KR100357493B1 - 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법 - Google Patents

Abstract

사고시 발생된 고주파 성분을 추출한 후, 각 상별로 피크값 비교에 의한 감쇄비에 대응시켜, 동작신호와 억제신호의 비인 신호레벨(x)이 해당하는 영역의 카운트레벨(count level)에 따라 고장여부를 결정하는, 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 방식의 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법에 대해 개시한다.

본 발명은, 임의의 주파수 대역을 갖는 트랩(Trap)과 튜너(Tuner)를 설계하여 선로양단에 설치하되, 상기 트랩은 각 회선의 양단에 설치하고, 상기 튜너는 상기 양단에 설치된 트랩의 사이에 설치하여 사고시 발생된 고주파를 이용하여 사고 검출 및 판별을 수행하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법에 적용된다. 본 발명의 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법은, 입력되는 신호에 대해 보호구간 내의 사고 검출 및 보호구간 내·외의 판별을 위해 억제신호와 동작신호를 추출하는 밴드패스필터를 거치는 제1 단계; 각 회선에 대한 각 상의 피크값을 서로 비교하고, 이 비교된 값에 의해 각 상의 감쇄비를 산출하는 제2 단계; 상기 감쇄비에 대응시켜 상기 억제신호와 동작신호의 비를 계산하는 제3 단계; 상기 동작신호와 억제신호의 비인 신호레벨(x)이 해당하는 영역의 카운트 레벨(count level)을 결정하여 설정값 이상일 경우에 고장임을 검출하는 제4 단계; 및 상기 각 상에 대한 고장정보를 이용해 사고판별을 결정하는 제5 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 적정 차단 주파수 대역을 갖는 웨이브트랩(Wave Trap), 적정 주파수 추출을 위한 튜너(Tuner)와 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 기술을 적용함으로서 지역적인 정보만으로 보호구간 내·외에서 발생하는 사고를 검출할 수 있다. 따라서, 유닛 프로텍션의 단점인 경제적인 손실을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 즉, 지역적으로만 얻어진 정보를 이용하지만 보호구간 영역이 확실한 이점을 가지고 있어 고가의 통신장비나 별도의 통신선이 부가설치되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법{Method for detecting and discriminating fault of transmission line using fault-generated high frequency signals}

본 발명은 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법에 관한 것으로, 특히 사고시 발생된 고주파 성분을 추출한 후, 각 상의 피크값 비교에 의한 감쇄비에 대응시켜 동작신호와 억제신호의 비인 신호레벨(x)이 해당하는 영역의 카운트레벨(count level)에 따라 고장여부를 결정하는, 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 방식의 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법에 관한 것이다.

현대 사회가 점점 문명화되고 방대해짐에 따라 양질의 전력 및 풍부한 전력 공급을 위한 전력설비의 증대는 필수적인 상황으로 인식되고 있다. 따라서, 이러한 전력설비의 증대에 따르는 수많은 부하들에 대한 전력계통의 안정적인 운용은 매우 중대한 관심사로 부각되고 있으며, 특히 송전계통에서의 사고는 광범위한 정전으로 인한 화재의 발생, 인명피해, 기기의 손실 등, 인적·물적 손실을 발생시키므로, 이러한 사고의 방지를 위한 대책이 절실해 지고 있으며 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

