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송전선로 직선슬리브 원격점검 방법 및 장치논 문

60P-4-8

Development of a Remote Inspection Method and Device for Line Sleeves

on Transmission Line

이 재 경✝․정 남 준*․김 호 기**․김 경 호**

(Jae-Kyung Lee․Nam-Joon Jung․Ho-Ki Kim․Kyeong-Ho Kim)

Abstract - Line sleeves, which used to connect ACSR cables when transmission lines were constructing, sometimes

cause power transmission failure due to deterioration and corrosion. Therefore, power transmission line should be

inspected regularly to prevent national disaster. Current inspection tool detects insertion length of transmission line on

line sleeves, the inspection tool includes enormous error by operator. Moreover, the system is not controlled remotely,

negligent accident would be caused while inspecting. To deal with those problems, KEPCO reviewed several ways to

inspect line sleeves and proposes new method to inspect line sleeve by measuring magnetic flex which penetrate

junction of steel and aluminum sleeve. The developed inspection tool is reliable enough to detect eccentric sleeves. Also,

the developed inspection device was applied on actual transmission line and verified its effectiveness.

Key Words : Line Sleeve, Transmission Line Inspection, Line Sleeve Eccentricity, ACSR Cable Inspection, Cable Inspection Robot

✝교신저자, 정회원 : 한국전력공사 전력연구원 녹색성장연구소

E-mail : jklee78@kepco.co.kr* 정회원 : 한국전력공사 전력연구원 S/W 센터**정회원 : 한국전력공사 사업총괄본부 송변전전략실 송전팀

접수일자 : 2011년 7월 11일

최종완료 : 2011년 9월 8일

1. 서 론

송전선로의 직선슬리브는 송전선로 시공시 전선을 상호

접속하기 위하여 사용된다. 이 중 ACSR(Aluminium Cable

Steel Reinforced) 전선을 연결하는 슬리브는 알루미늄 슬리

브와 강선 슬리브로 구성되는데, 알루미늄 슬리브는 ACSR

전선의 알루미늄 부분을 연결하고 강선 슬리브는 ACSR 전

선의 강선 부분을 연결한다.

송전선로 직선슬리브의 경우 경년 열화 및 부식으로 인하

여 가공선로 슬리브 접속지점의 과열 또는 단선되는 사고가

발생되며, 이에 따라 슬리브 접속개소 전선 교체 비용이 지

속적으로 증가 할 것으로 예상된다. 현재 운용중인 송전선로

의 전선 삽입량 측정기는 점검작업시 안전사고 위험이 존재

하며, 편심측정 장비의 오차가 크고, 정확성이 낮아서 직선슬

리브의 편심 판정을 위한 개선방안이 필요하다.

근래에 들어서는 대기오염으로 인해 산성비가 내리는 횟

수가 증가함에 따라 송전선로의 접속부위에서 부식으로 인

한 열화가 증가하고 있는 추세이다. 접속부위의 열화는 일

단 초기증상이 발현되면 급속히 상태가 악화되는 특성을 가

지고 있고, 초기증상은 지상 또는 항공기에서 촬영하는 적외

선 열화상으로는 검출이 불가능한 실정이어서 접속부의 비

파괴 탐상이 필연적으로 요구되고 있다. 그러나 송전선로에

서 접속부가 차지하는 중요성에 비추어 현재의 기술은 기대

치 이하의 수준이어서 일부 외국 전력회사에서는 접속 슬리

브에 구멍을 뚫어 내시경으로 확인하는 극단적인 방법까지

고려하고 있는 실정이다. 이와 관련하여, 캐나다의 Hydro-Quėbec

은 LineScout Technology라는 연구과제로 송전선로 활선

점검로봇을 2000년부터 개발하여 최근 735kV 까지의 활선

에 적용하였다[1-4]. 또한, 일본의 관서전력에서는 송전선로

의 상태를 감시 할 수 있는 Hibot Expliner를 개발하여, 현

장에 적용 하였다[5].

