KR20190041758A - 선로 부식 탐상장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치는, 각각 일 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 가지는 복수의 코어와, 각각 복수의 코어 중 일부의 배치공간을 제공하고 복수의 코어가 각각 가지는 돌출부가 선로를 향하게 서로 결합되도록 구성된 복수의 바디와, 각각 복수의 코어가 각각 가지는 돌출부에 권선되는 복수의 코일과, 복수의 코일 중 일부로 전류를 전달하고 복수의 코일 중 다른 일부에 흐르는 전류를 측정하는 측정부와, 측정부의 측정결과에 기초하여 선로의 부식 정보를 생성하는 처리부를 포함할 수 있다.

Description

선로 부식 탐상장치 {Apparatus for inspecting corrosion of electric power line}
본 발명은 선로 부식 탐상장치에 관한 것이다.
선로(송전선로, 배전선로, ACSR전선 등)는 지속적 사용과정에서 외부환경 등으로 인해 부식될 수 있다. 이러한 선로의 부식은 안전사고를 유발하거나 전력품질을 저하시킬 수 있으므로 관리될 필요가 있다.
하기의 특허문헌은 전선 부식 진단 방법 및 장치를 개시하며, 전선의 와전류를 검출하는 와류 탐상부를 개략적으로 개시하나, 상기 와류 탐상부의 구조를 개시하지 못하므로, 검출 정확도/정밀도를 확보하는데 있어서 한계를 가진다.
일본 공개특허공보 특개2000-275165호
본 발명은 선로 부식 탐상 정확도/정밀도가 향상된 구조를 가지는 선로 부식 탐상장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치는, 각각 일 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 가지는 복수의 코어; 각각 상기 복수의 코어 중 일부의 배치공간을 제공하고 상기 복수의 코어가 각각 가지는 돌출부가 선로를 향하게 서로 결합되도록 구성된 복수의 바디; 각각 상기 복수의 코어가 각각 가지는 돌출부에 권선되는 복수의 코일; 상기 복수의 코일 중 일부로 전류를 전달하고 상기 복수의 코일 중 다른 일부에 흐르는 전류를 측정하는 측정부; 및 상기 측정부의 측정결과에 기초하여 상기 선로의 부식 정보를 생성하는 처리부; 를 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코어 각각은 상기 복수의 코일 중 상기 측정부로부터 전류를 전달받는 송신코일이 권선되는 돌출부와 상기 선로에 의해 전류가 유도되는 수신코일이 권선되는 돌출부를 함께 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 코어 각각은 상기 선로의 길이방향을 따라 배치되고, 상기 선로의 원주방향을 따라 서로 이격될 수 있다.
예를 들어 선로 부식 탐상장치는, 상기 복수의 코어의 일단을 서로 연결하는 적어도 하나의 힌지; 및 상기 복수의 코어의 타단 간의 이격거리를 제어하는 레버를 가지는 구조체; 를 더 포함할 수 있다.
예를 들어 상기 선로 부식 탐상장치는, 상기 복수의 바디로부터 상기 선로의 길이방향으로 이격되어 배치되고 상기 선로에 접촉하여 회전하는 복수의 바퀴; 및 상기 복수의 바퀴의 회전에 따라 상기 복수의 바디가 상기 선로의 길이방향을 따라 움직이도록 상기 복수의 바퀴와 상기 복수의 바디를 연결하는 구조를 가지는 구조체; 를 더 포함할 수 있다.
예를 들어 상기 선로 부식 탐상장치는, 상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나의 회전을 카운트하는 엔코더를 더 포함하고, 상기 처리부는 상기 측정부의 측정과 상기 복수의 바퀴의 회전이 교대로 진행되도록 상기 측정부의 측정시간과 상기 복수의 바퀴의 회전시간을 제어할 수 있다.
예를 들어 선로 부식 탐상장치는, 상기 측정부 및 상기 처리부를 수용하는 밸런싱부를 더 포함하고, 상기 구조체는 상기 선로의 폭방향으로 연장되어 각각 상기 밸런싱부에 연결된 복수의 암(arm)을 가질 수 있다.
