KR20230052049A

KR20230052049A - 배전 가공선로 점검 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20230052049A
Application number: KR1020210135156A
Authority: KR
Inventors: 정종만; 허정훈; 이병성; 김영성; 김상현
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2021-10-12
Filing date: 2021-10-12
Publication date: 2023-04-19

Abstract

배전 가공선로 점검 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 시스템은, 전주에 설치된 배전 가공선로상의 한 영점(P1)과 이로부터 떨어진 거리의 한 원점(P2)에 각각 설치되는 무선 CT(Current Transformer) 장치; 및 두 CT 장치의 시각동기화를 통해 상기 영점(P1)에서 주기적으로 인가된 입사파에 대하여 임피던스 경계점으로부터 반사되어 수신된 반사파와 이와 동시에 상기 임피던스를 투과하여 상기 원점(P2)에서 측정된 투과파를 수신하여 상기 가공전선의 결함 여부를 판단하는 관제 장치;를 포함한다.

Description

배전 가공선로 점검 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR INSPECTION OF DISTRIBUTION OVERHEAD LINE}

본 발명은 배전 가공선로 점검 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 배전 가공선로상의 결함을 검출하기 위한 전파시간을 측정하는 배전 가공선로 점검 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

배전 가공전선은 소선과 강선으로 구성되어 변전소에서 공급되는 전력을 수용가로 전송하며 선로의 결함/고장 발생 시 정전사태를 유발하므로 점검을 통해 유지관리 하는 것이 중요하다.

일반적으로 배전 가공전선의 고장 원인은 주로 클램핑부에서 발생되는 소선의 단선에 있으며, 이외에도 수목접촉에 의한 트래킹 발생, 염해, 오손지역에서 피복 손상으로 인한 전선 부식 등에 있다.

종래에 배전 가공전선의 점검은 대부분 작업자의 육안점검을 통해 불량 개소를 확인하고 있으나 클램핑부는 절연커버로 가려져 있어 육안점검이 불가능하다. 그러므로, 배전 가공전선 클램핑부의 전선 상태를 점검하기 위해서는 활선차로 점검부에 가까이 접근하여 간접 활선작업 봉으로 절연커버를 벗기고, 육안으로 점검을 한 후 다시 절연커버를 체결해야 하는 정밀작업을 수행하고 있다.

그러나, 이러한 정밀작업은 작업자의 숙련도가 요구되고 복잡한 시간과 비용이 크게 소요되며, 전국에 약 900만개의 전주가 있어 전지역에 걸쳐 정밀점검을 수행하기에 어려운 문제가 있다.

한편, 이러한 문제를 개선하고 배전 가공전선의 고장을 효율적으로 점검하기 위해서 가공선로의 일정 구간별로 진행파 분석 기술을 적용하여 점검하는 방식이 요구되고 있다. 여기서, 진행파(Traveling Wave) 신호는 전력선을 통해 한 지점에서 다른 지점으로 계속 나아가는 전자기파로서 임피던스 경계점에서 반사되거나 투과하게 된다. 따라서, 진행파를 이용한 점검은 입사파, 반사파 및 투과파의 수집과 그 신호분석 과정이 필수적으로 필요하다.

그러나, 일반적으로 반사파 분석이 많이 이루어지고 있는 케이블은 도체, 절연체, 중성선 도체로 구성되는 것에 반해, 배전 가공선로는 도체와 절연체로만 구성되는 특성상 입사파를 인가하고 반사파 및 투과파를 측정하는 장치를 구성하기 어려운 문제가 있다.

또한, 기존 반사파 분석기술은 신호의 인가와 수집을 한 지점에서만 수행하고 있는데 가공선로의 경우 선로의 인피던스가 일정하지 않아 전파속도 또한 규정하기 어려워 신뢰도가 떨어지므로, 보다 정확한 점검을 위하여 투과파 측정에 따른 전파속도 분석 방법이 절실히 요구된다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 배전 가공선로상의 영점과 원점의 두 지점에 설치된 무선 CT(Current Transformer) 장치를 시각 동기화하고 영점에서 주기적으로 인가된 입사파에 대하여 측정된 반사파와 원점에서 측정된 투과파의 전파시간의 비를 통해 가공선로의 결함 위치를 산정하는 배전 가공선로 진단 시스템 및 그 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명의 일 측면에 따른, 배전 가공선로 진단 시스템은, 전주에 설치된 배전 가공선로상의 한 영점(P1)과 이로부터 떨어진 거리의 한 원점(P2)에 각각 설치되는 무선 CT(Current Transformer) 장치; 및 두 CT 장치의 시각동기화를 통해 상기 영점(P1)에서 주기적으로 인가된 입사파에 대하여 임피던스 경계점으로부터 반사되어 수신된 반사파와 이와 동시에 상기 임피던스를 투과하여 상기 원점(P2)에서 측정된 투과파를 수신하여 상기 가공전선의 결함 여부를 판단하는 관제 장치;를 포함한다.