(a) LineScout (b) Hibot Expliner

(c) Line sleeve inspection method

그림 1 국내외 송전선로 점검로봇 및 방법

Fig. 1 Transmission line inspection robot & inspection method

Trans. KIEE. Vol. 60P, No. 4, DEC., 2011

송전선로 직선슬리브 원격점검 방법 및 장치 207

국내에서는 송전선로 고장 예방을 통한 전력공급 신뢰도

향상 요구에 따라 ‘가공송전운영업무 기준서(2011.05.26)[6]’

를 제정하여, 송전선로 고장 예방을 위한 점검 및 관리 요소

로 직선슬리브 편심정도를 관리하고 있으며, 편심 슬리브 검

출을 위하여 열화상 카메라, 전선 삽입량 검사기를 이용하고

있다. 그러나 상기 점검방법은 오차에 의한 신뢰도 저하 및

수동 측정에 의한 인적 사고 위험요소를 포함하고 있다. 특

히 전선 삽입량 검사기(Mr. Young)의 경우 편심 슬리브 판

정을 위한 최대 편심량이 ±25mm이나, 측정자의 숙련도에

따른 오차가 ±33mm, 검사기 자체의 오차가 ±15mm이상 발

생하여, 오차가 편심 허용치 보다 큰 실정이다.

본 논문에서는 송전선로의 안정적인 운용을 위하여 송전

선로의 상태 및 직선슬리브의 편심 여부를 원격으로 진단할

수 있는 방법 및 메커니즘을 제시한다. 본 장치는 기존의

측정편차 오차를 제거하고 장비의 측정 오차를 최소화하며,

직선슬리브의 편심 여부를 정확히 진단함으로써, 송전선로의

안정적 운용에 기여 할 수 있는 방안을 제시한다.

2 . 본 론

2 .1 직선슬리브 경년 열화

직선슬리브는 슬리브 내에 존재하는 강선슬리브의 위치에

따라서 전류에 의한 경년열화가 발생하게 된다. 편심이 없

는 ACSR 직선 슬리브의 경우 대부분의 전류가 알루미늄

슬리브를 통해 흐르지만, 편심이 있는 슬리브의 경우 전류가

강선 슬리브를 통하여 흐르게 되며, 이로 인하여 강선 슬리

브에서 열이 발생하게 되어 심한 경우 그림 2(c)와 같이 단

선에 이르게 된다[7].

(a) Current flow on non-eccentric ACSR sleeve

(b) Current flow on eccentric ACSR sleeve

(c) Broken transmission line caused by eccentricity

그림 2 송전선로 직선슬리브 전류흐름 및 단선

Fig. 2 Current flow & broken line sleeve

특히 결함이 있는 ACSR 직선슬리브라 할지라도, 사선에서는

육안 또는 적외선 카메라로는 확인이 불가능하므로 사전에

비파괴 검사에 의한 정밀 점검이 필요하게 되며, 일단 슬리브

에서 열이 발생하게 되면 열화가 급속히 진전되어 단선된다.

2 .2 직선슬리브 원격점검장치 작업환경 분석

가공송전선로에서는 ACSR 선종이 사용되며, 154kV 가공

송전선로에는 ACSR240, ACSR330, ACSR410 선종이 사용

되며, 345kV 송전선로의 경우 ACSR480(R), ACSR480(C)가

사용되고 있다. 따라서 직선슬리브 점검로봇은 이러한 다양

한 전선 위에서 안정적으로 이동 할 수 있어야 한다. 표 1

은 송전선로에 사용되는 전선의 종류 및 직경을 나타낸다.

표 1 송전선로에 사용되는 전선의 종류 및 직경

Tab le 1 Transmission line wires & diameter of wires

단면적[mm2]

선 종95 160 240 330 410

480

R

480

C520

ACSR 13.5 18.2 22.4 25.3 28.5 29.6 30.4 31.5

ACSR/AW 13.5 18.2 22.4 25.3 28.5 29.6 30.4 31.5

STACIR 22.4 25.3 28.5 29.6

또한 송전선로에는 그림 3과 같은 금구류가 장착되어 있

으며, 송전선로 직선슬리브 원격진단장치 이송부는 다음과

같은 장애물을 극복하여 편심측정부를 직선슬리브까지 이송

할 수 있어야 한다.

