KR100710658B1 - 증강된 보호 기능을 가진 전력 분배 시스템의 자동화된 재배치 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 방법 및 장치는 (서브스테이션 차단기, 리클로징 서브스테이션 차단기 및 선로 리클로저들을 포함하고 이들로 제한되지 않는) 배전 장치들의 보호 특성을 동적으로 변경하기 위하여 통신선을 따라 전달된 정보를 사용하고 그 사용을 조정하는 배전 시스템의 제어에 관한 것이다. 이러한 방법을 통하여, 배전 시스템 또는 "팀(team)"의 전반적 보호 및 재배치 특성이 크게 향상된다. 본 발명의 다른 측면에서, 본 발명에 따른 시스템 내의 장치들은 팀의 직접 제어 범위밖에 있는 연관 장치들의 존재를 인지하고, 이러한 장치들로부터의 정보를 관리하여 보다 지능화된 국지적 결정과 팀간 조정이 실행될 수 있도록 한다. 이러한 정보는 지역적 상태 표시, 제어 요청, 아날로그 값 또는 기타 데이터를 포함할 수 있다.

배전 시스템, 재배치

Description

증강된 보호 기능을 가진 전력 분배 시스템의 자동화된 재배치 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR AUTOMATED RECONFIGURATION OF AN ELECTRIC POWER DISTRIBUTION SYSTEM WITH ENHANCED PROTECTION}

본 발명은 일반적으로 전력 분배 시스템의 제어에 관한 것으로서, 특히 배전 선로에서 이상(fault:폴트)이 발생한 부분들을 고립시키고, 재배치(reconfiguration)하고, 최종 수요자들에 대한 서비스를 복원시키는 회로 재배치 기능과 회로 보호 기능을 증대시키기 위한 지능형 자율 노드(intelligent autonomous nodes)의 사용에 관한 것이다.

본 발명의 배전 시스템은 일반적으로 전기 공급 설비나 회사의 배전 서브시스템에서 시작하여 최종 고객에 대한 전원에 이르는 (약 4KV 내지 69KV 범위의) 저 전압 내지 중간 전압 배전 공급기(feeder)에 관한 것이다. 이러한 공급기들의 동작을 지배하는 전기적 원리는 보다 높은 전압을 발생시키고 전송하는 시스템을 지배하는 전기적 원리들과 동일하나, 상대적으로 낮은 전압을 사용하는 시스템을 구축하고 동작시키며 관리하는 방법은 서로 상이하다. 이러한 방법론의 차이는 배전 장비들의 수가 훨씬 많고 지리적으로 분산되어 있으며, 회로의 단위 길이 당 공급되는 전력량이 훨씬 작기 때문에 발생한다. 이러한 차이는 비용이 낮고, 모듈화 및 표준화되어, 최소한의 인력과 감독만으로 설치, 동작 및 유지가 가능한 장비를 요구한다.

배전 공급기의 이상(폴트)은 전력선의 추락, 지하 케이블의 굴착 또는 다른 원인들에 의하여 발생하며, 이는 통상 과도 전류(단란 회로/오버 전류)를 감지하여 검출될 수 있고 종종 전압 손실에 의하여 검출되기도 한다. 배전 시스템에서 전압 손실에 대한 수요자들의 신고가 때때로 배전 설비의 이상을 감지하고 수리요원을 파견하여 폴트를 고립시켜 대처하고 배전 시스템을 재배치하는 수단이 되기도 한다. 이러한 폴트 부분을 고립시키는 전형적 수단은 주로 배전 서브시스템에 위치한 회로차단기(circuit brakers) 및 탭 선로(tap lines) 또는 수요자의 변압기에 배치된 퓨즈들이다. 배전 서브시스템에 위치한 차단기들은 보통 차단기가 과도 전류를 검출하면 열리도록 트립(trip)된 후에 여러 번 차단기를 다시 닫힌 위치로 되돌릴 수 있는 리클로징 릴레이(reclosing relays)를 포함한다. 만약 이러한 "다시 닫히는" 동작 중에 폴트가 감지되지 않으면, 서비스가 복원되고 장기간의 정전이 발생하지 않게 된다. 특히 오버헤드 배전 선로에서 바람, 번개 등의 순간적 아크 현상은 많은 폴트를 야기한다. 그리하여, 폴트의 많은 부분은 차단기가 열리고 자동적으로 다시 닫히는 동작에 의하여 서비스가 복원되면 저절로 해결된다. 한편, 다시 닫히는 시도가 수회 시도된 후에도 과도 전류 상태가 계속되면, 리클로저(recloser)는 "록아웃(lockout)" 상태가 되어 폴트를 제거하는 더 이상의 시도를 방지한다.

수동으로 동작되는 스위치들 이외에 대부분의 배전 공급기들은 서브스테이션과 퓨즈 사이의 폴트를 고립시키는 수단을 가지고 있지 않아, 공급기의 어떤 장애도 길고, 손실이 크며, 잠재적으로 위험한 전력 장애를 초래할 수 있다. 이러한 문제를 해결하는 하나의 주된 수단은 통상 "선로 리클로저(line reclosers)", "인터럽터(interrupters)", "자동 선로 구획화 스위치" 또는 "구획기(sectionalizers)"로 알려진 장치들이다. 이들은 이 분야의 기술자들에게 주지된 자동 동작 장치들로서, 본 명세서에서는 "폴트 고립 장치"라고 통칭하기로 한다. 본 명세서에서 "구획기"라는 용어는 이하에서 설명하는 자동 폴트 고립 장치의 특정 종류를 의미하는 것으로 이해하여야 하며, "구획화"라는 용어는 선로의 폴트 부분을 고립시키는 프로세스로서 이상에서 설명한 모든 종류의 스위치에 의하여 실행될 수 있는 프로세스를 지칭하는 것으로 이해하여야 한다.

"선로 리클로저"는 전형적으로 미리 패키지된, 리클로징 릴레이를 가지는 일종의 서브스테이션 차단기이다. 선로 리클로저는 전형적으로 폴트 검출 하드웨어, 제어 로직, 유저 인터페이스 모듈 및 배터리 지원 전원을 포함하는 일체형 전류 감지 및 제어 인클로저를 포함하는 폴트 차단 스위칭 장치로 이루어진다. 서브스테이션과 수요자 로드(loads) 사이에 위치하였을 때, 선로 리클로저는 서브스테이션의 차단기가 작동하기 이전에 동작하여 서브스테이션의 차단기가 열리는 것을 방지하도록 하는 폴트 검출 셋팅으로 설정되어 있다. 이러한 구성은 선로 폴트에 의하여 수요자가 영향을 받는 횟수를 감소시키는 효과가 있다. 매우 긴 공급기에서는 서브스테이션의 차단기에 의하여 신뢰성 있게 검출되기에 너무 낮은 진폭의 오류로부터 공급기를 보호하기 위해서 보다 민감한 셋팅을 사용할 수 있다. 배전 선로에는 다수의 회로 리클로저가 직렬로 배치될 수도 있는데, 이 경우에 폴트부의 소스 측에서 가장 가까운 리클로저만이 동작하도록 셋팅 하는 것은 점차 어려워지거나 불가능해 진다.

"인터럽터"는 전형적으로 미리 패키지된 차단기 및 자동 리클로징 기능이 없는 폴트 릴레이다. 인터럽터는 주로 지하 배전 시스템에 사용된다.

"자동 선로 구획기" 또는 "구획기"는 통상 "선로 구획기 제어기"로 알려진 장치와 함께 사용되는 부하 차단 스위치의 미리 패키지된 조합이다. 구획기는 전류(선택적으로 전압)를 감지하여 회로의 동작과 소스측 보호 장치를 모니터 한다. 구획기는 소정의 짧은 기간 동안에 소정 횟수의 미리 구성된 전압 손실이 발생한 후에 회로의 에너지 공급이 중단되면 소정의 환경 아래서 그 스위치를 열도록 구성된다. 스위치가 열리는 소정의 환경은 제품마다 다르나, 항상 짧은 시간 간격을 두고 전압 손실을 수반하는 폴트에 의하여 야기되는 상태들을 감지하도록 되어 있다. 구획기는 회로의 보호 장치의 작동과 연계되도록 설계된다. 전형적 구획기의 예로서 쿠퍼 인더스트리사의 Cooper Power System Sectionalizer GV형과 GW형 그리고 에너지라인 시스템즈가 제작한 EnergyLine Systems Model 2801-SC Switch Control 등이 있다. 이들은 산업계에서 널리 알려진 장치로서, 본 명세서에서 이들에 대한 상세한 설명은 생략한다.

폴트의 고립 및 재배치를 위한 보다 복잡한 자동화 솔루션의 채용에는 여러 가지 제한이 있으나, 많은 방법들이 개발되었고 판매되었다. 가장 기본적인 방법들은 보통 제어 장비와 스위치 장치를 전력 분배 그리드 내의 전략적 지점에 위치시키고, 이들의 동작을 전적으로 각 지점에서 국지적 또는 독립적으로 감지되고 동작되는 회로 파라메터를 사용하여 조정한다. 이러한 유형의 시스템의 예로서 Kearney FILS 시스템이 있다. 전략적 지점에서 지역적으로 감지된 정보를 목적지의 상위 레벨의 제어 장치로 송신하여 회로들을 고립 및 재배치 시키는 보다 복잡한 방법들도 개발되었다. 이러한 방법의 예들이 Gelbein에게 허여된 미국특허 제5,513,061호 및 제5,701,226호와 Ishiguro에게 허여된 미국특허 제5,341,268호에 개시되어 있다. 지능형의 분산 제어 방법을 이용하여 상위 레벨의 제어 장치 없이 배전 회로를 고립화하고 재배치 시키는 여러 가지 방법이 개발되었다. 이러한 방법들을 사용하는 시스템에서, 정보는 국지적으로 감지되어 처리되고, 가능한 한 국지적으로 실행되고, 다른 연관 장치들의 동작을 지시하거나 이들의 동작 능력을 증대시키기 위하여 다른 연관 장치들과 정보를 공유한다. 이러한 방법의 예들이 Baumann에게 허여된 미국특허 제3,970,898호 및 Velez에게 허여된 미국특허 제5,784,237호에 제시되어 있고, EnergyLine Systems IntelliTEAM (등록상표)의 기존 버전과 이와 연관된 Nelson 등의 미국특허출원 제08/978,966호를 들 수 있다.

이러한 방법 및 장치들의 대부분은 이들이 지원하는 배전 장치의 유형과 토폴로지에 상당한 제한을 가진다. 예를 들어, Baumann, Velez 및 Gelbein의 특허는 단지 전력 공급원에만 차단기 또는 리클로저를 가지는 비폴트 차단 구획화 스위치들을 위하여 제안된 방법들을 제시한다. 그리하여 서브스테이션 차단기, 선로 리클로저, 구획화기 및 다른 장비를 일반화되고 자동화된 회로 재배치 시스템으로 통합하는 방법은 제한되었다. 이에는 배전 시스템의 특성과 관련된 다음과 같은 여러 가지 이유가 있었다:

1. 통신장비 없이는 2개 이상의 장치들의 보호 및 폴트 고립 기능을 조정하는 것이 불가능하지는 않더라도 곤란하다.

2. 통신장비는 가격이 비싸거나 성능이 제한되고, 정보 흐름 및 이벤트의 시퀀스를 관리하는 기법들이 초보적이다. 그리고 그러한 시스템을 설치하고 지원하려면 추가의 인력이 필요하다.

3. 부하 밀도/다양성, 상이한 선로 사이즈, 혼합된 구축 방법(오버헤드 배선/지하배선) 및 본질적으로 예측이 곤란한 부하 패턴 등은 비상 스위칭 결정의 자동화를 어렵게 한다.

4. 일반적으로 하나 이상의 대체 전원이 있으나, 그러한 전원은 공급기를 지원하기에 제한한 용량을 가질 수 있다. 이는 보다 복잡한 결정 프로세스를 필요로 한다.

5. 하나의 대체 전원만이 있고, 그 전원이 우연히 선로의 끝에 있더라도, 주 공급기의 전류 전달 용량의 제한은 재배치 프로세스를 제한할 수 있다.

6. 비상 요원의 제한된 훈련과 배경 지식은 장비가 자동 작동 모드 및 수동 작동 모드 모두에서 용이하게 동작될 수 있을 것을 요구한다.

7. 보호 릴레이 및 리클로저 기술은 마이크로프로세서에 기반한 기술을 포함하도록 발전하였고, 리클로저를 포함하는 현존 재배치 시스템 솔루션은 마이크로프로세서에 의하여 동작되는 장치의 진보된 능력을 이용하지 못한다.

리클로저 기술의 최근의 진보된 예로서 쿠퍼 인더스트리에 의하여 제작된 Form 4c 및 Form 5c Recloser Controls, 쉬바이쳐 엔지니어링 래버러터리에 의하여 제작된 SEL351R Recloser Control 및 Nu-Lec Pt. Ltd.에서 제작한 N, U 및 W 시리즈의 Recloser Controls가 있다. 이러한 제품들은 내부적으로 최소한 2개의 분리된 세트의 보호 릴레이 셋팅을 관리할 수 있고, 이들은 프론트 패널 또는 통신을 통하여 고객에 의하여 선택될 수 있다. 이러한 셋팅의 세트들은 통상 보호 특성의 "프로파일"이라 지칭되며, 운전 모드, 인에이블된 보호 특징, 레벨 셋팅 등의 광범위한 선택 사항들을 포함한다. SEL 351R의 경우, 절차적 언어 또는 외부 장치와의 통신에 기초하여 프로파일 셋팅을 변경할 수 있는 능력을 가지고 있다. 그러나 이러한 변경을 실행하는 특정 방법과 세부 내용은 최종 유저에게 달려있다. 이러한 프로파일들의 주요 속성은 부하의 양과 과도 전류 이상을 신뢰성 있게 검출할 수 있는 배전선의 거리이다.

(발명의 요약)

본 발명의 주된 측면은 (서브스테이션 차단기, 리클로징 서브스테이션 차단기 및 선로 리클로저들을 포함하고 이들로 제한되지 않는) 배전 장치들의 보호 특성을 동적으로 변경하기 위하여 통신선을 따라 전달된 정보를 사용하고 그 사용을 조정하는 방법 및 이와 연관된 시스템 장치를 제공하는 것이다. 이러한 방법을 통하여, 배전 시스템 또는 "팀(team)"의 전반적 보호 및 재배치 특성이 크게 향상된다.

본 발명의 다른 측면에서, 본 발명에 따른 시스템 내의 장치들은 팀의 직접 제어 범위밖에 있는 연관 장치들의 존재를 인지하고, 이러한 장치들로부터의 정보를 관리하여 보다 지능화된 국지적 결정과 팀간 조정이 실행될 수 있도록 한다. 이러한 정보는 지역적 상태 표시, 제어 요청, 아날로그 값 또는 이하에서 설명되는 기타 데이터를 포함할 수 있다.

본 발명의 이러한 목적 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 이하의 상세한 설명에 의하여 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자가 보다 명확하게 이해할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노드들이 설치된 종래의 배전 시스템을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노드의 블록도.

도 3은 도 2의 실시예에서 사용된 동기화 및 에러 검사 루틴을 도시하는 흐름도. 이 루틴은 시스템 흐름도의 여러 다른 부분에서 호출되며 시스템을 동기화하기 위하여 사용되는 클럭 및 카운터를 업데이트한다.

도 4는 도 2의 실시예에서 사용되는 동기화 프로세스 상태를 도시하는 흐름도. 이 루틴은 노드들 사이의 데이터베이스의 전송을 조정한다.

도 5는 도 2의 실시예에서 사용되는 무결성(integrity) 검사 상태를 도시하는 흐름도. 이 루틴은 노드가 정확하게 동작하고 데이터가 신뢰할 수 있는지를 보장 하기 위하여 데이터베이스, 에러 플랙 및 시스템 상태를 검사한다.

도 6은 도 2의 실시예에서 사용되는 대체 프로세스 상태를 도시하는 흐름도. 이 루틴은 폴트가 발생한 후 열린 스위치를 닫아 가능한 한 많은 사용자들에 대한 서비스를 복구한다.

도 7은 도 2의 실시예에서 사용되는 정상 복귀(return to normal) 프로세스 상태를 도시하는 흐름도. 이 루틴은 폴트가 제거되면 노드들을 정상 상태로 복귀시킨다.

도 8은 도 2의 실시예에서 사용되는 종료 프로세스 타이머 태스크를 도시하는 흐름도. 이 루틴은 전송 프로세스 상태 흐름도 또는 정상 상태 복귀 흐름도에 의하여 호출되어 이러한 태스크들의 실행이 예정된 시간을 초과하지 않도록 타이머를 설정한다.