또한, 상기 CT 장치는 설치 위치에 따라 상기 영점(P1)에 설치되는 제1 CT 장치와 상기 원점(P2)에 설치되는 제2 CT 장치로 구분되며, 동일한 상기 배전 가공선로상에서 전주를 사이에 두고 양측에 설치될 수 있다.

또한, 상기 제1 CT 장치는 상기 관제 장치로부터 무선통신으로 수신되는 제어신호에 기초하여 상기 가공선로를 따라 원점 방향으로 흐르는 입사파를 발생하고, 상기 입사파가 임피던스 경계점에서 반사되어 수신되는 반사파를 측정할 수 있다.

또한, 상기 제1 CT 장치는 상기 반사파와 입사파 발생 시점으로부터 반사파 수신 시점까지의 전파시간을 측정하여 상기 관제 장치로 전송할 수 있다.

또한, 상기 제2 CT 장치는 상기 관제 장치로부터 무선통신으로 수신되는 제어신호에 기초하여 상기 영점(P1)로부터 흐르는 상기 입사파가 상기 임피던스 경계점을 투과하여 수신되는 투과파를 측정할 수 있다.

또한, 상기 제2 CT 장치는 상기 제1 CT 장치와 시각 동기화되며, 상기 입사파 발생 시점으로부터 상기 투과파 수신 시점까지의 전파시간을 측정하여 상기 관제 장치로 전송할 수 있다.

또한, 상기 CT 장치는 상기 영점(P1)에 설치 시 인가되는 제어신호에 따라 가공선로에 입사파를 발생하는 신호발생 모듈; 상기 영점(P1)에 설치 시 상기 입사파에 따라 수신되는 상기 반사파를 측정하거나, 상기 원점(P2)에 설치 시 상기 입사파에 따라 수신되는 투과파를 측정하는 신호측정 모듈; 상기 가공선로 점검 시의 동작에 따라 측정되는 데이터를 저장하는 저장 모듈; 고유통신 ID를 통해 상기 관제 장치와 무선통신을 연결하는 무선통신 모듈; 및 설치위치와 상기 고유통신 ID를 통해 수신된 제어신호에 따라 당해 CT 장치를 지정된 제1 CT 장치로 동작 시키거나 제2 CT 장치로 동작 시키는 제어 모듈;을 포함할 수 있다.

또한, 상기 무선통신 모듈은 장거리 블루투스 통신, 무선랜, 이동통신, 사물인터넷(IoT) 통신 및 초광대역(Ultra-wideband, UWB) 무선통신 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은 당해 장치와 다른 CT 장치 간 시각 동기화를 처리를 위한 고정밀 타이머를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어 모듈은 상기 고정밀 타이머를 통해 드 CT 장치간 상호 시각을 동기화 설정하고, 상기 배전 가공선로 점검 시의 시간을 상기 고정밀 타이머를 통해 밀리세컨드(ms) 단위의 시분할(Time division)로 카운팅하여 동기화된 시간대의 전파시간을 측정할 수 있다.