(a) Stock Bridge Dampers (b) Repair Sleeve

(c) Performed Armor Rods (d) Spacer

그림 3 송전선로에 장착된 장애물들

Fig. 3 Obstacles mounted on transmission line

송전선로에는 전선의 진동으로 인한 손상 및 단선 방지는

위하여 S. B. Damper(Stock Bridge Damper)(a)가 설치되어

있다. 또한 전선의 10% 이내 손상이 발생하였을 경우 사용

하는 보수슬리브(b)가 있다. 보수슬리브가 사용되었을 경우

전선이 표준외경보다 약 61∼70%정도 증가하게 된다. 또한,

현수 크램프의 장악부분의 전선 손상 방지를 위하여 아마로

드(c)를 사용하며, 아마로드를 사용 한 경우 전선의 표준외

경이 약 55∼62% 정도 증가한다는 문제점이 있다. 2도체 전

선의 경우 바람에 의한 꼬임 및 충돌방지를 위하여

Spacer(d)가 장착되어 있다.

2 .3 직선슬리브 원격점검장치 기구부 설계 및 제작

직선슬리브 원격점검장치 기구부는 그림 4와 같이 이동장

치부와 편심측정부로 분리되어 설계되어 있다. 이동장치부는

송전선로 직선슬리브를 점검하기 위하여 편심측정부를 직선

슬리브까지 이송하는 역할을 수행하며, 설치위치에서 직선슬

리브 사이에 S. B. Damper 및 전선 Spacer가 존재하더라도

전기학회논문지 60P권 4호 2011년 12월

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편심측정부를 안전하게 직선슬리브까지 이송하여야 한다.

편심측정부는 자석과 홀센서 및 엔코더로 구성되어 직선슬

리브 내의 강선슬리브의 위치를 검출하는 역할을 수행한다.

이동부

편심측정부

그림 4 직선슬리브 원격점검장치 기구부

Fig. 4 Mechanical Part for line sleeve inspection tool

1) 직선슬리브 원격점검장치 이동장치부

이동장치부는 송전선로 상의 S. B. Damper 및 Spacer를

극복하고, 송전선로상의 직선슬리브까지 편심측정부를 이송

하는 역할을 수행한다. 이동장치부는 2개의 트랙을 이용하

는 2단 캐터필러 구동방식을 채택하였다. 2단 캐터필러 구

동방식은 높은 경사를 극복 할 수 있으며, 송전선로 직선슬

리브 원격점검장치 작업환경 분석에서 언급된 각종 장애물

이 산재하는 작업환경에서도 원격진단장치의 이동을 안정적

으로 수행할 수 있도록 한다. 그림 5는 설계된 송전선로 직

선슬리브 점검로봇의 캐터필러를 나타낸다.

그림 5 로봇 이동용 캐터필러

Fig. 5 Caterpillar for line sleeve inspection robot

캐터필러는 경도15의 우레탄 재질로 되어 있으며, 캐터필

러의 트랙 가운데에는 2단 형태의 홈을 파서 1단의 홈은 전

선을 캐터필러에 끼울 수 있도록 가이드 역할을 한다. 2단

의 홈은 실제 다양한 종류의 전선이 2단 홈에 면 접촉을 이

루며, 송전선로 슬리브 점검로봇 이동시 마찰을 극대화하여

슬립을 방지하고, 진동을 최소화하며, 주행 시 로봇이 전선

에서 이탈하지 않도록 한다.

2개의 이동장치부는 편심측정부를 이용하여 연결되어 2자

유도를 가지며, 2개의 자유도를 이용하여 송전선로의 장애물

환경에서도 안정적으로 이동 할 수 있다. 기구의 이동장치

부를 결합하는 부분은 비대칭적으로 설계하여 구성함으로써,

송전선로의 장애물 이동시 원격점검시스템이 장애물에 의하

여 이탈하는 것을 방지한다.

그림 6 장애물 통과 테스트(S. B. Damper)

Fig. 6 Test for obstacle overcome(S. B. Damper)

그림 7 장애물 통과 테스트(Spacer)

Fig. 7 Test for obstacle overcome(Spacer)

2) 편심측정부

송전선로 슬리브 탐상로봇의 편심측정부는 가공송전선로

접속개수인 직선슬리브 내에 위치한 강선슬리브의 위치를

검출하는 역할을 수행한다. 편심측정부는 2개의 영구자석과

1개의 Hall Sensor, 1개의 Encoder Roller 및 서보구동부로

구성된다.

