KR950012287B1 - 사고철탑 위치 자동 검출시스템 - Google Patents

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내용 없음.

Description

사고철탑 위치 자동 검출시스템

제1도는 송전계통에서 섬락사고발생시 전류의 흐름을 나타낸 도면으로,

a도는 송전선로 양단의 변전소들 각각이 접지원을 갖는 경우,

b도는 한쪽의 변전소만 접지원을 갖는 경우,

c도는 인접한 두 철탑의 경간에서 사고가 발생한 경우를 각각 나타낸 도면.

제2도는 전류차동방식에 의한 사고검출원리를 설명하기 위한 도면.

제3도는 사고검출기의 회로도.

제4도는 본 발명에 따른 통신방식을 설명하기 위한 도면.

제5도는 본 발명에 따른 통신장치의 일 실시예를 나타낸 도면.

제6도는 본 발명에 따른 통신장치의 다른 실시예를 나타낸 도면.

본 발명은 송전철탑(power transmission tower)의 애자(procelain insulator)부분의 소손(燒損)에 따른 송전선로의 고장을 조기에 검출하여 복구하기 위한 사고철탑 위치 자동 검출 시스템에 관한 것이다.

가공송전선로는 대자연속에 노출되어 있어 일반적으로 사고발생의 빈도가 높다.

사고는 주로 송전철탑의 애자부분에 발생되며 순간적인 섬락(閃絡:flash over)에 의해 애자가 소손된다.

한편, 전력공급의 안정을 위한 측면에서는 송전선의 고장원인을 조기에 발견하여 수리해야 할 필요가 있기 때문에 고장부위(대부분의 경우 철탑임)의 위치를 신속하게 알아내는 것이 절실히 요구된다.

따라서, 본 발명에서는 사고철탑의 위치를 자동으로 검출하여 사고철탑의 위치를 변전소 또는 보수원에게 알려주는 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송전계통내에 설치된 복수의 철탑에서 발생되는 사고를 검출하고 사고지점을 식별하기 위한 시스템에 있어서, 상기 복수의 철탑 각각에 설치되고 가공지선을 통하여 흐르는 사고전류의 흐름방향 및 크기의 비율차이에 의해 사고가 발생되었음을 검출하는 복수의 검출수단과, 상기 복수의 검출수단 각각에 하나씩 연결되고 자신과 연결된 상기 검출수단으로부터 제공되는 소정의 상태신호에 응답하여 작동되며 상기 상태신호가 사고발생을 나타내는 겅우 자신이 설치된 상기 철탑에서 사고가 발생되었음을 알리는 통신신호를 발생시키는 복수의 통신수단과, 상기 통신신호를 받아들이고 해독하여 사고발생위치를 나타내는 표시수단을 포함하고, 상기 복수의 통신수단 각각은 사고철탑에 설치된 임의의 통신수단으로부터 출력되는 상기 통신신호를 순차로 중계하여 상기 통신신호가 상기 표시수단으로 전달되게 하는 것이 특징이다.

본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 통신수단들 각각은 자신과 연결된 상기 검출수단으로부터 제공되는 상기 상태신호에 의해 작동되어 소정의 위치변조신호를 발생시키는 신호발생수단과, 인접철탑에 설치된 상기 통신수단으로부터 발신된 상기 위치신호를 수신하는 수신수단과, 상기 신호발생수단의 출력신호 또는 상기 수신수단의 출력신호를 받아들여 다시 이웃철탑에 발신하여 중계하는 발신수단과, 상기 수신수단 및 상기 발신수단이 동시에 동작되지 않도록 상기 수신수단 및 상기 발신수단의 동작이 소정의 시간간격을 두고 이루어지도록 제어하는 타이머수단과, 상기의 수단들에 직류전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 통신수단들 각각은 자신과 연결된 상기 검출수단으로부터 제공되는 상기 상태신호에 의해 작동되어 자신이 위치를 나타내는 변조신호를 발생시키는 신호발생수단과, 상기 변조신호에 응답하여 광신호(레이저, 적외선 등)를 발생시키는 광신호발생수단과, 상기 신호발생수단으로부터 제공되는 상기 변조신호에 응답하여 상기 광신호발생수단을 구동시키는 구동수단과, 인접철탑에 설치된 상기 통신수단으로부터 발신된 상기 광신호를 받아들여 전기신호로 변환하는 광전변환수단과, 상기 광전변환수단의 출력신호를 증폭하는 증폭수단과, 상기 증폭수단의 출력신호에서 직류성분을 제거하고 상기 변조신호만을 인출하는 여파 및 파형정형수단과, 상기 신호발생수단의 출력신호와 상기 여파 및 파형정형수단의 출력신호를 받아들여 상기 구동수단으로 전달하는 수단과, 상기의 수단들에 직류전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하는 것이다.