송전계통에서의 사고 발생시 사고 계통의 조속한 차단 및 사고 파급방지와 기기 보호를 위해 계통에 신속하고 확실성 있는 보호계전기를 사용하여야 한다. 기존 보호계전기의 일반적인 고장검출방법은 차단기와 과전류 계전기로 구성된 과전류 감지장치에 의해 동작되도록 설계되어져 있다. 하지만, 이러한 계전기는 고장 전류를 차단해야할 뿐만 아니라 큰 부하전류나 여자돌입 그리고, 부하 연결시 일어나는 써지와 같은 과도 과전류에 대해서 정상적으로 전류를 전달해야만 하는 어려움이 있다. 그러므로, 고장을 차단하기 위해 임의의 기준값을 필요로 하며, 이 기준값은 가능한 많은 고장을 제거할 수 있어야 하며, 과도 과전류에 의해 발생하는 수용가의 정전횟수를 최소화하는 값으로 설정되어야 한다. 그러나, 방대한 선로에서의 사고는 점점 다양하고 복잡하여 이러한 계전방식은 한계성에 이르게 되었고, 사고의 파급 또한 그 심각성이 커져 보다 정확한 사고의 차단 및 신속한 동작을 요하는 계전기가 필요하게 되었다. 이러한 필요에 의해 사고 전압, 전류의 주파수 성분을 이용하여 사고를 차단하는 고속 디지털 계전기가 등장하게 되었다. 하지만, 현재까지 대부분의 디지털 계전기들은 계통의 전압 또는 전류의 기본 주파수(60㎐) 성분만을 이용하여 동작하는 방식이 대부분이었다. 게다가, 아크를 동반하는 고저항 사고에서의 전압 전류에는 계통의 기본 주파수(60㎐) 이외의 넓은 범위의 고주파 성분을 포함하고 있다. 따라서, 기본 주파수 이외의 고주파 성분을 이용한 좀더 효과적인 계전방식에 대한 연구가 필요하게 되었다. 이와 같이, 기존의 송전사고의 검출 및 판별 방법은 사고전압과 전류의 기본주파수 성분을 이용하여 검출 및 판별하므로 실제 계통의 사고시 발생하는 고주파 성분에 대하여는 적절히 대처하지 못하는 것이 현실이었다.

한편, 보호 측정을 위한 계통의 기본주파수 이외의 성분을 이용한 기법은 오랜 기간동안 연구되어져 왔다. 배전시스템의 로우레벨(low-level) 고장 전류의 계통의 기본주파수 이외의 성분을 감시하는 방법이 제시되었으며, 진행파를 이용하여 계전점에서 측정된 사고전압의 고주파 신호를 분석하여 사고를 검출하는 방법이 제시되기도 했다. 하지만, 이러한 방법은 다양한 사고에서와 단거리 선로에서의 정확한 검출이 어렵다는 단점이 있다.

이러한 단점을 개선하여 고장 발생신호(fault generated noise signal)의 고주파 성분을 이용하는 방법이 제시되었다. 이것은 사고 발생 전압을 검출하는CVT(Capacitor Voltage Transformer)와 새롭게 고안된 동조회로(Tuned circuit)를 연결한 일련의 장치로부터 고주파 신호를 추출하여 사고를 검출하는 방법이다. 하지만, 이러한 방법 역시 고저항 사고시에는 감도가 많이 제한 받는다는 단점이 있다. 그후 알. 케이. 아가왈(R. K. Aggarwal)은 PLC(Power-line carrier) 트랩(Trap)과 CVTs로 구성된 선로로부터 고주파 성분을 추출하는 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 기술을 제시하여 제한된 감도의 단점을 극복하게 되었다. 하지만, 이 역시 각상의 정보를 모달(Modal) 변환하게 되면 사고상의 정보를 잃어버리게 되므로 모드 성분을 이용한 사고의 검출 및 판별에 어려움이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 사고시 발생된 고주파 성분을 추출한 후, 각 상의 피크값 비교에 의한 감쇄비에 대응시켜 동작신호와 억제신호의 비인 신호레벨(x)이 해당하는 영역의 카운트레벨(count level)에 따라 고장여부를 결정하는, 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 방식의 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법을 제공하는데 있다.

사고의 판별을 위해서 알. 케이. 아가왈(R. K. Aggarwal) 교수가 사용한 모달(Modal transform)을 사용하지 않고 사고전압의 피크치를 이용하고, EMTP를 사용한 국내 실계통의 다양한 사고의 모의를 통하여 제시한 알고리즘의 성능을 검증하고자 한다.