그림 8 편심측정부 구성

Fig. 8 Block diagram for inspection module

편심측정부는 영구자석과 홀센서 및 자기회로로 구성되어

강선슬리브의 위치를 검출하는 자속측정기[7]와, 슬리브 좌

표계에 대한 센서의 상대위치를 측정하는 광학 엔코더로 구

성된다. 센서는 검사대상 슬리브 표면에 설치되어 센서의

스캔이 원활하게 진행되도록 이동부 사이에 장착되어 슬리

브를 좌에서 우로 스캔 한 후 연속해서 우에서 좌로 스캔한

다. 이들 스캔 데이터는 무선통신을 이용하여 단말기로 전

송되어지며, 단말기는 데이터를 처리하여 슬리브의 위치와

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송전선로 직선슬리브 원격점검 방법 및 장치 209

길이를 계산하게 된다. 이외에 편심측정부 전/후에서 직선슬

리브를 검출하는 근접센서 스위치들과 슬리브 상에서 편심

측정부를 지지하여주는 엔코더롤러, 슬리브 상에서 편심측정

부를 상승/하강 시키는 서보구동부가 있다. 센서의 동작 상

태는 LED를 이용하여 표시되며, 중앙제어기에서는 편심측

정부를 제어하고 편심데이터를 측정하여 단말기로 전송하는

역할을 수행한다.

그림 9 편심측정부 설계 및 구성요소

Fig. 9 Designed inspection module & components

직선슬리브 원격점검장치 편심측정부는 센서위치의 측정

을 위하여 접촉식 광학 Encoder를 구비하고 있다. 접촉식

광학 Encoder는 편심측정부에 장착된 2개의 자속 생성용 자

석을 이용하여 슬리브 표면상에 밀착되며, 슬리브 이동시 광

학 Encoder의 밀착도를 높이고, 이동시 진동을 방지하기 위

하여 Encoder에 부착된 롤러를 이용하여 직선슬리브로부터

편심측정부를 지지한다.

그림 10 직선슬리브 원격점검장치

Fig. 10 Line sleeve inspection robot

3) 직선슬리브 원격점검장치 이동부 모델

직선슬리브 원격 점검로봇 기구부를 제어하기 위하여 라

그랑지 방법을 이용하여 동역학 모델을 구축하였다. 그림 11

은 동역학 모델을 구성하기 위한 Free Body Diagram이다.

모델의 구성을 위하여 로봇의 이동 중심축이 되는 송전선

로 가공전선을 기준축( )으로 하여 구성하였다. 로봇 전체의

움직임을 구성하는 부분을 먼저 모델링하기 위하여 로봇의

전/후단 캐터필러의 질량을 , 캐터필러 이동부 사이의

거리를 , 로봇의 편심측정부의 질량을 , 기준축에서 로

봇까지의 높이를 , 편심측정부의 기준에서 제어시스템 하

단부까지 거리를 , 제어시스템 취부의 질량을 , 각 부분

의 이너셔를 로 모델링 하였다[8].

그림 11 직선슬리브 원격점검장치 Free body diagram

Fig. 11 Free body diagram for line sleeve inspection robot

제어시스템 하단부에 장착되어 로봇 시스템의 중심을 잡

는 하중 추의 경우 역진자 형태의 모델을 사용하였으며, 하

중추가 가지는 각도를 , 제어시스템 하단부에서 무게추 중

심가지의 거리를 , 질량중심의 하중을 , 이너셔 성분을

로 구성하였다.

먼저 로봇이 움직일 경우 그 구동부가 되는 것이

의 움직임이 되는데, 그 기준을 잡기 위하여 가

상의 기준점에서 편심측정부의 가운데까지의 거리()는 이

동거리 와 기준에서 올라간 높이 를 이용하여 기술 할

수 있으며, 그 하부에 위치한 하중 추의 위치()는 삼각함

수를 이용하여 다음과 같이 쓸 수 있다.

(1)

따라서 각 위치 벡터를 미분한 속도 벡터의 경우 식(2)와

같이 나타난다.

(2)

먼저 로봇의 이동부/편심측정부 및 무게추의 수평방향 운

동에너지는 식(3)과 같이 주어진다. 따라서 전체 운동에너지

는 식(4)와 같이 쓸 수 있다.

·

·

(3)

·

·

(4)

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로봇이 가지는 위치에너지는 각 강체에 적용되는 중력의

합과 같으므로 식(5)와 같이 구할 수 있다.

(5)

라그랑지안 은 전체 운동에너지에서 전체 위치에너지의

차이로 정의되며, 유도된 라그랑지안을 라그랑지 방정식에

대입하여 계산하면 로봇이 움직이는 거리()와 무게추의 기

울어지는 각도()에 따라 일반적인 동역학 모델을 구축하면,

그 결과는 식(6), (7)과 같다.