이제부터 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 대해 상세히 설명하도록 하겠다.

먼저, 제1도를 참조하면서 사고발생시 고장전류의 분포를 살펴보기로 하겠다.

애자련(insulator chain)을 따라 섬락사고가 발생하면 송전선로 양단의 변전소(substation) 각각에 접지원(ground source)에 있는 경우와 어느 한쪽의 변전소에만 접지원이 있는 경우에 따라서 고정전류가 흐르는 방향이 달라진다.

전자의 경우에는 제1a도와 같이 지락사고전류가 흐른다. 즉, 고장전류는 가공지선(overhead ground wire)과 대지로 나뉘어 흐르게 되는데, 이때 각 철탑의 가공지선에 흐르는 전류의 방향을 비교해 보면, 사고철탑에서는 양방향으로 흐르나 사고가 발생되지 않은 철탑(이하 '건전철탑'이라 함)에서는 단일 방향으로 흐른다.

따라서, 사고발생시 가공지선을 따라 흐르는 전류의 방향을 판별의 척도로서 삼으면 사고철탑과 건전철탑은 구별될 수 있다.

또한, 후자의 경우(즉, 한쪽의 변전소에만 접지원이 있는 경우)에는, 제1b도에 도시된 바와 같이, 건전철탑에서 가공지선의 전류는 단일 방향으로 흐르거나 아니면 양방향중 어느 한 방향으로도 흐르지 않게되고, 사고철탑에서는 가공지선의 전류가 어느 하나의 방향으로만 흐르게 된다.

한편, 사고가 철탑에서 발생되지 않고 이물접촉, 단선 등에 의해 철탑 사이에서 발생되는 경우(다만, 사고상의 전선이 가공지선에 접촉된 경우는 제외됨) 전류의 분포는 제1c도에 도시된 바와 같다.

이 경우에는 사고가 발생된 구간을 경계로 사고구간의 양측 철탑들의 가공지선에는 사고지점이 위치하는 방향과 반대인 방향으로만 전류가 흐르고 사고구간의 가공지선에서는 전류가 흐르지 않는다.

이상에서 설명된 고장전류분포에서 알 수 있듯이 전류비율 차동방식에 의하면 어떤 철탑이 사고철탑인지 여부를 구분할 수가 있다.

다시 말하면 가공지선에 제2도와 같이 변류기(201)를 설치하고 상기 변류기(201)의 2차회로에 차동회로(202)를 구성하여 비율차동계전방식으로 사고철탑인지 여부를 검출할 수 있게 된다.

상기 비율차동방식이 아닌 단순차동전류방식이나 위상비교방식에 의해서도 사고철탑의 검출은 가능하지만, 단순차동방식은 제2도의 오른편 철탑에서와 같이 건전철탑의 경우에도 전류의 대지귀로선로(ground return wire)에서 나타나는 차전류에 의해 오류가 발생될 수 있어 그 적용이 곤란하며, 위상비교방식은 제1b도 및 제1c도에 도시된 바와 같이 선로 양측의 변전소중 어느 한쪽에 접지원이 없는 경우나 두 철탑 사이의 경간에 사고가 발생되는 경우의 검출이 곤란하다.

따라서, 사고철탑의 검출을 위해 실용가능한 방안은 전류비율차동방식이며, 이 방식에 따르는 비율차동회로의 예가 제3도에 도시되어 있다.