또한, 송전선로에 발생하는 고주파를 이용하여 사고의 검출 및 판별을 할 수 있는 알고리즘을 제시하고자 한다. 전력계통의 사고모의는 EMTP 프로그램을 사용하여 국내 실계통을 모의하고, 그 결과는 매트랩(matlab)에서 알고리즘의 입력으로 사용함으로서 전체적인 계전알고리즘의 성능을 평가하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예로서, 사고시 발생하는 고주파를 분석하기 위해 사용된 계통도를 나타낸 도면,

도 2는 보호구간 내,외 사고 발생시 튜너에 나타난 전압의 주파수 스펙트럼을 나타낸 그래프,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 고주파를 이용한 사고의 검출 및 판별과정을 나타낸 흐름도,

도 4는 일립틱 밴드패스(Elliptic Band pass) 필터의 주파수 응답을 나타낸 그래프,

도 5는 사고시 발생하는 고주파를 분석하기 위해 모의에 사용된 모델 계통도를 나타낸 도면,

도 6은 모의에 의한 1선지락사고(사고거리 3km, 사고발생각 0°)시 튜너에 나타난 전압을 도시한 그래프,

도 7은 2개의 필터를 통과시켜 추출해낸 60kHz 성분의 동작 신호와 53kHz 성분의 억제신호와의 비를 나타낸 그래프,

도 8은 동작신호와 억제신호의 비, 신호레벨(Signal Level)(x)를 정해진 레벨(level)에 따라 실시간 카운트(count)해 나가는 과정을 나타낸 그래프,

도 9는 계전 알고리즘의 최종 트립(trip) 신호를 나타낸 그래프,

도 10은 선간단락사고로서, B회선 a, b상 선간단락사고에서 사고거리가 13km일 때의 사고전압을 알고리즘에 적용한 결과를 보여준 그래프,

도 11은 각 전압의 피크치를 이용하여 계산한 감쇄정수와 동작신호와 억제신호의 비를 보여준 그래프,

도 12 및 도 13은 동작신호와 억제신호의 비, 신호레벨(Signal Level)(x)를 정해진 레벨(level)에 따라 실시간 카운트(count)해 나가는 과정과, 계전 알고리즘의 최종 트립(trip) 신호를 나타낸 그래프,

도 14 내지 도 17은 외부 2선지락사고시 사고전압을 알고리즘에 적용한 결과를 보여준 그래프들이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 임의의 주파수 대역을 갖는 트랩(Trap)과 튜너(Tuner)를 설계하여 선로양단에 설치하되, 상기 트랩은 각 회선의 양단에 설치하며, 상기 튜너는 상기 양단에 설치된 트랩의 사이에 설치하여 사고시 발생된 고주파를 이용하여 사고 검출 및 판별을 수행하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법에 적용되는데, 본 발명의 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법은, 입력되는 신호에 대해 보호구간 내의 사고 검출 및 보호구간 내·외의 판별을 위해 억제신호와 동작신호를 추출하는 밴드패스필터를 거치는 제1 단계; 각 회선에 대한 각 상의 피크값을 서로 비교하고, 이 비교된 값에 의해 각 상의 감쇄비를 산출하는 제2 단계; 상기 감쇄비에 대응시켜 상기 억제신호와 동작신호의 비를 계산하는 제3 단계; 상기 동작신호와 억제신호의 비인 신호레벨(x)이 해당하는 영역의 카운트 레벨(count level)을 결정하여 설정값 이상일 경우에 고장임을 검출하는 제4 단계; 및 상기 각 상에 대한 고장정보를 이용해 사고여부를 결정하는 제5 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 제1 단계 이전에, 윈도우 크기를 결정하여 제n 샘플 윈도우에저장하고, 상기 윈도우 내의 최대값을 설정하는 단계를 진행한다. 그리고, 상기 제1 단계 이전에, 튜너(Tuner)로부터 얻어진 사고전압을 신호제한기(Signal Limiter)를 통해 장치에 알맞은 크기의 신호로 출력하는 단계; 상기 출력된 각각의 신호는 N개의 데이터를 하나의 윈도우로 하여 이동시키는 단계; 상기 신호에 대해 저주파 대역을 억제하는 고역통과필터(High pass filter)를 통과시키는 단계; 및 상기 고역통과필터를 통과한 신호에 대해 아날로그/디지털(A/D) 변환을 수행하는 단계;를 더 진행한다.