(6)

(7)

2 .4 직선슬리브 원격점검장치 제어시스 템

1) 송전선로 직선슬리브 원격진단 장치 제어 하드웨어

송전선로 압축슬리브 점검로봇의 제어 Object는 다음과

같다. 송전선로 압축슬리브는 1개의 구동모터와 1개의 속도

제어를 위한 엔코더 장착 모터, 1개의 슬리브 위치 검출용

엔코더 및 센서의 전/후반부에 장착된 근접센서, 무선통신을

위한 안테나와 Zigbee 모듈로 구성된다.

송전선로 직선슬리브 원격진단 장치는 Zigbee 인터페이스

를 사용하여 사용자와 통신을 수행하며, 확장을 위하여 1채

널의 GPS(Global Positioning System), 1채널의 화면표시장

치 인터페이스를 내장하였다. 또한 4채널의 디지털 입력 포

트를 내장하고 있으며, 7채널의 디지털 출력 포트를 내장하

고 있다. 3개의 디지털 서보모터를 구동 할 수 있으며 3채

널의 모터를 방향과 PWM(Pulse Width Modulation)을 이용

하여 독립적으로 제어 할 수 있다. 2채널의 전류 증폭 앰프

를 이용하여 모터에 작용하는 힘을 측정할 수 있으며

Couple 된 4채널의 Opto-Coupler가 내장되어 있다.

2) 송전선로 직선슬리브 원격진단 장치 제어 소프트웨어

송전선로 직선슬리브 원격진단 장치 제어 소프트웨어는

송전선로 직선슬리브 원격진단 장치의 각 모듈을 구동 및

제어하며 송전선로 직선슬리브 원격진단 장치 전체의 시스템을

제어하는 역할을 수행한다. 송전선로 직선슬리브 원격 진단

장치 제어 소프트웨어는 중앙제어부에 의한 집중제어방식을

선택하였으며, 시간에 따라 해야 할 일을 트리거링 해 주는

타이머, 명령어 입력부분, 디지털 입력을 받아들일 대 디지털

입력의 노이즈 및 채터링을 제거하기 위한 Input Qualifier,

디지털 입력을 받아들이고 출력을 내 보내는 Digital Input/Output

그림 12 송전선로 직선슬리브 원격진단장치 하드웨어 기능 블록

Fig. 12 Hardware function block for line sleeve inspection robot

그림 13 송전선로 슬리브 탐상장치 소프트웨어

Fig. 13 Software block diagram for line sleeve inspection robot

Module, 아날로그 신호를 수집하기 위한 ADC Controller/Data

Fetcher, DC 모터를 제어하는 DC Motor Controller, PWM

Driver, Over Current Detector로 구성되어 있다. 또한, DC

모터의 엔코더 신호를 수집 할 수 있으며, 3개의 서보모터를

제어하고 Pan-Tilt 카메라를 제어하기 위한 50Hz PWM

Controller, 로봇의 전체 명령을 순차적으로 받아들이는

Fetcher, 명령어를 해독하는 Decoder, 해독된 명령을 수행하

는 Execute, 그리고 수행된 명령의 결과를 사용자에게 보내주

는 Write부분, 각 명령이 잘 수행 될 수 있도록 전체 프로시

저를 조절하여 주는 Scheduler로 구성된다. 그림 13은 송전선

로 슬리브 탐상 장치 소프트웨어를 나타낸다.

3) 송전선로 직선슬리브 원격점검장치 작업 프로시저

송전선로 직선슬리브 원격점검장치는 원격점검장치의 스

위치 입력을 받는 부분, 로봇의 동작에 관련된 명령어를 단

말기로부터 수신 받아서 로봇의 동작을 수행하는 부분, 슬리

브 점검에 관련된 작업을 수행하는 부분, 수집된 데이터를

전송하는 부분으로 구성된다. 스위치의 입력을 받는 부분은

매 1ms 마다 스위치의 입력을 받아서 8ms동안 입력의 변화

가 없을 경우 유효한 입력으로 간주하고, 스위치의 상태를

반영한다. 이러한 프로시저는 로봇이 채터링이나 노이즈에

의하여 스위치의 입력이 들어오는 경우를 제거 할 수 있다.