도 9는 대체 전원 사용에 추가 제한을 가한 전력 분배 시스템의 변경된 배치 및 이러한 배치를 지원하기 위한 흐름도.

도 10은 개선된 폴트 고립 능력을 가진 전력 분배 시스템의 변경된 배치 및 이러한 배치를 지원하기 위한 흐름도.

도 11은 회로 재배치 지능이 추가(add-on) 마이크로프로세서 보드에 포함된 노드 제어기(200)의 변형된 실시예의 논리 블록도.

본 발명은 전력 분배 시스템을 제어하기 위한 신규하고 진보된 방법 및 시스템에 관한 것이다. 이하의 설명은 본 발명이 속하는 분야의 기술자들이 본 발명을 실시할 수 있도록, 특정 애플리케이션 및 그에 필요한 요건들을 들어 설명한다. 본 발명이 속하는 분야의 통상의 기술자들은 본 발명의 실시예를 다양하게 변경하는 것이 용이하며, 본 발명의 일반적 원리는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 아니하고 다른 실시예 및 애플리케이션에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 명세서에 기재된 실시예로 제한되도록 의도되지 않았으며, 본 명세서에 기재된 원리 및 특징들과 일관성이 있는 가능한 가장 넓은 범위를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 제어될 수 있는 예시적 전력 분배 시스템의 일부를 단순화한 도면이다. 이 배전 시스템은 종래의 전력선과 같은 배전 선로(106)를 통하여 다수의 사용자(104)(예를 들어, 공장, 가정 등)에 연결된 다수의 전력원(102)을 포함한다. 배전선로(106)는 선로(106)를 따라 예정된 지점들에 위치한 다수의 노드들(108)을 가진다. 도 1의 전력원, 사용자, 선로 및 노드들의 번호의 표시는 임의적인 것이며, 임의의 배전 시스템에서 이들 요소는 상이한 구성 또는 번호를 가질 수 있다.

또한, 미국출원 제08/978,966호에 개시된 시스템이 주 배전 선로의 지역적 배치 및 감지된 상태에 기초하여 결정을 내리기에 적합하나, 본 발명은 시스템 팀 내의 장치들로 하여금 그 팀의 직접 제어 영역밖에 있는 보조 또는 "사이드라인(sideline)" 장치들(예를 들어, 130A, 130B)의 존재를 인지하고 이들 장치로부터의 정보를 능동적으로 관리하여 보다 지능적으로 지역적 결정을 내리고 팀간 조정을 실행할 수 있도록 한다. 이에 대응하여, 팀 내의 장치들은 통신 채널(예를 들어 131A 및 131B)을 통하여 사이드라인 팀 멤버와 다른 팀으로 정보를 공급하도록 구성될 수 있다. 이 정보는 논리적 상태 표시, 제어 요청, 아날로그 값 또는 기타 데이터를 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 노드(200)의 바람직한 실시예를 도시한다. 배전 선로(202)는 배전 선로를 이 지점에서 개폐 가능한 스위치(204)를 통과한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 스위치(204)는 전력 감지, 제어 또는 조건부여 기능을 할 수 있는 전압 조절(전압조절기) 반응형 전력 제어기, (스위치된 캐패시터 뱅크), 폴트 감지 장치 등에 의하여 대체될 수 있다.

본 발명에서 노드(200)는 2개, 3개 또는 그 이상의 스위치를 제어할 수 있는 형태를 가질 수 있으며, 스위치들 사이에는 고객 로드 또는 대체 전원을 가질 수 있다. 이 경우에, 배전 선로(202)는 단일 노드(200)의 제어 하에 독립적으로 개방 및 폐쇄될 수 있는 2 또는 그 이상의 스위치(204)를 통과한다. 이러한 맥락에서, 노드(200)는 통신 관점에서 단일 노드이나, 본 발명의 전력 시스템 및 제어 알고리즘 관점에서는 다중 노드이다. 이러한 환경에서, 정보 흐름은 변경되지 않고 다만 통신 단계가 바이패스되기만 한다.

노드 제어기(206)는 배전 스위치(204)를 제어한다. 노드 제어기(206)는 제어 컴퓨터(208), 디스플레이(209) 및 이와 연관된 메모리(210)를 포함한다. 메모리(210)는 노드를 제어하는 프로그램을 저장하고, 시스템 내의 각 노드에 대한 노드 레코드 데이터베이스를 저장한다. 본 발명의 중요한 특징의 하나는 이하에서 설명하는 바와 같이 노드의 보호 특성을 반영하기 위하여 노드 레코드(210) 내에 정보 요소(17-18)를 부가하는 것이다.

본 발명의 중요한 특징은 노드(200)가 보호(과도전류 보호/폴트 차단) 능력을 가짐으로써 팀 동작을 증강하는 것에 관련된다. 당업자는 배전 스위치(204)가 회로 재배치에 참여할 수 있는 능력을 증강하거나 저해할 수 있는 상이한 동작 능력을 가질 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 가장 저렴한 스위치는 높은 전류를 차단할 수 없거나, 전압 및 전류 센서 모두를 구비하지 못할 수 있다. 당업자는 또한 노드(200)가 높은 인터럽팅 전류 하에서 스위치를 열지 않도록 프로그램될 수 있고(구획화 스위치 제어), 또는 "회로 보호 장치"(리클로저 또는 차단기)로 프로그램될 수 있음을 알 수 있다. 회로 보호 장치로 프로그램되었을 때, 스위치는 안전을 고려하여 과도전류 조건(폴트 전류)에서 열려 회로나 고객 장비의 화재 또는 이상을 방지한다.

본 발명의 일차적 측면은 (서브스테이션 차단기, 리클로징 서브스테이션 차단기 및 선로 리클로저들 포함하고 이들로 제한되지 않는) 배전 장치들의 보호 특성을 동적으로 변경하기 위하여 통신선을 따라 전달된 정보를 사용하고 그 사용을 조정하기 위한 일반화된 알고리즘(도 3 및 도 6-8 참조)을 가지는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이러한 방식을 사용하여 배전 시스템 또는 "팀"의 전체적 보호 및 재배치 성능이 크게 증강된다. 이러한 변경은 보호 셋팅의 조정 또는 장치 성능을 재 정의하기 위한 특징 선택 등 다양한 범위를 포함한다. 예를 들어, 소정의 환경에서, 자동화 제어 방법은 선로 리클로저의 역할을 여러 개의 보호 장치들 간의 조정 문제를 감소시키기 위해서 선로 구획기 또는 전적으로 비자동화된 스위치로 재정의 할 수 있다. 알고리즘이 동적으로 적용되기 때문에, 각 회로 배치의 절차적 동작을 요구에 따라 맞출 필요가 없다. 각 장치는 팀 내의 자신의 역할을 자동적으로 인식하기 때문에, 이하에서 설명하는 바와 같이 보호 장치들의 조정이 크게 용이해진다.

제어 컴퓨터(208)가 교류 파형 프로세서(212)에 연결된다. 교류 파형 프로세서(212)는 필드 인터페이스 커넥터(214)를 통하여 배전 선로(202)에 연결된다. 그리하여 프로세서는 배전 선로 상의 전압, 전류 등의 다양한 전기적 파라메터를 측정하고 이들을 디지털 방식으로 변환하여 제어 컴퓨터로 보내 처리, 통신하거나 메모리에 저장한다.

디지털 입출력 인터페이스(216)가 제어 컴퓨터(208), 스위치(204) 및 배전 선로(202)에 연결된다. 디지털 인터페이스(216)는 컴퓨터 제어기(206)로 하여금 스위치 위치 감지 정보 및 기타 입력을 수신하고 스위치로 제어 출력을 출력하도록 한다.

통신 장치(218)는 제어 컴퓨터(208)에 연결되어 컴퓨터로 하여금 도 1의 통신 채널(110)을 통하여 시스템의 다른 노드들과 통신하도록 한다. 이 통신 장치는 사용 가능하고 원하는 특성을 가진 다른 통신 네트워크에 연결될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 Metrocom Radio가 사용된다. 필요한 경우 노드에는 제2의 통신 장치가 옵션으로 포함될 수 있는데, 이는 본 발명의 실시예와 다른 시스템에 의하여 사용된다. 이러한 통신 장치의 예로서 SCADA 게이트웨이가 있다.

전력은 전원 공급/배터리 백업(222)을 통하여 노드로 공급된다. 배터리는 태양 전원, 교류 변압기, 또는 전압 센서를 통한 전원에 의하여 충전될 수 있다.

각각의 노드는 통신 채널(110)에 연결된다. 이 경우 임의의 형태의 통신 채널이 사용될 수 있다. 본 발명에서 예를 들어 통신 채널은 전화, 라디오, 인터넷 또는 광케이블을 사용할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예의 각 노드에서 실행되는 동기화 카운터의 동작 및 상태 선택 프로세스를 보여주는 흐름도이다. 이 프로세스에서 노드들은 노드 상호간을 동기화하기 위하여 사용되는 타이머 및 데이터베이스 시퀀스 카운터를 갱신한다. 그리고 나서 노드들은 에러 조건들을 점검하고, 에러가 발견되면 에러 플랙을 설정하고 데이터베이스로부터 이들이 동기화, 무결성 체크 또는 재배치 이벤트 중 어느 상태에 존재하는지를 결정한다. 재배치 이벤트에 앞서서 보호 장치들에 그들의 보호 특성들을 "사전 통지"(advance notice) 하도록 단계(315)를 추가하여 동기화 프로세스가 증강된다. 그리하여 기존의 셋팅이 적절한 경우에 회로의 초기 복원이 보호 장치 프로파일을 조정하기 이전에 시작될 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 각 노드들에 의하여 실행되는 동기화 프로세스 상태의 동작을 보여주는 흐름도이다. 이 상태에서 노드들은 배전 시스템에 관한 주요 제어 정보의 데이터베이스를 구성한다. 모든 노드들은 데이터베이스의 구축에 기여한다. 각 노드는 그 메모리에 데이터베이스의 카피를 저장한다. 본 발명의 실시예에서 데이터베이스를 구축하는 단계는 다음과 같다: 각 노드는 이전의 노드로부터 데이터베이스를 수신하고, 자신의 정보 레코드를 추가하고 데이터베 이스를 다음의 노드로 전달한다. 이 프로세스는 모든 노드들이 다른 노드를 전체로부터 레코드를 수신할 때까지 계속된다. 이 프로세스가 종료되면, 각 노드는 도 5에 도시된 무결성 체크 상태로 진입한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 각 노드들에 의하여 실행되는 무결성 점검 상태 프로세스의 동작을 보여주는 흐름도이다. 노드가 이 프로세스를 실행할 때에, 그 노드가 모든 다른 노드들로부터 수신한 레코드들을 점검하여 그 레코드들이 시스템의 현재 상태를 반영하는지 여부를 확인한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대체 프로세스 상태를 보여주는 흐름도이다. 이 흐름도는 스탠드어론 구획화가 뒤따르는 시스템 내의 폴트가 발생한 후 각 노드들에서 사용되는 프로세스를 도시한다. 이 프로세스는 또한 다른 노드가 이 프로세스에 진입하였음을 알려주는 메시지를 노드가 수신하였을 때 그 노드에서 진행된다. 폴트가 발생된 후에 가능한 한 많은 수의 사용자에게 전력 공급 서비스를 복구하기 위하여 각 노드는 그와 관련된 스위치를 닫을 수 있는지를 결정하기 위하여 이 프로세스를 사용한다. 본 발명은 대체 로직의 기능성을 확장하여 보호 셋팅이 대체(단계 645-654)의 요건과 일치하도록 한다.

도 7은 폴트가 제거되었을 때 배전 시스템을 정상 상태로 복귀시키기 위하여 각 노드들이 사용하는 로직을 도시한다. 본 발명은 정상 복귀 로직의 기능성을 확장하여, 특히 "닫힌" 변화가 사용되는 경우 보호 셋팅이 정상 복귀 변화의 요건과 일치하도록 한다(단계 722 및 750-752).

도 8은 도 6의 대체 프로세스 상태 및 도 7의 정상 복귀 프로세스 상태 동안 시스템이 이들 프로세스에 필요한 단계들을 완료하는데 너무 많은 시간을 소요하지 않도록 하기 위하여 사용되는 태스크 타이머의 동작을 보여주는 흐름도이다. 본 발명은 정상 복귀 변화, 특히 "닫힌" 정상 복귀 변화가 사용될 때 보호 셋팅을 재 설정하도록 정상 복귀 로직의 기능성을 확장한다(단계 830-831).

팀 데이터베이스의 관리

전술한 바와 같이, 메모리(210)는 노드를 제어하기 위하여 프로그램을 저장하고, 시스템 내의 각 노드에 관한 노드 레코드의 데이터베이스(팀 데이터베이스)를 저장한다. 각 레코드는 다수의 필드를 포함하는데, 이 필드는 노드 제어기가 배전 시스템의 요구에 응답하여 배전 선로 특성을 변경하기 위하여 노드 스위치를 제어할 수 있도록 하는 정보를 포함한다. 본 발명의 주된 진보중의 하나는 팀 데이터베이스에 보호 특성을 부가하여 로드 대체/복구 프로세스 중에 보호 셋팅을 조정하기가 용이하도록 한 점이다.

본 발명의 실시예에서 데이터베이스 내의 노드 레코드의 순서는 배전 시스템 내의 노드들의 물리적 순서에 대응한다. 데이터베이스의 노드 기록의 순서를 다른 형태로 하거나, 각 노드 레코드에 배전 시스템 내의 노드의 실제 또는 상대적 물리적 위치를 포함시키는 것도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다. 노드 제어기가 이중 또는 다중 스위치형이면, 각 스위치의 위치가 데이터베이스 내에 표현되고 독립적으로 순서가 매겨질 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 통신의 관점에서 단일, 이중 또는 다중 스위치 노드가 팀의 단일 멤버로서 사용될 수 있다. 이러한 방식은 본 발명의 실시예와 일관된다는 점이 이하에서 설명될 것이다. 2중 스위치 노드는 그것이 물리적으로 설치된 유일의 멤버(다른 멤버들은 나중에 설치됨)일 때, 팀의 다른 멤버들이 일시적으로 팀에서 제거되었을 때, 또는 팀 내의 다른 노드들에서의 에러가 전체 팀이 정전 상태에서 동작하지 못하도록 할 때 팀의 유일한 멤버로서 작용한다.

또한, 본 발명의 한 실시예는 2개의 소스를 가지고 2개의 소스들 사이의 배전선로에 통상적으로 열린 스위치("tie" 스위치)가 위치하는 도 1과 같은 루프 배전 시스템, 또는 하나의 소스만을 가지고 타이 스위치가 없는 래디얼 배전 시스템을 제어하기 위한 것이다. 본 발명의 범위 내에서 데이터베이스가 보다 단순하거나 보다 복잡한 배전시스템 토폴로지를 표현할 수 있고, 본 발명은 그러한 토폴로지에 대하여 적용될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 타이 스위치는 스위치의 어느 측이 에너지화되고 어느 측이 탈에너지화 되는지에 따라 어느 쪽으로부터도 부하를 복구(백피드)하도록 닫힐 수 있다. 관용적으로, 회로는 "우측"과 "좌측"을 가지는 것으로 설명되고 타이 스위치는 우측과 좌측의 사이에 위치한다. 회로의 좌측의 소스에 가장 가까운 노드가 가장 낮은 번호로 표시되고, 우측의 소스로부터 가장 가까운 소스가 가장 높은 번호로 표시된다. 두개의 인접한 노드들 사이의 회로의 구간을 "대체 세그먼트" 또는 "세그먼트"라 부른다.

본 발명의 실시예에서 각 노드의 데이터베이스 레코드는 (1) 현재 사용중인 플랙의 레코드, (2) 각 개별 레코드에 의하여 표현되는 장치의 유형의 표시, (3) 노드의 통신 주소, (4) 정상적 스위치 상태(열림 또는 닫힘), (5) 현재 스위치 상태, (6) 전압 상태(선로 상에 전압이 나타나는지 여부)(가능하면 위치별 상태), (7) 폴트 상태(폴트의 검출 여부)(가능하면 위치별 상태), (8) 현재 시간스탬프, (9) 데이터베이스 시퀀스 넘버, (10) 로직 프로세스 상태(스위치가 어떤 상태 또는 단계에 있는지), (11) 에러 상태 플랙, (12) 자동/수동 작동 모드 상태(가능하면 위치별 상태), (13) 각 페이즈의 감지된 로드의 평균(가능하면 위치별), (14) 이벤트 프로세스의 시작점의 시간 스탬프, (15) 정상 상태 복귀 방법의 표시(열린 또는 닫힌 변화), (16) 노드가 폴트의 영향을 받은 회로의 부분 내에 있었는지 여부, (17) 회로를 좌측부터 공급할 경우 현재의 보호 셋팅으로 적절히 보호될 수 있는 세그먼트의 최대 개수, (18) 회로를 우측으로 피딩할 경우 보호될 수 있는 세그먼트의 최대 개수. 본 발명의 목적에서 이상의 항목 (17) 및 (18)에서 언급된 세그먼트는 도 1의 두개의 인접한 팀 노드들 사이의 배전 선로를 말한다. 2중 또는 다중 스위치를 포함하는 단일 통신 노드의 경우에, 세그먼트의 수는 주 배전 선로를 따른 임의의 2개의 스위치 위치 사이의 로드를 추가의 세그먼트로 계산한다. "세그먼트의 최대 개수"는 이하에서 개략적으로 설명하는 방법에 의하여 얻어진다. 본 발명의 다른 구현에서 각 노드의 데이터베이스 레코드 내에 상이한 노드 데이터가 저장될 수 있다.