상기 관제 장치는 무선통신이 가능한 휴대형 정보통신 단말기로 구성되며, 상기 가공선로상의 영점(P1)과 원점(P2)에 각각 설치된 CT 장치 별 고유통신 ID를 제1 CT 장치 및 제2 CT 장치로 각각 지정하고, 시각 동기화 기능 설정을 위한 제어신호를 인가하여 배전 가공선로 점검을 위한 각 CT 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 제어신호를 인가하여 상기 영점(P1)의 제1 CT 장치에서 수신된 반사파와 상기 원점(P2)의 제2 CT 장치에서 수신된 투과파의 파형을 분석하여 임피던스 경계점의 이상유형을 판별할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 시각 동기화 처리를 통한 동일한 입사파 발생시점으로부터 상기 반사파가 측정된 전파시간과 투과파가 측정된 전파시간을 구하고 그 비를 통해 가공선로상의 결함 위치를 산정할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 각 CT 장치의 전파 측정 시 발생되는 지연시간을 고려하여 배전 가공선로 점검 시 복수의 주기로 전파시간을 측정한 산술평균으로 정확한 전파시간을 분석할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 관제 장치가 전주에 설치된 배전 가공선로상의 결함을 검출하기 위한 배전 가공선로 점검 방법은, a) 배전 가공선로의 영점(P1)과 일정 거리 떨어진 원점(P2)에 제1 CT 장치 및 제2 CT 장치를 설치하여 무선통신을 연결하고 두 CT 장치의 시각을 일치시키는 단계; b) 상기 제1 CT 장치를 통해 배전 가공선로의 결함여부 검출을 위한 입사파를 인가는 단계; c) 상기 가공선로상에 존재하는 상기 임피던스를 투과하여 상기 원점(P2)의 제2 CT 장치에서 측정된 투과파와 상기 임피던스 경계점으로부터 반사되어 상기 영점(P1)의 제1 CT 장치에서 측정된 반사파를 수집하는 단계; 및 d) 수신된 상기 반사파와 투과파의 파형을 분석하여 임피던스 경계점의 이상유형에 따른 결함 상태를 판별하고, 상기 반사파와 투과파의 각 전파시간을 구하고 그 전파시간 비를 통해 결함 위치를 산정하는 단계;를 포함한다.

또한, 상기 a) 단계와 b) 단계 사이에, 상기 영점(P1)의 제1 CT 장치에서 복수의 입사파를 정해진 시간 주기(p)에 따라 인가하도록 제어하는 단계; 상기 원점(P2)의 제2 CT 장치에서 상기 시간 주기(p)에 따라 복수의 투과파를 측정하도록 제어하는 단계; 상기 투과파의 측정 주기를 통해 복수의 지연시간을 산출하는 단계; 및 산출된 상기 복수의 지연시간에 대한 산술평균으로 정확도가 향상된 기준 전파시간을 산정하는 단계;를 포함하는 전파시간 분석 절차를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 d) 단계는, 결함상태 판정을 위해 측정된 상기 투과파의 전파시간을 상기 기준 전파시간과 비교하여 상기 투과파의 전파시간 산정에 대한 신뢰성을 확인하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 c) 단계는, 수집된 상기 투과파 또는 반사파의 원 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 분석하는 단계; 상기 FFT 분석을 통한 필터링 주파수를 결정하는 단계; 입사파 대역 이외의 주파수를 필터링하는 단계; 및 상기 입사파와 상관도를 계산하여 결함 상태 및 그 위치 확인을 위한 반사파 또는 투과파를 결정하는 단계; 를 포함하는 원 신호의 전처리 절차를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 배전 가공전선의 영점과 원점에 CT 장치를 설치하고 입사파 인가에 따른 반사파와 투과파의 측정을 통해 선로의 결함 상태와 결함 위치를 정확하게 판정함으로써 배전 가공전선의 결함을 경제적이고 정확하게 판정할 수 있는 효과가 있다.

또한, 종래의 배전 가공전선의 점검을 위해 작업자가 클램핑부의 절연커버를 벗겨 육안으로 점검을 한 후 다시 절연커버를 체결해야 하는 복잡하고 위험한 정밀작업을 개선하여 소요 시간과 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 두 개의 무선 CT 장치를 활용하여 개선된 배전 가공전선 점검 방식으로 신속한 선로 점검이 가능하여 전국 각지의 배전 가공전선에 대한 점검을 면밀히 수행할 수 있으며 단선 시 산불을 유발하는 등의 2차 재해를 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CT 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전파속도 계산을 위한 전파시간 측정 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전파 수집 및 분석방법을 구체화하여 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 CT 장치에서 검출된 반사파의 처리 절차를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 FFT 분석을 통한 필터링 효과 최적화 방법을 나타낸 그래프이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결된다'거나 '접속된다'고 언급되는 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결된다'거나 '직접 접속된다'고 언급되는 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 아니하는 것으로 이해되어야 할 것이다.

명세서 전체에서, 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

명세서 전체에서, '포함한다', '가진다' 등과 관련된 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 포함한다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 시스템 및 그 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 시스템은 전주에 설치된 배전 가공선로상의 한 영점(零點: P1)과 이로부터 떨어진 거리의 한 원점(遠點: P2)에 각각 설치되는 무선 CT(Current Transformer) 장치(10) 및 두 CT 장치(10)의 시각동기화를 통해 상기 영점(P1)에서 주기적으로 인가된 입사파에 대하여 임피던스로부터 반사되어 수신된 반사파와 이와 동시에 상기 임피던스를 투과하여 상기 원점(P2)에서 측정된 투과파를 수신하여 상기 가공전선의 결함(이하, "고장"과 같은 의미로 사용됨) 여부를 판단하는 관제 장치(20)를 포함한다.

