KR100940181B1 - 배전계통의 부하 평준화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 본 발명은 지역별 부하 패턴의 변화 혹은 부하의 성장에 따라 배전 선로의 부하 불균형 발생시 어떤 개폐기를 조작해야 하는지를 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 배전계통의 부하 평준화 방법은 복수개의 선로 및 복수개의 구간으로 구성된 배전계통의 구간 연결 정보를 구성하는 단계;와 어느 선로에도 할당되지 않은 구간들 중 적어도 하나의 구간을 선택하여 복수개의 선로 중 최소 부하 선로에 할당하는 단계; 및 상기 선택된 구간이 할당된 상기 최소 부하 선로를 제외한 나머지 선로에 할당 가능한 부하량과 배전계통의 전체 평균 부하량을 비교하는 단계를 포함하되, 상기 할당 가능한 부하량이 상기 평균 부하량보다 크거나 같은 경우 상기 선택된 구간을 상기 최소 부하 선로에 연결하고, 상기 할당 가능한 부하량이 상기 평균 부하량보다 작은 경우 적어도 하나의 다른 구간들을 선택하여 상기 최소 부하 선로에 할당하고 상기 할당 가능한 부하량과 상기 평균 부하량을 비교하는 것을 특징으로 한다.

Description

배전계통의 부하 평준화 방법{A LOAD EQUALIZATION METHOD FOR DISTRIBUTION SYSTEMS}

본 발명은 배전설비의 운영방법에 관한 것으로 더 구체적으로는 배전계통의 부하 평준화 방법에 관한 것이다.

일반적으로 발전소에서 발생한 전력을 공급하기 위해서는 발전소에서 변전소까지 고압으로 대전력을 공급하는 송전과, 변전소에서 저압의 소전력으로 변환하여 수용가까지 공급하는 송배전 선로가 필요하다. 배전계통이란 변전소 이후를 말하며 배전선로, 개폐기 및 수용가 등으로 이루어져 있다.

배전계통이 복잡해지고 수용가의 증가로 인해 부하 전환능력 확보와 과부하 선로해소 방안을 수립해야하는데 이것의 하나가 부하 평준화 방법이다. 전력회사에서는 부하 평준화 방법으로 배전 선로 간의 개폐기를 임의로 선택하여 조작한 후 할당된 부하를 계산하여 배전 선로 간의 부하 편차를 구하는 방법을 사용하는데, 이 작업을 만족하는 정도의 최적해가 도출될 때까지 반복한다. 그러나, 계통의 크 기가 커질 경우 조작해야하는 개폐기의 수가 많아져서 반복 시험해야하는 경우의 수가 급증하여 탐색 시간이 많이 소요되는 문제점이 있다. 따라서, 탐색 시간과 최적해의 정확도 간의 절충점을 찾기 위하여 모든 경우의 수를 시험하지 않고 적절한 반복 횟수에서 탐색을 중지한다. 이러한 부하 평준화 방법은 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 도출된 해가 최적해와 차이가 커질 가능성이 항시 존재하는 문제점이 있다. 이런 이유로 정확한 최적해를 반영할 수 있는 최적화 기법에 대한 필요성이 절실한 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 구간별 부하를 평가하여 순차적으로 부하를 선로에 할당함으로써 탐색시간을 최소화하고, 더욱 정확한 부하 평준화 최적해를 구하여 배전계통에 적용하여 운영함으로써 전기설비 이용률을 극대화하는 부하 평준화 방법을 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여,

본 발명의 일 형태에 따르면, 배전계통의 부하 평준화 방법은 복수개의 선로 및 복수개의 구간으로 구성된 배전계통의 구간 연결 정보를 구성하는 단계;와 어느 선로에도 할당되지 않은 구간들 중 적어도 하나의 구간을 선택하여 복수개의 선로 중 최소 부하 선로에 할당하는 단계; 및 상기 선택된 구간이 할당된 상기 최소 부하 선로를 제외한 나머지 선로에 할당 가능한 부하량과 배전계통의 전체 평균 부하량을 비교하는 단계를 포함하되, 상기 할당 가능한 부하량이 상기 평균 부하량보다 크거나 같은 경우 상기 선택된 구간을 상기 최소 부하 선로에 연결하고, 상기 할당 가능한 부하량이 상기 평균 부하량보다 작은 경우 적어도 하나의 다른 구간들을 선택하여 상기 최소 부하 선로에 할당하고 상기 할당 가능한 부하량과 상기 평균 부하량을 비교하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 정확한 부하 평준화 분석결과를 배전계통에 적용하여 배전 선로 간에 경합하는 구간을 가장 적절한 선로에 할당되게 함으로써 최적의 부하 평준화를 달성하는 방법을 제공하여, 전기설비 이용률을 극대화하고 설비 및 회선 증설을 억제하여 투자비 및 운영비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통의 부하 평준화 방법의 구현을 위한 개략적인 시스템 구성도를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템은 전기설비 관리 시스템(10), 컴퓨터(20), 배전 사령실(30), 개폐기(40) 및 수용가(50)로 구성될 수 있다.