또한 로봇은 단말기로부터 이동, 측정 서보구동, 속도제어,

슬리브 점검에 관한 명령을 입력 받아서 각각 작업에 상응

하는 하드웨어를 구동시킴으로서, 로봇의 이동 및 동작에 관

련된 작업을 수행 할 수 있다.

Trans. KIEE. Vol. 60P, No. 4, DEC., 2011

송전선로 직선슬리브 원격점검 방법 및 장치 211

(a) 전체프로시져 (b) 슬리브 점검작업 프로시저

그림 14 송전선로 직선슬리브 원격진단장치 제어프로시져

Fig. 14 Control Procedure of line sleeve inspection robot

슬리브 점검작업시 로봇은 먼저 로봇 동작에 관련된 프로

시저로부터 점검작업을 수행 할 것인지에 관한 입력을 받는

다. 만일 점검작업을 수행할 것인지에 대한 입력이 들어올

경우 슬리브가 검출되면(근접센서 동작) 이동장치부의 이동

속도는 점검속도로 변경하여, 편심측정부의 서보모터를 구동

하게 된다. 따라서 편심측정부는 하강하게 되고, 편심측정부

에 장착된 영구자석에 의하여 편심측정부는 슬리브의 표면

에 밀착하게 되며, 엔코더 롤러의 움직임에 따라서 편심측정

부는 부드럽게 슬리브의 표면을 따라서 주행하게 된다. 이

후 엔코더 신호가 1cm을 지날 때마다 강선슬리브의 편심정

보를 단말기로 전송하게 되며, 근접센서의 동작이 정지하게

되면, 원격점검장치가 슬리브 끝에 도달 한 것을 판단하고,

엔코더가 더 이상 움직이지 않을 때 까지 데이터를 전송한

다. 근접센서가 동작하지 않은 상태에서 엔코더 신호의 변

화가 없으면 원격점검장치가 슬리브를 완전히 이탈한 것으

로 판단하고, 역방향으로 움직이며 상기의 프로시저를 다시

수행하게 된다. 수집된 데이터를 단말기로 전송하게 되며,

이후 동작은 사용자의 입력에 따른다.

2 .5 직선슬리브 원격점검장치 사 용 자 프 로그램

송전선로 직선 슬리브 원격진단장치 사용자 소프트웨어

및 하드웨어 구성은 다음 그림과 같다. 사용자 프로그램은

사용자로부터 데이터를 입력받아 그 데이터를 가공하여 사

용자에게 보여주고 그 결과를 파일로 기록하는 역할을 수행

하며, 사용자의 명령을 입력받아 원격진단 장치로 송신하는

역할을 수행한다. 송전선로 슬리브 원격진단장치 사용자 프

로그램은 노트북상에서 구동되는 프로그램으로써, ZigBee

통신을 이용하여 송전선로 슬리브 원격진단장치와 연결되며,

송전선로 슬리브 원격진단장치에서 취득한 편심 데이터를

수신하여 수신된 데이터를 후처리 후 자계강도로 변환하여

사용자에게 보여주는 역할을 수행한다. 송전선로 슬리브 원

격진단장치에 전원을 인가하면, 송전선로 슬리브 원격진단장

치는 세트로 설정된 사용자 단말기를 찾게 된다. 만일 세트

로 설정된 단말기를 찾으면 송전선로 슬리브 원격진단장치

는 ‘master'로 동작하게 되어 ’slave'인 단말기로 ZigBee 연

결 요청을 하게 되며, 연결요청에 의하여 설정된 무선통신

채널은 Directly Linking되어 사용자프로그램과 송전선로 슬

리브 원격진단장치는 데이터 통신을 수행 할 수 있다.

통신이 연결 된 이후 편심측정작업을 수행하기 위해서는

사용자 프로그램에 현재 작업 중인 철탑에 대한 정보를 입

력 한 후 “측정시작” 버튼을 눌러서 작업을 시작한다. 매번

송전선로 슬리브 원격진단장치의 데이터가 사용자 프로그램

으로 들어올 때마다, 사용자 프로그램에는 입력된 데이터가

표시되며, 입력된 데이터를 후처리하여 그래프에 표시한다.

작업 완료 후 “기록” 버튼을 누르게 되면 사용자프로그램

은 입력된 데이터를 전부 기록하고, 편심 계산 알고리즘을

수행하여 수행된 결과를 그래프 하단부에 표시하게 된다.

