Malfunction Detection of High Voltage Equipment Using Microphone Array and Infrared Thermal Imaging Camera

Microphone Array와 열화상 카메라를 이용한 고압설비 고장검출

  • 한순신 (부산대학교 전자전기공학부) ;
  • 최재영 (부산대학교 전자전기공학부) ;
  • 이장명 (부산대학교 전자전기공학부)
  • Published : 2010.01.01


The paper proposes a hierarchical fault detection method for the high voltage equipment using a microphone array which detects the location of fault and the thermal imaging and CCD cameras which verifies the fault and stores the image, respectively. There are partial arc discharges on the faulty insulators, which generates a specific pattern of sound. Detecting the signal using the microphone array, the location of the faulty insulator can be estimated. The 6th band-pass filter was applied to remove noise signal from wind or external influence. When the mobile robot carries the thermal and CCD cameras to the possible place of the fault insulator, the fault insulators or power transmission wires can be detected by the thermal images, which are caused by the aging or natural erosion. Finally, the CCD camera captures the image of the fault insulator for the record. The detection scheme of fault location using the microphone array and the thermal images have been proved to be effective through the real experiments. As a result of this research, it becomes possible to use a mobile robot with the integrated sensors to detect the fault insulators instead of a human being.


  1. 강대수, "배전선로 불량애자 검출에 관한 연구," 한국 통신학회 논문지, vol. 25, no. 6, pp. 46-51, 2000.
  2. J. Jin, C. S. Chang, C. Chang, T. Hoshino, M. Hanai, and N. Kobayashi, "Classification of partial discharge events in gas-insulated substations using wavelet packet transform and neural network approaches," IEEE Proc,-Sci. Meas. Technol,. vol. 153, no. 2, pp. 55-63, 2006.
  3. 조연옥, "송전선로의 코로나에 의한 전파잡음 통계적 예측 모델," 전기학회지, vol. 35, no. 5, pp. 290-294, 1986.
  4. 조연옥, "송전계통의 코로나에 의한 라디오잡음 분석," 전기학회지, vol. 35, no. 1, pp. 5-10, 1986.
  5. 임용배, "전기설비 진단을 위한 적외선 열화상 온도분포 패턴분석 및 능동시험에 관한 연구," 홍익대학교, 2006.
  6. G. Clifford Carter and P. B. Abraham, "Estimation of source motion from time delay and time compression measurements," J. Acoust. Soc. pp. 830-832, 1980.
  7. 문성배, "Microphone Array를 이용한 船舶 汽笛音源 追跡에 관한 硏究," 한국해양대학교 박사 논문, 2002.
  8. T. Nishiura, T. Yamada, S. Nakamura, and K. Shikano, "Localization of multiple sound sources based on a CSP analysis with a microphone array," IEEE/ICASSP, vol. 2, pp. 1053-1056, 2000.
  9. 이학주, 김효원, 이규하, "Microphone Array를 이용한 화자 추적 시스템 구현," TI korea 제4회 DSP 디자인 컨테스트 우수 논문집, 2001.
  10. 정양원, 강홍구, 이충용, 윤대희, "지연 추정 기능을 갖는 Microphone Array 알고리즘," 한국통신학회, vol. 30, no. 1C, pp. 54-60, 2005.
  11. 권기룡, 우창용, 권기창, "3개의 마이크로폰과 음향 시간 지연을 이용한 온라인 인식 적응 능동잡음제거 모델," 한국통신학회, vol. 5, no. 1, pp. 567-574, 1995.
  12. 윤종락, "소음원 영상화를 위한 마이크로폰 배열 설계," 부경대학교 음향진동공학연구소, vol. 2, pp. 169-174, 1997.
  13. L. Meyer, S. Jayaram, and E. A. Cherney, "Thermal conductivity of filled silicone rubber and its relationship to erosion resistance in the inclined plane test," IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 11, no. 4, Aug. 2004.
  14. C. Kargel, "Thermal imaging to measure local temperature rises caused by hand-held mobile phones," IMTC 2004-Instrumentation and Measurement Technology Conference Como, Italy, 18-20, May 2004.
  15. 이기상, "적외선 카메라를 이용한 초고압 변압기의 온도 특성 분석," 조선대학교, 2003.
  16. 임용배, "전기설비 진단을 위한 적외선 열화상 온도분포 및 능동시험에 관한 연구", 홍익대학교, 2006.
  17. 이학현, "적외선카메라를 이용한 배전선로 결함진단," 전남대학교 산업대학원, 2003.
  18. J. Sawada, K. Kusurnoto, Y. Maikava, Munakata, and T. Ishikawa, "A mobile robot tor inspection of power transmission lines," Power Delivery, IEEE Transaction on, vol. 6, Issue 1, pp. 309-315, Jan. 1991.
  19. 이채봉, 장비, "음원 위치수정을 위한 음향 홀로그래픽법의 수치 시뮬레이션," 동서대학교부설연구소, vol. 2, pp. 361-370, 1997.