예를 들어, 상기 측정부는, 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 신호를 생성하는 신호발생부; 및 상기 복수의 신호를 믹싱(mixing)하여 상기 복수의 코일 중 일부로 전달할 전류를 생성하는 믹서; 를 포함하고, 상기 처리부는 상기 복수의 코일 중 다른 일부에 유도되는 전류의 스펙트럼을 분석하고 분석결과에 기초하여 상기 선로의 임피던스 정보를 생성하고 상기 임피던스 정보에 기초하여 상기 부식 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 처리부는 상기 임피던스 정보에서 단위 주파수 변경에 따른 임피던스 변동값을 연산하고 상기 임피던스 변동값을 기준값과 비교하고 비교결과에 따라 상기 선로의 부식 여부 정보가 포함된 상기 부식 정보를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 선로 부식 탐상 정확도/정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치를 선로의 길이방향에서 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치를 선로의 폭방향에서 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 개방 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 결합 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 선로에서의 이동을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 선로에서의 이동을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 신호처리 과정을 나타낸 블록도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치를 선로의 길이방향에서 나타낸 정면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치는, 코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c), 바디(121, 122) 및 코일(131a, 131b, 131c, 132a, 132b, 132c) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c)는 각각 일 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부(예: 보빈(bobbin))를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c)는 투자율이 높은 재료(예: 페라이트(ferrite), 철, 니켈 등)로 구현될 수 있으며, 2개의 돌출부로 이루어진 U형태를 가질 수 있다.
상기 코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c)는 바디(121, 122)의 표면에 놓이거나 바디(121, 122)에 물리적으로 체결될 수 있으며, 설계에 따라 상기 코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c)의 일부가 바디(121, 122)에 삽입 또는 내장될 수도 있다.
바디(121, 122)는 각각 코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c) 중 일부의 배치공간을 제공하고 코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c)가 각각 가지는 돌출부가 선로(10)를 향하게 서로 결합되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 바디(121, 122) 중 하나의 일단은 다른 하나의 일단과 서로 결합되고, 상기 바디(121, 122) 중 하나의 타단과 다른 하나의 타단이 서로 결합될 수 있다. 여기서, 상기 바디(121, 122)가 서로 결합된다는 것은 상기 바디(121, 122)가 서로 접촉, 밀착 또는 인접된 상태로 유지될 수 있는 것을 의미한다.
코일(131a, 131b, 131c, 132a, 132b, 132c)은 각각 코어(111a, 111b, 111c, 112a, 112b, 112c)가 각각 가지는 돌출부에 권선될 수 있다. 이에 따라, 코일(131a, 131b, 131c, 132a, 132b, 132c)의 전류에 따라 출력되는 자속은 선로(10)에 집중될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치를 선로의 폭방향에서 나타낸 측면도이다.
도 2를 참조하면, 코어(111, 112) 각각은 측정부로부터 전류를 전달받는 송신코일(131, 132)이 권선되는 돌출부와 선로(10)의 와전류에 의해 전류가 유도되는 수신코일(133, 134)이 권선되는 돌출부를 함께 포함할 수 있다.
또한, 코어(111, 112) 각각은 선로(10)의 길이방향을 따라 배치되고, 선로(10)의 원주방향을 따라 서로 이격될 수 있다.
송신코일(131, 132)은 선로(10)의 왼쪽 특정 지점을 향하여 자속을 집중적으로 출력할 수 있으며, 수신코일(133, 134)은 선로(10)의 오른쪽 특정 지점으로부터 자속을 집중 수신할 수 있다.
따라서, 수신코일(133, 134)이 수신하는 자속과 송신코일(131, 132)에 의해 선로(10)에 유도된 와전류 간의 상관관계는 높아질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 개방 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 결합 상태를 나타낸 사시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 바디(121, 122)의 일단은 힌지(123)를 통해 서로 연결되고, 바디(121, 122)의 타단 간의 이격거리는 가변적일 수 있다. 또한, 상기 힌지(123)는 연결부(124)에 연결될 수 있다. 상기 연결부(124)는 구조체에 연결될 수 있다.
한편 설계에 따라, 코어(111d, 111e, 112d, 112e)와 코일(131d, 131e, 132d, 132e)은 바디(121, 122)에 내장될 수 있다. 예를 들어, 바디(121, 122)는 금속재료로 구현된 표면에 절연재료가 채워진 구조를 가져서 코일(131d, 131e, 132d, 132e)이 받을 수 있는 부정적 영향을 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 선로에서의 이동을 나타낸 측면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 선로에서의 이동을 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치는 밸런싱부(145), 구조체(161), 구동부(162), 바퀴(163) 및 엔코더(164) 중 적어도 일부를 더 포함할 수 있다.
구조체(161)는 바퀴(163)의 회전에 따라 바디(120)가 선로(10)의 길이방향을 따라 움직이도록 바퀴(163)와 바디(120)를 연결하는 구조를 가질 수 있다.
또한, 상기 구조체(161)는 바디(120)를 개방하거나 결합하기 위해 상단에 배치된 레버를 가질 수 있다. 상기 레버는 도 3 및 도 4에 도시된 연결부와 기계적으로 연계될 수 있다.
