KR102226677B1 - Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same - Google Patents

Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same Download PDF

Info

Publication number
KR102226677B1
KR102226677B1 KR1020170159181A KR20170159181A KR102226677B1 KR 102226677 B1 KR102226677 B1 KR 102226677B1 KR 1020170159181 A KR1020170159181 A KR 1020170159181A KR 20170159181 A KR20170159181 A KR 20170159181A KR 102226677 B1 KR102226677 B1 KR 102226677B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power system
measurement
setting
admittance
reduction system
Prior art date
Application number
KR1020170159181A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190061143A (en
Inventor
이수형
서상수
이승렬
이종주
정구형
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020170159181A priority Critical patent/KR102226677B1/en
Publication of KR20190061143A publication Critical patent/KR20190061143A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102226677B1 publication Critical patent/KR102226677B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/16Measuring impedance of element or network through which a current is passing from another source, e.g. cable, power line
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/16Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/20Measurement of non-linear distortion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04SSYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

본 출원은 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법은, 대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정단계; 상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정하여, 측정결과를 수집하는 측정결과수집단계; 및 상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산단계를 포함할 수 있다. The present application relates to an apparatus and a method for measuring harmonic impedance of a power system, and the method for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention is based on a target point, abbreviated the power system connected to the target point. A reduction system setting step of setting the reduction system by doing so; A measurement result collection step of collecting measurement results by measuring currents and voltages of buses included in the reduction system; And an operation step of calculating an admittance or impedance of the reduced system by using the collected measurement result.

Figure R1020170159181
Figure R1020170159181

Description

전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법 {Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same}{Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same}

본 출원은 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기설비 등이 연계되는 지점에서의 전력계통의 하모닉 임피던스를 측정할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다. The present application relates to a power system harmonic impedance measuring device and method, and more particularly, a harmonic impedance measuring device and a measuring method of a power system capable of measuring the harmonic impedance of the power system at a point where electrical equipment is connected. It is about.

전력계통(electric power system)은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템이다.An electric power system is a system in which a power plant, a substation, a transmission and distribution line, and a load are integrated to generate and use electric power.

전력계통에 발전소, 부하 등 전기기기를 추가하는 경우에는, 고조파(harmonics)에 의하여 계통 외란이나 기기의 오작동 등이 발생할 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위하여, 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 기반으로 설계된 필터 등을 적용할 수 있다. 즉, 필터를 이용하여 전기기기의 연계시 발생할 수 있는 과도 특성을 감쇄시킬 수 있다. When an electric device such as a power plant or a load is added to the power system, there is a risk of system disturbance or malfunction of the device due to harmonics. To prevent this, a filter or the like designed based on the harmonic impedance of the power system can be applied. That is, the filter can be used to attenuate the transient characteristics that may occur when an electric device is connected.

그러나, 필터 등을 설계하기 위해서는, 전력계통의 특성, 특히 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 정확히 측정할 필요가 있다. However, in order to design a filter or the like, it is necessary to accurately measure the characteristics of the power system, in particular, the harmonic impedance of the power system.

종래에는 전기기기를 설치하는 대상지점에 고조파 전류원을 투입하고, 투입한 전류에 대응하여 측정되는 전압을 이용하여 전력계통의 하모닉 임피던스를 추정하는 기법을 활용하였다. 고조파 전류원을 투입하는 방법은, 전력계통이 수동(passive) 소자만으로 이루어진 경우에 비교적 정확한 측정이 가능하지만, 발전기, FACTs(Flexible AC Transmission system), HVDC(High-Voltage Direct Current) 시스템 등 다양한 능동(Active) 설비를 포함하는 상용 전력계통(1)에서는 정확한 측정이 불가능한 문제가 있었다. Conventionally, a method of estimating the harmonic impedance of the power system was used by inserting a harmonic current source at a target point where an electric device is installed, and using a voltage measured in response to the input current. The method of inputting a harmonic current source can be relatively accurate when the power system consists of only passive elements, but a variety of active methods such as generators, FACTs (Flexible AC Transmission system), and HVDC (High-Voltage Direct Current) systems are available. Active) In the commercial power system (1) including the facility, there was a problem that accurate measurement was not possible.

본 출원은, 전기설비 등이 연계되는 지점에서의 전력계통의 하모닉 임피던스를 측정할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. The present application is to provide an apparatus and method for measuring harmonic impedance of a power system capable of measuring the harmonic impedance of a power system at a point where electrical equipment is connected.

본 출원은, 전력계통을 축약한 축약 시스템을 활용할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. The present application is intended to provide an apparatus and method for measuring harmonic impedance of a power system that can utilize a condensed system in which the power system is abbreviated.

본 출원은, 칼만 필터를 이용하여 측정오차를 제거할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. The present application is to provide an apparatus and a measurement method for measuring harmonic impedance of a power system capable of removing a measurement error using a Kalman filter.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법은, 대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정단계; 상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정하여, 측정결과를 수집하는 측정결과수집단계; 및 상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산단계를 포함할 수 있다. A method for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention includes a reduction system setting step of setting a reduction system by abbreviating the power system connected to the target point based on a target point; A measurement result collection step of collecting measurement results by measuring currents and voltages of buses included in the reduction system; And an operation step of calculating an admittance or impedance of the reduced system by using the collected measurement result.

여기서 상기 축약시스템은, 상기 전력계통의 토폴로지(topology)를 축약하여 설정한 것일 수 있다. 이때, 상기 축약시스템의 토폴로지는 상기 전력계통의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상 유사할 수 있다. Here, the reduction system may be set by abbreviating the topology of the power system. In this case, the topology of the reduced system may be similar to the topology of the power system by more than a preset similarity.

여기서 상기 축약시스템설정단계는, 상기 전력계통을 축약하여 예비 축약시스템을 설정하는 단계; 상기 예비 축약시스템과 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 예비 축약시스템 중에서, 내부에 포함되는 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. Here, the reducing system setting step includes: setting a preliminary reduction system by contracting the power system; Comparing the topology of the preliminary reduction system and the power system, and extracting a preliminary reduction system having a similarity greater than or equal to a preset similarity; And setting, among the extracted preliminary reduction systems, a preliminary reduction system with the smallest number of buses included in the extracted preliminary reduction system as the reduction system.

여기서 상기 축약시스템설정단계는, 입력되는 제어신호에 따라 내부에 포함되는 모선의 개수를 설정하여, 예비 축약시스템을 설정하는 단계; 상기 예비 축약시스템의 토폴로지와 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상이면 상기 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계; 및 상기 기 설정된 유사도 미만이면, 상기 제어신호를 전송하여 상기 예비 축약시스템의 내부에 포함되는 상기 모선의 개수를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. Here, the reduction system setting step may include setting a preliminary reduction system by setting the number of buses included therein according to an input control signal; Comparing the topology of the preliminary reduction system with the topology of the power system, and setting the preliminary reduction system as the reduction system if the similarity is greater than or equal to a preset similarity; And if it is less than the preset similarity, transmitting the control signal to increase the number of buses included in the preliminary reduction system.

여기서 상기 연산단계는, 칼만 필터(Kalman Filter)를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산할 수 있다. In the calculation step, a Kalman filter may be applied to remove noise included in the measurement result, and the admittance may be calculated.

여기서 상기 연산단계는, 상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정과정; 상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트(time update) 과정; 상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정업데이트(measurement update) 과정; 및 상기 타임 업데이트과정 및 측정 업데이트 과정을 반복하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산과정을 포함할 수 있다. In this case, the calculating step may include a state equation setting process of setting a state equation of the reduced system using the admittance as a state variable in order to apply to the Kalman filter; A time update process of calculating a predicted value of the state variable for the nth measurement result from the state variable value for the n-1th measurement result using the state equation; A measurement update process of correcting the predicted value with Kalman gain and updating the corrected predicted value to a state variable value for an n-th measurement result; And an admittance calculation process of extracting an admittance corresponding to the measurement result by repeating the time update process and the measurement update process.

여기서 상기 상태방정식 설정과정은Here, the process of setting the state equation

Figure 112017117741744-pat00001
Figure 112017117741744-pat00001

Figure 112017117741744-pat00002
Figure 112017117741744-pat00002

Figure 112017117741744-pat00003
Figure 112017117741744-pat00003

를 상기 상태방정식으로 설정하는 것일 수 있다. 이때, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터일 수 있다. May be set as the state equation. In this case, x(n) is the admittance of the reduced system, Φ is a modeling function for the change characteristic of the admittance, y(n) is the current value of the actual bus, z(n) is the measured current value of the bus, ν (n) may be a measurement error, and c may be a voltage vector at each bus.

여기서 상기 타임 업데이트 과정은,Here, the time update process,

Figure 112017117741744-pat00004
Figure 112017117741744-pat00004

Figure 112017117741744-pat00005
Figure 112017117741744-pat00005

를 이용하여 상기 상태변수의 예측값

Figure 112017117741744-pat00006
을 계산할 수 있다. 이때, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값일 수 있다. The predicted value of the state variable using
Figure 112017117741744-pat00006
Can be calculated. At this time, P (n) is the error covariance of the state variables, P - (n) may be a predictive value of the error covariance.