프로그램의 하단에 위치한 “초기화” 및 “편심측정시작”는

송전선로 슬리브 원격진단장치의 자계강도 측정부의 초기값

을 설정하기 위한 곳이다. “장애물극복” 버튼은 송전선로상

의 각종 장애물을 극복 시 사용되는 것으로써, 각 장애물(S.

B. Damper, Spacer)의 크기에 상관없이 장애물을 극복하는

작업을 수행하도록 한다. 또한 사용자프로그램에는 원격점

검장치에서 전송받은 영상을 표시하는 부분을 추가하여 사

용자가 송전선로의 상태를 인지 할 수 있도록 한다.

그림 15 사용자 인터페이스 프로그램

Fig. 15 User interface of line sleeve inspection robot

2 .6 직선슬리브 원격점검장치 공정 능 력 및 선로시험

개발된 직선슬리브 원격점검장치를 이용하여 신옥천 변전소

내에 위치한 시험선로에서 로봇의 선로시험을 수행하였으며,

시험 슬리브를 제작하여 원격점검장치의 공정능력시험을 수행

하였다. 주행시험은 단도체 및 복도체를 이용하여 수행하였다.

1) 선로시험

현장 선로시험은 2010년 8월 20일에 수행된 복도체 적용

시험은 진단장치의 무게로 인하여 두 선로간 고저차이가 약

45° 이상 발생하여 실험실 환경과 현격한 차이에 직면하여

Spacer 장애물 극복하는 것을 실패하여, 복도체를 위한 새

로운 모델의 개발이 필요할 것으로 사료되었다. 단도체 현

장시험의 경우 원격에서 선로 이동제어가 가능하였으며 선

상에 나열된 장애물도 잘 극복하였다. 단, 시험중 통신이 단

절되는 현상이 발생하였는데 이는 우천으로 인하여 무선통

신의 상태가 불량하여 일어난 것으로 추론되었다.

전기학회논문지 60P권 4호 2011년 12월

212

(a) 복도체 시험 (b) 단도체 시험

그림 16 원격점검장치 현장적용시험

Fig. 16 Line sleeve inspection robot field test

그림 17 시료 직선슬리브 설치간격

Fig. 17 Test sleeve installation for accuracy verification

규격별 L1/Al L2/St Ln/정상 Lp/허용 Lℓ/한계

J-8 640 200 220 195 170

J-9 740 240 250 225 200

J-13 710 240 235 210 185

그림 18 규격 및 조건별 제작수치(압축전 Dimension:mm)

Fig. 18 Test sleeve specification for accuracy verification

1) 양호 : (L1+L2)/2 - L1(또는 L2) ≤ 양부판정 기준치

2) 불량 : (L1+L2)/2 - L1(또는 L2) ＞ 양부판정 기준치

그림 19 편심길이 양부판정 기준

Fig. 19 Condition for eccentric line sleeve

2) 직선슬리브 원격점검장치 공정능력 시험

개발된 송전선로 직선슬리브 원격진단장치의 성능 시험을

실시하고 기존 장비 전선삽입량 검사기(Mr.Young)와의 성

능을 비교하여 개선점을 분석하였다.

동일한 조건하에서의 성능 점검을 위하여 송전선로의 주

종을 이루고 있는 ACSR330㎟, ACSR410㎟, ACSR480㎟(R)

3종 직선슬리브의 정상치, 양부기준치, 허용한계치의 3가지

표 2 제안된 직선슬리브 원격진단장치의 성능비교

Tab le 2 Performance comparison

측정장비 표본수 오차 분산 σ레벨

Mr. Young 135 11.63 9.9 0.84

ALSTER-E 55 3.61 2.04 4.08

(a) Mr. Young performance analysis

211470-7-14-21

규격 하 한 규격 상한

규격 하한 - 25

목표값 *규격 상한 25

표본 평균 3.60545표본 N 55

표준 편차(군내) 2.04244

표준 편차(전체) 2.03301

공정 데이터

Cp 4.08

CP L 4.67CP U 3.49

Cpk 3.49

Pp 4.10

PP L 4.69

PP U 3.51Ppk 3.51

Cpm *

전체 공정 능력

잠재적(군내) 공정 능력

PPM < 규격 하한 0.00

PPM > 규격 상한 0.00PPM 총계 0.00

관측 성능

PPM < 규격 하한 0.00

PPM > 규격 상한 0.00PPM 총계 0.00

기대 성능(군내)

PPM < 규격 하한 0.00

PPM > 규격 상한 0.00PPM 총계 0.00

기대 성능(전체)

군내

전체

ALSTER-E E rror의 공정 능력

(b) ALSTER-E performance analysis

그림 2 0 제안된 직선슬리브 원격점검장치 공정능력 분석

Fig. 2 0 Performance comparison on suggested inspection method

조건을 반영하여 직선슬리브 제작 활용하였다.