이러한, 관제 장치(20)는 상기 입사파 발생시점으로부터 시각동기화를 통해 측정된 상기 반사파와 투과파가 전파시간 비를 통해 가공선로상의 결함 위치를 산정할 수 있다.

CT 장치(10)는 설치 위치에 따라 상기 영점(P1)에 위치하는 제1 CT 장치(10-1)와 상기 원점(P2)에 위치하는 제2 CT 장치(10-2)로 구분되며, 동일한 배전 가공선로상에서 전주를 사이에 두고 양측에 설치될 수 있다.

제1 CT 장치(10-1)는 관제 장치(20)로부터 무선통신으로 수신되는 제어신호에 기초하여 가공선로를 따라 원점 방향으로 흐르는 진행파(이하, "입사파"라고도 함) 신호를 발생한다.

제1 CT 장치(10-1)는 상기 원점 방향의 가공선로상에 임피던스 경계점(Impedance boundary Point)이 존재하는 경우 상기 입사파가 임피던스 경계점에서 반사되어 수신되는 반사파를 측정한다. 여기서, 상기 임피던스 경계점은 상기 입사파의 흐름을 방해하는 지점으로 가공선로의 클램핑부에서 발생되는 소선의 단선 등의 결함이 발생된 위치일 수 있다.

이 때, 제1 CT 장치(10-1)는 상기 반사파와 입사파 발생 시점으로부터 반사파 수신 시점까지의 전파시간을 측정하여 관제 장치(20)로 전송할 수 있다.

제2 CT 장치(10-2)는 관제 장치(20)로부터 무선통신으로 수신되는 제어신호에 기초하여 상기 영점(P1)로부터 흐르는 입사파가 상기 임피던스 경계점을 투과하여 수신되는 투과파를 측정한다.

이 때, 제2 CT 장치(10-2)는 제1 CT 장치(10-1)와 시각 동기화되어 상기 입사파 발생 시점으로부터 상기 투과파 수신 시점까지의 전파시간을 측정하여 관제 장치(20)로 전송할 수 있다.

이러한, 제1 CT 장치(10-1)와 제2 CT 장치(10-2)는 각자 설치된 영점(P1)과 원점(P2) 위치에서 수행하는 고유 기능(역할) 이외에 아래의 도 2와 같이 공통된 구성을 갖는다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 CT 장치의 구성을 개략적으로 나타낸다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 CT 장치(10)는 신호발생 모듈(11), 신호측정 모듈(12), 저장 모듈(13), 무선통신 모듈(14) 및 제어 모듈(15)을 포함한다.

신호발생 모듈(11)은 상기 영점(P1)의 위치에서, 인가되는 제어신호에 따라 가공선로에 입사파 신호를 발생한다.

신호측정 모듈(12)은 상기 영점(P1)에 설치 시 상기 입사파에 대하여 임피던스 경계점에서 반사되는 반사파 신호를 측정하거나, 상기 원점(P2)에 설치 시 상기 임피던스 경계점을 투과하여 가공선로를 통해 수신되는 투과파를 측정할 수 있다.

저장 모듈(13)은 CT 장치(10)의 동작을 위한 적어도 하나의 프로그램 및 데이터를 저장하고, 가공선로 점검 시의 동작에 따라 측정되는 데이터를 저장한다.

예컨대, 저장 모듈(13)은 다른 CT 장치(10)와 시각 동기화를 처리를 위한 고정밀 타이머 동작을 위한 시각 프로그램과 시각 데이터를 저장할 수 있다.

무선통신 모듈(14)은 고유통신 ID를 통해 관제 장치(20)와 무선통신을 연결하여 배전 가공선로 점검을 위한 데이터와 제어신호를 송수신한다.

무선통신 모듈(14)은 장거리 블루투스 통신, 무선랜, 이동통신(예; 4G/5G), 사물인터넷(IoT) 통신 및 초광대역(Ultra-wideband, UWB) 무선통신 중 적어도 하나를 적용할 수 있다.

제어 모듈(15)은 CT 장치(10)의 운용을 위해 상기 각 모듈의 전반적인 동작을 제어한다.