팀 로컬 레코드 데이터베이스는 각 노드가 로컬 스위치를 지능적으로 제어하기에 충분한 분산 시스템의 상태에 관한 정보를 갖도록 한다. 또한, 데이터베이스 가 노드 내에 지역적으로 저장되기 때문에 노드는 다른 노드에 정보를 요청하거나 다른 노드로부터 작동 지시를 수신하기 위하여 대기할 필요가 없다.

본 발명에서 기록 사용중 플랙은 노드를 조정된 시스템 활동에서 제외하거나 노드로 하여금 시스템 활동을 재개하도록 하기 위하여 사용될 수 있다. 노드를 시스템 활동에서 제외시키거나 재개하도록 하는 결정은 외부의 결정 수단 또는 노드 자신에 의하여 이루어지나 이에 제한되지는 않는다.

보호 프로파일 및 팀 데이터베이스

본 발명의 중요한 개선점은 보호 장치 프로파일에 추가의 속성을 표현하는 것이다. 이러한 속성은 보호 엔지니어가 의도된 작동 범위 또는 셋팅의 목적을 팀 노드들에 전달하는 능력을 향상시킨다. 또한, 이러한 속성들은 이하의 설명에서 명확히 알 수 있는 바와 같이 개별 디바이스에 보호 셋팅 내에 다른 방법으로는 표현되지 않는 팀 관련 기능성을 추가로 지원한다. 이러한 속성들의 예는 다음과 같다: (1) "프로파일 유형" 은 이 프로파일의 의도된 용도를 나타낸다. 본 발명의 실시예에서, 가능한 값들은 (a) "팀 모드/정상(Team Mode/Normal)"은 노드들이 정상 작동 상태일 때 사용되는데, 이때 통상적으로 열린 스위치(normally open switch)가 열리고 다른 모든 스위치들은 닫힌다. 본 발명의 실시예에서, 비록 다수의 프로파일을 사용하는 것이 본 발명의 범위를 벗어나지는 않으나, 일년 중의 계절 또는 부하 등에 기초한 기준 등의 운전 파라메터에 기초하여 동적으로 선택되는 단지 하나의 팀 모드/정상 프로파일이 사용된다. (b) 추가의 세그먼트 또는 부하가 선택되거나 이 장치에서 실행되어야 하고, 정상 프로파일이 적절하지 않은 경우에 사용하기 위한 "팀 모드/대체". 이하에서 설명되는 다양한 선택 기준에 따라 선택되는 다수의 팀 모드/대체 프로파일이 존재한다. (c) 팀 운전이 인에이블되지 않거나 지속되는 에러 또는 문제로 인하여 일시적으로 디스에이블된 경우(이러한 상태는 이하에서 "정지 대체(Stop Transfer)"라고 지칭됨)에 사용되는 "스탠드어론(Standalone)". (d) "정상 복귀" 팀 동작(이하 참조) 동안에 사용하기 위한 "팀 모드/정상 복귀(Team Mode/Return to Normal)". (2) "세그먼트 수, 좌측 배전(Number of Segments, Left-Side Distribution)"은 로컬 스위치 위치에서 시작하고, 회로의 좌측으로부터 전력이 공급되는 경우에 프로파일에 의하여 보호될 수 있는 추가 세그먼트의 최대 개수를 나타낸다. 이 수는 시스템이 배선 선로의 종단을 보호하는 프로파일을 가진 다른 보호 장치를 포함하는 경우 그 장치에 의하여 직접 도달되는 세그먼트의 수보다 큰 값을 가진다고 가정한다. 이 경우에, 만약 다른 장치들이 팀 멤버이면 본 발명은 프로파일들 사이에서 일관성을 유지하는 특징을 가지게 된다. (3) "세그먼트 수, 우측 배전(Number of Segments, Right-Side Distribution)"은 전술한 바와 동일하고 좌측으로부터 전력을 공급받는 세그먼트의 개수를 나타낸다. (4) "최대 부하(Maximum Load)"는 프로파일이 보호하려고 의도하는 고객 부하의 최대 크기를 나타낸다. 이 값은 전형적으로 사용자에 의하여 사전에 정의되고 그 프로파일이 보호 장치의 잘못된 동작이 발생할 수 있는 환경에서 이 프로파일이 사용되지 않도록 하기 위하여 실시간 부하 데이터와 비교된다. (5) "보호 선택 키(Protection Selection Key)": 이는 프로파일과 관련된 실제 배치 셋팅에 대한 인덱스 또는 내부 포인터이다. 이 인덱스는 사용자 특정된 엔트리들이 장치에 미리 저장되거나 별도의 데이터베이스로서 관리되는 디바이스 셋팅의 집합으로 링크 되도록 한다. 당업자들은 보호 장치 셋팅의 배치를 특징 지우기 위하여 사용될 수 있는 다른 속성 또는 속성값들을 생각해 낼 수 있다.

본 발명의 하나의 목적은 팀 멤버들로 하여금 다른 팀 멤버들의 보호 셋팅이 열린 스위치를 닫아서 추가의 부하를 픽업하기 이전에 조정될 필요가 있는지 여부를 결정할 수 있도록 한다. 그리하여, 지역 레코드 내의 "세그먼트 수" 필드는 지역적으로 결정되고 팀 멤버들 사이에 공유되어야 한다. 이 프로세스는 팀 데이터베이스가 교환될 때마다("sync" 프로세스, 도 3, 단계 315) 정상 운전 도중에 주기적으로 발생한다. 이하에서는 에러 처리 및/또는 대체 이벤트 동안 필드의 값 등을 결정하는데 관련된 보다 복잡한 프로세스를 설명한다.

"세그먼트 수"의 계산 - 정상 동작

이하에서는 대체, 정상상태 복귀 이벤트 또는 에러 처리를 제외한 정상적 팀 동작 도중에 현재 활성화된 프로파일을 위한 "세그먼트 수" 필드를 계산하는 방식을 설명한다. 본 발명의 실시예에서, 보호 장치들은 대체 또는 어떠한 에러 상태가 존재하지 않으면 팀에서 요청된 동작 프로파일의 변화 없이 동작한다. 그러나 본 발명의 범위 내에서 계절적 변화, 부하 또는 기타 감지되거나 전달된 정보에 기초하여 활성화된 프로파일에 대한 변화가 팀 전체를 통하여 만들어지고 조정될 수도 있다.

장치의 유형 및 능력에 기초하여 팀 데이터베이스의 지역 레코드 내의 "세그먼트 수" 필드를 유도할 수 있는 여러 가지 가능한 방법이 있다. 본 발명의 실시예에서는 스위치 및 제어기의 고유의 능력에 기초하여 다음과 같은 방법을 사용한다:

구획화 스위치: 초기화 시에 보호될 수 있는 세그먼트의 수가 무한히 큰 수로 설정된다. 팀 데이터베이스 또는 지역 레코드가 대체될 때(동기화 동안 또는 대체 이벤트 동안), 카운트가 구획기의 소스측 가장 가까운 인접한 노드에 의하여 보호될 수 있는 세그먼트의 수로 하나씩 감소된다. 예를 들어, 제2 노드에 대응하는 지역 레코드에서 만약 전력이 좌측으로부터 분배될 때(좌측 세그먼트 카운트) 제1 노드가 그 부하 측에서 3개의 세그먼트를 보호할 수 있고, 제2 노드가 구획화 스위치이면, 그 좌측 배전 세그먼트 카운트를 2로 설정한다. 만약 제3 노드의 지역 레코드가 전력이 우측으로부터 분배될 때 그 위치를 넘어서 2개의 세그먼트를 보호할 수 있다고 표시하면, 노드 2의 구획화 스위치는 그 우측 세그먼트 카운트를 1로 설정한다. 최초 노드(좌측 분배) 및 최후 노드(우측 분배)는 소스 측 노드들을 가지고 있지 않으므로 이들의 세그먼트 카운트는 별도로 정하여야 한다.

본 발명의 실시예에서 소스 측 세그먼트 카운트를 터미널(선택된 소스 또는 대체 소스) 노드들로 전달하기 위하여 다음 세 가지 방법을 지원한다: (a) 소스 측 보호 장치들에서 본 회로의 최악의 경우의 로딩 보호 연구에 기초하여 카운트가 미리 설정(배치)될 수 있고, (b) (부적절한 세그먼트 카운트에 기초한 추가의 회로 로딩의 금지를 무력화하기 위하여) 임의의 높은 값으로 미리 설정하거나, (c) 소스 측 보호 디바이스로부터 통신을 통하여 얻어질 수 있다(이하의 사이드라인 팀 멤버 기능성 참조). 위의 사항은 터미널 노드들이 구획기가 아닌 보호 디바이스들인 경우에도 역시 적용될 수 있다(이하 설명 참조).

보호 디바이스(리클로저 또는 차단기): 디바이스의 보호 셋팅 및 제어의 복잡성에 기초하여, 세그먼트의 수는 이하에서 설명하는 바와 같이 부분적으로 노드의 능력에 기초하여 배치되거나 동적으로 계산될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 차단기 또는 리클로저의 능동 프로파일 속성은 노드의 로컬 레코드 내의 "세그먼트 수" 필드의 유도에 사용된다. 세그먼트의 수는 소스 측 인접 노드(마이너스 1)에 의하여 보호되는 세그먼트의 수 또는 로컬 디바이스의 능동 프로파일(현재 사용중 프로파일)에 의하여 보호될 수 있는 세그먼트 수 중 작은 값으로 계산된다. 후자의 경우에, 팀의 데이터베이스의 팀의 로컬 카피 내에 저장된 가장 최근의 로드 데이터는 그 프로파일에 의하여 취급되는 세그먼트의 수에 대응하는 잠재적, (실시간 로드 데이터에 기초한) 계산된 로드가 그 프로파일에 대하여 배치된 최대 로드를 초과하는지 여부를 결정하기 위하여 사용된다. 이를 초과하는 경우에, 그 프로파일에 대한 "세그먼트의 수"는 로드가 취급될 수 있을 때까지 감소된다. 이러한 계산을 실행하는 로직은 현재의 전류 흐름 방향(좌측 또는 우측), 통상적으로 열린 스위치의 대향 측 상의 각 개별 세그먼트의 현재 측정된 로드뿐만 아니라 지역적으로 측정된 로드에 대하여 민감하여야 한다.

예를 들어, 좌측 분배를 위한 세그먼트 수의 계산에 있어서 카운트가 보호범위를 통상적으로 열린 스위치 위치를 넘어 한 세그먼트 확장하면 통상적으로 개방된 스위치 우측의 스위치의 측정된 회로 로드는 프로파일과의 비교를 위하여 지역적으로 측정된 로드에 더해진다. 특정 프로파일을 가진 노드를 통하여 전달될 수 있는 로드 전류의 임의의 높은 값을 최종 사용자가 배치하면 로드에 기초한 세그먼트의 감소가 극복될 수 있다.

로드 대체 또는 에러 처리 동안의 프로파일 선택

이 프로세스는 현재 활성화된 프로파일에 의하여 취급되는 세그먼트의 수가 로드 대체, 정상상태 복귀, 에러 처리 또는 복구 이벤트 동안에 재 계산될 때마다 실행된다. 이러한 이벤트들 동안의 팀 데이터베이스의 갱신은 프로파일 검색/선택 프로세스를 트리거한다. 이하에 나타낸 프로세스는 적절한 프로파일을 선택하기 위한 단순화된 방식이나, 이는 선로 임피던스, 선로 부하 또는 다른 팩터들의 계산에 기초한 보다 정교한 프로세스를 사용하거나 상이한 이벤트에 기초하여 선택 프로세스를 트리거하는 것도 본 발명의 범위를 벗어나지 않는다.

본 발명의 실시예에서, 선택 프로세스를 트리거하는 이벤트들은 다음과 같다: (1) 에러가 없는 동기화 인터벌(이하 참조) 및 "정상" 상태로의 회로 배치가 종료되어, 모든 스위치들이 정확하게 정상적으로 닫히거나 열린 위치에 있는 경우. 이 이벤트는 "팀 모드/정상" 프로파일이 선택되도록 한다. (2) 최후의 알려진 회로 배치가 모든 스위치들이 그들의 특정된 "정상" 위치들에 있는 배치가라고 할 때, "스탠드어론" 프로파일을 선택하도록 하는 팀 "정지 대체" 상태로의 변화 (참고: 다른 에러들은 현재 활성화된 프로파일을 변경하지 않는다.) (3) "정상상태 복귀" 상태로의 변화(이하 참조)이 "팀 모드/정상상태 복귀" 프로파일의 선택을 야기하는 경우. (4) 대체 이벤트(이하 참조) 동안 대체가 진행중이고 로컬 스위치가 취급하여야 할 세그먼트의 최대 수가 현재 활성화된 프로파일에 의한 취급되는 수보다 큰 것이 검출된 경우.

후자의 경우에, 본 발명의 실시예에서 노드는 최대 수의 세그먼트와 폴트 전 운전 로드를 전달할 수 있는 최초의 엔트리를 찾아 "팀 오퍼레이션/대체" 리스트를 스캔한다. 그리하여 프로파일 재선택 프로세스가 전형적인 대체 동안 많아야 단지 한번만 발생하도록 한다. 본 발명의 범위 내에서 폴트의 위치에 대한 통지 프로세스동안 노드에 추가의 정보를 제공하여 프로파일 선택이 요구에 보다 일치하도록 할 수 있다. 또한, 본 발명의 범위 내에서 선택 프로세스(및 연관된 통신)가 하나의 세그먼트가 픽업될 때마다 실행되도록 할 수 있다.

이상의 선택 프로세스에서 실제의 보호 셋팅 또는 보호 디바이스의 작동 모드를 변경할 필요가 발생되면, 이 변경이 개시되고 검증된다. 긍정적인 검증 결과가 얻어진 후에야 팀 데이터베이스 내의 로컬 레코드가 업데이트된다. 검증이 실패하면, 에러 상황이 발생되고 로직은 선택을 재 시도한다. 대체가 진행 중이면 이 프로세스가 대체 프로세스가 타임아웃될 때까지 끝없이 반복된다.

프리 러닝 카운터

도 3의 단계 310 내지 318은 특히 노드가 특정한 이벤트의 발생을 대기하는 동안 노드에 의하여 실행되는 다른 프로세스 내의 단계들에 의하여 종종 호출되는 동기화 루틴을 포함한다. 단계 310에서 노드의 10번째 프리 러닝 카운터가 증분된다. 프리 러닝 카운터는 시간 스탬프된 로직의 기준을 설정하기 위해서 사용된다. 이하에서 알 수 있듯이, 이들 카운터들은 노드들 간의 동기화를 확보하기 위해서 사용된다. 단계 312에서 노드는 프리러닝 카운터가 그 최대 카운트에 도달하였는지를 결정하기 위해서 프리 러닝 카운터를 점검한다. 최대 카운트에 도달하면, 동기화 기간이 만료된다. 동기화 기간이 만료되면, 단계 314가 실행되고 노드에 의하여 기록된 데이터베이스의 시퀀스 넘버가 증분되어 시간 스탬프가 노드의 데이터베이스에 기록되어 동기화 확보를 돕는다. 본 발명의 하나의 개선점으로서, 단계 315에서 이상에서 설명된 방법을 사용하여 좌측 및 우측 배전 모두에 대한 "세그먼트 수" 필드들을 계산 및 재 계산한다. 각 동기화 기간마다 데이터베이스 시퀀스 넘버가 하나씩 증가되고 각 노드는 로컬 레코드에 그 데이터베이스 시퀀스 넘버를 포함한다.

각 노드의 데이터베이스 시퀀스 넘버는 모든 노드들이 적절히 기능하고 동기화 되어 있으면 동일하여야 한다. 따라서, 레코드에 각 노드의 데이터베이스 시퀀스 넘버를 포함시키면 노드들이 다른 노드들로부터 수신하는 데이터가 시간상으로 정확하고 신뢰성이 있도록 한다. 이러한 방법으로 각 노드는 스스로 시스템 전체가 적절히 기능 하는지 확인할 수 있다.