여기서 상기 측정 업데이트 단계는Here, the measurement update step

Figure 112017117741744-pat00007
Figure 112017117741744-pat00007

을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값

Figure 112017117741744-pat00008
및 P-(n)을 이용하여,
Figure 112017117741744-pat00009
및 p(n)을 업데이트할 수 있다. Calculate the Kalman gain k(n) using, and the Kalman gain k(n) and the predicted value
Figure 112017117741744-pat00008
And P - using a (n),
Figure 112017117741744-pat00009
And p(n) can be updated.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상술한 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독가능한 기록매체가 있을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there may be a computer-readable recording medium in which a program for executing the above-described method is recorded.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치는, 대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정부; 상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수집하는 측정결과수집부; 및 상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산부를 포함할 수 있다. An apparatus for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention includes: a reduction system setting unit configured to set a reduction system by abbreviating the power system connected to the target point based on a target point; A measurement result collection unit that collects measurement results of current and voltage of buses included in the reduction system; And an operation unit that calculates an admittance or impedance of the reduced system by using the collected measurement result.

여기서 상기 축약시스템설정부는, 상기 축약시스템의 토폴로지가 상기 전력계통의 토롤로지와 기 설정된 유사도 이상 유사하도록 설정할 수 있다. Here, the reduction system setting unit may set the topology of the reduction system to be similar to the topology of the power system by a predetermined degree of similarity or more.

여기서 상기 축약시스템설정부는, 상기 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우, 상기 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택할 수 있다. Here, the reduction system setting unit may select a reduction system with the smallest number of buses included in the reduction system when there are a plurality of reduction systems having a degree of similarity equal to or higher than the preset similarity.

여기서 상기 연산부는, 칼만 필터를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산할 수 있다. Here, the calculator may apply a Kalman filter to remove noise included in the measurement result and calculate the admittance.

여기서 상기 연산부는, 상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정모듈; 상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트를 수행하는 타임업데이트모듈; 상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정업데이트(measurement update)를 수행하는 측정업데이트모듈; 및 상기 타임 업데이트 및 측정 업데이트를 반복하도록 제어하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산모듈을 포함할 수 있다. Here, the operation unit may include a state equation setting module for setting a state equation of the reduced system using the admittance as a state variable in order to apply to the Kalman filter; A time update module for performing a time update for calculating a predicted value of the state variable for the nth measurement result from the state variable value for the n-1th measurement result using the state equation; A measurement update module for performing a measurement update for correcting the predicted value with Kalman gain and updating the corrected predicted value to a state variable value for an n-th measurement result; And an admittance calculation module for extracting an admittance corresponding to the measurement result by controlling the time update and the measurement update to be repeated.

여기서 상기 상태방정식 설정모듈은Here, the state equation setting module

Figure 112017117741744-pat00010
Figure 112017117741744-pat00010

Figure 112017117741744-pat00011
Figure 112017117741744-pat00011

Figure 112017117741744-pat00012
Figure 112017117741744-pat00012

를 상기 상태방정식으로 설정할 수 있다. 이때, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터일 수 있다. Can be set as the state equation. In this case, x(n) is the admittance of the reduced system, Φ is a modeling function for the change characteristic of the admittance, y(n) is the current value of the actual bus, z(n) is the measured current value of the bus, ν (n) may be a measurement error, and c may be a voltage vector at each bus.

여기서 상기 타임 업데이트 모듈은Here, the time update module

Figure 112017117741744-pat00013
Figure 112017117741744-pat00013

Figure 112017117741744-pat00014
Figure 112017117741744-pat00014

를 이용하여 상기 상태변수의 예측값

Figure 112017117741744-pat00015
을 계산할 수 있다. 이때, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값일 수 있다. The predicted value of the state variable using
Figure 112017117741744-pat00015
Can be calculated. At this time, P (n) is the error covariance of the state variables, P - (n) may be a predictive value of the error covariance.

여기서 상기 측정 업데이트 모듈은Here, the measurement update module

Figure 112017117741744-pat00016
Figure 112017117741744-pat00016

을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값

Figure 112017117741744-pat00017
및 P-(n)을 이용하여,
Figure 112017117741744-pat00018
및 p(n)을 업데이트할 수 있다. Calculate the Kalman gain k(n) using, and the Kalman gain k(n) and the predicted value
Figure 112017117741744-pat00017
And P - using a (n),
Figure 112017117741744-pat00018
And p(n) can be updated.

덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the solution to the above-described problem does not list all the features of the present invention. Various features of the present invention, as well as advantages and effects thereof, may be understood in more detail with reference to the following specific embodiments.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 의하면, 전기설비 등이 연계되는 대상지점에서의 하모닉 임피던스를 측정할 수 있다. According to the apparatus and method for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention, it is possible to measure the harmonic impedance at a target point to which an electrical facility or the like is connected.

본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 의하면, 전력계통을 축약한 축약시스템을 활용하여 효율적으로 하모닉 임피던스를 측정할 수 있다. 또한, 칼만 필터를 적용하여 연산하므로 보다 정확하게 하모닉 임피던스를 측정하는 것이 가능하다. According to the apparatus and method for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention, it is possible to efficiently measure the harmonic impedance by using a reduced system in which the power system is abbreviated. In addition, since the calculation is performed by applying the Kalman filter, it is possible to measure the harmonic impedance more accurately.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템을 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도3 내지 도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 축약시스템 설정을 설명하기 위한 개략도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도7 내지 도8은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법을 나타내는 순서도이다.
1 is a schematic diagram showing a system for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing an apparatus for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are schematic diagrams for explaining the setting of a reduced system according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a result of measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.
7 to 8 are flowcharts illustrating a method of measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, in describing a preferred embodiment of the present invention in detail, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, the same reference numerals are used throughout the drawings for parts having similar functions and functions.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. In addition, throughout the specification, when a part is said to be'connected' with another part, it is not only'directly connected', but also'indirectly connected' with another element in the middle. Includes. In addition, "including" a certain component means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated. In addition, terms such as "~ unit" and "module" described in the specification mean a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software.

도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템을 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a system for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.

도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템은, 전력계통(1), 계측장비(10) 및 하모닉 임피던스 측정장치(100)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a system for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention may include a power system 1, a measuring device 10, and a harmonic impedance measuring device 100.

이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템을 설명한다. Hereinafter, a system for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1.

전력계통(electric power system, 1)은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템이다. 전력계통(1)은 도1에 도시한 바와 같은 토폴로지(topology)를 가질 수 있으며, 토폴로지 내에는 각각의 모선(bus-bar)과, 모선을 연결하는 선로, 발전소, 변전소, 부하 등이 포함될 수 있다. The electric power system (1) is a system in which a power plant, a substation, a transmission and distribution line, and a load are integrated to generate and use electric power. The power system 1 may have a topology as shown in FIG. 1, and the topology may include each bus-bar, a line connecting the bus, a power plant, a substation, and a load. have.

전력계통(1)에 발전소, 부하 등 전기기기를 추가하는 경우에는, 과도상태(transient state)에서 발생하는 고조파(harmonics)에 의한 계통 외란이나 기기의 오작동 등이 발생할 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위하여, 전력계통(1)의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 기반으로 설계된 필터 등을 적용할 수 있다. 즉, 필터를 이용하여 전기기기의 연계시 발생할 수 있는 과도 특성을 감쇄시킬 수 있다. 다만, 필터 등을 설계하기 위해서는, 전기기기가 연계되는 전력계통(1)의 특성, 특히 전력계통(1)의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 정확히 측정할 필요가 있다. When an electric device such as a power plant or a load is added to the power system 1, there is a risk of system disturbance or malfunction of the device due to harmonics occurring in a transient state. To prevent this, a filter or the like designed based on the harmonic impedance of the power system 1 may be applied. That is, the filter can be used to attenuate the transient characteristics that may occur when an electric device is connected. However, in order to design a filter or the like, it is necessary to accurately measure the characteristics of the power system 1 to which the electric device is connected, in particular, the harmonic impedance of the power system 1.

종래에는 전기기기를 설치하는 대상지점(A)에 고조파 전류원을 투입하고, 투입한 전류에 대응하여 측정되는 전압을 이용하여 전력계통(1)의 하모닉 임피던스를 추정하는 기법을 활용하였다. 고조파 전류원을 투입하는 방법은, 전력계통이 수동(passive) 소자만으로 이루어진 경우에 비교적 정확한 측정이 가능하다. 그러나, 발전기, FACTs(Flexible AC Transmission system), HVDC(High-Voltage Direct Current) 시스템 등 다양한 능동(Active) 설비를 포함하는 상용 전력계통(1)에서는 정확한 측정이 불가능한 문제가 있었다. Conventionally, a method of estimating the harmonic impedance of the power system 1 was used by inputting a harmonic current source to a target point (A) where an electric device is installed, and using a voltage measured in response to the applied current. The method of inputting a harmonic current source enables relatively accurate measurements when the power system consists of only passive elements. However, there is a problem that accurate measurement is impossible in the commercial power system 1 including various active facilities such as generators, FACTs (Flexible AC Transmission system), and HVDC (High-Voltage Direct Current) systems.