한편, 상기 튜너의 임피던스를 송전선로 임피던스의 9 내지 11배 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 트랩의 임피던스를 송전선로 임피던스의 0.8 내지 1.4배 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예로서, 사고시 발생하는 고주파를 분석하기 위해 사용된 계통도를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 사고시 발생하는 광범위한 고주파는 일반적인 캐패시터 변압(Capacitor Voltage Transformer ; 이하, CVT라 함)를 통해서는 추출이 불가능하므로 새로운 장치가 요구된다. 따라서 본 실시예에서는 CVT의 커플링 캐패시터(Coupling Capacitor)에 연결하여 고주파를 추출하는, 국내의 계통에 적합한 스택튜너(Stack Tuner)를 설계하고 있다.

국내 전력계통에서 사고 발생시 50㎑ 이상의 고주파 대역이 고르게 발생하기 때문에 튜너(Tuner)는 중심 주파수 60㎑로 튜닝(tuning)한다. 또한 보호구간 내에서 발생하는 고주파의 타구간으로의 전파를 방지하고, 보호구간과 비보호구간의 구분을 위해 PLC(Power Line Carrier)에서 사용하는 웨이브트랩(Wave Trap)을 사용하고 있다. 이 웨이브트랩(Wave Trap)은 밴드스톱(band stop) 필터로서 송전선로에 직렬로 연결되며, 역시 중심 주파수는 60㎑로 튜닝되어 있다. 이것은 현재 국내에서 사용하고 있는 반송주파수의 범위(50㎑ ∼ 450㎑)안에 포함되는 적절한 값으로 기존의 웨이브트랩(Wave Trap)을 그대로 사용할 수 있을 것이다.

또한, 스택튜너(Stack Tuner)와 웨이브트랩(Wave Trap)의 임피던스를 송전선로 서지 임피던스(surge impedance)의 각각 10배와 1.1배로 함으로써 반사(reflection)를 최소화시킨다. 도 1에서 보호구간 내 F1지점과 보호구간 밖의 F2지점에서의 사고 발생시 튜너(Tuner)와 웨이브트랩(Wave Trap)의 주파수 응답을 분석하기 위해, 각각 F1지점과 F2지점에서 전압을 인가할 경우에 그 결과는 도 2에 잘 도시되어 있다.

도 2는 보호구간 내,외 사고 발생시 튜너에 의해 추출된 전압의 주파수 스펙트럼을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, (a)는 F1 지점에서 전압을 인가하였을 때, (b)는 F2 지점에서 전압을 인가하였을 때 튜너(Tuner)에서 추출한 전압을 주파수 분석한 것이다. 도시된 바와 같이, 웨이브트랩(Wave Trap)의 영향으로 보호구간 내·외의 사고는 각각 60㎑ 대역에서 큰 차이를 보이고 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 고주파를 이용한 사고의 검출 및 판별과정을 나타낸 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 크게 2부분으로 나누어 동작되는데, 2회선 각 3상별로 동작하는 페이즈(Phase) 알고리즘과, 이와 동시에 병렬로 메인(Main) 알고리즘이 실시간으로 동작하게 된다. 결국 2회선 각 3상별로 6개의 알고리즘과 이를 제어하게 되는 1개의 메인(Main) 알고리즘으로 구성되어 있다.