제어 모듈(15)은 설치위치와 무선통신 모듈(14)은 고유통신 ID를 통해 수신된 제어신호에 따라 당해 장치(10)를 지정된 제1 CT 장치(10-1)로 동작 시키거나 제2 CT 장치(10-2)로 동작 시킬 수 있다.

이 때, 제어 모듈(15)은 당해 장치와 다른 CT 장치(10) 간 시각 동기화를 처리를 위해 고정밀 타이머를 포함한다.

제어 모듈(15)은 고정밀 타이머를 통해 CT 장치(10)간 상호 시각을 동기화 설정하고, 배전 가공선로 점검 시의 시간을 고정밀 타이머를 통해 밀리세컨드(ms) 단위의 시분할(Time division)로 카운팅하여 동기화된 시간대의 전파시간을 측정할 수 있다.

관제 장치(20)는 무선통신수단이 구비된 컴퓨터, 노트북, 테블릿 PC, 스마트폰 중 적어도 하나의 정보통신단말기를 활용하여 구성된다.

관제 장치(20)는 배전 가공선로 점검 시스템의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어부(21)를 포함하고, 이를 위한 적어도 하나의 프로그램 및 데이터를 저장하는 메모리와 디스플레이를 포함할 수 있다.

도 1을 참조할 때, 제어부(21)는 배전 가공선로상의 영점(P1)과 일정 거리의 원점(P2)에 각각 설치된 CT 장치(10)별 고유통신 ID를 제1 CT 장치(10-1) 및 제2 CT 장치(10-2)로 각각 지정하고, 시각 동기화 기능 설정을 위한 제어신호를 인가하여 앞서 설명한 제1 CT 장치(10-1) 및 제2 CT 장치(10-2)의 동작을 제어한다.

제어부(21)는 상기 제어신호를 인가하여 상기 영점(P1)의 제1 CT 장치(10-1)에서 수신된 반사파와 상기 원점(P2)의 제2 CT 장치(10-2)에서 수신된 투과파의 파형을 분석하여 임피던스 경계점의 이상유형 존재 여부를 판단한다. 이를 통해 가공선로에 결함이 발생한 상태를 검출할 수 있다.

또한, 제어부(21)는 시각 동기화 처리를 통한 동일한 입사파 발생시점으로부터 상기 반사파가 측정된 전파시간과 투과파가 측정된 전파시간을 구하고 그 비를 통해 가공선로상의 결함 위치를 산정할 수 있다.

이 때, 본 발명의 실시 예에 따른 CT 장치(11, 12)는 무선으로 운용되는 특성상 각 CT 장치(11, 12)의 무선통신과 제어 동작에 지연이 발생할 수 있으므로, 제어부(21)는 각 CT 장치(11, 12)의 전파 측정 시 지연시간을 고려하여 배전 가공선로 점검 시 복수의 주기로 전파시간을 측정한 산술평균으로 정확한 전파시간을 분석할 수 있다.

이러한 제어부(21)는 설정된 프로그램에 의하여 동작하는 하나 이상의 프로세서로 구현될 수 있으며, 상기 설정된 프로그램은 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 방법의 각 단계를 수행하도록 프로그래밍 된 것일 수 있다.

이러한 배전 가공선로 점검 방법은 아래의 도면들을 참조하여 더욱 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 배전 가공선로 점검 방법은 앞서 설명한 도 1과 같이, 점검 대상의 배전 가공선로의 영점(P1)과 일정 거리 떨어진 원점(P2)에 제1 CT 장치(10-1) 및 제2 CT 장치(10-2)를 설치하고 두 CT 장치(11, 12)의 시각을 일치시키는 것으로부터 시작한다(S1).

이하, 제어부(21)는 입사파 발생으로 가공선로에 흐르는 진행파의 상태를 분석함에 있어서, 시각 동기화를 통해 점검 대상 가공선로의 영점(P1)으로부터 원점(P2)까지의 전파특성을 분석하는 절차와 가공선로 결함여부와 그 결함 위치를 분석하는 절차를 분리하여 설명하도록 한다. 이를 통해 그 분석 정확도와 효율을 향상시킬 수 있다.

먼저, 관제 장치(20)의 제어부(21)가 가공선로의 전파특성을 분석하는 절차에 대하여 설명한다.

제어부(21)는 가공선로상의 영점(P1)과 원점(P2)의 거리에 따라 제1 CT 장치(10-1)의 입사파 크기와 주파수를 조정하여 인가하도록 제어하고(S20), 그에 따라 측정되는 전파와 그 전파시간을 수집 및 분석한다(S30).