한편, 전기기기의 연계시 전력계통(1)이 발생할 수 있는 고조파에 의한 영향은, 전체 전력계통(1)을 모델링한 후 시뮬레이션하는 방식으로 분석하는 것도 가능하다. 이 경우, 전체 전력계통(1)의 특성이 모델링에 의해 반영될 수 있으므로, 대상지점(A)에 전기기기 등을 연계하는 경우에 발생할 수 있는 고조파에 의한 영향도 정확하게 확인할 수 있다. 다만, 전력계통(1)의 전체 특성을 고려하여 모델링하는 것은, 모델링을 위해 필요한 데이터의 양이나 소요되는 시간, 비용, 보안 등의 문제를 고려할 때 실제 적용하기는 매우 어려운 문제가 있다. On the other hand, it is also possible to analyze the influence of harmonics that may occur in the power system 1 when the electrical equipment is connected by modeling the entire power system 1 and then simulating it. In this case, since the characteristics of the entire power system 1 can be reflected by modeling, the influence of harmonics that may occur when an electric device or the like is connected to the target point A can be accurately confirmed. However, modeling in consideration of the overall characteristics of the power system 1 is a very difficult problem to be applied in practice when considering issues such as the amount of data required for modeling, time required, cost, and security.

하모닉 임피던스 측정장치(100)는 효율적인 측정을 위하여 전력계통(1)을 축약할 수 있으며, 축약된 축약시스템을 분석하는 방식으로 전체 전력계통(1)의 하모닉 임피던스를 추정할 수 있다. The harmonic impedance measuring apparatus 100 may reduce the power system 1 for efficient measurement, and estimate the harmonic impedance of the entire power system 1 by analyzing the reduced system.

구체적으로, 도3에 도시한 바와 같이, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 전력계통(1)으로부터 다양한 범위의 축약 시스템으로 설정할 수 있다. 즉, 도3(a)와 같이 전체 전력계통(1)을 하나의 모선으로 축약시킬 수 있으며, 도3(b) 내지 도3(g)에 도시한 바와 같이, 해당 모선에 연계되는 모선들을 하나의 단계씩 증가시키는 방식으로 축약시스템을 설정할 수 있다. 여기서, 최종적으로는 도3(g)와 같이 전체 전력계통(1)으로 확장할 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 3, the harmonic impedance measuring apparatus 100 can be set from the power system 1 to a reduced system of various ranges. That is, as shown in Fig. 3(a), the entire power system 1 can be reduced to one bus, and as shown in Figs. 3(b) to 3(g), one bus bar connected to the corresponding bus bar is You can set up a reduction system in a way that increments the steps of. Here, finally, it can be expanded to the entire power system 1 as shown in Fig. 3(g).

도4 및 도5에는 각각의 축약된 축약시스템에 대응하는 하모닉 임피던스의 크기(amplitude)와 위상(phase)를 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 즉, 도3(a)의 축약시스템에 대응하는 하모닉 임피던스의 크기는 도4(a), 위상은 도5(a)에 도시되며, 도3(b)의 축약시스템에 대응하는 하모닉 임피던스의 크기와 위상은 각각 도4(b) 및 도5(b)에 도시되어 있다. 나머지도 축약시스템들에 대하여도 동일한 방식으로 하모닉 임피던스의 크기 및 위상이 표시된다. 4 and 5 are graphs showing the amplitude and phase of the harmonic impedance corresponding to each of the abbreviated abbreviated systems. That is, the magnitude of the harmonic impedance corresponding to the reduced system of Fig. 3(a) is shown in Fig. 4(a), the phase is shown in Fig. 5(a), and the magnitude of the harmonic impedance corresponding to the reduced system of Fig. 3(b) The and phases are shown in Figs. 4(b) and 5(b), respectively. The magnitude and phase of the harmonic impedance are displayed in the same way for the rest of the reduced systems.

도3 내지 도5를 참조하면, 도3(e) 및 도3(f)의 축약시스템의 경우 전체 전력계통(1)에 대한 하모닉 임피던스를 계산하는 경우와 거의 동일한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 축약을 많이 할수록 축약 시스템의 하모닉 임피던스가 실제 전력계통(1)의 하모닉 임피던스와의 차이가 발생할 수 있으며, 반면에 축약시스템 내에 포함되는 모선들의 토폴로지가 전체 전력계통(1)과 유사할수록 하모닉 임피던스가 유사해지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 전체 전력계통(1) 대신에 축약 시스템을 활용하여 하모닉 임피던스를 구하는 것이 가능하다. Referring to FIGS. 3 to 5, it can be seen that the reduced system of FIGS. 3(e) and 3(f) exhibits almost the same results as the case of calculating the harmonic impedance for the entire power system 1. In other words, the more the reduction is made, the more the harmonic impedance of the reduction system may be different from the harmonic impedance of the actual power system (1). On the other hand, as the topology of the buses included in the reduction system is similar to the entire power system (1), the harmonic It can be seen that the impedance becomes similar. Therefore, it is possible to obtain the harmonic impedance by using a reduced system instead of the entire power system (1).

또한, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는, 축약 시스템에 대한 분석을 수행하기 위하여, 계측장비(10)로부터 축약시스템에 포함된 각각의 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수신할 수 있다. 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 이를 활용하여 축약시스템에서의 하모닉 임피던스를 추출할 수 있다. In addition, the harmonic impedance measurement apparatus 100 may receive a measurement result of current and voltage of each bus line included in the reduction system from the measurement equipment 10 in order to perform an analysis on the reduction system. The harmonic impedance measuring apparatus 100 may use this to extract the harmonic impedance in the reduction system.

여기서 계측장치(10)는 전력계통(1)에 설정되는 각각의 계측지점에서 측정을 수행할 수 있으며, 유, 무선 통신을 통하여 측정결과를 하모닉 임피던스 측정장치(100)로 제공할 수 있다. 다만, 계측장비(1)가 측정한 전류 및 전압에는 측정오차 등이 포함될 수 있으므로, 오차에 대한 보정을 수행할 필요가 있다. 따라서, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 칼만 필터(kalman impedance)를 적용하여 측정결과에 포함되는 오차를 보정하고, 정확한 하모닉 임피던스를 구할 수 있다. Here, the measurement device 10 may perform measurement at each measurement point set in the power system 1, and may provide the measurement result to the harmonic impedance measurement apparatus 100 through wired and wireless communication. However, since the current and voltage measured by the measurement equipment 1 may include measurement errors, it is necessary to correct the errors. Accordingly, the harmonic impedance measuring apparatus 100 may correct an error included in the measurement result by applying a Kalman filter and obtain an accurate harmonic impedance.

즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 하모닉 임피던스 측정장치(100)는, 종래의 방법들과 비교할 때, 전력계통(1)의 하모닉 임피던스를 정확하고 효율적으로 측정하는 것이 가능하다. That is, the harmonic impedance measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention can accurately and efficiently measure the harmonic impedance of the power system 1 as compared with conventional methods.

이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 하모닉 임피던스 측정장치(100)의 구체적인 동작을 설명한다. Hereinafter, a specific operation of the harmonic impedance measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention will be described.

도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치를 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram showing an apparatus for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.

도2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치는, 축약시스템설정부(110), 측정결과수집부(120) 및 연산부(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, an apparatus for measuring harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention may include a reduced system setting unit 110, a measurement result collection unit 120, and an operation unit 130.

축약시스템설정부(110)는 대상지점(A)을 기준으로, 대상지점(A)에 연결되는 전력계통(1)을 축약하여 축약시스템으로 설정할 수 있다. 여기서, 대상지점(A)은 전기기기가 전력계통에 연결되는 지점일 수 있다. The reduced system setting unit 110 may reduce the power system 1 connected to the target point A based on the target point A and set it as a reduced system. Here, the target point A may be a point where the electric device is connected to the power system.

축약시스템은 전체 전력계통(1)을 축약하여 설정하는 것으로서, 축약시스템을 설정할 때에는 전력계통(1)을 어느 정도의 범위에서 축약할 것인지가 중요하다. The reduction system is set by abbreviating the entire power system (1). When setting the reduction system, it is important to what extent the power system (1) is reduced.