또한, 상기 구조체(161)는 선로(10)의 폭방향으로 연장되어 각각 밸런싱부(145)에 연결된 복수의 암(arm)을 가질 수 있다.
밸런싱부(145)는 선로(10)의 아래에 배치되어 구조체(161)의 무게중심을 밸런싱(balancing)함으로써, 선로 부식 탐상장치의 구조적 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 밸런싱부(145)는 측정부, 처리부 및 배터리 중 적어도 일부를 수용할 수 있으며, 측정부, 처리부 및 배터리를 외부 충격으로부터 보호하도록 내구성이 높은 재료로 구현될 수 있다.
구동부(162)는 밸런싱부의 처리부로부터 신호를 전달받고 상기 신호에 따라 바퀴(163)에 회전력을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상기 구동부(162)는 바디(120)의 앞과 뒤에 각각 배치되는 복수의 모터를 포함할 수 있다.
바퀴(163)는 바디(120)로부터 선로(10)의 길이방향으로 이격되어 배치되고 선로(10)에 접촉하여 회전할 수 있다.
엔코더(164)는 바퀴(163)의 회전을 카운트할 수 있다. 상기 엔코더(164)의 카운트값은 밸런싱부로 전달될 수 있으며, 밸런싱부의 처리부는 상기 카운트값을 통해 선로 부식 탐상장치의 위치 정보를 생성할 수 있다.
상기 처리부는 상기 위치 정보를 이용하여 선로 부식 탐상장치의 이동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리부는 선로 부식 탐상장치가 소정의 거리 단위(예: 100m)로 선로(예: 4km) 이동하면서 선로 부식을 반복적(예: 40번)으로 탐상하도록 바퀴(163)의 회전시간을 제어할 수 있다. 이에 따라, 선로 부식 탐상장치는 선로(10)의 각 위치 별 부식 정보를 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치는, 측정부(140) 및 처리부(150) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
처리부(150)는 측정 제어 신호(예: 펄스 폭 변조 방식)를 측정부(140)로 전달할 수 있다.
측정부(140)는 상기 측정 제어 신호에 따라 전류를 생성하고 생성한 전류를 코일(130)로 전달할 수 있다.
전류를 전달받은 코일(130)은 선로(10)로 자속을 출력하여 선로(10)에 와전류를 형성시킬 수 있다.
상기 와전류가 형성된 선로(10)는 상기 와전류에 따른 자속을 코일(130)로 출력할 수 있다.
자속을 수신한 코일(130)은 수신한 자속에 따라 생성된 전류를 측정부(140)로 전달할 수 있다.
측정부(140)는 코일(130)로부터 전달받은 전류의 크기 및/또는 위상을 측정할 수 있다.
측정부(140)의 측정결과는 선로(10)의 부식 여부 또는 부식도에 대한 높은 상관관계를 가질 수 있다.
처리부(150)는 측정부(140)의 측정결과에 기초하여 선로(10)의 부식 정보를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 처리부(150)는 수신코일(133)에 유도되는 전류의 스펙트럼을 분석하고 분석결과에 기초하여 선로(10)의 임피던스 정보를 생성하고 임피던스 정보에 기초하여 부식 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 임피던스 정보는 선로(10)의 폭, 길이 등에 따라 결정되는 특성 임피던스에 대한 상대적인 값의 형식으로 생성될 수 있다.
또한, 상기 처리부(150)는 상기 임피던스 정보에서 단위 주파수 변경에 따른 임피던스 변동값을 연산하고 상기 임피던스 변동값을 기준값과 비교하고 비교결과에 따라 선로(10)의 부식 여부를 판단할 수 있다. 선로(10)에서 부식도가 높은 부분은 불안정한 경계조건을 가질 수 있으므로, 선로(10)에서 부식도가 높은 부분에는 불안정적이거나 잡음이 많이 함유된 와전류가 형성될 수 있다. 따라서, 상기 처리부(150)는 주파수 스펙트럼에서 임피던스가 크게 변동되는 주파수 대역을 분석하여 부식 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치는 코일(130)과 선로(10)간의 전자기적 결합관계로 인해 선로(10)의 부식 여부 또는 부식도를 정확/정밀하게 측정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치의 신호처리 과정을 나타낸 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 선로 부식 탐상장치는 믹서(141), 신호발생부(142), 입력부(151), ADC(152), 연산부(153), 제어부(154) 및 출력부(155) 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
신호발생부(142)는 서로 다른 주파수를 가지는 복수의 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 서로 다른 주파수는 저주파수, 중주파수 및 고주파수를 포함할 수 있다.
믹서(141)는 상기 복수의 신호를 믹싱하여 송신코일(131)로 전달할 전류를 생성할 수 있다.