제어부(21)는 제1 CT 장치(10-1)와 제2 CT 장치(10-2)가 무선으로 운용되는 특성상 제어신호의 무선통신에 소요되는 지연시간, 상기 제어신호에 따라 각 CT 장치 내부에서 동작이 이루어지는데 소요되는 지연시간 등이 전파속도에 비해 매우 커 전파속도에 영향을 주므로, 상기 지연시간을 고려한 전파시간(이하, 기준 전파시간이라 명명함)을 산정한다.

예컨대, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전파속도 계산을 위한 전파시간 측정 방법을 나타낸 개념도이다.

도 4를 참조하면, 제어부(21)는 전파시간을 정확히 측정하기 위하여 제1 CT 장치(10-1)가 영점(P1)에서 복수의 입사파(S₀₁, S₀₂, S₀₃ ...)를 정해진 시간 주기(p)에 따라 인가하도록 제어하고, 원점(P2)의 제2 CT 장치(10-2)에서는 상기 주기(p)에 따라 복수의 투과파(S₁₁, S₁₂, S₁₃...)를 측정하도록 제어한다. 그리고, 상기 투과파의 측정 주기(p+d1, p+d2 ..)를 통해 복수의 지연시간(d1, d2)을 산출한다.

제어부(21)는 상기 복수의 지연시간이 확인될 때 까지 측정 주기(p)를 수회 반복하고(S40; 아니오), 산출된 복수의 지연시간(d1, d2)이 확인되면(S40; 예), 산술평균으로 정확도가 향상된 기준 전파시간을 산정한다(S50).

다음, 관제 장치(20)의 제어부(21)가 가공선로 결함여부와 그 결함 위치를 분석하는 절차에 대하여 설명한다.

제어부(21)는 입사파 크기와 주파수를 조정하여 제1 CT 장치(10-1) 및 제2 CT 장치(10-2)에 배전 가공선로의 결함여부 검출을 위한 제어신호를 인가하고(S60), 그에 따라 측정된 전파와 전파시간을 수집 및 분석한다(S70)

이 때, 제어부(21)는 영점에서 제1 CT 장치(10-1)를 통해 입사파를 발생시키고 가공선로를 통해 제2 CT 장치(10-2)에 수집된 투과파와 그 전파시간을 수신한다. 또한, 제어부(21)는 상기 가공선로상에 임피던스 경계점이 존재하는 경우 제1 CT 장치(10-1)에서 측정된 반사파와 그 전파시간을 더 수신할 수 있다.

이를 통해, 제어부(21)는 수신된 반사파와 투과파의 파형을 분석하여 임피던스 경계점의 이상유형을 판별하고, 상기 반사파와 투과파의 각 전파시간을 구하고 그 비를 통해 결함 위치를 산정할 수 있다(S80).

제어부(21)는 이상유형에 따른 고정과 그 결함 위치를 확인하면(S80; 예), 그 점검 결과를 작업자에게 표시한다(S90).

한편, 아래의 도 5 내지 도 7을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 전파 수집 및 분석방법을 좀더 상세히 설명하도록 한다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 전파 수집 및 분석방법을 구체화하여 나타낸다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 CT 장치에서 검출된 반사파의 처리 절차를 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 FFT 분석을 통한 필터링 효과 최적화 방법을 나타낸 그래프이다.

도 5 내지 도 7을 참조하며, 제어부(21)가 CT 장치(10)를 통해 측정한 반사파와 투과파의 원(raw) 신호는 노이즈를 포함하고 있으며, 노이즈를 포함한 상기 원 신호를 그대로 분석할 경우 반사파 및/또는 투과파를 노이즈와 구분하기 어렵다.

그러므로, 제어부(21)는 다음과 같은 원 신호의 전처리 과정을 통해 보다 정확한 반사파 및/또는 투과파를 검출하기 위한 아래의 절차를 수행한다.

즉, 전파 수집 및 분석을 위한 전처리 과정은 각 CT 장치(10)를 통해 측정된 반사파 및 투과파의 원 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 분석하는 단계(S71), 상기 FFT 분석을 통한 필터링 주파수를 결정하는 단계(S72), 입사파 대역 이외의 주파수를 필터링하는 단계(S73) 및 상기 입사파와 상관도를 계산하여 결함상태 및 그 위치 확인을 위한 반사파 또는 투과파를 결정하는 단계(S74)를 포함한다.