하모닉 임피던스는 특성상 대상지점(A)으로부터 멀리 떨어진 모선은 영향을 적게 줄 수 있으며, 대상지점(A)과 근접하는 모선에 의한 영향을 많이 받을 수 있다. 따라서, 대상지점(A)으로부터 일정 범위 내에서, 전체 전력계통(1)과 축약시스템의 토폴로지가 동일하면, 각각의 경우에 대하여 측정한 하모닉 임피던스는 매우 유사하게 된다.Harmonic impedance may have less influence on a bus that is far from the target point (A) due to its characteristics, and may be greatly affected by a bus that is close to the target point (A). Therefore, within a certain range from the target point (A), if the topology of the entire power system 1 and the reduced system are the same, the harmonic impedance measured in each case becomes very similar.

즉, 하모닉 임피던스는 토폴로지에 영향을 받으므로, 축약시스템설정부(110)는 전체 전력계통의 토폴로지와 적어도 기 설정된 유사도 이상 유사한 축약시스템을 선택할 수 있다. 예를들어, 도3에 도시된 복수의 축약시스템 중에서, 전체 전력계통의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상 유사한 축약시스템을 선택하여 하모닉 임피더스를 측정하는데 활용할 수 있다. 이 경우, 도3(a) 내지 도3(d)의 축약 시스템은, 실제 전력계통(1)의 토폴로지와 상이하므로 제외될 수 있으며, 도3(e) 및 도3(f)는 기 설정된 유사도 이상이 유사한 것으로 판단할 수 있다. That is, since the harmonic impedance is affected by the topology, the reduction system setting unit 110 may select a reduction system that is similar to the topology of the entire power system at least with a predetermined similarity or higher. For example, among a plurality of reduction systems shown in FIG. 3, a reduction system similar to the topology of the entire power system and a predetermined similarity or higher may be selected and utilized to measure the harmonic impedance. In this case, the abbreviated system of FIGS. 3(a) to 3(d) may be excluded because it is different from the topology of the actual power system 1, and FIGS. 3(e) and 3(f) show a preset similarity. It can be determined that the above is similar.

한편, 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우, 축약시스템설정부(110)는 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택할 수 있다. 모선의 개수가 많을수록 측정하고 연산할 인자들이 증가하므로, 이를 최소화하기 위하여 가장 적은 모선을 가지는 축약시스템을 선택할 수 있다. 여기서, 토폴로지의 유사도를 계산하는 방식은 다양하게 존재할 수 있으며, 본 발명은 유사도 계산방식에 의하여 한정되지 않는다. 유사도 계산방식은 공지되어 있으므로 여기서는 그 구체적인 계산 방식에 대한 설명은 생략한다. On the other hand, when there are a plurality of reduction systems having a predetermined similarity or higher, the reduction system setting unit 110 may select a reduction system with the smallest number of buses included in the reduction system. As the number of busbars increases, the number of factors to be measured and calculated increases. In order to minimize this, a reduction system with the smallest busbars can be selected. Here, there may be various methods of calculating the degree of similarity of the topology, and the present invention is not limited by the method of calculating the degree of similarity. Since the similarity calculation method is known, a detailed description of the calculation method is omitted here.

구체적으로, 축약시스템설정부(110)는 전력계통을 축약하여 복수의 예비 축약시스템을 설정할 수 있으며, 복수의 예비 축약시스템들의 토폴로지를 전력계통(1)의 토폴로지와 비교할 수 있다. 이후, 전력계통(1)의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출할 수 있으며, 추출된 예비 축약시스템 중에서 내부에 포함된 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정할 수 있다. Specifically, the reduced system setting unit 110 may set a plurality of preliminary reduction systems by abbreviating the power system, and may compare the topology of the plurality of preliminary reduction systems with the topology of the power system 1. Thereafter, a preliminary reduction system having a similarity greater than or equal to a preset similarity to the topology of the power system (1) can be extracted, and among the extracted preliminary reduction systems, the preliminary reduction system with the smallest number of buses included inside is set as the reduction system. I can.

또한, 실시예에 따라서는, 축약시스템 내에 포함되는 모선의 개수를 증가시키면서 예비 축약 시스템을 설정하는 것도 가능하다. 즉, 제어신호에 따라 설정된 모선의 개수를 가지는 예비 축약 시스템을 설정하고, 전력계통의 토폴로지와 비교하여 기 설정된 유사도 이상 유사한지 확인할 수 있다. 여기서, 기 설정된 유사도 이상 유사한 경우에는 축약시스템으로 설정할 수 있으나, 기 설정된 유사도 미만인 경우에는, 제어신호를 전송하여 축약시스템에 포함되는 모선을 개수를 증가시켜 다시 예비 축약 시스템을 생성하도록 할 수 있다. In addition, depending on the embodiment, it is possible to set a preliminary reduction system while increasing the number of buses included in the reduction system. That is, a preliminary reduction system having the number of buses set according to the control signal is set, and compared with the topology of the power system, it is possible to check whether or not the similarity is more than the preset similarity. Here, when the similarity is similar to the preset similarity or more, the reduced system may be set. However, when the similarity is less than the preset similarity, a control signal is transmitted to increase the number of buses included in the reduction system to generate a preliminary reduction system again.

이외에도, 실시예에 따라서는, 대상지점(A)이 포함되는 모선을 기준으로, 직접 연결되는 모선을 1단계, 1단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 2단계, 2단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 3단계 등으로 설정할 수 있다. 이 경우, 적어도 n단계 이상의 모선이 연결되는 축약 시스템을 선택하는 방식으로, 축약 시스템을 설정하는 것도 가능하다. In addition, depending on the embodiment, on the basis of the bus bar including the target point (A), the busbars directly connected to the first stage, the busbars directly connected to the stage 1 busbars, and the busbars directly connected to the second stage and the second stage busbars It can be set in three stages, etc. In this case, it is also possible to set the reduction system in a manner of selecting a reduction system to which buses of at least n steps or more are connected.

측정결과수집부(120)는 축약 시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수집할 수 있다. 도1에 도시한 바와 같이, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 계측장비(10)로부터 측정결과를 수신할 수 있으며, 계측장비(10)는 각각의 모선에 대한 전류 및 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 계측장비(10)와 측정결과수집부(120) 사이에는 유, 무선 통신을 통하여 측정결과를 전송할 수 있다. The measurement result collection unit 120 may collect measurement results of currents and voltages of buses included in the reduced system. As shown in FIG. 1, the harmonic impedance measurement apparatus 100 may receive a measurement result from the measurement equipment 10, and the measurement equipment 10 may measure the current and voltage for each bus. Here, the measurement results may be transmitted between the measurement equipment 10 and the measurement result collection unit 120 through wired or wireless communication.

연산부(130)는 수집된 측정결과를 이용하여 축약 시스템의 어드미턴스 또는 임피던스를 계산할 수 있다. 계측장비(10)가 측정한 전류 및 전압에는 측정오차 등이 포함되어 있을 수 있으므로, 연산부(130)는 칼만필터(kalman filter)를 적용하여 측정결과에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 이후, 하모닉 임피던스에 대응하는 축약시스템의 어드미턴스를 계산할 수 있다. The calculation unit 130 may calculate the admittance or impedance of the reduced system by using the collected measurement results. Since the current and voltage measured by the measurement equipment 10 may include measurement errors, the calculation unit 130 may remove noise included in the measurement result by applying a Kalman filter. Thereafter, the admittance of the reduced system corresponding to the harmonic impedance can be calculated.

구체적으로, 연산부(130)에는 상태방정식 설정모듈(131), 타임업데이트 모듈(132), 측정업데이트모듈(133) 및 어드미턴스 계산모듈(134) 등이 포함될 수 있다. Specifically, the calculation unit 130 may include a state equation setting module 131, a time update module 132, a measurement update module 133, an admittance calculation module 134, and the like.

상태방정식 설정모듈(131)은 칼만 필터에 적용하기 위하여, 어드미턴스를 상태변수로 하는 축약 시스템의 상태방정식을 설정할 수 있다. 구체적으로, 상태방정식은 다음과 같이 설정할 수 있다. The state equation setting module 131 may set a state equation of a reduced system using admittance as a state variable in order to apply to the Kalman filter. Specifically, the state equation can be set as follows.

Figure 112017117741744-pat00019
Figure 112017117741744-pat00019

Figure 112017117741744-pat00020
Figure 112017117741744-pat00020

Figure 112017117741744-pat00021
Figure 112017117741744-pat00021

여기서, x(n)은 상태변수로 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)이고, Φ는 어드미턴스(admittance)의 변화특성에 대한 모델링 함수, Г는 공정 노이즈(process noise) 계수이고, w(n)은 공정 노이즈 벡터(process noise vector)이다. y(n)은 참값(true value), z(n)은 측정값(measured value), ν(n)은 측정 오차(measurement error), c는 기저함수(bais function)이며, n은 계측장비(10)에서 전송하는 측정결과의 n번째 샘플을 의미한다.Here, x(n) is a state variable and is the admittance of the reduced system, Φ is a modeling function for the change characteristics of admittance, Г is the process noise coefficient, and w(n) is the process noise. It is a process noise vector. y(n) is the true value, z(n) is the measured value, ν(n) is the measurement error, c is the bais function, and n is the measurement equipment ( It means the nth sample of the measurement result transmitted in 10).