먼저, 윈도우 크기를 결정하고(S100), 입력된 n차 샘플을 윈도우에 저장한다(S102). 그리고, 자체적으로 윈도우 내의 최대값을 임의로 설정하여 놓는다(S104). 이후, 입력신호는 보호구간 내의 사고 검출 및 보호구간 내·외의 판별을 위해 53㎑ 대역(억제신호)과, 60㎑ 대역(동작신호)의 신호를 추출하는 밴드패스(band pass) 필터를 거치게 되며(S106, S108), 이 두 신호의 비를 계산함으로서, 보호구간 내외의 사고판별이 가능하게 된다. 이는 웨이브트랩(Wave Trap)이 외부사고의 경우, 동작신호 대역을 차단하기 때문에 이 두 신호의 비는 작아지게 되고, 내부사고에서는 1에 가까운 값을 나타내기 때문에 구분되는 것이다. 따라서, 계전점만의 정보를 이용하여 보호구간 내외의 사고 판별을 할 수 있게 되고, 이는 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 방식으로 부수적인 보호협조 시스템이 필요 없게 되는 것이다.

억제신호와 동작신호, 이 두 대역의 신호를 추출하기 위해 6차의 일립틱 밴드패스(Elliptic Band pass) 필터를 이용한다. 이 일립틱 밴드패스(Elliptic Band pass) 필터의 주파수 응답이 도 4에 도시되어 있다.

한편, 2회선 송전선로는 상호 커플링(mutually coupling)되어 있기 때문에 한 회선의 사고는 건전회선에 외란을 발생시키고, 이와 같은 상황에서 정확한 고장여부를 판별하기 위해서는 위의 두 대역 신호의 비만 가지고는 불가능하다. 기존의알. 케이. 아가왈(R. K. Aggarwal) 교수가 제안한 고주파를 사용하는 방법에서는 모달변환(Modal Transform)을 이용하여 사고의 검출을 시도하였지만 모달변환(Modal Transform)을 사용하게 되면 각 상의 정보는 모달(modal) 성분으로 분해가 되어 각 상의 정보를 잃기 때문에 사고의 판별이 불가능해진다. 따라서 본 발명에서는 사고판별을 위해서 각 상 전압의 피크치를 사용하기로 한다. 사고종류와 사고거리가 변화함에 따라 사고상에서 발생한 사고전압에 의해, 비 사고상에 유도되는 고주파 전압의 피크값은 최악의 경우라도 사고상 전압의 피크치의 50％를 넘지 않음을 다양한 사고 모의를 통하여 확인하였다.

이를 이용하여 페이즈(Phase) 알고리즘에서 데이터 윈도우(window)내의 피크치를 계산하고, 메인(Main) 알고리즘에서는 이 피크치들을 서로 비교하여 최대치와의 비율을 구해(S110), 감쇄 정수를 산정하고 동작 신호에 적용한다(S112). 동작 신호와 억제 신호의 비 신호레벨(signal level)(x)는 [표 1]과 같이 정해진 값에 따라 레벨검출부(level detector)에서 카운트 레벨(count level)을 결정하고(S114 ∼ S116) 이 레벨(level)이 일정치 이상일 때 고장임을 검출하고(S118), 각상의 고장정보를 이용해 메인(Main) 알고리즘에서 사고판별을 하게 된다(S120).

[표 1]

신호레벨(x)(Signal Level)	카운트레벨(count level)
...	...
0.5 ≤x ＜ 0.6	- 0.4
0.6 ≤x ＜ 0.7	- 0.3
0.7 ≤x ＜ 0.8	- 0.2
0.8 ≤x ＜ 0.9	- 0.1
1.0 ≤x ＜ 1.1	1
1.1 ≤x ＜ 1.2	+ 1.1
1.2 ≤x ＜ 1.3	+ 1.2
1.3 ≤x ＜ 1.4	+ 1.3
1.4 ≤x ＜ 1.5	+ 1.4
...	...