여기서, 제어부(21)는 상태판정을 위해 측정된 투과파의 전파시간(지연시간)은 앞서 전파특성 분석 시 산정된 상기 기준 전파시간과 비교하여 상기 투과파의 전파시간 산정에 대한 신뢰성을 확인(확보)할 수 있다. 그리고, 상기 투과파와 반사파의 전파시간 비를 통해 결함 위치를 도출할 수 있다. 이 때, 상기 결함 위치는 CT 장치가 설치된 영점(P1)과 원점(P2) 사이의 거리에 대한 비로서 도출될 수 있다.

또한, 제어부(21)는 최종 결정된 반사파와 투과파의 크기와 주파수를 서로 비교하여 결함 상태를 판정한다. 이 때, 가공전선의 클램핑부에서 발생되는 소선의 단선에 따른 결함 상태 등을 파악할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 배전 가공전선의 영점과 원점에 CT 장치를 설치하고 입사파 인가에 따른 반사파와 투과파의 측정을 통해 선로의 결함 상태와 결함 위치를 정확하게 판정함으로써 배전 가공전선의 결함을 경제적이고 정확하게 판정할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: CT 장치
10-1/10-2: 제1 CT 장치/제2 CT 장치
11: 신호발생 모듈
12: 신호측정 모듈
13: 저장 모듈
14: 무선통신 모듈
15: 제어 모듈
20: 관제 장치
21: 제어부
P1: 영점
P2: 원점