Φ는 간단한 추정 등에서는 단위행렬로 치환할 수 있으며, 비선형성이 강한 발전기 등인 경우에는 발전기에 대응하는 수식 등이 반영될 수 있다. 상태변수 x(n)은 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)일 수 있으며, 이때 기저함수 c는 계측장비(10)에서 측정된 모선들의 전압일 수 있다. 이 경우, y(n)은 모선들의 전류에 대한 참값일수 있다. 실시예에 따라서는, 기저함수 c를 시간에 대한 함수 c(t)로 설정하는 것도 가능하다. 즉, 연계되는 전기기기가 발전기 등의 비선형 장치인 경우에는, 기저함수 c가 매순간 업데이트되므로, c(t)로 설정하여 계산할 수 있다. Φ can be replaced with a unit matrix in simple estimation, and in the case of a generator with strong nonlinearity, an equation corresponding to the generator can be reflected. The state variable x(n) may be an admittance of the reduced system, and in this case, the basis function c may be the voltage of the buses measured by the measurement equipment 10. In this case, y(n) may be a true value for the current of the buses. Depending on the embodiment, it is also possible to set the basis function c as a function c(t) with respect to time. That is, when the connected electric device is a nonlinear device such as a generator, since the basis function c is updated every moment, it can be calculated by setting c(t).

한편, 공정 노이즈 벡터 w(n)은 다음 상태로의 예측 과정에 생기는 오차로 측정오차에 비해 매우 작아 무시될 수 있다. 이 경우, 상태방정식은 다음과 같이 정리될 수 있다. On the other hand, the process noise vector w(n) is an error occurring in the prediction process to the next state, and is very small compared to the measurement error and can be ignored. In this case, the state equation can be summarized as follows.

Figure 112017117741744-pat00022
Figure 112017117741744-pat00022

Figure 112017117741744-pat00023
Figure 112017117741744-pat00023

Figure 112017117741744-pat00024
Figure 112017117741744-pat00024

타임 업데이트 모듈(132)은 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 계산하는 타임 업데이트(time update)를 수행할 수 있다. 칼만필터에서의 타임 업데이트는, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 n-1번째 측정결과에 대한 상태변수로부터 계산할 수 있다. 즉, The time update module 132 may perform a time update for calculating a predicted value of a state variable for an n-th measurement result using a state equation. In the time update in the Kalman filter, a predicted value of the state variable for the nth measurement result can be calculated from the state variable for the n-1th measurement result. In other words,

Figure 112017117741744-pat00025
Figure 112017117741744-pat00025

Figure 112017117741744-pat00026
Figure 112017117741744-pat00026

를 이용하여 상태변수의 예측값

Figure 112017117741744-pat00027
을 계산할 수 있다. 또한, 상태변수의 오차 공분산(error covariance)인 P(n)에 대하여도 예측값 P-(n)을 계산할 수 있다. 여기서 윗첨자 T는 전치행렬(Transposed matrix)을 의미할 수 있다. 한편, Q는 공정 노이즈의 공분산 행렬(process noise covariance matrix)이나, 여기서 공정오차와 측정오차는 상호 독립적이므로 0으로 둘 수 있다. The predicted value of the state variable using
Figure 112017117741744-pat00027
Can be calculated. Further, FIG predicted value P with respect to the P (n) error covariance (error covariance) of the state variables it is possible to calculate the (n). Here, the superscript T may mean a transposed matrix. Meanwhile, Q is a process noise covariance matrix, but since the process error and the measurement error are independent of each other, it can be set to zero.

따라서, 타임 업데이트 모듈(132)은 상태변수 및 오차 공분산의 예측값을 다음의 수식을 이용하여 계산할 수 있다. Accordingly, the time update module 132 may calculate the state variable and the predicted value of the error covariance using the following equation.

Figure 112017117741744-pat00028
Figure 112017117741744-pat00028

Figure 112017117741744-pat00029
Figure 112017117741744-pat00029

측정 업데이트 모듈(133)은 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하고, 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정 업데이트(measurement update)를 수행할 수 있다. 즉, The measurement update module 133 may perform a measurement update in which the predicted value is corrected with Kalman gain, and the corrected predicted value is updated as a state variable value for the n-th measurement result. In other words,

Figure 112017117741744-pat00030
Figure 112017117741744-pat00030

을 이용하여 칼만 게인 k(n)을 계산할 수 있으며, 칼만 게인 k(n)과 예측값

Figure 112017117741744-pat00031
및 P-(n)을 이용하여,
Figure 112017117741744-pat00032
및 p(n)을 업데이트할 수 있다. 여기서, r은 측정오차 ν(n)의 공분산에 해당한다. 즉, 측정 업데이트 모듈(133)은 예측값
Figure 112017117741744-pat00033
에 칼만 게인 k(n)과 측정오차를 적용하는 방식으로,
Figure 112017117741744-pat00034
으로 업데이트할 수 있으며, 이를 통하여, 정확하게
Figure 112017117741744-pat00035
을 계산할 수 있다. 여기서,
Figure 112017117741744-pat00036
을 이용하면
Figure 112017117741744-pat00037
으로 나타낼 수 있다.Kalman gain k(n) can be calculated using Kalman gain k(n) and predicted value
Figure 112017117741744-pat00031
And P - using a (n),
Figure 112017117741744-pat00032
And p(n) can be updated. Here, r corresponds to the covariance of the measurement error ν(n). That is, the measurement update module 133 is a predicted value
Figure 112017117741744-pat00033
By applying Kalman gain k(n) and measurement error to
Figure 112017117741744-pat00034
Can be updated to, and through this, accurately
Figure 112017117741744-pat00035
Can be calculated. here,
Figure 112017117741744-pat00036
If you use
Figure 112017117741744-pat00037
It can be represented by

어드미턴스 계산 모듈(134)는, 타임 업데이트 및 측정 업데이트를 반복하도록 제어할 수 있으며, 이를 통하여 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출할 수 있다. 즉, 상태변수

Figure 112017117741744-pat00038
는 축약시스템의 어드미턴스에 대응하므로, 이를 활용하여 전기기기가 연계되는 대상지점의 축약 계통을 구성할 수 있다. 이때, 축약시스템의 어드미턴스 매트릭스는, 전기기기가 대상지점(A)에서 바라보는 전체 전력계통의 하모닉 임피던스를 반영하게 된다. 따라서, 이를 통하여 전력계통의 하모닉 임피던스를 계산하는 것이 가능하다. The admittance calculation module 134 may control to repeat the time update and the measurement update, through which the admittance corresponding to the measurement result may be extracted. That is, the state variable
Figure 112017117741744-pat00038
Since is corresponding to the admittance of the reduced system, the reduced system of the target point to which the electric device is connected can be constructed by using this. At this time, the admittance matrix of the reduced system reflects the harmonic impedance of the entire power system viewed by the electric device from the target point (A). Therefore, it is possible to calculate the harmonic impedance of the power system through this.

한편, 어드미턴스 계산 모듈(134)에서 추출한 어드미턴스는 매트릭스 형태로 제시되므로, 전력조류계산에 적용하여 그 정확성을 확인할 수 있다. 즉, 도6을 참조하면, 도6(a)는 축약 시스템의 실제 어드미턴스 매트릭스이고, 도6(b)는 어드미턴스 계산 모듈(134)에서 계산된 어드미턴스 매트릭스이며, 도6(c)는 측정오차를 나타내는 그래프이다. 도6을 참조하면, 어드미턴스 계산 모듈(134)에서 계산된 어드미턴스 매트릭스는, 실제 어드미턴스 매트릭스와의 오차가 거의 없이 유사한 것을 확인할 수 있다. On the other hand, since the admittance extracted by the admittance calculation module 134 is presented in a matrix form, it can be applied to the power current calculation to check its accuracy. That is, referring to Fig. 6, Fig. 6(a) is an actual admittance matrix of the reduced system, Fig. 6(b) is an admittance matrix calculated by the admittance calculation module 134, and Fig. 6(c) shows the measurement error. It is a graph showing. Referring to FIG. 6, it can be seen that the admittance matrix calculated by the admittance calculation module 134 has almost no error with the actual admittance matrix.

도7 및 도8은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 추정방법을 나타내는 순서도이다. 7 and 8 are flowcharts illustrating a method of estimating harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.

도7 및 도8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 추정방법은, 축약시스템설정단계(S10), 측정결과수집단계(S20) 및 연산단계(S30)를 포함할 수 있다. 7 and 8, the method for estimating the harmonic impedance of the power system according to an embodiment of the present invention includes a reduction system setting step (S10), a measurement result collection step (S20), and an operation step (S30). I can.