입력부(151)는 수신코일(133)로부터 전류를 입력 받고 입력 받은 전류를 측정할 수 있다.
ADC(152)는 입력부(151)에 의해 측정된 측정값에 대한 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.
연산부(153)는 ADC(152)에 의해 변환된 디지털값에 대한 고조파 분석(Fast Fourier Transform)을 수행하고, 고조파 분석에 따라 추출된 데이터를 소정의 수식에 적용하거나 소정의 룩업테이블의 데이터와 비교하여 선로의 부식 정보를 생성할 수 있다.
제어부(154)는 측정 제어 신호를 생성하고 상기 측정 제어 신호를 신호발생부(142)로 전달할 수 있다.
출력부(155)는 연산부(153)에 의해 생성된 부식 정보를 출력(예: 디스플레이, 원격전송 등)할 수 있다.
한편, 본 명세서에 개진된 처리부(150)는 프로세서(예: 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA)), 메모리(예: 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등), 자기 스토리지, 광학 스토리지 등)로 구현될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
10: 선로
111, 112: 코어
120, 121, 122: 바디
123: 힌지
124: 연결부
130, 131, 132, 133, 134: 코일
140: 측정부
145: 밸런싱부
150: 처리부
161: 구조체
162: 구동부
163: 바퀴
164: 엔코더

Claims (9)

  1. 각각 일 방향으로 돌출된 적어도 하나의 돌출부를 가지는 복수의 코어;
    각각 상기 복수의 코어 중 일부의 배치공간을 제공하고 상기 복수의 코어가 각각 가지는 돌출부가 선로를 향하게 서로 결합되도록 구성된 복수의 바디;
    각각 상기 복수의 코어가 각각 가지는 돌출부에 권선되는 복수의 코일;
    상기 복수의 코일 중 일부로 전류를 전달하고 상기 복수의 코일 중 다른 일부에 흐르는 전류를 측정하는 측정부; 및
    상기 측정부의 측정결과에 기초하여 상기 선로의 부식 정보를 생성하는 처리부; 를 포함하는 선로 부식 탐상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 코어 각각은 상기 복수의 코일 중 상기 측정부로부터 전류를 전달받는 송신코일이 권선되는 돌출부와 상기 선로에 의해 전류가 유도되는 수신코일이 권선되는 돌출부를 함께 포함하는 선로 부식 탐상장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 코어 각각은 상기 선로의 길이방향을 따라 배치되고, 상기 선로의 원주방향을 따라 서로 이격되는 선로 부식 탐상장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 코어의 일단을 서로 연결하는 적어도 하나의 힌지; 및
    상기 복수의 코어의 타단 간의 이격거리를 제어하는 레버를 가지는 구조체; 를 더 포함하는 선로 부식 탐상장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 바디로부터 상기 선로의 길이방향으로 이격되어 배치되고 상기 선로에 접촉하여 회전하는 복수의 바퀴; 및
    상기 복수의 바퀴의 회전에 따라 상기 복수의 바디가 상기 선로의 길이방향을 따라 움직이도록 상기 복수의 바퀴와 상기 복수의 바디를 연결하는 구조를 가지는 구조체; 를 더 포함하는 선로 부식 탐상장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 바퀴 중 적어도 하나의 회전을 카운트하는 엔코더를 더 포함하고,
    상기 처리부는 상기 측정부의 측정과 상기 복수의 바퀴의 회전이 교대로 진행되도록 상기 측정부의 측정시간과 상기 복수의 바퀴의 회전시간을 제어하는 선로 부식 탐상장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 측정부 및 상기 처리부를 수용하는 밸런싱부를 더 포함하고,
    상기 구조체는 상기 선로의 폭방향으로 연장되어 각각 상기 밸런싱부에 연결된 복수의 암(arm)을 가지는 선로 부식 탐상장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 측정부는,
    서로 다른 주파수를 가지는 복수의 신호를 생성하는 신호발생부; 및
    상기 복수의 신호를 믹싱(mixing)하여 상기 복수의 코일 중 일부로 전달할 전류를 생성하는 믹서; 를 포함하고,
    상기 처리부는 상기 복수의 코일 중 다른 일부에 유도되는 전류의 스펙트럼을 분석하고 분석결과에 기초하여 상기 선로의 임피던스 정보를 생성하고 상기 임피던스 정보에 기초하여 상기 부식 정보를 생성하는 선로 부식 탐상장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 처리부는 상기 임피던스 정보에서 단위 주파수 변경에 따른 임피던스 변동값을 연산하고 상기 임피던스 변동값을 기준값과 비교하고 비교결과에 따라 상기 선로의 부식 여부 정보가 포함된 상기 부식 정보를 생성하는 선로 부식 탐상장치.
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