단계 314 후에, 또는 동기화 기간이 만료되지 않은 경우 노드는 통신이 허락되었는지 여부를 점검한다. 통신은 소정의 상황에서는 금지된다. 본 발명에서 통신이 허락되지 않는 경우의 예로서, 노드들의 팀이 초기에 배치되는 경우 배치 정보를 배포하는 노드 이외의 모든 다른 노드들이 아무런 신호도 발생하지 않아야 할 때이다. 노드에 통신이 허락되지 않으면, 노드는 단계 310으로 복귀하고 이러한 동작은 노드 스스로 취해진다.

통신이 허락된 경우에는 단계 320이 실행된다. 노드는 에러 및 이벤트를 점검하고 에러 또는 이벤트가 검출되면 플랙을 설정한다. 그러면 각 노드는 다음 중 어느 상태에 있는지 결정한다: 동기화, 무결성 점검 또는 재배치 이벤트. 각 노드는 스스로, 타 노드들에 대하여 독립적으로 자신의 내부 센서 및 다른 노드들로부터 수신한 데이터베이스 레코드를 기초하여 어느 상태에 있어야 하는지 결정한다. 전형적으로, 시스템이 한 상태로부터 다른 상태로 변화하고 있지 않으면 모든 노드들은 동일한 상태에 있게 된다. 그러한 어떠한 특정 노드들도 동일 시간에는 한 상태만을 가지게 된다.

동기화 프로세스 상태

노드가 동기화 프로세스 상태에 있으면, 이는 도 4의 흐름도와 같은 프로세스를 따르게 된다. 단계 412에서, 노드는 그것이 첫 번째 활성화된 노드인지 결정하여야 한다. 본 발명의 실시예에서, 어느 한쪽 소스의 바로 다음 노드가 데이터베이스 내의 최초의 능동 노드로 배치될 수 있고, 그러면 다른 한 노드가 데이터베이스 내의 마지막 노드가 된다. 그 사이의 노드들은 배전 시스템 내의 물리적 순서를 반영하여 데이터베이스 내에서 순서화된다. 본 발명의 범위 내에서 노드들의 물리적 순서가 아닌 다른 순서로 노드들이 데이터베이스 내에 순서화될 수 있고 각 노드의 레코드에 그 노드의 절대적 또는 상대적 물리적 순서를 결정할 수 있는 데이터를 포함시킬 수 있다.

첫 번째 노드는 단계 414를 진행하고 노드들에 대한 레코드의 데이터베이스를 구축하기 시작한다. 첫 번째 노드는 그 로컬 레코드를 데이터베이스에 저장하고 그 데이터베이스를 데이터베이스에 리스트 되어 있는 다음 노드로 보낸다. 이 데이터베이스를 "볼(ball)"이라고 부르는데, 이는 이 데이터베이스가 시스템 전체의 노드와 노드 사이에서 송신되기 때문이다. 각 노드에 의해서 데이터베이스에 추가된 레코드는 현재 통과하는 노드에 대한 전술한 바와 같은 18 항목의 정보를 포함한다.

이 데이터베이스가 구축되고 통신될 수 있는 많은 방법이 있으나, 본 발명의 본 구현에 있어서는 데이터베이스를 각 연속되는 노드로 보내고 각 노드의 레코드가 데이터베이스에 추가되도록 하여 데이터베이스를 구축한다. 그러나 이 데이터베이스는 본 발명의 범위를 벗어나지 아니하고 다른 방법으로 구축될 수도 있다. 예를 들어, 각 노드는 자신의 레코드를 통신 채널 상에서 단순히 브로드캐스트하여 모든 다른 노드들이 이를 수신하도록 할 수 있다.

첫 번째 노드는 단계 418을 계속하고, 그 노드가 볼을 두 번 수신하지 않았으므로 단계 420을 계속한다. 단계 420에서, 노드는 링크를 실행할 시간이 되었는 지 결정한다. 노드는 하나의 다른 노드에게 신호를 보내고 이를 반송하도록 함으로써 링크를 실행한다. 이러한 방법으로 노드는 그 통신 시스템이 동작하는지 여부를 결정한다. 링크 실행 시간이 되었는지를 결정하기 위해서, 노드는 동기화 기간 타이머를 점검하여 동기화 프로세스가 미리 설정된 시간을 초과하여 진행되었는지 여부를 결정한다. 이는 통신 장애가 있는 경우에 노드가 이 상태에서 진행을 멈추는 일이 없도록 한다.

링크를 실행할 시간이 아니면, 노드는 단계 422로 진입한다. 이 단계에서 노드는 도 3의 단계 310 및 318을 실행하고 에러 및 이벤트를 점검한다. 에러 또는 이벤트가 검출되면, 플랙이 설정되고 필요하면 활성화된 프로세스가 종료된다. 이 동작을 "동기화 및 에러 점검 루프"라 한다. 이 프로세스가 완료되면, 노드는 동기화 프로세스로 복귀하고 단계 424를 진행하여 볼을 수신하였는지 여부를 결정한다. 동기화 프로세스가 첫 번째가 아닌 다른 노드들에 의하여 실행되면, 이들은 단계 412부터 직접 단계 424로 가게된다.

단계 424에서, 노드가 볼을 수신하지 않았으면 단계 420으로 복귀하고 링크를 실행할 시간이 되거나 볼이 수신될 때까지 이 사이클을 계속한다. 볼이 수신되면 노드는 단계 424에서 426으로 진행한다. 단계 426에서 노드는 그 로컬 레코드를 볼에 포함시키고 볼을 다음 디바이스로 보낸다. (마지막으로 리스트된 노드는 볼을 처음 리스트된 노드로 보냄.) 노드는 단계 418로 진행하고 볼을 두 번 수신하였는지 검사한다. 그렇지 않은 경우, 노드는 단계 420으로 다시 진행하고 그 루프를 계속한다.

볼이 두 번째 수신되며, 노드는 단계 424로부터 단계 426, 418 그리고 단계 428로 가서 통신 링크가 작동하고 있는지 확인하기 위한 통신 링크 시험을 위해서 다른 노드로의 링크 실행 메시지를 스케줄 한다. 이는 단계 420에서 링크 카운터를 실행할 시간이 만료되면 노드가 점프하는 단계와 동일한 단계이다.

노드가 단계 428에서 통신 링크를 실행한 후에, 노드는 단계 430으로 가고 도 5의 흐름도에 도시된 바와 같은 무결성 점검 상태로 진입할 시간이 되었는지 결정하기 위해서 무결성 점검 카운터를 검사한다. 노드가 무결성 점검 상태로 진입할 시간이 되지 않았으면, 노드는 단계 432로 진입하여 동기화 및 에러 점검 루프를 실행한다. 그리고 노드는 단계 430으로 되돌아가 무결성 점검을 위한 시간이 될 때까지 이 루프를 계속한다.

본 발명의 실시예에서 동기화 프로세스는 예정된 기간 당 1회 발생한다. 예정된 기간의 길이는 시스템 내의 노드의 개수에 기초한다. 본 발명의 범위 내에서 이 기간은 시스템 내의 노드들의 수가 아닌 다른 요소에 따라 길어지거나 짧아질 수 있다.

그리하여, 도 4에 도시된 흐름도와 같은 동기화 프로세스는 각 노드의 데이터베이스의 정보를 주기적으로 갱신한다. 이 프로세스는 각 노드가 다른 모든 노드의 상태에 대한 갱신된 정보를 포함할 수 있도록 한다.

무결성 점검 상태

도 5는 무결성 점검 상태에 사용되는 프로세스를 보여주는 흐름도이다. 이 상태에서 각 노드는 그 메모리에 저장된 데이터베이스 레코드가 동기화된 것으로 보이고, 에러 상태가 없으며 노드들이 정확한 상태에 있음을 확인하기 위해서 각 노드를 점검한다. 단계 512에서 노드는 데이터베이스 시퀀스 넘버를 점검하여 이들이 모두 일치하는지 확인한다. 이러한 방법으로 노드는 각 노드로부터의 데이터베이스 내의 레코드가 모두 동일한 동기화 프로세스로부터 나온 것임을 확인할 수 있다.

만약 시퀀스 넘버가 일치하지 않으면, 노드는 단계 514로 가서 이들을 재동기화하기 위해서 리셋될 시퀀스 넘버들을 위한 플랙이 설정된다. 이 에러 플랙은 다른 동기화 기간이 발생하고 데이터베이스 시퀀스 넘버가 일치할 때까지 어떠한 코디네이트된 팀 활동도 일어나지 않도록 한다.

시퀀스 넘버가 일치하는 경우에 또는 단계 514에서 플랙이 설정된 후에, 노드는 단계 516을 계속한다. 이 단계에서, 노드는 각 데이터베이스 레코드를 점검하여 이들이 모두 상호 1초 이내에 시간 스탬프되었는지 확인한다. 이러한 요구는 데이터베이스 내의 기록들이 대략 한 시점에서 시스템의 모습을 정확히 반영하도록 한다. 만약 기록들이 상호 1초 이내에 시간 스탬프되지 않은 경우 노드는 단계 518로 가서 새로운 시간 스탬프를 위한 플랙을 설정한다. 이 플랙은 시간 스탬프들이 사용자에 의하여 설정된 소정의 크기보다 큰 정도로 동기화에서 벗어나 있으면 동기화된 팀 활동을 허락하지 않는다. 본 실시예에서, 시간 스탬프가 5초만큼 동기화에서 벗어나 있으면, 에러 플랙이 설정된다. 허용 가능한 시간 스탬프의 불일치 정도는 실시 태양에 종속된 변수이다.

본 발명의 실시예에서, 이렇게 엄격한 무결성 점검의 실행은 "안전 모드"로 간주될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서 여러 레벨의 무결성 점검이 실패하는 경우에도 팀 활동을 지속하도록 하는 다른 모드가 있을 수 있다.

시간 스탬프가 동기화에서 벗어난 것으로 플랙 되지 않거나 단계 518에서 플랙이 설정된 후에는 노드는 단계 520으로 진행한다. 이 단계에서, 노드는 정지 대체 에러를 점검하고, 어떠한 에러가 존재하면 에러가 제거될 수 있는지에 대한 판단을 시도한다. 에러의 예들은 다음과 같다: (1) 노드들에 대한 데이터베이스 시퀀스 넘버가 일치하지 않는 탈동기화 에러, 및 (2) 잘못 기능하는 스위치 등에 의한 외부 상태에 의하여 발생되고 완료될 수 없었던 재배치 프로세스.

에러가 제거될 수 있으면 제거될 에러에 대하여 단계 522에서 플랙이 설정된다. 그리고 노드는 단계 524로 진행한다. 이 단계에서 노드는 대체를 위한 모든 준비가 되었는지 결정한다. 재배치 이벤트 이후에, 노드는 모든 노드들이 동기화되어 있으면 기타 필요한 조건들이 만족되었는지 확인하여야 한다. 예를 들어, 하나의 실시예에서, 노드는 모든 노드들이 사용자에 의하여 정의되는 사전에 설정된 한계인 평균 3상 로드(average 3 phase load)를 가지는지 결정하기 위해서 그 데이터베이스를 점검한다. 노드가 대체를 위한 모든 준비가 되었다고 결정하면, 단계 526으로 진행하여 대체 준비가 되었음을 나타내는 플랙을 설정한다.

다음으로, 노드는 단계 528로 진행하여 노드가 정확한 준비 상태에 있는지 결정한다. 각 노드는 대체 프로세스를 위한 준비가 될 수 있고 또는 정상상태 복귀 프로세스를 위한 준비가 될 수 있으며, 모든 노드들은 동일한 준비 상태에 있어야 한다. 이 단계에서, 노드는 로컬 정보에 기초하여 그 노드가 있어야 한다고 판단되는 준비 상태와 데이터베이스 내의 정보에 기초하여 다른 노드들이 있는 상태를 비교한다. 노드가 정확한 준비 상태에 있지 않으면, 단계 530으로 돌아가 정확한 준비 상태를 결정하고 이것으로 변경한다.

그러면 노드는 단계 532로 진행하여 정상 복귀 모드 불일치가 있는지 점검한다. 이 단계에서 노드는 모든 노드들이 동일한 정상 복귀 모드: 열린 변화, 닫힌 변화 또는 기능 디스에이블로 설정되어 있는지 확인한다. 만약 모든 노드들이 동일한 정상 복귀 모드에 있지 않은 경우, 불일치가 존재하는 것이고 단계 534에서 에러 플랙이 설정된다. 다음 노드는 도 3의 단계 310으로 복귀한다.

대체 프로세스 상태

도 6에 도시된 대체 프로세스 상태는 간단한 예를 들어 설명된다. 도 1을 다시 참조하여, 폴트가 노드(108A 및 108B) 사이의 배전선(106)에서 발생하였다고 가정한다. 전술한 바와 같이, 배전 시스템은 전형적으로 회로의 안전 및 보호를 위해서 전원 소스에 차단기 또는 리클로저(리클로징 차단기)를 포함한다. 미국특허출원 제08/978,966호에 개시된 시스템을 사용하면, 도 1에 도시된 바와 같이 구획화기들이 스위치 위치들(108A-F)에 위치할 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 구획화기는 EnergyLine Model 2801에 기초하고 있는데, 이 모델은 본 발명의 실시예의 동작을 지원하기 위하여 추가의 특징을 가지고 있다. 표준 구획화기 로직은 다음의 상태에서 스위치를 연(트립)다. 1) 구획화 로직이 인에이블되고 디바이스가 작동 가능한 경우, 2) 모든 감지된 페이즈에서 예정된 횟수(통상 1 내지 3회)의 전압 손실이 짧은 시간(전형적으로 45초) 동안 계수 되었을 때, 3) 과도 전류 상태가 첫 번째 전압 손실 직전에 감지되었을 경우, 및 4) 스위치가 현재 닫혀 있을 경우. 통상의 소프트웨어의 추가의 옵션은 세 가지 위상 모두에서 감지된 전압이 전체적으로 균형 되지 않고, 소정의 시간(통상 30초) 동안 계속하여 불균형 상태가 계속되는 경우 스위치가 트립(trip)되도록 한다.

본 발명에서 설명되는 "구획화기"는 다중 스위치 오퍼레이터, 폴트 차단 스위치, 및 공기 브레이크 스위치를 포함하는 여러 형태 중 하나일 수 있으며 이들로 제한되지 않는다. 예시의 목적으로, 본 명세서에서는 단일 스위치 구획화기가 사용된다.

본 발명의 실시예에 제공될 수 있는 추가의 특징에 의하면 폴트가 전압 손실 직전에 감지되지 않은 경우에도 설정된 횟수의 전압 손실이 발생하면 스위치가 열리도록 할 수 있다. 이는 선로의 폴트가 발생한 섹션의 양측을 고립시키는 일차 단계가 다른 디바이스로 정보를 통신하지 아니하고 즉시 실행될 수 있도록 한다. 다른 추가의 특징은 (감지된 폴트에 후속 하는) 설정된 횟수의 전압 손실이 현재 지정된 개방 타이 스위치에 대한 스위치의 위치에 기초하여 지역적으로 동적으로 계산되도록 한다. 배치 파라메터는 이러한 카운트의 동적으로 계산되는 범위가 사용자에 의하여 더욱 제한되어 항상 최소 및 최대 값 사이에 있도록 한다. 다른 옵션은 일회의 계속된 전압 손실 후에 스위치가 열리도록 한다. 마지막으로, 전압 손실이 뒤따르는 폴트 횟수를 카운팅 할 때 각 이벤트를 다음의 경우에 폴트로 카운트하도록 할 수 있다: 1) 최초의 전압 손실 이전에 폴트가 선행하는 경우, 또는 2) 모든 전압 손실들에 폴트가 선행한 경우.

본 발명의 실시예의 또 다른 고유의 특징은 변형된 원셧-록아웃(one-shot-to-lockout) 성능이다. 스위치가 어떠한 자동화 동작의 일부로서 닫힌 경우(또는 오퍼레이터에 의하여 수동으로 닫힌 경우), EnergyLine Model 2801-SC를 포함하는 어떤 구획화기들은 그 동작에 뒤따르는 짧은 기간(통상 5초) 동안 전압 손실이 검출되면 스위치를 자동으로 다시 열리도록 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예는 2회의 전압 손실이 검출될 때까지 스위치의 개방을 회피하는 추가의 능력을 가진다. 이는 회로의 차단기 리클로즈 패턴이 폴트에 의한 트립 동작에 이어 초기 자발적으로 닫히는 동작을 포함하는 경우에 장점이 있다.