이하, 도7 및 도8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 하모닉 임피던스 추정장치에 의한 하모닉 임피던스 추정방법을 설명한다. Hereinafter, a method of estimating a harmonic impedance using a harmonic impedance estimating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

축약시스템설정단계(S10)에서는, 대상지점을 기준으로 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약 시스템을 설정할 수 있다. 여기서, 대상지점은 전기기기가 전력계통에 연결되는 지점일 수 있다. In the reduction system setting step (S10), the reduction system may be set by abbreviating the power system connected to the target point based on the target point. Here, the target point may be a point at which the electric device is connected to the power system.

축약 시스템은 전체 전력계통을 축약하여 설정하는 것으로서, 축약 시스템을 설정할 때에는 전력계통을 어느 정도의 범위에서 축약할 것인지가 중요하다.The contraction system is set by abbreviating the entire power system. When setting the contraction system, it is important to what extent the power system is contracted.

하모닉 임피던스는 토폴로지에 영향을 받으므로, 정확한 결과를 얻기 위해서는, 전체 전력계통의 토폴로지와 적어도 기 설정된 유사도 이상 유사한 축약시스템을 선택할 수 있다. Since the harmonic impedance is affected by the topology, in order to obtain an accurate result, it is possible to select a reduced system that is similar to the topology of the entire power system at least with a predetermined similarity.

한편, 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우에는, 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택할 수 있다. 즉, 모선의 개수가 많을 수록 이후 측정하고 연산할 인자들이 많아지므로, 이를 최소화하기 위하여 가장 적은 모선을 가지는 축약시스템을 선택할 수 있다.On the other hand, when there are a plurality of reduction systems having a predetermined similarity or higher, the reduction system with the smallest number of buses included in the reduction system may be selected. That is, as the number of buses increases, the number of factors to be measured and calculated later increases. In order to minimize this, a reduction system having the smallest busbars can be selected.

축약시스템설정단계(S10)는, 전력계통을 축약하여 복수의 예비 축약시스템을 설정하는 단계를 포함할 수 있으며, 예비 축약시스템과 전력계통의 토폴로지를 비교하여 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출하는 단계를 수행할 수 있다. 이후, 추출된 예비 축약시스템 중에서 내부에 포함된 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계를 통하여 축약시스템을 설정할 수 있다. The reduction system setting step (S10) may include a step of setting a plurality of preliminary reduction systems by abbreviating the power system, and a preliminary reduction system having a similarity greater than or equal to a preset similarity by comparing the topology of the preliminary reduction system and the power system. The step of extracting can be performed. Thereafter, among the extracted preliminary reduction systems, the reduction system may be set through the step of setting a preliminary reduction system with the smallest number of buses included therein as the reduction system.

또한, 실시예에 따라서는, 입력되는 제어신호에 따라 축약시스템 내에 포함되는 모선의 개수를 설정하여 예비 축약 시스템을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이후 예비 축약시스템의 토폴로지와 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상이면 예비 축약시스템을 축약시스템으로 설정하는 단계를 수행할 수 있다. 다만, 기 설정된 유사도 미만인 경우에는, 제어신호를 전송하여 축약시스템 내에 포함되는 모선의 개수를 증가시켜 다시 예비 축약 시스템을 생성하여 유사도를 확인하도록 하는 단계를 수행할 수 있다. In addition, depending on the embodiment, it may include the step of generating a preliminary reduction system by setting the number of buses included in the reduction system according to the input control signal. Thereafter, the topology of the preliminary reduction system and the topology of the power system are compared, and if the similarity is greater than or equal to a preset similarity, the step of setting the preliminary reduction system as a reduction system may be performed. However, if the degree of similarity is less than a preset similarity, the step of generating a preliminary reduction system again to check the similarity may be performed by increasing the number of buses included in the reduction system by transmitting a control signal.

이외에도, 실시예에 따라서는, 대상지점을 포함하는 모선을 기준으로, 직접 연결되는 모선을 1단계, 1단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 2단계, 2단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 3단계 등으로 설정하고, 적어도 n단계 이상 연결되는 토폴로지를 가지는 축약 시스템을 선택하는 방식으로 축약 시스템을 설정하는 것도 가능하다. In addition, depending on the embodiment, on the basis of the bus bar including the target point, the busbar directly connected to the first stage, the busbar directly connected to the stage 1 busbar in the second stage, the busbar directly connected to the second stage busbar in the third stage, etc. It is also possible to set the reduced system in a manner of selecting a reduced system having a topology that is connected to at least n steps or more.

측정결과수집단계(S20)에서는, 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정한 측정결과를 수집할 수 있다. 하모닉 임피던스 측정장치는 계측장비로부터 측정결과를 수신할 수 있으며, 계측장비는 각각의 모선에 대한 전류 및 전압을 측정할 수 있다. 이때, 계측장비는 유, 무선 통신을 통하여 측정결과를 전송할 수 있다. In the measurement result collection step S20, a measurement result obtained by measuring the current and voltage of buses included in the reduction system may be collected. The harmonic impedance measuring device can receive the measurement result from the measuring equipment, and the measuring equipment can measure the current and voltage for each bus. At this time, the measurement equipment may transmit the measurement result through wired or wireless communication.

연산단계(S30)에서는, 수집된 측정결과를 이용하여, 축약 시스템의 어드미턴스 또는 임피던스를 계산할 수 있다. 연산단계(S30)에서는 칼만필터(kalman filter)를 적용하여 측정결과에 포함된 노이즈를 제거할 수 있으며, 이후 하모닉 임피던스에 대응하는 축약시스템의 어드미턴스를 계산할 수 있다. In the calculation step S30, the admittance or impedance of the reduced system may be calculated using the collected measurement result. In the calculation step S30, noise included in the measurement result may be removed by applying a Kalman filter, and then the admittance of the reduced system corresponding to the harmonic impedance may be calculated.

구체적으로, 연산단계(S30)는 도8에 도시한 바와 같이, 상태방정식 설정과정(S31), 타임업데이트 과정(S32), 측정업데이트과정(S33) 및 어드미턴스 계산과정(S34) 등을 포함할 수 있다. Specifically, the calculation step (S30) may include a state equation setting process (S31), a time update process (S32), a measurement update process (S33), and an admittance calculation process (S34), as shown in FIG. have.

상태방정식 설정과정(S31)에서는 칼만 필터를 적용하기 위하여, 어드미턴스를 상태변수로 하는 축약 시스템의 상태방정식을 설정할 수 있다. 구체적으로, 상태방정식은 다음과 같이 설정할 수 있다. In the state equation setting process (S31), in order to apply the Kalman filter, the state equation of the reduced system using admittance as a state variable may be set. Specifically, the state equation can be set as follows.

Figure 112017117741744-pat00039
Figure 112017117741744-pat00039

Figure 112017117741744-pat00040
Figure 112017117741744-pat00040

Figure 112017117741744-pat00041
Figure 112017117741744-pat00041

여기서, x(n)은 상태변수로, 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)이고, Φ는 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 참값(true value), z(n)은 측정값(measured value), ν(n)은 측정 오차(measurement error), c는 기저함수(bais function)이며, n은 계측장비에서 전송하는 측정결과의 n번째 샘플을 의미한다.Here, x(n) is a state variable, admittance of the reduced system, Φ is a modeling function for the change characteristics of admittance, y(n) is a true value, and z(n) is a measured value ( measured value), ν(n) is the measurement error, c is the bais function, and n is the nth sample of the measurement result transmitted from the measurement device.

Φ는 간단한 추정 등에서는 단위행렬로 치환할 수 있으며, 비선형성이 강한 발전기 등인 경우에는 발전기에 대응하는 수식 등이 반영될 수 있다. 상태변수 x(n)은 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)일 수 있으며, 이때 기저함수 c는 측정된 모선들의 전압일 수 있다. 이 경우, y(n)은 모선의 전류의 참값일 수 있다. 실시예에 따라서는, 기저함수 c를 시간에 대한 함수 c(t)로 설정하는 것도 가능하다. 즉, 연계되는 전기기기가 발전기 등의 비선형 장치인 경우에는, 기저함수 c가 매순간 업데이트되므로, c(t)로 설정하여 계산할 수 있다. Φ can be replaced with a unit matrix in simple estimation, and in the case of a generator with strong nonlinearity, an equation corresponding to the generator can be reflected. The state variable x(n) may be the admittance of the reduced system, and in this case, the basis function c may be the voltage of the measured busbars. In this case, y(n) may be the true value of the current of the bus. Depending on the embodiment, it is also possible to set the basis function c as a function c(t) with respect to time. That is, when the connected electric device is a nonlinear device such as a generator, since the basis function c is updated every moment, it can be calculated by setting c(t).