본 발명에서는 송전선로상의 철탑들 각각에 제3도에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 검출기를 설치하여 상기 송전선로에 사고가 발생하는 경우 이를 검출할 수 있도록 한다.

어떤 철탑에서 사고가 발생되어 검출기가 동작되면 몇번의 철탑에서 사고가 발생되었는지를 선로양측의 변전소들중 어느 한쪽 또는 보수센터로 알리는 것이 요구된다.

이제부터 사고가 발생된 임의의 철탑에서 검출정보를 변전소 또는 보수센터로 전송하기 위한 통신장치에 대해 설명하도록 하겠다.

본 발명에서는 제4도에 도시된 바와 같이 철탑간의 중계통신방식을 채용한다.

본 발명에 따른 통신장치는 다음의 두가지 방식중 어느 하나의 방식으로 구성되는데. 그중 한 방식은 무선전신중계방식이고, 다른 하나의 방식은 광중계통신방식이다.

제5도에는 무선전신방식 통신장치의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.

제4도를 첨조하면서 본 실시예에 따른 통신장치에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 실시예에 따른 통신장치의 구성을 살펴보면, 제5도에서, 참조번호 10으로 나타낸 것은 가공지선으로부터 교류전원을 공급받아 소정 전압(3V 또는 6V)의 직류전원을 장치로 공급하기 위한 DC전원공급부이고, 참조번호 20으로 나타낸 것은 검출기(도시되지 않음)로부터 사고가 발생되었음을 나타내는 소정의 상태신호가 제공되면 작동되어 장치로 상기 직류전원이 공급되게 하는 스위치부이며, 30으로 나타낸 것은 송전철탑의 고유번호를 나타내는 식별데이타신호를 발생시키는 신호발생부, 40은 신호발생부(30)등으로부터 제공되는 데이타신호를 변조시켜 발신하는 발신부, 50은 다른 장치로부터 발신된 신호를 수신하여 상기 발신부(40)로 전달하는 수신부, 60은 바로 앞 또는 뒤의 철탑으로부터 발신된 정보를 수신하였을 때 소정의 지연시간이 경과된 후 그 정보를 다음의 철탑으로 중계하도록 하고 상기 발신부(40)에서 발신되는 신호가 수신부(50)에서 재 수신되어 발신-수신상태가 반복되지 않게 소정 시간동안 수신을 억제하는 타이머를 각각 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 시스템에서는 하나의 철탑에 하나의 검출기가 설치되고 각 검출기에는 하나의 통신장치가 연결된다.

따라서, 어떤 철탑에 사고가 발생되어 검출기가 동작되는 경우 그 검출기에 연결된 통신장치는 인근철탑으로 자신이 설치되어 있는 철탑(사고철탑)의 고유번호를 나타내는 소정의 변조신호를 송신한다.

사고철탑의 상기 고유번호를 수신한 인근철탑의 통신장치는 다음 철탑의 통신장치로 사고철탑의 번호를 다시 송신하여 중계하게 된다.

상호 인접한 철탑들의 통신장치들 간에 위와 같은 동작을 반복함으로써 사고철탑의 고유번호는 최종적으로 변전소 또는 복수센터의 수신기(도시되지 않음)로 전달된다.

상기 복구센터의 수신기는 이동통신의 무선호출기에서 발신자가 누구인지를 알 수 있는 것과 같이 사고철탑의 번호를 표시하는 표시수단(도시되지 않음)을 구비하고 있다. 각 철탑의 고유번호는 각 통신장치의 신호발생부(30)에 내장된 DIP스위치에 의해 설정된다.

본 실시예에서는 노이즈의 영향을 받지않도록 하기 위해 수십 내지 수백 ㎒대의 FSK(Frequency Shift Keying)방식을 채용한다.

한편, 통신장치에 전원을 공급하기 위한 전원부(10)는 가공지선을 통하여 흐르는 유도전류(수 A에서 십수 A에 달함)를 이용하는 회로 또는 태양전지로서 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 통신장치의 다른 실시예가 제6도에 도시되어 있다.