각 스위치 위치에 자동 선로 구획화기를 사용하는 것과 일관되게, 스위치가 폴트를 제거하기 위하여 부하 상태에서 일회 또는 일회 이상 열림/작동되도록 리클로저를 대신 사용할 수 있다. 이는 팀 정리 기능들을 위하여 미리 패키지 되고, 상업적으로 판매되는 리클로저 제품을 변경할 것을 요구하나, 구획화기에 의하여 제공되는 기능성에 비견되는 기능성을 달성할 수 있다. 또한 구획화기에 구현되는 원셧-록아웃 능력의 변경된 형태는 "블록 다시 닫힘" 옵션으로 많은 리클로저에서 실현 가능하다. 구획화기를 리클로저로 대체하는 시도의 난점은 앞서 언급한 바와 같이 잘못된 디바이스의 과도한 스위칭 또는 트립핑/록아웃을 방지하기 위해서 이들 리클로저의 보호 셋팅을 코디네이트하는 문제이다. 본 발명의 하나의 목적은 이러한 가능성을 최소화 또는 제거하는 수단을 제공하는 것이다. 도 1의 배전 시스템이 자동 구획화 장치를 포함하면, 배전선(106) 상의 노드(108A, 108B) 사이에서 폴트가 발생하면 그 디바이스는 그것의 배치에 따라 노드(108A, 108B, 108C) 중 하나 또는 이들 모두의 스위치들을 개방하여 개방된 스위치 하류에 있는 모든 사용자(104A, 104B, 104C)에 대한 서비스가 중단되도록 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 구획화 로직은 폴트 위치 및 통상 개방된 타이 스위치(108G) 사이의 모든 스위치들을 열리도록 한다. 이는 시스템이 사용자들에 대한 서비스를 재개하는 것을 돕기 위해서 배전 시스템의 부하를 점차 증대하도록 한번에 하나씩 스위치를 다시 닫을 수 있도록 한다. 어떤 노드가 구획화를 종료하면, 노드는 도 6의 흐름도에 도시된 대체 프로세스 상태로 들어가 노드가 그 스위치를 닫으려고 시도한다. 또한 노드는 다른 노드 또는 노드의 팀이 대체 프로세스에 들어갔다는 통신을 수신하면 대체 프로세스로 들어간다.

본 발명의 범위 내에서, 대체 프로세스 상태는 구획화 완료 이외의 이벤트에 의하여 시작될 수 있다. 배전 시스템의 유형, 요구 및 특성에 따라 다른 이벤트가 시스템의 동작을 촉발하도록 하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들어, 시스템 동작이 심각하게 높거나 낮은 전압 상태에서 촉발되는 것이 바람직할 수 있다.

각 노드는 자신의 상태 정보와 관련하여 그 데이터베이스의 레코드를 지속적으로 갱신한다. 그리하여, 모든 다른 노드, 볼에 관한 데이터베이스의 레코드가 동기화 프로세스 상태 내에서만 각 노드로 보내지는 한편, 각 노드는 자신의 상태에 대한 갱신된 레코드를 유지한다.

이러한 예시의 목적으로, 구획화기가 노드(108A, 108B, 108C)의 스위치들을 개방하여 사용자(104A, 104B, 104C)에 대한 서비스를 중단시켰다고 가정한다. 일단 구획화가 종료되면, 세 개의 노드(108A, 108B, 108C) 각각은 이들이 각각 스탠드어론 구획화 프로세스를 거쳤기 때문에 독립적으로 대체 프로세스 상태를 시작한다.

노드가 도 6에 표시된 대체 프로세스 상태에 들어가면, 노드는 단계 612를 실행하여 종료 프로세스 타이머 태스크를 시작한다. 이 타이머는 노드가 태스크를 완료하기 위해서 너무 많은 시간을 소비하지 않도록 한다. 각 노드의 타이머는 대체 프로세스를 처음 시작하는 노드와 동일한 시작 시간을 사용한다. 이러한 방식으로 대체 프로세스 내의 모든 노드들은 동일한 시간에 "타임 아웃"된다. 이 타이머의 동작 및 그것이 호출하는 태스크는 도 8에 도시되어 있고 이하에서 설명된다.

타이머의 길이는 제어되는 특정 시스템의 요구에 맞도록 시스템 오퍼레이터에 의하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 폴트가 발생한 후 송전 선로에서 작업하는 수리 요원의 안전을 위하여 폴트가 발생한 후 알려진 기간동안 노드들을 대체 프로세스로부터 제외하도록 타이머가 설정될 수 있다. 이러한 방식으로 대체 프로세스 상태 내의 조건들이 스위치가 닫혀 송전선에 전력 공급을 허용하는 조건을 만족시키더라도 대체 프로세스가 타임아웃 되고 스위치가 닫히지 않기 때문에 시스템을 수리하기 시작한 작업 요원들이 위험에 처하지 않게 된다.

본 발명의 실시예에서, 이들 3개의 노드들 각각은 각자의 로직, 저장된 데이터 및 센서의 독출 결과에 의하여 트리거되어 스스로 대체 프로세스로 들어간다. 본 발명의 실시예는 중앙 제어, 통신 또는 이 상태로 들어가는 어떠한 노드들의 승인을 요구하지 않는다.

일단 타이머가 시작되면, 노드는 단계 616으로 진행하여 그것이 제어하는 스위치가 배전 네트워크의 정상 작동 중에 닫혀 있는지 결정한다. 도 1을 참조하면 스위치(108A, 108B, 108C, 108D, 108E, 108F)는 배전 시스템의 정상 동작 중에 닫혀 있고, 타이 스위치인 스위치(108G)는 시스템의 정상 동작 도중에 열려 있다. 스위치(108A, 108B, 108C) 각각이 시스템의 동작 중에 통상적으로 닫혀 있으므로, 이들 노드들은 단계 618을 계속한다. 단계 618에서 대체 프로세서 상태로 들어간 각각의 노드들은 갱신된 기록을 데이터베이스에 리스트되어 있는 다음의 능동 노드 및 이전의 능동 노드로 전달한다. 이들 두 노드들을 "가장 인접한 이웃(nearest neighbor)" 노드라 부른다. 노드(108A)는 노드(108B)로 레코드를 전달하고, 노드(108B)는 노드(108A 및 108C)로 전달하고, 노드(108C)는 노드(108B 및 108G)로 레코드를 전달한다. 이러한 방식으로 대체 프로세스로 들어간 각 스위치는 그 진행을 최근 이웃 노드에 알린다. 본 발명의 실시예에서 "최근"의 이웃 노드들과의 통신을 사용하나 다른 실시예에서는 다른 유형의 노드간 통신 패턴을 사용할 수 있다. 그리하여, 본 발명의 실시예에 따라, 각 노드는 배전 시스템의 물리적 레이아웃 또는 노드들의 물리적 배치에 관계없이 다른 노드들에게 그 상태를 알릴 수 있다.

만약 노드가 다중 스위치 노드이면, 대체 프로세스 목적만을 위하여, "최근 이웃"은 노드 자체 내의 스위치 위치들 중의 하나일 수 있다. 본 발명의 실시예에서 최근 이웃 데이터베이스는 내부 팀 데이터베이스 내에 포함된 정보로부터 수집될 수 있다. 그러면 대체 로직이 최근 이웃 데이터베이스 내의 정보를 사용하여 실행된다. 노드가 다중 스위치 노드이면, 별도의 최근 이웃 데이터베이스가 각 스위치 위치에 대하여 구축된다. 본 실시예에서, 최근 이웃 데이터베이스는 로컬 노드와 이에 물리적으로 인접한 2개의 노드들로부터의 정보로 이루어진다.

노드(108G)가 노드(108C)로부터 통신을 수신하면 노드(108G)는 대체 프로세스 상태를 시작한다. 일반적으로 하나의 노드가 다른 하나의 노드로부터 다른 노드가 대체 프로세스 상태에 들어갔다는 통신을 받으면, 통신을 수신하는 노드도 대체 프로세스 상태에 들어간다. 이 절차는 시스템이 자기를 정돈하고, 시스템의 각 노드를 중앙 통제소로부터의 통신이나 사람의 관여 없이 대체 프로세스 상태로 들어가게 한다.

또한 본 발명의 실시예에서 프로세스의 어떤 지점에서 가 노드가 어떠한 동작을 하여야 할지 결정하기 위해서 중앙화된 제어 또는 로직 센터를 필요로 하지 않는다. 본 발명의 각 노드는 단지 그것의 센서 및 데이터베이스 내의 정보에 기초하여 동작할 수 있다. 이러한 단순한 동작 구조로 인하여, 본 발명의 시스템은 프로그램이나 로직을 변경할 필요 없이 단순히 데이터베이스 내에서 노드들을 재배열하여 확장 또는 재배치될 수 있다. 예를 들어, 도 1의 노드들(108B 및 108C) 사이에 새로운 노드를 추가하기 위해서 시스템 오퍼레이터는 시스템의 적절한 장소에 새로운 노드를 물리적으로 삽입시키고, 노드들(108B 및 108C) 사이의 데이터베이스 내에 이를 프로그램 하여야 한다. 이 프로세스는 노드(108B)가 한 스페이스 다운된 후에 데이터베이스 내의 모든 노드들의 레코드를 옮기고 새로운 노드의 레코드를 데이터베이스의 새로이 생성된 스페이스 내에 삽입하여 이루어진다.

노드(108G)는 단계 612를 실행하고 종료 대체 프로세스 타이머를 시작시키고 타이머를 그 대체 프로세스를 개시한 노드들과 동시에 종료되도록 설정하고, 단계 616으로 간다. 노드(108G)는 통상적으로 열린 스위치를 제어하기 때문에 이는 단계 638로 간다. 단계 638에서 노드(108G)는 센서, 데이터베이스 내의 정보, 노드(108C)에 의하여 전송된 정보를 관찰하여 노드가 닫힐 수 있는지 결정한다. 본 발명의 실시예에서, 표 1에 리스트된 조건들이 노드에 의해서 점검되어 노드를 닫을 수 있는지 결정한다. 표 1의 단계 4에 사용된 조건 등이 표 2에 나타나 있다. 본 발명의 범위 내에서 조건들의 다른 셋트들이 사용될 수 있다.

노드와 연관된 통상적으로 열린 스위치를 닫기 위해서, 그 통상적으로 열린 스위치의 어느 한 측의 인접한 노드들과 연관된 인접한 스위치로서 하나의 유효한 닫힌 스위치 및 하나의 유효한 열린 스위치가 검출되어야 한다. 이하의 규칙은 통상적으로 열린 스위치가 인접한 스위치들의 상태를 유효화하기 위해서 충족되어야 할 조건들을 정의한다. 폴트가 발생한 선로 섹션의 부하 측에 있는 통상적으로 개방된 스위치가 다음의 경우에 부하를 복구하기 위하여 닫힐 수 있다. 1. 에러 상태가 존재하지 않을 경우 2. 인접한 폴트 측 스위치가 열려 있을 경우 3. 인접한 폴트 측 스위치가 폴트를 검출하지는 않았으나, 전압의 손실을 감지한 경우 4. 정전이 발생하기 이전에 인접한 폴트 측 스위치에서 감지한 전류 레벨이 로컬 스위치에 설정된 범위 이내일 때(이 단계에서 사용되는 조건은 표 2에 나타나 있다) 5. 인접한 비폴트 측 스위치가 전압 손실 및/또는 폴트를 감지하였음을 나타내나 현재 닫혀 있는 경우, 또는 인접한 비폴트 측 스위치가 통상적으로 열린 스위치인 경우, 또는 인접한 비폴트 측 스위치가 차단기이며 전압이 복구된 경우(만약 로컬 스위치가 통상적으로 열린 스위치이면 이 단계가 우회되고, 대체 공급기 상에 팀 리클로저가 존재하지 않으며, 전압 점검이 디스에이블 된다.) 6. 픽업될 수 있는 "세그먼트의 수"가 0보다 큰 경우. 이 테스트를 위하여 전원의 비폴트 방향(좌측 또는 우측)에 대응하는 팀 데이터베이스의 로컬 레코드로부터의 수가 사용된다. 7. 전압 센서에 양호한 전압이 검출된 경우(이 테스트는 사용자가 배치할 수 있는 옵션임) 8. 인접한 스위치들이 적절한 논리 동작 단계에 있는 경우

(이 표는 표 1 및 3의 단계 4를 상술함) 대체 프로세스에서 로드를 복구할 수 있는지 여부를 결정하기 위하여, 이 프로세스는 대체 회로의 용량과 비교되는 대체될 전체 로드를 사용한다. 대체될 로드를 제한하기 위해서 다음의 3가지의 기본적 설정 포인트들이 사용된다: 대체를 위한 용량(전체 공급기 로드 N/A) 대체를 위한 최대 용량 최대 레이트된 공급기 용량 세 가지 설정 포인트 모두는 좌측 공급기 및 우측 공급기에 대한 셋팅을 가진다. 세 가지 포인트는 모두 하계 및 비하계 셋팅을 가진다. 대체 프로세스는 가능하면 연관된 공급기 상의 실시간 전체 로드를 사용한다. 이 실시간 전체 로드는 서브스테이션 RTU와 같은 임의의 소스로부터 통신으로 전달받을 수 있다. 이 프로세스와 함께 동작하는 두 가지의 설정 포인트는 "대체를 위한 최대 용량"과 "최대 레이트된 공급기 용량"이다. "대체를 위한 최대 용량"은 그 공급기의 로드가 가벼울 때에 대체 공급기로 대체될 수 있는 배치된 로드의 양이다. "최대 레이트된 공급기 용량"은 실시간 로드와 결합하여 사용된다. 이 둘간의 차이는 대체 공급기가 취급할 수 있는 현재의 실시간 용량이다. 대체가 발생하기 위해서, 다음의 열린 스위치에 의하여 재배치 이벤트가 시작하기 이전에 존재하는 것으로 보고된 로드는 현재의 실시간 용량과 "대체를 위한 최대 용량" 보다 작아야 한다. 실시간 로드는 최소 매 20분마다 스위치 제어기로 보내져야 한다. 마지막 실시간 로드가 수신된 후 20분이 경과하면 그 값은 비정의된 값이 된다. 비정의된 값은 폴백(fall back) 프로세스가 실행되도록 한다. 이는 데이터의 소스가 보고를 하지 않았을 때에 오래된 데이터가 대체를 발생시키는 것을 방지한다. 폴백 프로세스는 "대체를 위한 용량(전체 공급기 로드 N/A)"을 사용한다. 이 값은 보존되는 값으로 의도된 값이다. 이 값을 배치할 때에 엔지니어는 대체 공급기의 평균 로드, 피크 로드, 및 비상 로드 용량을 고려하여야 한다. 이러한 크기의 로드의 대체가 임의의 시간에 일어날 수 있으면서 대체 공급기에 의해서 수용될 수 있다는 점이 엔지니어의 부담을 덜어 준다. 두 공급기들을 위한 프로세스는 상호 독립적이다. 하나의 공급기에 실시간 로딩 데이터를 제공하면서 다른 공급기는 보존적 대체 프로세스를 사용할 수 있다.

노드(108G)의 스위치가 닫힐 수 있는 모든 조건이 충족되었다고 가정한다. 표 1 및 표 2에 나열된 조건을 사용하여, 노드는 스스로 그와 연관된 스위치를 닫을 수 있는지 여부를 결정한다. 또한, 서비스를 복구하도록 노드(108G)를 인에이블하기 위해서 단지 하나의 메시지(108C로부터의 메시지)가 보내져야 한다. 본 발명의 실시예에서, 팀이 차단기 또는 리클로저와 같은 보호 장치를 포함하는 경우에, 통상적으로 열린 스위치가 닫히게 되어 추가의 로드를 취급하기 위해서 소스 측 팀 멤버들 모두의 보호 셋팅들이 미리 선택되었음을 추가로 확인한다. 스위치를 닫기 위한 조건들이 충족되지 않았으면, 노드(108G)는 단계 640으로 가서 동기화 및 에러 점검 루틴을 실행한다. 이때 에러가 검출되면 단계 642에서 그것이 기록되고 대체가 중지된다. 그렇지 않으면, 단계 652에서 이것이 루프의 최초 반복인지 점검된다. 그것이 최초 반복인 경우에 단계 653에서 로컬 레코드가 최근 이웃들로 전달된다. 그것이 최초 반복이 아닌 경우에는, 단계 638에서 그 프로세스가 계속되어 통상적으로 열린 스위치가 닫힐 수 있는지 여부를 결정한다.

전술한 바와 같이 단계 640에서 통상적으로 열린 스위치를 닫을 수 없고 그 로컬 레코드를 최근 이웃 노드로 전달할 수 없으면, 노드 108D는 그러한 통지를 수신하고 단계 610에서 대체 프로세스 상태로 들어간다. 노드 108D는 대체 프로세스를 지속하여(다른 곳에서 설명된 단계 612, 616, 618), 이것이 회로에서 영향을 받지 않은 부분에 위치하므로 단계 644를 거쳐 단계 645로 들어간다.