타임 업데이트 과정(S32)에서는 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 계산하는 타임 업데이트(time update)를 수행할 수 있다. 칼만필터에서의 타임 업데이트는, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산할 수 있다. 즉, In the time update process S32, a time update for calculating a predicted value of a state variable for the n-th measurement result may be performed using a state equation. In the time update in the Kalman filter, the predicted value of the state variable for the nth measurement result can be calculated from the value of the state variable for the n-1th measurement result. In other words,

Figure 112017117741744-pat00042
Figure 112017117741744-pat00042

Figure 112017117741744-pat00043
Figure 112017117741744-pat00043

를 이용하여 상태변수의 예측값

Figure 112017117741744-pat00044
을 계산할 수 있다. 또한, 상태변수의 오차 공분산(error covariance)인 P(n)에 대하여도 예측값 P-(n)을 계산할 수 있다. The predicted value of the state variable using
Figure 112017117741744-pat00044
Can be calculated. Further, FIG predicted value P with respect to the P (n) error covariance (error covariance) of the state variables it is possible to calculate the (n).

측정 업데이트 과정(S33)에서는 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하고, 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정 업데이트(measurement update)를 수행할 수 있다. 즉, In the measurement update process S33, a measurement update may be performed in which the predicted value is corrected with Kalman gain, and the corrected predicted value is updated as a state variable value for the n-th measurement result. In other words,

Figure 112017117741744-pat00045
Figure 112017117741744-pat00045

을 이용하여 칼만 게인 k(n)을 계산할 수 있으며, 칼만 게인 k(n)과 예측값

Figure 112017117741744-pat00046
및 P-(n)을 이용하여,
Figure 112017117741744-pat00047
및 p(n)을 업데이트할 수 있다. 여기서, r은 측정오차 ν(n)의 공분산에 해당한다. 측정 업데이트 과정(S33)에서는 예측값
Figure 112017117741744-pat00048
에 칼만 게인 k(n)과 측정오차를 적용하는 방식으로
Figure 112017117741744-pat00049
으로 업데이트할 수 있으며, 이를 통하여
Figure 112017117741744-pat00050
을 정확하게 계산할 수 있다.Kalman gain k(n) can be calculated using Kalman gain k(n) and predicted value
Figure 112017117741744-pat00046
And P - using a (n),
Figure 112017117741744-pat00047
And p(n) can be updated. Here, r corresponds to the covariance of the measurement error ν(n). In the measurement update process (S33), the predicted value
Figure 112017117741744-pat00048
By applying Kalman gain k(n) and measurement error to
Figure 112017117741744-pat00049
Can be updated with
Figure 112017117741744-pat00050
Can be accurately calculated.

어드미턴스 계산 과정(S34)에서는, 타임 업데이트 과정(S32) 및 측정 업데이트 과정(S33)을 반복하여, 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출할 수 있다. 즉, 상태변수

Figure 112017117741744-pat00051
는 축약시스템의 어드미턴스에 대응하므로, 이를 활용하여 전기기기가 연계되는 대상지점의 축약 계통을 구성할 수 있다. 이때, 축약시스템의 어드미턴스 매트릭스는, 전기기기가 대상지점(A)에서 바라보는 전체 전력계통의 하모닉 임피던스를 반영하게 된다. 따라서, 이를 통하여 전력계통의 하모닉 임피던스를 계산하는 것이 가능하다. In the admittance calculation process S34, the time update process S32 and the measurement update process S33 may be repeated to extract an admittance corresponding to the measurement result. That is, the state variable
Figure 112017117741744-pat00051
Since is corresponding to the admittance of the reduced system, the reduced system of the target point to which the electric device is connected can be constructed by using this. At this time, the admittance matrix of the reduced system reflects the harmonic impedance of the entire power system viewed by the electric device from the target point (A). Therefore, it is possible to calculate the harmonic impedance of the power system through this.

전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The present invention described above can be implemented as a computer-readable code on a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium may be one that continuously stores a program executable by a computer, or temporarily stores a program for execution or download. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in a form in which a single piece of hardware or several pieces of hardware are combined, but is not limited to a medium directly connected to a computer system, but may be distributed on a network. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, And ROM, RAM, flash memory, and the like may be configured to store program instructions. In addition, examples of other media include an app store that distributes applications, a site that supplies or distributes various software, and a recording medium or a storage medium managed by a server. Therefore, the detailed description above should not be construed as restrictive in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention.

본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, that components according to the present invention can be substituted, modified, and changed within the scope of the technical spirit of the present invention.

1: 전력계통 10: 계측장비
100: 하모닉 임피던스 측정장치 110: 축약시스템설정부
120: 측정결과수집부 130: 연산부
131: 상태방정식 설정모듈 132: 타임업데이트모듈
133: 측정업데이트 모듈 134: 어드미턴스 계산모듈
S10: 축약시스템 설정단계 S20: 측정결과수집단계
S30: 연산단계 S31: 상태방정식 설정과정
S32: 타입업데이트과정 S33: 측정업데이트과정
S34: 어드미턴스 계산과정
1: power system 10: measuring equipment
100: harmonic impedance measuring device 110: reduced system setting unit
120: measurement result collection unit 130: operation unit
131: state equation setting module 132: time update module
133: measurement update module 134: admittance calculation module
S10: Reduction system setting step S20: Measurement result collection step
S30: operation step S31: state equation setting process
S32: Type update process S33: Measurement update process
S34: Admittance calculation process

Claims (18)

대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정단계;
상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정하여, 측정결과를 수집하는 측정결과수집단계; 및
상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산단계를 포함하는 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance) 측정방법.
A reduction system setting step of setting a reduction system by abbreviating the power system connected to the target point based on the target point;
A measurement result collection step of collecting measurement results by measuring currents and voltages of buses included in the reduction system; And
A method for measuring harmonic impedance of a power system comprising an operation step of calculating an admittance or impedance of the reduced system by using the collected measurement result.
제1항에 있어서, 상기 축약시스템은
상기 전력계통의 토폴로지(topology)를 축약하여 설정하는 것으로, 상기 축약시스템의 토폴로지는 상기 전력계통의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상 유사한 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 1, wherein the reduction system
A method for measuring a harmonic impedance of a power system, wherein the topology of the power system is abbreviated and set, wherein the topology of the reduced system is similar to the topology of the power system by a predetermined degree of similarity or more.
제1항에 있어서, 상기 축약시스템설정단계는
상기 전력계통을 축약하여 예비 축약시스템을 설정하는 단계;
상기 예비 축약시스템과 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 예비 축약시스템 중에서, 내부에 포함되는 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계를 포함하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 1, wherein the reduction system setting step
Setting a preliminary contraction system by contracting the power system;
Comparing the topology of the preliminary reduction system and the power system, and extracting a preliminary reduction system having a similarity greater than or equal to a preset similarity; And
And setting, among the extracted preliminary reduction systems, a preliminary reduction system with the smallest number of buses included therein as the reduction system.
제1항에 있어서, 상기 축약시스템설정단계는
입력되는 제어신호에 따라 내부에 포함되는 모선의 개수를 설정하여, 예비 축약시스템을 설정하는 단계;
상기 예비 축약시스템의 토폴로지와 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상이면 상기 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계; 및
상기 기 설정된 유사도 미만이면, 상기 제어신호를 전송하여 상기 예비 축약시스템의 내부에 포함되는 상기 모선의 개수를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 1, wherein the reduction system setting step
Setting a preliminary reduction system by setting the number of buses included therein according to an input control signal;
Comparing the topology of the preliminary reduction system with the topology of the power system, and setting the preliminary reduction system as the reduction system if the similarity is greater than or equal to a preset similarity; And
And if it is less than the preset similarity, transmitting the control signal to increase the number of buses included in the preliminary reduction system.
제1항에 있어서, 상기 연산단계는
칼만 필터(Kalman Filter)를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 1, wherein the calculating step
A method for measuring harmonic impedance of a power system, comprising applying a Kalman filter to remove noise included in the measurement result and calculating the admittance.
제5항에 있어서, 상기 연산단계는
상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정과정;
상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트(time update) 과정;
상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정 업데이트(measurement update) 과정; 및
상기 타임 업데이트과정 및 측정 업데이트 과정을 반복하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 5, wherein the calculating step
A state equation setting step of setting a state equation of the reduced system using the admittance as a state variable to apply to the Kalman filter;
A time update process of calculating a predicted value of the state variable for the nth measurement result from the state variable value for the n-1th measurement result using the state equation;
A measurement update process of correcting the predicted value with Kalman gain and updating the corrected predicted value to a state variable value for an n-th measurement result; And
And an admittance calculation process of extracting an admittance corresponding to the measurement result by repeating the time update process and the measurement update process.
제6항에 있어서, 상기 상태방정식 설정과정은
Figure 112017117741744-pat00052

Figure 112017117741744-pat00053

Figure 112017117741744-pat00054

를 상기 상태방정식으로 설정하는 것으로, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터인 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 6, wherein the step of setting the state equation
Figure 112017117741744-pat00052

Figure 112017117741744-pat00053

Figure 112017117741744-pat00054

Is set as the state equation, where x(n) is the admittance of the reduced system, Φ is a modeling function for the change characteristic of the admittance, y(n) is the current value of the actual bus, and z(n) is measured. A method for measuring harmonic impedance of a power system, characterized in that the current value of the bus bar, ν(n) is a measurement error, and c is a voltage vector at each bus bar.
제6항에 있어서, 상기 타임 업데이트 과정은
Figure 112017117741744-pat00055