Claims

전주에 설치된 배전 가공선로상의 한 영점(P1)과 이로부터 떨어진 거리의 한 원점(P2)에 각각 설치되는 무선 CT(Current Transformer) 장치; 및
두 CT 장치의 시각동기화를 통해 상기 영점(P1)에서 주기적으로 인가된 입사파에 대하여 임피던스 경계점으로부터 반사되어 수신된 반사파와 이와 동시에 상기 임피던스를 투과하여 상기 원점(P2)에서 측정된 투과파를 수신하여 상기 가공전선의 결함 여부를 판단하는 관제 장치;
를 포함하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제1항에 있어서,
상기 CT 장치는
설치 위치에 따라 상기 영점(P1)에 설치되는 제1 CT 장치와 상기 원점(P2)에 설치되는 제2 CT 장치로 구분되며, 동일한 상기 배전 가공선로상에서 전주를 사이에 두고 양측에 설치되는 배전 가공선로 점검 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 CT 장치는
상기 관제 장치로부터 무선통신으로 수신되는 제어신호에 기초하여 상기 가공선로를 따라 원점 방향으로 흐르는 입사파를 발생하고, 상기 입사파가 임피던스 경계점에서 반사되어 수신되는 반사파를 측정하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 CT 장치는
상기 반사파와 입사파 발생 시점으로부터 반사파 수신 시점까지의 전파시간을 측정하여 상기 관제 장치로 전송하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제2 CT 장치는
상기 관제 장치로부터 무선통신으로 수신되는 제어신호에 기초하여 상기 영점(P1)로부터 흐르는 상기 입사파가 상기 임피던스 경계점을 투과하여 수신되는 투과파를 측정하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제2 CT 장치는
상기 제1 CT 장치와 시각 동기화되며, 상기 입사파 발생 시점으로부터 상기 투과파 수신 시점까지의 전파시간을 측정하여 상기 관제 장치로 전송하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제2항에 있어서,
상기 CT 장치는
상기 영점(P1)에 설치 시 인가되는 제어신호에 따라 가공선로에 입사파를 발생하는 신호발생 모듈;
상기 영점(P1)에 설치 시 상기 입사파에 따라 수신되는 상기 반사파를 측정하거나, 상기 원점(P2)에 설치 시 상기 입사파에 따라 수신되는 투과파를 측정하는 신호측정 모듈;
상기 가공선로 점검 시의 동작에 따라 측정되는 데이터를 저장하는 저장 모듈;
고유통신 ID를 통해 상기 관제 장치와 무선통신을 연결하는 무선통신 모듈; 및
설치위치와 상기 고유통신 ID를 통해 수신된 제어신호에 따라 당해 CT 장치를 지정된 제1 CT 장치로 동작 시키거나 제2 CT 장치로 동작 시키는 제어 모듈;
을 포함하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제7항에 있어서,
상기 무선통신 모듈은
장거리 블루투스 통신, 무선랜, 이동통신, 사물인터넷(IoT) 통신 및 초광대역(Ultra-wideband, UWB) 무선통신 중 적어도 하나가 적용되는 배전 가공선로 점검 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제어 모듈은
당해 장치와 다른 CT 장치 간 시각 동기화를 처리를 위한 고정밀 타이머를 포함하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제어 모듈은
상기 고정밀 타이머를 통해 드 CT 장치간 상호 시각을 동기화 설정하고, 상기 배전 가공선로 점검 시의 시간을 상기 고정밀 타이머를 통해 밀리세컨드(ms) 단위의 시분할(Time division)로 카운팅하여 동기화된 시간대의 전파시간을 측정하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관제 장치는
무선통신이 가능한 휴대형 정보통신 단말기로 구성되며, 상기 가공선로상의 영점(P1)과 원점(P2)에 각각 설치된 CT 장치 별 고유통신 ID를 제1 CT 장치 및 제2 CT 장치로 각각 지정하고, 시각 동기화 기능 설정을 위한 제어신호를 인가하여 배전 가공선로 점검을 위한 각 CT 장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제어신호를 인가하여 상기 영점(P1)의 제1 CT 장치에서 수신된 반사파와 상기 원점(P2)의 제2 CT 장치에서 수신된 투과파의 파형을 분석하여 임피던스 경계점의 이상유형을 판별하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제어부는
상기 시각 동기화 처리를 통한 동일한 입사파 발생시점으로부터 상기 반사파가 측정된 전파시간과 투과파가 측정된 전파시간을 구하고 그 비를 통해 가공선로상의 결함 위치를 산정하는 배전 가공선로 점검 시스템.
제12항에 있어서,
상기 제어부는
각 CT 장치의 전파 측정 시 발생되는 지연시간을 고려하여 배전 가공선로 점검 시 복수의 주기로 전파시간을 측정한 산술평균으로 정확한 전파시간을 분석하는 배전 가공선로 점검 시스템.
관제 장치가 전주에 설치된 배전 가공선로상의 결함을 검출하기 위한 배전 가공선로 점검 방법에 있어서,
a) 배전 가공선로의 영점(P1)과 일정 거리 떨어진 원점(P2)에 제1 CT 장치 및 제2 CT 장치를 설치하여 무선통신을 연결하고 두 CT 장치의 시각을 일치시키는 단계;
b) 상기 제1 CT 장치를 통해 배전 가공선로의 결함여부 검출을 위한 입사파를 인가는 단계;
c) 상기 가공선로상에 존재하는 임피던스 경계점을 투과하여 상기 원점(P2)의 제2 CT 장치에서 측정된 투과파와 상기 임피던스 경계점으로부터 반사되어 상기 영점(P1)의 제1 CT 장치에서 측정된 반사파를 수집하는 단계; 및
d) 수신된 상기 반사파와 투과파의 파형을 분석하여 임피던스 경계점의 이상유형에 따른 결함 상태를 판별하고, 상기 반사파와 투과파의 각 전파시간을 구하고 그 전파시간 비를 통해 결함 위치를 산정하는 단계;
를 포함하는 배전 가공선로 점검 방법.
제15항에 있어서,
상기 a) 단계와 b) 단계 사이에,
상기 영점(P1)의 제1 CT 장치에서 복수의 입사파를 정해진 시간 주기(p)에 따라 인가하도록 제어하는 단계;
상기 원점(P2)의 제2 CT 장치에서 상기 시간 주기(p)에 따라 복수의 투과파를 측정하도록 제어하는 단계;
상기 투과파의 측정 주기를 통해 복수의 지연시간을 산출하는 단계; 및
산출된 상기 복수의 지연시간에 대한 산술평균으로 정확도가 향상된 기준 전파시간을 산정하는 단계;
를 포함하는 전파시간 분석 절차를 더 포함하는 배전 가공선로 점검 방법.
제16항에 있어서,
상기 d) 단계는,
결함상태 판정을 위해 측정된 상기 투과파의 전파시간을 상기 기준 전파시간과 비교하여 상기 투과파의 전파시간 산정에 대한 신뢰성을 확인하는 단계를 포함하는 배전 가공선로 점검 방법.
제15항에 있어서,
상기 c) 단계는,
수집된 상기 투과파 또는 반사파의 원 신호를 FFT(Fast Fourier Transform) 분석하는 단계;
상기 FFT 분석을 통한 필터링 주파수를 결정하는 단계;
입사파 대역 이외의 주파수를 필터링하는 단계; 및
상기 입사파와 상관도를 계산하여 결함 상태 및 그 위치 확인을 위한 반사파 또는 투과파를 결정하는 단계; 를 포함하는 원 신호의 전처리 절차를 포함하는 배전 가공선로 점검 방법.