본 발명의 실시예에서 단계 645-651은 대체 이벤트에 의하여 다른 경우에는 영향을 받지 않는 노드들에게 통지하고 이들을 인에이블시켜 노드들의 보호 셋팅을 조정하고 대체 프로세스 동안에 추가의 로드를 픽업하도록 하는 기술적 진보를 제공한다. 본 발명의 범위 내에서 이러한 조정들은 스위치된 캐패시터 뱅크, 전압 조절기 또는 기타 장치들과 관련된 기타 셋팅 또는 조작을 포함한다.

만약 노드(108D)가 팀의 마지막 멤버이면(단지 하나의 이웃만이 존재하면), 단계 647에서 허락된 세그먼트 카운트를 계산하고, 새로운 세그먼트 카운트를 포함하는 그것의 로컬 레코드를 단계 649에서 그 이웃 노드로 전달한다. 그러면, 노드 108D는 단계 632로 들어가서 단계 634에서 에러를 점검하면서 대체 프로세스가 종료될 것을 기다린다.

만약 노드(108D)가 팀의 마지막 멤버가 아니면(두 이웃 노드가 존재하면), 단계 646으로 들어가 그것의 로컬 레코드를 가장 가까운 이웃 노드로 전달한다. 대체 프로세스를 계속하기 이전에, 이는 노드(108E)로부터 노드(108E)가 단계 632로 진입하였다는 통지를 수신하여야 한다(노드 108E가 대체 프로세스에 진입하였고 노드 108D와 동일한 프로세스를 따른다는 통지). 그러한 표시가 수신되기까지, 노드(108D)는 에러 검출 단계 650을 순환한다. 데이터가 수신되면, 노드(108D)는 단계 647을 계속하여 새로운 세그먼트 수를 계산하고, 단계 649에서 그 로컬 레코드를 이웃 노드로 전달하고, 단계 632 및 634를 진행하여 대체 프로세스가 종료될 때까지 루프를 돌게된다.

노드(108D)가 단계 649 및 632를 통과하였으면 노드(108G)는 노드(108D)로부터 갱신된 로컬 레코드를 수신한다. 노드(108G)는 이 갱신된 레코드를 단계 638에서 노드를 닫을 수 있는지 여부를 결정하기 위해서 사용한다. 노드(108G)를 닫는 것이 아직 허락되지 않았으면, 이는 단계 640을 포함하는 에러 검출 루프를 계속한다. 만약 노드(108G)를 닫는 것이 허락되면, 이는 단계 626을 진행하여 그 스위치를 닫는다.

그렇지 않으면, 노드는 단계 638, 640 및 650 사이의 사이클을 스위치가 닫힐 수 있거나 에러가 검출되거나 종료 대체 프로세스 타이머가 만료될 때까지 계속한다. 보호 기능이 없는 단지 구획화 스위치만을 포함하는 팀에서, 세그먼트 수의 기준은 추가의 통신 없이 항상 만족되며, 스위치의 닫힘을 지연시키는 전형적 조건은 단지 다른 영향을 받은 노드들이 올바른 대체 프로세스 상태에 이를 때까지 기다리는 경우이다. 이 특징은 종래의 재배치 제품에 호환성이 있도록 보호 장치의 프로파일 변경을 지원하는 기능을 추가할 수 있도록 한다.

노드(108G)가 그와 연관된 스위치를 닫을 수 있다고 결정하면, 이는 단계 626으로 진입하여 스위치를 닫으려고 시도한다. 그러한 스위치들은 통상 록아웃 로직이라고 부르는 안전 장치를 포함한다. 구획화에 관한 이상의 설명에서 상세히 설명된 바와 같이, 록아웃 로직은 스위치가 닫혀 있는 동안 전압 손실 같은 비정상 상황이 발생하면 스위치를 다시 열고 열림 상태를 유지한다. 단계 628에서 스위치는 닫힘 동작이 성공적이었는지 결정한다. 그렇지 않으면, 단계 624에서 에러 플랙이 설정되고 대체 프로세스가 종료된다. 닫힘 동작이 성공적이면, 사용자들(104C)로 전력이 복구되고, 노드(108G)는 단계 630을 계속한다. 단계 630에서, 노드(108G)는 그 갱신된 레코드를 최근 이웃 노드, 즉 노드(108C 및 108D)로 보낸다. 그러면, 노드(108D)는 대체 프로세스 상태로 들어가고, 노드(108A, 108B, 108C)와 동일하게 노드(108D)는 단계 618까지 흐름도를 따라 진행하고 갱신된 레코드를 노드(108G 및 108E)로 보낸다. 이는 노드(108E)가 대체 프로세스 상태로 들어가고 노드(108D 및 108F)에 신호를 주어 노드(108F)가 대체 프로세스 상태로 들어가게 하고 노드(108E)에 갱신된 레코드로 신호를 주도록 한다.

본 실시예에서 볼 수 있는 본 발명의 하나의 특징은 데이터베이스 내의 노드 들의 순서 및 흐름도의 룰들로부터 각 노드는 다른 노드들이 취하는 동작과 독립적으로 그 노드가 취하여야 할 적절한 동작을 결정할 수 있다. 노드들은 다른 노드들이 어떠한 주어진 동작을 취할 것을 명령하거나, 전체 시스템에 대한 응답을 코디네이트하기 위해서 중앙 제어 또는 사람의 개입을 필요로 하지 않는다. 각 노드가 내리는 결정은 단지 그 데이터베이스에 저장된 정보와 그에 부착된 센서에 의하여만 이루어진다.

노드(108A, 108B, 108C, 108D, 108E 및 108F)는 단계 644로 진행한다. 노드(108D, 108E, 108F)의 스위치들이 통상적으로 닫힌 스위치들이고 이들이 폴트에 의하여 영향을 받지 않으므로 이들은 단계 644에서 단계 632로 보내지고 단계 634 및 636에서 동기화 및 에러 점검을 실행하면서 그 프로세서의 시간이 종료될 것을 기다린다.

노드(108A, 108B, 108C)의 스위치들이 이벤트에 의하여 영향을 받으므로, 이들은 각각 단계 620으로 진행한다. 본 발명의 실시예에서 표 3에 나열된 조건들은 노드에 의하여 점검되어 노드가 다시 닫힐 수 있는지 결정한다. 표 3의 단계 4에서 사용되는 조건들은 표 2에 나타나 있다. 본 발명의 범위 내에서 다른 조건의 셋트들이 사용될 수 있다.

스위치들이 다시 닫힐 수 없으면, 노드는 단계 622로 가서 동기화 및 에러 점검을 실행한다. 본 실시예에서 에러가 검출되면 단계 624에서 플랙이 설정되고 대체 프로세스 상태가 중지된다. 본 발명의 다른 실시예에서 에러 플랙은 다른 결과를 가져올 수 있다. 하나의 예로서, 에러 플랙에 우선 순위가 부여되어 순위가 낮은 에러는 대체 프로세스를 중지시키지 않도록 할 수도 있다.

단계 622에서 에러가 검출되지 않으면, 단계 654에서 픽업될 수 있는 세그먼트의 수가 대체 이벤트 동안 세그먼트의 수를 계산하는 규칙을 사용하여 다시 계산된다. 이러한 재계산 결과가 통상적으로 닫힌 스위치를 다시 닫는 것을 허락할 수 있으면, 단계 620에서 로직은 루프를 셋트들이 단계 626에서 스위치를 다시 닫는다. 그렇지 않으면, 각 노드는 스위치가 다시 닫히거나 프로세스 타이머가 만료될 때까지 단계 620, 622 및 654를 계속한다.

노드와 연관된 통상적으로 닫힌 스위치를 다시 닫기 위해서, 통상적으로 닫힌 스위치의 어느 한편의 인접한 노드와 연관된 인접 스위치로서 하나의 유효한 닫힌 스위치와 하나의 유효한 열린 스위치가 검출되어야 한다. 다음의 규칙은 통상적으로 닫힌 스위치가 인접한 스위치들의 상태를 확인하기 위해서 만족되어야 하는 조건들을 정의한다. 폴트가 발생한 선로 부분의 로드 측의 현재 열린 스위치는 로드를 복구하기 위해서 다음의 경우에 닫힐 수 있다: 1. 에러가 존재하지 않는 경우 2. 인접한 폴트 측 스위치가 열린 경우 3. 인접한 폴트 측 스위치가 폴트를 검출하지 못했으나 전압 손실을 감지한 경우 4. 폴트 발생 이전에 인접한 폴트 측 스위치에서의 전류 레벨이 로컬 스위치 내에 설정된 경계 내인 경우(이 단계에서 사용되는 조건은 표 2에 제시되어 있음) 5. 인접한 비폴트 측 스위치가 전압 손실 및/또는 폴트를 관측하였음을 나타내나 스위치가 현재 닫혀 있거나, 인접한 비폴트 측 스위치가 통상적으로 열린 스위치거나, 인접한 비폴트 측 스위치가 차단기이고 전압이 복구된 경우 6. 픽업될 수 있는 "세그먼트의 수"가 0 보다 큰 경우. 이 테스트에서 전원 공급의 비폴트 방향(좌측 또는 우측)에 대응하는 팀 데이터베이스의 로컬 레코드들부터의 수가 사용됨. 7. 인접한 스위치들이 적절한 논리 동작 단계에 있는 경우 폴트가 발생한 선로 부분의 소스측의 통상적으로 닫힌 스위치는 다음의 경우에 다시 닫힐 수 있다: a. 에러 상태가 존재하지 않는 경우 b. 인접한 폴트 측 스위치가 열린 경우 c. 인접한 폴트 측 스위치가 폴트를 검출한 경우 d. 인접한 비폴트 측 스위치가 전압 손실 및/또는 폴트를 관측하였음을 나타내나 스위치가 현재 닫혀 있거나, 인접한 비폴트 측 스위치가 차단기이고 전압이 복구된 경우 e. 인접한 스위치들이 적절한 논리 동작 단계에 있는 경우

표 2 및 표 3의 알고리즘을 사용하여, 노드는 스스로 그와 연관된 스위치를 닫을 수 있는지 여부를 결정할 수 있다. 노드(108C)의 스위치가 다시 닫힐 수 있는 모든 조건들이 충족되었다고 가정한다. 그러면 스위치는 단계 626에서 리닫힌다.

단계 628에서, 노드(108C)는 그 스위치가 성공적으로 다시 닫혔는지 여부를 결정한다. 그렇지 않은 경우, 에러 플랙이 설정되고 단계 624에서 대체 프로세스가 중지된다. 스위치가 성공적으로 리닫힌 경우에는, 노드가 단계 630으로 진입하여 가장 가까운 이웃 노드들, 즉 노드(108B) 및 노드(108G)로 갱신된 레코드를 보내 현 진행 상황을 알린다. 그러면 노드(108C)는 단계 632 및 634 사이의 루프로 들어가 종료 대체 프로세스 타이머가 종료될 것을 기다리며 동기화 및 에러 검사 루틴을 실행한다. 에러가 검출되면, 단계 636이 실행되어 플랙이 설정되고 프로세스가 중지된다. 에러의 예로서 록아웃 로직이 스위치를 다시 여는 경우이다.

이상의 설명 및 규칙에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예의 하나의 장점은 체계적으로 한번에 단지 하나의 스위치만을 닫아 로드가 선로에 점진적으로, 한번에 한 세그먼트에 제공되도록 할 수 있는 점이다. 이는 전력 수요의 급속한 증가로 인하여 전력 소스가 과부하 되지 않도록 한다.

노드(108B)가 노드(108C)로부터 통신을 수신하고, 노드(108B)가 표 3의 조건에 따라 이를 알 수 있는 충분한 정보를 가질 것으로 가정하면, 노드(108A)가 폴트를 검출하고 노드(108B)는 폴트를 검출하지 않았으므로 이는 닫히지 않는다. 이는 폴트가 노드(108A)와 노드(108B) 사이에서 발생하였음을 의미한다. 따라서, 노드(108B)는 에러가 검출되거나 종료 대체 프로세스 타이머가 만료될 때까지 단계 620 내지 단계 622 사이의 사이클을 실행한다. 노드(108A)는 폴트를 검출하였으므로 노드(108A) 역시 닫는 것이 허락되지 않고 에러가 검출되거나 프로세스 타이머가 만료될 때까지 단계 620 내지 단계 622 사이의 사이클을 실행한다.

종료 대체 프로세스 태스크 타이머가 만료되면, 노드들은 모두 도 3의 단계 310으로 돌아가 원래의 폴트가 해결될 때까지 동기화, 에러 및 무결성 검사를 재개한다. 폴트가 해결되면, 시스템은 이하에서 설명하는 바와 같이 도 7의 정상 프로세스 상태 복귀로 들어간다. 이전의 폴트가 고쳐지기 이전에 다른 폴트가 발생하면, 본 발명에 따라 시스템은 대체 프로세스 상태로 다시 들어가 가능한 한 많은 수의 사용자에 대한 서비스를 복구하기 위하여 스위치들을 다시 닫히게 한다.

정상 복귀 프로세스 상태

폴트가 발생하였거나 다른 이유로 배전 네트워크 스위치들이 정상 동작 상태가 아닌 다른 상태에 놓이게 된 경우, 예를 들어 대체 프로세스 상태가 완료된 후, 정상 프로세스 상태 복귀는 시스템을 정상적 작동 배치으로 되돌릴 수 있다. 이 프로세스는 또한 본 발명의 범위 내에서 배전 시스템을 개폐된 스위치들의 임의의 원하는 시스템 셋업으로 재배치하기 위하여 사용될 수 있다. 위에서 사용된 예에서, 배전 선로(106)의 폴트가 수리되거나 해소되고 스위치(108A)가 수동으로 다시 닫히면, 사용자(104A)로 전력 공급이 복구된다.

이 시점에서, 노드(108B)는 노드(108A 및 108B) 사이의 배전 선로에서 정상 전압이 복구되었음을 감지하고, 노드(108B)가 그 채널 상에서 소정의 시간동안 안정된 3상 전압을 검출하고 에러가 존재하지 않으며 통상적으로 열린 스위치가 폴트를 검출하지 않았으면 노드는 정상 프로세스 상태 복귀에 들어가도록 트리거된다. 일단 시스템 내의 어떠한 스위치가 정상 상태 복귀로 들어가면, 이는 다른 모든 스위치들에게 정상 상태 복귀로 들어가도록 신호를 보낸다.

본 발명의 실시예에서, 스위치의 정상적인 소스측에 전압 센서를 가지지 않는 노드는 전압이 복구되었는지 여부를 결정하기 위해서 가장 가까운 소스 측 이웃 노드로부터의 정보를 사용할 수 있다. 이를 위하여, 노드는 가장 가까운 소스 측 이웃 노드가 닫힌 스위치를 가지고 양호한 전압을 검출하면 전압이 복구된 것으로 가정한다. 로컬 노드는 전압이 복구되었는지 확인하기 위하여 소정의 시간동안 이 상태가 지속되는지 관찰하여야 한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 정상 프로세스 복귀는 외부 장치 또는 사람의 요구에 의하여 트리거될 수 있다. 이러한 요구에 의한 정상 상태 복귀는 소정의 시간이 경과하기 전에, 또는 어떤 팀 스위치를 수동으로 닫지 않고 정상 상태로 복귀하는 한 단계의 방법으로서 정상 상태 복귀 프로세스를 시작하기 위하여 사용된다.

정상 복귀 프로세스는 열림 변화 또는 닫힘 변화의 두 가지 방법 중 하나로 실행될 수 있다. 당업자에게 주지된 바와 같이, 열림 변화는 사용자에 대하여 전력 공급원이 대체 전원간에서 스위칭하는 프로세스에서 차단되는 방식이다. 예를 들어, 스위치(108B)가 닫히기 전에 스위치(108G)가 열리면 사용자들(104B, 104C)은 순간적으로 전력을 잃게된다. 이러한 방식이 열림 변화가다. 닫힘 변화에서는, 스위치(108G)가 열리기 전에 스위치(108B)가 닫혀 사용자들(104B, 104C)이 전력을 잃지 않게 된다. 시스템 오퍼레이터는 시스템이 열림 또는 닫힘 변화 모드에서 동작하도록 시스템을 배치할 수 있다.

닫힘 변화 동안에, 통상적으로 오프된 장치는 그것이 통상적으로 닫히거나 현재는 열린 장치로부터 연락을 받았는지 여부와 관계없이 허용된 대체 시간이 경과된 후 다시 열려야 한다. 이러한 동작은 연장된 시간동안 선로가 병렬화되는 것을 방지하기 위해서 실행된다. 또한 통상적으로 열린 스위치를 가지는 노드가 정상 복귀 프로세스가 시작되기 이전에 병렬 상태가 존재하는 것을 검출하면, 노드는 정상 복귀 프로세스를 시작하고 병렬 상태를 해제하기 위하여 그 스위치를 연다.