제6도는 광중계방식통신장치의 구성을 나타낸 것으로, 참조번호 101로 나타낸 것은 장치에 직류전원을 공급하기 위한 DC전원공급부, 참조번호 102로 나타낸 것은 사고발생을 검출하는 검출부, 103은 상기 검출부(102)가 작동되면 장치로 전원이 공급되게 하는 스위치부, 104는 사고철탑의 고유번호를 나타내는 변조신호를 발생시키는 신호발생부를 각각 나타낸 것이다.

또한, 제6도에서, 참조번호 105 및 106으로 각각 나타낸 것은 발신수단으로서, 신호발생부(104)의 출력신호에 응답하여 램프(적외선램프, 레이저빔 발생기, 크세논램프 등)를 구동시키는 램프구동부와, 이 구동부(105)에 의해 구동되어 광신호를 발생시키는 발광부를 각각 나타낸 것이다.

상기 발광부(106)는 사용되는 광원의 종류에 따라 집광수단이나 필터수단 등으로 구성된다.

제6도에서, 참조번호 107로 나타낸 것은 인접철탑의 통신장치로부터 출력된 광신호를 집속하여 받아들이는 수광부이고, 108은 상기 수광부(107)의 광출력신호를 전기신호로 변환하는 광전변환부, 109는 상기 광전변환부(108)의 미세한 출력신호를 증폭하는 증폭부, 110은 증폭부(109)의 출력중 직류 및 잡음성분을 제외한 신호만을 인출하는 여파 및 파형정형부를 각각 나타낸 것이다.

참조번호 107 내지 110으로 나타낸 구성요소들은 인접철탑의 통신장치로부터 제공되는 신호를 받아들이는 수신수단으로 작용한다.

신호발생부(104) 및 여파 및 파형정형부(110)의 각 출력신호는 오어(OR)회로(111)를 통하여 램프구동부(105)로 제공된다. 송전선로 상의 임의의 철탑에서 사고가 발생하면 검출부(102)는 가공지선을 통하여 흐르는 전류의 방향에 의해 사고발생여부를 검출하고 사고발생여부를 나타내는 소정의 상태신호를 발생한다.

상기 상태신호가 사고발생을 나타내는 경우 스위치부(103)가 작동되어 신호발생부(104)를 구동시킨다.

신호발생부(104)는 전송선로 상의 철탑위치를 나타내는 데이타 신호를 출력하는데, 각 철탑의 고유번호는 내장된 DIP스위치에 의해 설정된다.

상기 신호발생부(104)는 사고지점을 나타내는 고유번호(위치)신호 외에 사고의 내역을 담은 정보신호도 변조시켜 발생시킨다.

사고는 2∼3가지의 유형으로 분리되며, 사고의 유형과 관련된 데이타는 스위치부(103)를 통하여 제공 받게된다. 광원(106a)으로서 크세논램프를 사용하는 경우에 있어서 크세논램프는 점등순간 200∼300V의 전압이 필요하므로 램프구동부(105)는 전원부(101)의 출력전압을 트랜스포머(도시되지 않음)와 콘덴서(도시되지 않음)등으로 구성되는 승압수단(도시되지 않음)을 포함한다.

통신장치가 설치된 임의의 철탑에서 사고가 발생되면 그 통신장치의 램프구동부(105)는 자체의 신호발생부(104)로부터 출력되는 신호에 의해 램프(106a)를 구동하지만, 다른 철탑에서 사고가 발생된 경우는 이웃하는 철탑에 설치된 통신장치의 발광부로부터 전송된 광신호를 받아들이는 수신수단(107∼110)을 통하여 제공되는 신호에 의해 램프(106a)를 구동한다.

발광부(106) 및 수광부(107)에는 광집속수단으로서 볼록렌즈가 설치되며, 발광부(106)내 램프(106a)의 뒷면에는 오목거울형상의 반사경이 설치된다.

램프(106a)로부터 출력된 빛은 볼록렌즈(106b)에 의해 평행광선이 된다.