Figure 112017117741744-pat00056

를 이용하여 상기 상태변수의 예측값
Figure 112017117741744-pat00057
을 계산하며, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값인 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 6, wherein the time update process
Figure 112017117741744-pat00055

Figure 112017117741744-pat00056

The predicted value of the state variable using
Figure 112017117741744-pat00057
The calculation and, P (n) is the error covariance of the state variables, P - (n) is the harmonic impedance measurement method of a power system predicted value of the error covariance.
제6항에 있어서, 상기 측정 업데이트 과정은
Figure 112021500676304-pat00058

을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값
Figure 112021500676304-pat00059
및 P-(n)을 이용하여,
Figure 112021500676304-pat00060
및 p(n)을 업데이트하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The method of claim 6, wherein the measurement update process
Figure 112021500676304-pat00058

Calculate the Kalman gain k(n) using, and the Kalman gain k(n) and the predicted value
Figure 112021500676304-pat00059
And P - using a (n),
Figure 112021500676304-pat00060
And a method for measuring harmonic impedance of a power system to update p(n).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독가능한 기록매체.
A computer-readable recording medium on which a program for executing the method of any one of claims 1 to 9 is recorded.
대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정부;
상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수집하는 측정결과수집부; 및
상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산부를 포함하는 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance) 측정장치.
A reduction system setting unit for setting a reduction system by abbreviating the power system connected to the target point based on the target point;
A measurement result collection unit that collects measurement results of current and voltage of buses included in the reduction system; And
Harmonic impedance measuring apparatus of a power system including an operation unit for calculating an admittance or impedance of the reduced system by using the collected measurement result.
제11항에 있어서, 상기 축약시스템설정부는
상기 축약시스템의 토폴로지가 상기 전력계통의 토롤로지와 기 설정된 유사도 이상 유사하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
The method of claim 11, wherein the reduction system setting unit
The harmonic impedance measuring apparatus of a power system, characterized in that the topology of the reduced system is set to be similar to the topology of the power system by a predetermined degree of similarity or more.
제11항에 있어서, 상기 축약시스템설정부는
상기 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우, 상기 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
The method of claim 11, wherein the reduction system setting unit
When there are a plurality of reduction systems having a predetermined similarity or higher, the harmonic impedance measuring apparatus of a power system, characterized in that, selects a reduction system with the smallest number of buses included in the reduction system.
제11항에 있어서, 상기 연산부는
칼만 필터를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
The method of claim 11, wherein the operation unit
Applying a Kalman filter to remove noise included in the measurement result, and calculating the admittance.
제14항에 있어서, 상기 연산부는
상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정모듈;
상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트를 수행하는 타임업데이트모듈;
상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정업데이트(measurement update)를 수행하는 측정업데이트모듈; 및
상기 타임 업데이트 및 측정 업데이트를 반복하도록 제어하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
The method of claim 14, wherein the operation unit
A state equation setting module for setting a state equation of the reduced system using the admittance as a state variable to apply to the Kalman filter;
A time update module for performing a time update for calculating a predicted value of the state variable for the nth measurement result from the state variable value for the n-1th measurement result using the state equation;
A measurement update module for performing a measurement update for correcting the predicted value with Kalman gain and updating the corrected predicted value to a state variable value for an n-th measurement result; And
And an admittance calculation module for extracting an admittance corresponding to the measurement result by controlling the time update and the measurement update to be repeated.
제15항에 있어서, 상기 상태방정식 설정모듈은
Figure 112017117741744-pat00061

Figure 112017117741744-pat00062

Figure 112017117741744-pat00063

를 상기 상태방정식으로 설정하는 것으로, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터인 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
The method of claim 15, wherein the state equation setting module
Figure 112017117741744-pat00061

Figure 112017117741744-pat00062

Figure 112017117741744-pat00063

Is set as the state equation, where x(n) is the admittance of the reduced system, Φ is a modeling function for the change characteristic of the admittance, y(n) is the current value of the actual bus, and z(n) is measured. Harmonic impedance measurement device of the power system, characterized in that the current value of the bus bar, ν(n) is the measurement error, and c is the voltage vector at each bus bar.
제15항에 있어서, 상기 타임 업데이트 모듈은
Figure 112017117741744-pat00064

Figure 112017117741744-pat00065

를 이용하여 상기 상태변수의 예측값
Figure 112017117741744-pat00066
을 계산하며, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값인 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
The method of claim 15, wherein the time update module
Figure 112017117741744-pat00064

Figure 112017117741744-pat00065

The predicted value of the state variable using
Figure 112017117741744-pat00066
The calculation and, P (n) is the error covariance, and, P of the state variable - (n) is the harmonic impedance measuring device of the electric power system predicted value of the error covariance.
제15항에 있어서, 상기 측정 업데이트 모듈은
Figure 112017117741744-pat00067

을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값
Figure 112017117741744-pat00068
및 P-(n)을 이용하여,
Figure 112017117741744-pat00069
및 p(n)을 업데이트하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
The method of claim 15, wherein the measurement update module
Figure 112017117741744-pat00067

Calculate the Kalman gain k(n) using, and the Kalman gain k(n) and the predicted value
Figure 112017117741744-pat00068
And P - using a (n),
Figure 112017117741744-pat00069
And an apparatus for measuring harmonic impedance of the power system to update p(n).
KR1020170159181A 2017-11-27 2017-11-27 Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same KR102226677B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170159181A KR102226677B1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170159181A KR102226677B1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190061143A KR20190061143A (en) 2019-06-05
KR102226677B1 true KR102226677B1 (en) 2021-03-12

Family

ID=66845472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170159181A KR102226677B1 (en) 2017-11-27 2017-11-27 Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102226677B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102200445B1 (en) * 2019-07-02 2021-01-11 비엘프로세스(주) Chemiluminescence Detection Method and Apparatus for Determination of Chrome Ions using Kalman filter

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1912304A2 (en) 2006-10-09 2008-04-16 Electric Power Research Institute, Inc. Method for voltage instability load shedding using local measurements
JP2010233433A (en) 2009-03-30 2010-10-14 Tokyo Electric Power Co Inc:The Equivalent circuit parameter estimation method and device for harmonic component analysis
JP2017188969A (en) 2016-03-31 2017-10-12 株式会社東芝 System model creation system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100951953B1 (en) * 2008-04-15 2010-04-09 건국대학교 산학협력단 System for compressing electric power transmission according to power flow and node price of regional division and method therefor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1912304A2 (en) 2006-10-09 2008-04-16 Electric Power Research Institute, Inc. Method for voltage instability load shedding using local measurements
JP2010233433A (en) 2009-03-30 2010-10-14 Tokyo Electric Power Co Inc:The Equivalent circuit parameter estimation method and device for harmonic component analysis
JP2017188969A (en) 2016-03-31 2017-10-12 株式会社東芝 System model creation system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190061143A (en) 2019-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3477404B1 (en) Power system model parameter conditioning tool
Ariff et al. Estimating dynamic model parameters for adaptive protection and control in power system
EP2018694B1 (en) Detecting faults in power systems
US8131383B2 (en) Method and system for rapid modeling and verification of excitation systems for synchronous generators
Valdivia et al. Black-box modeling of DC-DC converters based on transient response analysis and parametric identification methods
US9928467B2 (en) Apparatus for forecasting water demand
EP2863509A1 (en) System and method for analyzing oscillatory stability in electrical power transmission systems
Hassanzadeh et al. Power system state forecasting using regression analysis
Thakallapelli et al. Measurement‐based wide‐area damping of inter‐area oscillations based on MIMO identification
WO2020096560A1 (en) Power system measurement based model calibration with enhanced optimization
Rodriguez et al. Identification of synchronous machine parameters from field flashing and load rejection tests with field voltage variations
Byeon et al. A new DC offset removal algorithm using an iterative method for real-time simulation
KR102226677B1 (en) Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same
KR20180111182A (en) Apparatus and method for calculating driving capacity of distribution line
US20170153682A1 (en) Transient stability simulation and operation of power systems
Xie et al. Soft fault diagnosis of analog circuits via frequency response function measurements
Júnior et al. A three-phase algorithm for state estimation in power distribution feeders based on the powers summation load flow method
EP3382840B1 (en) Power system monitoring device and power system monitoring method
Sun et al. Dynamic state estimation based on unscented Kalman filter and very short-term load and distributed generation forecasting
Foroutan et al. Generator model validation and calibration using synchrophasor data
Cruz et al. Overview of voltage sag profile estimation
Han et al. Measurement-based static load modeling using the PMU data installed on the university load
Menon et al. Towards a commercial-grade tool for disturbance-based model validation and calibration
Al-Hasawi et al. New digital filter for unbalance distorted current and voltage estimation in power systems
Pulimera et al. Independent component analysis for harmonic source estimation from piecewise constant parameter mixed measurements

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right