당업자가 주지하고 있듯이, 닫힘 변화 정상 복귀 시퀀스의 신뢰성은 닫힘 변화를 실행하기 직전 또는 직후에 자동화된 로직이 회로의 보호 장치의 셋팅을 조정할 수 있으면 크게 증진된다. 이러한 조정은 보호 장치로 동작하는 노드 상의 그라운드 폴트 검출을 블록킹 및 언블록킹하는 것을 포함하는데 이에 제한되지 않는다. 그리하여, 본 발명의 목적은 이하에서 설명하는 바와 같이 이러한 조정 사항을 닫힌 정상 복귀 변화과 코디네이트할 수 있는 수단을 제공하는 것이다.

단계 712에서 노드는 종료 대체 프로세스 태스크 타이머를 시작한다. 각 노드는 그 종료 대체 프로세스 타이머에 대하여 동일한 시작 시간을 사용한다. 이 타이머는 시스템이 정상 복귀 프로세스를 시도하며 너무 많은 시간을 소모하지 않도록 한다. 이 타이머는 시스템 오퍼레이터에 의하여 설정된 소정의 시간동안 동작한다. 하나의 실시예에서, 타이머는 1분 동안 동작하도록 설정된다. 다음으로 노드는 단계 716을 실행한다. 노드(108A-F)가 통상적으로 닫힌 스위치이므로, 이 노드들 각각은 단계 718을 계속한다.

스위치들(108D-F)은 열리지 않은 통상적으로 닫힌 스위치이므로 이들은 각각 단계 750으로 가서, 변화 방법이 닫혀 있으면 노드는 단계 751을 계속하여 닫힘 변화를 준비한다. 그리고 노드는 단계 730을 계속하여 동기화 및 에러 검사 루프를 실행하고 프로세스가 종료될 것을 기다린다. 변화 방법이 열림이면, 노드는 단순히 단계 750에서 730으로 진행하여 동기화 및 에러 검사 루프를 실행한다.

스위치(108A 및 108B)는 대체 프로세스에 의하여 다시 닫힌 통상적으로 닫힌 스위치들이고, 각각의 이들 노드는 단계 750으로 가서 변화 방법이 닫힌 방법이면 단계 751을 계속하여 (전술한 바와 같이) 닫힘 변화를 준비하기 위한 동작을 실행한다. 그리고 노드는 단계 730을 계속하여 동기화 및 에러 검사 루프를 실행하며 프로세스의 종료를 기다린다. 변화 방법이 열림 방식이면 노드는 단지 단계 750으로부터 단계 730으로 진행하여 동기화 및 에러 검사 루프를 실행한다.

노드(108B)는 통상적으로 닫힌 스위치로서 개방되어 단계 720으로 진행하여 그것이 열림 변화인지 여부를 결정한다.

시스템 오퍼레이터가 시스템을 닫힘 변화를 하도록 설정한다고 가정한다. 그러면 노드(108B)는 단계 720으로부터 단계 752로 가서 (전술한 바와 같이) 닫힘 변화를 하기 위한 준비를 하고, 단계 722로 진행한다. 통상적으로 열린 스위치(108G)가 다시 열리도록 준비되면(이하 참조), 스위치(108B) 및 스위치(108A)의 전원 측 스위치가 닫히고, 초기 정상 복귀 프로세스 개시 메시지의 통신이 모든 팀 멤버들로 이루어지고, 노드(108B)는 단계 724를 계속하고 그 스위치를 닫는다. 정상 복귀 초기 개시 메시지에 대한 응답 요구는 팀 내의 모든 노드들이 닫힘 변화 상태의 준비가 되도록 한다. 통상적으로 열린 스위치는 이하에서 상술하는 바와 같이 그것이 정상 복귀 프로세스에 들어갔을 때 다시 열리도록 되어있고, 닫힘 변화 방법이 사용되며, 팀 내의 모든 멤버들에게 그 상태를 알린다.

통상적으로 개방된 스위치가 준비되지 않거나 전원 측 스위치가 닫혀 있지 않거나, 초기 정상 복귀 프로세스 개시 메시지가 모드 팀 멤버에게 보내져 있지 않으면, 노드(108B)는 동기화 및 에러 검사 루프를 실행하고 단계 722로 복귀한다. 이 루프는 모든 조건들이 충족되거나 종료 대체 프로세스 타이머가 만료될 때까지 계속된다.

단계 724에서 스위치가 닫혀 있으면, 단계 726에서 노드는 스위치가 닫혀 있는지를 점검한다. 스위치는 록아웃 로직 또는 스위치를 다시 열 수 있는 스위치의 임의의 안전 사양에 의하여 다시 열릴 수 있다. 스위치가 단계 728에서 닫혀 있으면, 노드는 그것의 갱신된 레코드를 보내 가장 가까운 이웃 노드 및 통상적으로 열린 스위치(108G)에 이를 알린다. 그리고 노드는 단계 730으로 가서 동기화 및 에러 검사를 실행하고 종료 대체 프로세서 타이머가 만료되기를 기다린다. 단계 726에서 스위치가 닫혀 있지 않으면, 단계 732에서 에러 플랙이 설정되고 단계 734에서 노드는 다른 모든 노드들에게 에러가 발생하였음을 알리고 단계 730으로 진행한다.

시스템이 열림 변화를 하도록 설정되면, 단계 720에서 노드는 단계 746으로 진행한다. 통상적으로 열림 스위치가 열려 있고 전원 측 스위치, 즉 스위치(108A)가 닫혀 있으면 노드는 단계 724로 진행한다. 이들 중 어느 조건도 만족 되지 않았으면, 노드는 단계 744 및 746 사이의 동기화 및 에러 검사 루프를 실행한다.

스위치(108G)는 통상적으로 열림 스위치이고 단계 716에서 단계 736으로 진행한다. 시스템이 닫힘 변화를 실행하는 경우, 노드는 단계 753으로 진행하여 (전술한 바와 같이) 닫힘 변화를 위한 준비를 실행하고, 단계 754로 진행하여 스스로 열고 로컬 데이터베이스 레코드를 모든 다른 팀 멤버로 보내고, 단계 738로 진행하여 다른 모든 스위치들이 닫히면 노드(108G)는 단계 740에서 통상적으로 열림 스위치를 열리게 한다. 그러면 노드는 단계 742에서 스위치가 실제로 열려 있는지 검사한다. 스위치가 열려 있으면 노드는 단계 734에서 갱신된 레코드를 모든 노드들로 보내고 단계 730에서 루프로 들어가 프로세서 타이머가 종료되길 기다린다. 단계 742에서 스위치가 열려 있지 않으면 단계 732에서 에러 플랙이 기록되고 노드는 단계 734로 진행한다.

단계 738에서, 만약 다른 모든 스위치들이 닫혀 있지 않으면, 노드는 단계 744로 루프하고 동기화 및 에러 검사를 실행하고 단계 738로 복귀한다. 이 루프는 모든 스위치들이 닫히고, 에러가 기록되거나 타이머가 만료할 때까지 계속된다. 만약 시스템이 열림 변화를 하도록 프로그램 되어 있으면, 단계 736에서 노드(108G)는 다른 스위치들이 닫혀 있는지 검사하지 않고 단계 740으로 건너뛰어 스위치를 열고 그 단계부터 흐름도에 따라 진행한다.

종료 프로세스 타이머 태스크

노드가 대체 프로세스 또는 정상 복귀 프로세스로 들어갈 때마다, 노드는 종료 프로세스 타이머 태스크를 시작한다. 이 태스크의 흐름도가 도 8에 도시되어 있다. 단계 812에서 노드는 타이머가 만료될 때까지 루프를 계속 돈다. 타이머는 노드가 태스크로 들어갔을 때 개시되고, 다른 노드들로부터 그 노드로 보내진 정보로부터 각 노드는 그 태스크에 들어간 첫 번째 노드가 태스크를 시작한 시간을 알 수 있다. 이러한 방식으로, 모든 노드들은 그들의 종료 프로세스 타이머를 동일한 시간에 만료되도록 설정할 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 대체 프로세스 및 정상 복귀 프로세스에 대하여 종료 프로세스 태스크 타이머가 상이한 만료 시간을 가지도록 할 수 있다.

타이머가 만료되면 노드는 단계 814에서 프로세스를 중지한다. 단계 830에서, 중지된 프로세스가 닫힌 변화 정상 복귀 이벤트이면 단계 831로 진행하여 닫힘 변화를 준비하기 위하여 변경된 셋팅으로 복귀한다(예를 들어 가능하면 그라운드 릴레이를 언블록킹). 당업자라면 닫힌 변화 셋팅의 변경이 단계 734 후에 또는 통상적으로 열림 스위치가 성공적으로 다시 열리도록 확인된 임의의 시간에 이루어질 수 있음을 알 수 있다. 단계 830 및 단계 831 모두로부터, 노드는 단계 816으로 진행하여 중지된 프로세스의 종료를 위하여 스위치가 적절한 위치에 있는지 점검한다. 예를 들어, 스위치가 정상 복귀 상태의 종료 시에 정상적 위치에 있는지 점검한다. 만약 스위치가 정확한 위치에 있지 않으면, 단계 818이 실행되고 에러 플랙이 설정되며 노드는 단계 820의 동기화 프로세스로 복귀한다.

만약 노드의 스위치가 정확한 위치에 있으면 단계 816에서 노드는 단계 822로 진행하여 회로가 정상적 배치에 있는지 점검한다. 정상 배치가면, 노드는 단계 820으로 진행한다. 정상 배치가 아니면, 노드는 단계 824로 진행하고 정상 복귀 프로세스가 인에이블되었는지 점검한다. 시스템에서 정상 복귀가 인에이블되어 있지 않으면, 시스템은 단계 826으로 진행하여 동작 상태를 비동작 상태로 변경하고 대체 준비 상태로 재 진입할 수 있기 이전에 추가의 지시를 대기한다.

정상 복귀가 인에이블된 경우 단계 828에서 노드는 동작 상태를 정상 복귀 준비 상태로 변경하고 단계 820으로 진행한다.

사이드라인 팀 노드

당업자가 자명하게 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 사이드라인 팀 로드의 사용은 본 발명의 방법 및 장치를 보다 복잡한 회로 토폴로지 및 보다 다양한 데이터 소스에 대하여 적용할 수 있도록 한다.

사이드라인 팀 노드는 앞서 설명한 능동 팀 노드와 다음의 2가지 점에서 구별된다: 1) 사이드라인 팀 노드는 동기화 및 무결성 점검 프로세스 동안에 능동화 되지 않는다; 2) 사이드라인 팀 노드는 전술한 재배치 프로세스와 연관된 프로세스를 직접 실행하지 않는다. 대신, 사이드라인 팀 노드는 팀 주변의 환경에 관한 추가의 데이터를 획득하기 위하여 능동 팀 노드에 의하여 사용된다. 이 데이터는 팀 내에서 프로세스를 변경하기 위하여 사용될 수 있다. 이는 이하의 두 가지 예로부터 보다 분명히 이해될 수 있다.

당업자라면 추가의 데이터를 획득하는 방법이 데이터 통신을 포함함을 알 수 있다. 이는 점대점 통신을 위한 다양한 통신 기술 또는 팀 통신 채널(110)이 사용하는 동일한 통신 인프라 구조를 공유함으로써 달성될 수 있다. 또한, 2중 또는 다중 스위치 노드의 경우에 통신 단계는 완전히 우회될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 각 능동 팀 노드는 하나의 사이드라인 팀 노드를 관장할 수 있다. 사이드라인 팀 노드의 주소는 노드 레코드의 데이터베이스와 유사한 표에 포함된다. 사이드라인 팀 노드의 주소 데이터는 그 사이드라인 노드를 관장하는 능동 팀 노드의 노드 레코드의 데이터베이스 내의 레코드와 동일한 장치 번호의 레코드 내에 포함된다. 본 발명의 범위 내에서 사이드라인 팀 노드의 주소를 저장하기 위하여 다른 수단을 사용할 수 있다. 예를 들어, 사이드라인 노드 정보를 저장하는 표가 하나의 능동 팀 노드에 하나의 사이드라인 노드를 특정하여 연관지어 주는 식별자를 포함하여, 능동 팀 노드에 대한 사이드라인 팀 노드의 수가 1 보다 크게 할 수 있다.

도 10 및 도 11을 참조하면, 사이드라인 팀 노드를 사용하는 두 가지 예가 설명된다. S1-3(901, 902, 904, 1001, 1002)은 모두 회로의 전원들이다. 노드(903A, 903C, 1003A, 1003C, 1003D 및 1003E)는 모두 통상적으로 닫힘 스위치들이다. 노드(903B, 903D 및 1008B)는 모두 통상적으로 열림 스위치들이다. 이러한 단순한 예들은 사이드라인 팀 노드의 가능한 사용을 예시하기 위한 목적으로 사용되었으며, 보다 복잡한 애플리케이션들이 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들어, 본 발명의 범위 내에서 사이드라인 팀 노드를 사용하여 회로를 2개 이상의 소스로 재배치하기 위하여 여러 팀을 상호작용시킬 수 있다.

사이드라인 팀 멤버로부터 얻을 수 있는 데이터는 보다 복잡할 수 있다. 이 데이터는 현재 로드 값, 픽업될 수 있는 로드의 허용할 수 없는 크기를 금지시키기 위한 최대 허용 로드 전류 등의 보호 데이터, 대체 전원 상에서 사용자에게 나쁜 영향을 주는 경우 블록 대체에 사용될 수 있는 전압 또는 하모닉 컨텐트 등의 전력 품질 데이터, 또는 사이드라인 노드 제어기 내의 비정상 상태 등의 장치 특정 데이터 등을 포함할 수 있다.

첫 번째 예는 도 9의 사이드라인 노드(903C), 팀 노드(903A 및 903B)를 참조한다. 팀 노드(903B)는 사이드라인 노드(903C)로부터 데이터를 수집하고, 그 데이터를 이용하여 팀의 동작에 관한 결정을 내린다. 이 예에서, 팀 노드(903A, 903B)를 포함하는 회로는 소스(901)에 의하여 전원이 공급되고, 대체 전원으로서 소스(902)로부터 전원이 공급되는 회로의 중간 점을 대체 소스로 이용하여 노드(903A)가 재배치 이벤트에 의하여 열리고 노드(903B)가 닫히면, 노드(903A 및 903B) 사이에 제공되는 로드는 대체 전원(902)으로부터 공급된다.

본 예의 목적 상 소스(904)는 노드(903D)가 닫혀 있고 노드(903C)가 열려 있고 재배치 이벤트가 발생하는 경우 노드(903A 및 903B) 사이의 추가의 로드를 취급할 수 없다. 이러한 이유로 노드(903B)가 노드(903C)로부터 검색하는 데이터는 현재 사용 가능한 대체 소스를 결정하기 위하여 사용된다. 노드(903B)가 노드(903C)가 닫혀 있음을 발견하면, 소스(902)는 현재의 대체 소스가 되어야 하고, 따라서 노드(903A 및 903B) 사이의 로드는 필요한 경우 대체 소스로 대체될 수 있다. 노드(903B)가 노드(903C)가 열려 있음을 발견하면, 소스(904)는 현재의 대체 소스이고, 따라서 재배치 이벤트가 허용되지 않는다.

이러한 로직이 도 9의 흐름도에 도시되어 있다. 이 흐름도의 이 단계는 노드(903B)에서 실행중인 동기화 및 무결성 검사와 병렬로, 그러나 이들과 연결되지 않고 실행된다. 노드의 로직 실행이 개시될 때 사이드라인 노드는 노드(903B)의 사이드라인 표로 배치되었다고 가정한다. 노드(903B)는 단계 921에서 사이드라인 노드 폴링(polling)을 시작한다. 검색된 데이터를 가지고 노드(903B)는 사이드라인 노드가 단계 922에서 닫혀 있는지 점검한다. 사이드라인 노드가 닫혀 있지 않거나 노드(903C)의 닫힌 상태가 어떤 이유로 적극적으로 확인되지 않으면, 로직은 단계 923으로 진행하여 자동 회로 재배치가 발생하는 것을 방지하기 위하여 플랙을 설정한다. 당업자라면 폴링 루프, 921-926이 예외 스킴에 의한 자발적 보고 또는 노드(903C)의 상태를 알기 위한 다른 수단으로 대체될 수 있으며, 이러한 대체는 926으로 표시된 배치될 수 있는 폴링 지연과 비견되는 기간 내에 데이터가 획득되고 확인될 수 있어야 하는 조건을 만족시키는 한도 내에서 가능하다.

