리콘 필러 내부에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 해저케이블 자기장 센서(101)장치.
   
   
   

Images