수광부(107)는 광을 모우기 위한 렌즈로 구성되고 상기 렌즈의 초점거리에 광전변환부(108)의 광입력수단이 위치한다.

이상에서 설명된 바와 같이 동작되는 본 발명의 시스템에 의하면 송전철탑이 사고발생을 즉각적으로 검출할 수 있기 때문에 전력공급의 안정을 꾀할 수 있으며, 사고보수에 따른 비용의 절감은 물론 에너지를 절약할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (6)

1. 송전계통 내에 설치된 복수의 철탑에서 발생되는 사고를 검출하고 사고지점을 식별하기 위한 시스템에 있어서, 상기 복수의 철탑 각각에 설치되고 가공지선을 통하여 흐르는 전류의 흐름방향 및 크기의 비율차이에 의해 사고발생을 검출하는 복수의 검출수단과, 상기 복수의 검출수단 각각에 하나씩 연결되고 자신과 연결된 상기 검출수단으로부터 제공되는 소정의 상태신호에 응답하여 작동되며 상기 상태신호가 사고발생을 나타내는 경우 자신이 설치된 상기 철탑에서 사고가 발생되었음을 알리는 통신신호를 발생시키는 복수의 통신수단과, 상기 통신신호를 받아들이고 해독하여 사고발생위치를 나타내는 표시수단을 포함하고, 상기 복수의 통신수단 각각은 사고철탑에 설치된 임의의 통신수단으로부터 출력되는 상기 통신신호를 순차로 중계하여 상기 표시수단으로 전달하는 것을 특징으로 하는 사고철탑 위치 자동 검출시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 통신수단들 각각은 자신과 연결된 상기 검출수단으로부터 제공되는 상기 상태신호에 의해 작동되어 소정의 위치를 나타내는 위치신호를 발생시키는 신호발생수단과, 인접철탑에 설치된 상기 통신수단으로부터 발신된 상기 상태신호를 수신하는 수신수단과, 상기 신호발생수단의 출력신호 또는 상기 수신수단의 출력신호를 받아들여 중계하기 위해 재발신하는 발신수단과, 상기 수신수단 및 상기 발신수단이 동시에 동작되지 않도록 상기 수신수단 및 상기 발신수단의 동작이 소정의 시간간격을 두고 이루어 지도록 제어하는 타이머수단과, 상기 수단들에 직류전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 사고철탑 위치 자동 검출시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 통신수단들 각각은 자신과 연결된 상기 검출수단으로부터 제공되는 상기 상태신호에 의해 작동되어 소정의 위치를 나타내는 위치신호를 발생시키는 신호발생수단과, 상기 위치신호에 응답하여 광신호를 발생시키는 광신호발생수단과, 상기 신호발생수단으로부터 제공되는 상기 위치신호에 응답하여 상기 광신호발생수단을 구동시키는 구동수단과, 인접철탑에 설치된 상기 통신수단으로부터 발신된 상기 광신호를 받아들여 전기신호로 변환하는 광전변환수단과, 상기 광전변환수단의 출력신호를 증폭하는 증폭수단과, 상기 증폭수단의 출력신호에서 직류 및 잡음성분을 제거하고 순수위치신호만을 인출하는 여파 및 파형정형수단과, 상기 신호발생수단의 출력신호와 상기 여파 및 파형정형수단의 출력신호를 받아들여 상기 구동수단으로 전달하는 수단과, 상기의 수단들에 직류전원을 공급하는 전원공급수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 사고철탑 위치 자동 검출시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 광신호발생수단 및 상기 광전변환수단은 광집속수단을 구비한 것을 특징으로 하는 사고철탑 위치 자동 검출시스템.
5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 광신호발생수단은 적외선램프와 레이저발생기 및 크세논램프중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 사고철탑 위치 자동 검출시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 광신호발생수단이 상기 크세논램프에 의해 구성되는 경우 상기 전원공급수단은 상기 크세논램프에 전압을 공급하기 위해 전원전압을 승압하는 승압수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 사고철탑 위치 자동 검출시스템.