도 5는 사고시 발생하는 고주파를 분석하기 위해 모의에 사용된 모델 계통도를 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 모의에 사용된 송전선로는 서로 다른 양단 전원을 포함하는 26㎞ 평형 3상 2회선으로 이루어져 있다. 적정 주파수 대역을 갖는 트랩(Trap)과 튜너(Tuner)를 설계하여 선로양단에 설치하고, 이로부터 사고 전압을 추출하여 계전알고리즘으로 연결하는 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 기법을 적용한 선로를 형성시키고 있다. 각 보호구간 양단에 각각 4개의 웨이브트랩(Wave Trap)과 튜너(Tuner)를 부착하여 고주파를 추출할 수 있도록 하고 있다.

한편, 전력 계통에서의 사고는 1선지락, 2선지락, 3선지락, 선간단락 등 송전선로 상에서 발생하는 사고뿐 아니라 계통에 연계된 부하들의 고장에 의한 사고 등 그 종류가 다양하며 각각의 특성 또한 매우 다르다. 알려진 통계에 의하면, 1선지락은 송전선로 사고의 83%, 선간단락은 11%, 2선지락은 5%를 차지할 정도로 이 세 가지의 사고는 가장 빈번히 발생하는 사고라 할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 사고의 종류에 대해서 집중 모의하고, 정확한 사고 모의를 위해 사고 거리와 사고 발생 각을 달리하며 모의하기로 한다. 그리고, 모의된 데이터는 실제와 근접한 모의가 될 수 있도록 고역통과필터(high pass filter)와 아날로그/디지털(A/D) 변환 등을 거친 후에 알고리즘을 적용한다.

도 6은 모의에 의한 1선지락사고(사고거리 3km, 사고발생각 0°)시 튜너에 나타난 전압을 도시한 그래프이다. 구체적으로, 각 상에 대해 위에서 아래로 전압을 스케일다운, 고역통과필터 통과, 아날로그/디지털 변환의 과정을 거친 파형도이다.

A회선은 건전회선이지만 송전선로의 커플링(coupling) 때문에 순간적으로 전압이 발생하였으나, 그 크기는 사고회선의 사고상과 비교했을 때 작은 값임을 알 수 있다.

도 7은 2개의 필터를 통과시켜 추출해낸 60kHz 성분의 동작 신호와 53kHz 성분의 억제신호와의 비를 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조하면, 각 상의 피크치를 비교한 후 감쇄정수를 구해 동작신호에 적용했기 때문에 사고회선의 사고상을 제외하고, 모두 짧은 시간동안 작은 값을 나타내고 있다.

도 8은 동작신호와 억제신호의 비, 신호레벨(Signal Level)(x)를 정해진 레벨(level)에 따라 실시간 카운트(count)해 나가는 과정을 나타낸 그래프이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 사고회선의 사고상을 제외하고는 레벨(level)이 변하지 않는 것을 확인할 수 있다.

도 9는 계전 알고리즘의 최종 트립(trip) 신호를 보여주고 있다. 레벨검출부(Level detector)에서 설정한 값을 초과한 순간 B회선 a상에서만트립(trip)신호가 나타남을 알 수 있다.

도 10은 선간단락사고로서, B회선 a, b상 선간단락사고에서 사고거리가 13km일 때의 사고전압을 알고리즘에 적용한 결과를 보여준 그래프이다. 도 10을 참조하면, 비사고 회선에서도 역시 크지는 않지만 사고발생시 유도된 전압이 발생함을 알 수 있다.

도 11은 각 전압의 피크치를 이용하여 계산한 감쇄정수와 동작신호와 억제신호의 비를 보여준 그래프이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 역시 사고상인 B회선 a, b 회선의 값이 크게 나타남을 알 수 있다.

도 12 및 도 13은 동작신호와 억제신호의 비, 신호레벨(Signal Level)(x)를 정해진 레벨(level)에 따라 실시간 카운트(count)해 나가는 과정과, 계전 알고리즘의 최종 트립(trip) 신호를 나타낸 그래프이다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 결국, 사고상인 B회선 a, b상에서 동시에 레벨(level)이 증가하고 이에 따라 결국 a, b상에서 트립(trip)신호가 발생함을 알 수 있다.