단계 922에서 사이드라인 노드가 닫혀 있는 것이 발견되면, 노드(903B)는 단계 924를 진행하여 재배치를 금지하는 플랙이 설정되어 있으면 단계 925에서 이를 소거하고, 그렇지 않은 경우 더 이상의 동작을 요하지 않는다. 모든 경우에서, 노드(903B)는 단계 926으로 진행하여 폴링 사이클을 다시 시작하기 위하여 단계 921로 돌아가기 이전에 미리 배치할 수 있는 시간만큼 대기한다.

만약 노드(903C, 903D) 자체가 스위치 팀이면, 노드(903B)는 노드(903C) 또는 노드(903D)와 떨어진 사이드라인 노드로 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 두개의 팀 각각은 어는 한 팀이 이미 재배치된 상태에 있는 경우 다른 팀이 회로를 자동적으로 재배치하는 것을 방지한다. 또한 팀의 노드 수가 늘어나면 많은 수의 상호 연결 가능성이 증가하는데, 이 역시 본 발명의 범위에 속한다.

도 10을 참조하는 두 번째 예에서 노드(1003A, 1003B, 1003C 및 1003D)는 소스(1001 및 1002)로부터 전원을 공급받는 스위치 팀을 포함한다. 또한, 노드(1003E)는 막다른 선로로 전원을 공급하는 탭 선로 상에 설치된 사이드라인 노드(폴트 검출기를 가진 단순한 SCADA 동작 스위치)이다. 사이드라인 노드(1003E)는 노드(1003D)의 사이드라인 테이블 내에 포함되어 노드(1003D)가 노드(1003E)로부터의 데이터를 검색하고 그 데이터를 팀 오퍼레이션을 증강하기 위하여 사용하는 역할을 한다.

본 예에서 소스(1002)의 차단기의 셋팅은 제3의 동작에서 차단기가 록아웃 되도록 배치되어 있다. 또한 일시적인 폴트를 제거하기 위해서 차단기의 제1 동작에서 어떠한 스위치도 열리는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 이는 폴트를 제거하고, 재배치를 시작하고, 가능한 한 많은 로드가 픽업되도록 하기 위해서 노드(1003C 및 1003D)가 제2 동작 후에 그들의 스위치를 열려야 함을 의미한다.

노드(1003E)와 선로의 종단점 사이에서 영구적 폴트가 발생하면, 소스 차단기(1002)가 두 번 동작한 후 노드(1003C 및 1003D)는 재배치 프로세스를 시작하기 위해서 열린다. 앞서 설명한 바와 같이, 노드(1003B)는 열린 노드(1003C)로 닫히고, 차단기는 열린 노드(1003D)로 닫혀 폴트를 노드(1003C 및 1003D) 사이에 고립시킨다.

본 예에서, 사이드라인 노드와 연관된 로직의 실행은 대체 이벤트가 종료된 후에 이루어진다. 대체 이벤트 후에, 노드(1003D)는 사이드라인 노드(1003E)를 데이터를 위하여 폴(poll)한다. 이 데이터는 사이드라인 노드(1003E)를 지난 폴트의 표시를 포함한다. 회로의 정상적 배치 및 폴트의 더욱 특정된 위치를 알면, 노드(1003D)는 사이드라인 노드(1003E)로 스위치를 열라는 명령을 보내 폴트를 더욱 고립시킬 수 있다. 사이드라인 노드의 스위치가 열렸음을 확인하면, 노드(1003D)는 자동적으로 정상 복귀 프로세스를 시작하여, 노드(1003C, 1003D) 및 현재 열린 노드(1003E)의 세 개 노드 사이의 고객의 로드를 복구할 수 있다.

이 로직은 도 10의 흐름도에 도시되어 있다. 전술한 바와 같이, 이 로직은 단지 재배치 이벤트의 종료 후에, 그리고 정상 복귀 이벤트 이전에 실행된다. 재배치 이벤트 후에 노드는 이 로직에 들어가고 단계 1021에서 사이드라인 노드를 폴한다. 수신된 데이터가 단계 1022에서 사이드라인 노드에 의하여 폴트가 검출되지 않았음을 표시하거나 기타 비정상적 상태가 검출되지 않았음을 표시하여 폴트의 위치가 노드(1003E)의 로드 측에 있음을 확인할 수 없으면, 노드는 단계 1023으로 진행하여 로직을 종료한다. 단계 1022에서 폴트가 검출되면, 노드는 단계 1024에서 사이드라인 노드가 현재 열려있지를 결정한다. 사이드라인 노드가 현재 열려 있지 않으면, 노드는 단계 1025로 진행하여 사이드라인 노드로 열림 명령을 보낸다. 그리고 노드는 단계 1026에서 사이드라인 노드가 열려 있는지 다시 검사하고, 그렇지 않으면 단계 1027에서 로직을 종료하거나 선택적으로 열림 명령을 재 시도할 수 있다. 단계 1026에서 사이드라인 노드가 현재 열려 있으면 단계 1028을 진행하여 정상 복귀 로직 개시 신호를 보낸다. 단계 1024에서 노드가 사이드라인 노드(1003E)가 처음부터 열려 있음을 발견하면, 이는 즉시 단계 1028을 진행하여 정상 복귀 로직 신호를 보낸다. 두 경우 모두에서, 이 로직은 정상 복귀 로직이 시그널된 후 단계 1029에서 종료된다.

본 발명이 속하는 분야의 당업자는 본 발명의 범위 내에서 이러한 형태의 사이드라인 노드 로직을 사용하여 다른 여러 가지 회로 배치를 구성할 수 있음을 알 수 있다. 팀 내의 노드의 수나 회로의 복잡성 어느 것도 이 로직의 사용에 영향을 주지 않는다. 예를 들어, 노드(1003E)는 다른 팀에 포함된 자동 구획화기에 연관되거나 대체 소스에 의하여 백업될 수 있다.

보호 디바이스 추가 보드

본 발명의 실시예에서, 앞서 설명한 방법은 팀 노드 제어기(200)의 작동 명령 또는 저장된 프로그램에 포함된다. 마이크로프로세서 기반의 추가 보드(add-on boards)는 현존하는 프리패키지된 선로 리클로저 제어기 및 서브스테이션 차단기에 따라 배치된 제품들의 개조(retrofit)를 지원한다.

추가 보드의 리클로저 버전의 블록도가 도 11에 개시되어 있다. 보드는 작은 전자 마이크로프로세서 기반의 회로 보드를 포함하는데, 이는 현존하는 리클로저 제어 캐비넷 또는 가까운 보조 캐비넷 내에 장착될 수 있다. 보드의 전력은 리클로저의 전력 공급/배터리 백업 시스템(1104)에 의하여 공급된다. 팀 재배치 로직은 전적으로 추가 보드의 메모리(1105) 및 CPU(1106) 내에 저장되고, 회로 보호 로직 및 능동 스위칭 기능은 리클로저 제어기 내에 남아있다. 그리하여, 본 명세서에서 개시된 팀 재배치 로직의 추가는 리클로저의 로직 또는 기능을 변경하지 않고 이루어질 수 있다. 추가 보드 및 리클로저의 인터페이스는 전적으로 디지털 통신을 사용한다. 당업자가 주지하는 바와 같이 많은 현대의 마이크로프로세서 기반 리클로저 제어기(발명의 배경에서 설명한 것들을 포함하여)는 DNP 3.0 및 Pacific Gas and Electric Protocol과 같은 잘 정의된 디지털 통신 프로토콜을 지원하여 통신 포트를 통하여 리클로저 기능들을 선택, 제어 및 모니터 할 수 있도록 한다. 이 포트는 리클로저 제어기의 일부로서 제공된다. 통신을 통하여 교환될 수 있는 특정 데이터 값, 상태 포인트 및 제어 출력 등은 통상 설계자 또는 리클로저의 제공자에 의하여 미리 정의된 "포인트 리스트"로서 제공된다.

리클로저 및 그 통신 인터페이스에 의하여 제공되는 기능을 볼 때, 도 2의 노드 제어기의 기능들은 다음과 같이 추가 보드 및 개조 리클로저 제어기 사이에서 분담될 수 있다: 팀 통신 기능(110, 218, 220)은 추가 보드의 하나 또는 두개의 통신 채널(1101 및 1102)에 의하여 제공된다. 제3의 채널(1103)은 리클로저와의 통신을 위해서 사용된다. 팀 데이터베이스(210)의 관리를 포함하여 208 및 210에 의해서 실행되는 팀 정리 로직은 추가 보드의 프로세서(1106) 및 메모리(1105)에 의해서 실행된다. 팀 기능(209)을 위한 노드가 사용자 인터페이스는 추가 보드(1107)에 남고, 리클로저의 사용자 인터페이스는 그 표준 기능을 억세스하기 위해서 사용될 수 있다. 과도 전류 폴트 검출(212), 스위치 모니터링 및 제어(216)를 포함하는 모든 리클로저 보호 사양들이 사용되고, 추가 보드는 이러한 보호 장치로부터 현재 상태를 수신한다. 리클로저와 연관된 스위치(차단기)에 대한 감독 제어 기능이 통신 프로토콜을 통하여 추가 보드에 제공된다. 전력 관리 및 배터리 백업(1104)이 별도로 추가의 추가 보드/통신 장비에 제공되어야 하는데, 이는 소정의 경우에 리클로저의 전원(222)과 공유될 수 있다.

팀 로직이 리클로저에 저장되어 있거나 리클로저에서 처리된 데이터와 상호작용할 필요가 있는 경우에는 리클로저 포인트 리스트가 사용된다. 이러한 방식으로 과도 전류 폴트, 선로 전압 및 다른 감지되거나 유도된 파라메터들이 모두 용이하게 얻어질 수 있다. 예를 들어, 단계 620 및 638에서 로드 픽업을 지원하기 위해서 요구되는 로드 데이터는 리클로저에 의해서 주기적으로 샘플 되고, 포인트 리스트를 사용하여 추가 보드로 대체되고 추가 보드 내에서 평균되어 진다.

추가 보드의 추가의 장점은 리클로저의 기본 기능을 확장할 수 있는 점이다. 예를 들어, Cooper Form 4C 리클로저는 단지 두개의 보호 프로파일만을 지원한다. 추가 보드의 추가적 저장 및 프로세싱 능력 때문에, 필요한 때에 추가의 프로파일이 추가 보드에 저장되고 리클로저 내에 로드될 수 있다. 또한, 본 발명에서 제시된 보호 프로파일들의 표현의 확장은 개개 디바이스의 능력과 관계없이 모든 개조 리클로저에 균일하게 적용될 수 있다.

추가 보드의 다른 실시예에서는 옵션의 아날로그 및 디지털 입출력 블록(1108)을 포함한다. 이 실시예는 팀 기능을 지원하기에 적절한 디지털 통신 능력이 없는 서브스테이션 차단기와 인터페이스 하기 위해서 사용될 수 있다. 디지털 입출력은 차단기의 현재 상태 및 오버라이드 제어 포인트들에 연결된다. 아날로그 입출력은 노드가 팀 멤버에 로드 및 전압 모니터링 기능을 제공하기 위하여 전류 및 전압 감지 장치에 연결된다. 차단기의 보호 프로파일은 차단기의 독립적 셋팅에 의하여 지배되고 추가 보드의 메모리(1105) 내에 배치된다. 당업자는 종래의 또는 개조된 디바이스 내의 팀 기능성을 지원하기 위한 많은 가능한 방법이 존재함을 알 수 있다.

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32. 전력 분배 시스템의 배치를 제어하는 시스템에 있어서,

    변경 가능한 보호 특성을 가지는 최소한 하나의 회로 보호 장치를 포함하는 상기 분배 시스템 내에 배치된 다수의 배전 장치를 포함하고, 상기 배전 장치는 상기 분배 시스템 내의 회로 경로를 개폐하기 위한 설비를 포함하며;

    상기 다수의 배전 장치를 통하여 상기 분배 시스템의 재배치를 정리하기 위하여 제1의 감지된 상태에 응답하고, 하나 또는 하나 이상의 상기 배전 장치로부터의 요구되는 보호 특성의 통신에 기초하여 상기 최소한 하나의 회로 보호 장치의 보호 특성들을 변경하기 위한 수단을 포함하는 제어 수단을 포함하는 제어 시스템.
33. 제 32 항에 있어서,

    상기 제어 수단이 변경된 보호 특성들을 하나 또는 하나 이상의 상기 배전 장치에 통신하기 위한 통신 수단과 사전에 결정된 재배치 보호를 만족하는 변경된 보호 특성들이 수신되면 상기 분배 시스템을 재배치하는 동작을 하는 배전 장치 수단을 포함하는 제어 시스템.
34. 제 32 항에 있어서,

    상기 제어 수단이 상기 제1의 감지된 상태의 해결을 나타내는 제2의 감지된 상태에 응답하여 상기 분배 시스템을 정상 배치으로 복구하는 제어 시스템.
35. 제 34 항에 있어서,

    상기 분배 시스템을 정상 배치으로 복구할 때에 상기 제어 수단이 상기 최소한 하나의 회로 보호 장치의 보호 특성을 정상 배치으로 변경하는 제어 시스템.
36. 제 32 항에 있어서,

    상기 요구되는 보호 특성의 통신이 로드 전류로 표현되는 제어 시스템.
37. 제 32 항에 있어서,

    상기 요구되는 보호 특성의 통신이 각각 인접한 배전 장치들 사이의 회로의 섹션에 대응하는 세그먼트의 수에 의하여 표현되는 제어 시스템.
38. 제 37 항에 있어서,

    상기 요구되는 보호 특성의 통신이 상기 분배 시스템 내의 전류 흐름의 각 방향에 대한 세그먼트의 수를 추가로 포함하는 제어 시스템.
39. 제 35 항에 있어서,

    상기 제어 수단이 제1의 예정된 감지된 상태에 응답하여 폴트 고립 및 상기 분배 시스템의 재배치를 제공하고, 제2의 예정된 감지된 상태에 응답하여 상기 분배 시스템의 정상 배치로의 복구를 제공하는 하나 또는 하나 이상의 상기 다수의 배전 장치들을 동작시키고, 상기 제1 수단은 정상 배치으로 복구하기 전후 모두에 상기 최소한 하나의 회로 보호 장치의 보호 특성을 변경하는 제어 시스템.
40. 제 39 항에 있어서,

    상기 최소한 하나의 회로 보호 장치의 보호 특성의 변경이 복구 이전에 그라운드 폴트 보호 특성의 블록킹(blocking) 및 복구 후에 그라운드 폴트 보호 특성의 언블록킹(unblocking)을 포함하는 제어 시스템.
41. 제 35 항에 있어서,

    상기 제1 수단이 상기 제어 수단이 상기 분배 시스템의 상기 배치의 변경을 정리할 때마다 상기 최소한 하나의 회로 보호 장치의 보호 특성을 선택적으로 변경하는 제어 시스템.
42. 회로 개폐 기능을 가지는 다수의 배전 장치를 가지고, 최소의 하나의 배전 장치가 선택 가능한 보호 특성 프로파일을 가지는 회로 보호 장치인 전력 분배 시스템의 배치를 제어하는 방법에 있어서,

    시스템의 재배치를 요구하는 검출된 상태에 응답하여 검출된 상태를 고립시키기 위하여 하나 또는 하나 이상의 상기 배전 장치를 여는 단계;

    상기 다수의 배전 장치 각각과 요구되는 보호 특성을 가지는 최소한 하나의 다른 상기 다수의 배전 장치 사이에 정보를 통신하는 단계;

    상기 최소한 하나의 회로 보호 장치의 선택 가능한 보호 특성 프로파일 중 하나를 선택하는 단계; 및

    상기 다수의 배전 장치의 동작을 제어하여 전력 분배 시스템을 재배치시키는 단계를 포함하는 제어 방법.
43. 분배 시스템의 배치를 제어하는 시스템에 있어서,

    회로 개폐 기능을 가지는 다수의 배전 장치; 및

    상기 시스템의 재배치를 요구하는 검출된 상태에 응답하고, 상기 다수의 배전 장치 외부의 최소한 하나의 외부 장치와 통신하여 재배치를 제어하기 위하여 사용되는 상기 시스템의 상태에 관한 추가 정보를 얻고, 각각의 상기 다수의 배전 장치 및 최소한 하나의 다른 상기 다수의 배전 장치 사이에서 정보를 통신하고, 상기 다수의 배전 장치들의 동작을 제어하여 상기 분배 시스템을 재배치하는 제어 수단을 포함하는 시스템.
44. 제 43 항에 있어서,

    최소한 하나의 상기 배전 장치가 최소한 하나의 외부 장치와 통신하여 그 동작을 제어하는 시스템.

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