기존 전선량 삽입기로 한 개의 슬리브를 3명이 15회씩 측

정하여 총 45회 측정했으며, 3개종의 선로를 위한 총 횟수는

135회였다. 측정된 데이터는 6-시그마 기법을 이용하여 분

석하였다. 전선량 삽입기(Mr.Young)을 사용한 테스트 결과

는 실제 편심 측정 값 대비 11.63mm였으며, 새로 개발한 원

격 직선슬리브 진단장치(Alster-E)에 의한 측정 결과 총 55

회의 평균 측정 오차는 3.66mm였다. 기존 Mr. Young의 경

우 ±25mm의 규격 범위 내에 오차가 있을 확률이 약 95%

정도이지만, 제안된 점검 방법의 경우 규격 범위 내 오차가

있을 확률이 100%이며, 오차의 크기 및 표준편차 또한 기존

운용방식보다 감소하였다.

3. 결 론

본 논문에서는 2개의 캐터필러 트랙을 이용한 이동부와

자속밀도 측정방식을 이용하여 송전선로에 사용된 ACSR

직선슬리브의 건전성을 평가하는 시스템을 개발하였다. 개

Trans. KIEE. Vol. 60P, No. 4, DEC., 2011

송전선로 직선슬리브 원격점검 방법 및 장치 213

발된 시스템은 송전선로를 주행이 가능하며 송전선로에 설

치된 여러 가지 장애물을 극복 할 수 있다. 또한, 직선 슬리

브 내의 강선슬리브의 위치를 정확하게 검출이 가능하고, 선

로상의 이상 유무를 장착된 카메라와 Pan-tilt 모듈을 이용

하여 육안으로 점검이 가능하였다. 그러나 실선로 적용시험

에서 복도체의 Spacer를 극복하지 못하는 문제점이 발생되

어 복도체에 적용하기 위하여 새로운 모델의 개발이 필요할

것으로 사료된다.

본 시스템을 적용할 경우 정확한 편심 측정에 의한 송전

선로 교체비용을 절감 할 수 있다. 송변전 중기 보강 계획

에 의하면 2011년부터 향후 3년 동안 81,516백만원이 계획

중이나, IFRS 도입에 따른 감가상각방법 및 내용연수 등을

감안하여 절감금액을 계산시 전반적으로 1,801백만원이 예상

된다. 또한 송전원의 위험업무를 로봇으로 대체하고 자동화

함에 따른 작업원의 업무 환경 개선 및 인적 사고 위험요소

제거 와 정전을 사전에 예방함으로써 전력공급 품질향상 및

신뢰도 제고 효과가 예상된다.

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Systems, Vol. 16 No. 12, pp.1201∼1207, 2010.

저 자 소 개

이 재 경 ( 李 在 慶)

1978년 1월 21일생.

2004년 경북대학교 전자전기공학과 졸업.

2006년 KAIST 전자전산학과 졸업(석사).

2006년～현재 한국전력공사 전력연구원

재직

Tel : 042-865-5375

Fax : 042-865-7596

E-mail : jklee78@kepco.co.kr

정 남 준 ( 鄭 南 俊)

1966년 3월 8일생

1989년 조선대학교 컴퓨터공학과 졸업

2005년 충북대 전자계산학과(석사)

1991 ~ 현재 한국전력공사 전력연구원

재직

Tel : 042-865-5273

Fax : 042-865-5219

E-mail : njjung@kepco.co.kr

김 호 기 ( 金 浩 基)1968년 7월 4일생.

1994년 충북대 전기공학과 졸업.

2007년～현재 한전 송변전전략실 재직

Tel : 02-3456-4724

Fax : 02-3456-4799

E-mail : hk7928@kepco.co.kr

김 경 호 ( 金 慶 鎬)1956년 8월 15일생.

1996년 삼척대 전기공학과 졸업.

2009년～현재 한전 송변전전략실 재직

Tel : 02-3456-4701

Fax : 02-3456-4799

E-mail : kkh@kepco.co.kr

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