도 14 내지 도 17은 외부 2선지락사고시 사고전압을 알고리즘에 적용한 결과를 보여준 그래프들이다. 사고는 B회선 a, b상에서 사고가 발생하였다고 가정한다. 도 14 내지 도 17을 참조하면, 외부 사고 발생시 스택튜너(Stack Tuner)에 나타나는 고주파 전압은 웨이브트랩(Wave Trap)이 중심주파수 60㎑ 대역의 성분을 통과 시키지 않으므로 억제신호(53㎑)가 동작신호(60㎑)에 비해 상당히 크게 나타나고 그 결과로 동작신호와 억제신호의 비는 작게 된다. 도 15는 이를 나타내고 있다. 도 16에서 레벨(level)이 B회선 a, c상에서 약간 나타나고 있지만 트립레벨(triplevel)에는 미치지 못하고 있고, 따라서 트립(trip) 신호가 발생하지 않음을 도 17에서 확인할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법은, 적정 차단 주파수 대역을 갖는 웨이브트랩(Wave Trap)과 적정 주파수 추출을 위한 튜너(Tuner)를 이용하고, 넌-유닛 프로텍션(non-unit protection) 기술을 적용함으로서 지역적인 정보만으로 보호구간 내·외에서 발생하는 사고를 검출할 수 있다. 따라서, 유닛 프로텍션의 단점인 경제적인 손실을 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 즉, 지역적으로만 얻어진 정보를 이용하지만 보호구간 영역이 확실한 이점을 가지고 있어 고가의 통신장비나 별도의 통신선이 부가설치되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 많은 변형이 가능함은 명백할 것이다.

Claims (5)

1. 임의의 주파수 대역을 갖는 트랩(Trap)과 튜너(Tuner)를 설계하여 선로양단에 설치하되, 상기 트랩은 각 회선의 양단에 설치하며, 상기 튜너는 상기 양단에 설치된 트랩의 사이에 설치하여 사고시 발생된 고주파를 이용하여 사고 검출 및 판별을 수행하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법에 있어서,

   입력되는 신호에 대해 보호구간 내의 사고 검출 및 보호구간 내·외의 판별을 위해 억제신호와 동작신호를 추출하는 밴드패스필터를 거치는 제1 단계;

   각 회선에 대한 각 상의 피크값을 서로 비교하고, 이 비교된 값에 의해 각 상의 감쇄비를 산출하는 제2 단계;

   상기 감쇄비에 대응시켜 상기 억제신호와 동작신호의 비를 계산하는 제3 단계;

   상기 동작신호와 억제신호의 비인 신호레벨(x)이 해당하는 영역의 카운트 레벨(count level)을 결정하여 설정값 이상일 경우에 고장임을 검출하는 제4 단계;

   상기 각 상에 대한 고장정보를 이용해 사고여부를 결정하는 제5 단계;

   를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 단계 이전에, 윈도우 크기를 결정하여 제n 샘플윈도우에 저장하고, 상기 윈도우 내의 최대값을 설정하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 단계 이전에,

   튜너(Tuner)로부터 얻어진 사고전압을 신호제한기(Signal Limiter)를 통해 장치에 알맞은 크기의 신호로 출력하는 단계;

   상기 출력된 각각의 신호는 N개의 데이터를 하나의 윈도우로 하여 이동시키는 단계;

   상기 신호에 대해 저주파 대역을 억제하는 고역통과필터(High pass filter)를 통과시키는 단계; 및

   상기 고역통과필터를 통과한 신호에 대해 아날로그/디지털(A/D) 변환을 수행하는 단계;

   를 더 진행하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 튜너의 임피던스를 송전선로 임피던스의 9 내지 11배 범위내에서 설정하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 트랩의 임피던스를 송전선로 임피던스의 0.8 내지 1.4배 범위내에서 설정하는 것을 특징으로 하는 고주파를 이용한 송전선로의 사고 검출 및 판별방법.