상기 전기설비 관리 시스템(10)은 외부 장치들과 정보를 주고 받아 배전 선로의 데이터 베이스를 관리한다. 따라서 전기설비 관리 시스템(10)은 배전 계통의 개폐기(40), 구간 정보 및 구간 인접리스트 등의 각 구간의 정보를 수집하여 관리한다.

상기 컴퓨터(20)는 상기 전기설비 관리 시스템(10)으로부터 추출한 배전 계통의 정보를 바탕으로 가장 알맞은 부하를 할당하기 위해 수집된 정보를 분석하며 계통구성을 위한 최적의 해를 구해 각각의 개폐기(40)의 개폐를 결정하게 된다. 따라서 최종해를 구하기 위한 알고리즘을 이용한 시뮬레이션 프로그램이 상기 컴퓨터(20)에 설치되는 것이 바람직하다.

상기 배전 사령실(30)은 배전 계통을 조작하기 위해 상기 컴퓨터(20)로부터 최적화된 정보를 전달받아 결정된 개폐기(40)를 원격 또는 수동으로 개폐한다.

상기 개폐기(40)는 전기회로의 개폐나 접속상태의 변경을 위해 사용되는 기구로써, 전압 전류 센서가 내장되어 배전 사령실(30)의 통제에 따라 개폐될 수 있다. 이렇게 개폐된 개폐기(40)를 통해 최적화된 배전계통이 구성된다.

상기 수용가(50)는 이러한 시스템으로부터 인가된 전력을 받아 사용하게 된다.

배전계통의 부하 평준화는 전기설비의 이용률을 극대화하기 위하여 전기설비관리 정보시스템(10)으로부터 개폐기 정보와 구간을 추출하여 구간 인접리스트 및 배전 선로별 구간 연결순서 트리를 구성하고, 이를 이용하여 가장 적절한 배전 선로별로 부하 할당이 가능한 구간을 탐색하여 순차적으로 부하를 할당하게 된다.

이때 배전 선로별로 현재 할당된 부하량을 비교하여 할당된 부하량이 가장 적은 배전 선로를 선택하며, 제한된 조건에 맞는 구간을 선택하여 할당하고, 할당된 해당 구간을 인접리스트 및 배전 선로별 구간연결 리스트에서 삭제하는 작업을 실시하여 구간 인접리스트에 구간이 존재하지 않을 때까지 반복하게 된다.

상기 구간 인접리스트에 구간이 존재하지 않게 되면 부하 평준화를 완료하게 된다.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 부하 평준화 방법에 대한 단계별 과정을 나타낸 순서도이다.

상기 배전계통의 부하 평준화 방법에 대해 좀더 구체적으로 설명한다.

배전계통의 기본 데이터를 구성하기 위하여, 복수개의 선로 및 복수개의 구간으로 구성된 배전계통의 구간 연결 정보를 구성한다.

S1 단계에서, 전력회사의 설비관리 정보시스템(10)에서 관리하고 있는 데이터 베이스로부터 정보를 추출하여 개폐기 정보, 구간 정보 및 구간 인접리스트를 구성한다. 여기서 구간이란, 개폐기와 개폐기 사이를 말한다.

상기 개폐기 정보는 개폐기 상태, 변전소가 위치한 전원 측 구간번호, 부하 측 구간번호 등으로 구성된다. 개폐기 정보의 상세 내역은 표 1과 같다.

명칭	설명
m_nID	개폐기 식별번호
m_bStatus	초기 개폐기 열림, 닫힘 상태
m_nType	개폐기 종류
m_nPrevSN	전원 측 구간 번호
m_mNextSN	부하 측 구간 번호
m_bOptStatus	부하 평준화 완료 후 개폐기 열림, 닫힘 상태

상기 구간 정보는 구간부하, 전/후 개폐기 번호 등으로 구성된다. 구간 정보의 상세 내역은 표 2와 같다.

명칭	설명
m_nSN	구간 식별번호
m_nID1	앞쪽의 개폐기 식별번호
m_nID2	뒤쪽의 개폐기 식별번호
m_dLoad	구간 부하량
m_bCheck	탐색 관리용 변수

상기 구간 인접리스트는 현재의 구간이 어떤 구간들과 연결되었는지를 나타낸다. 구간 인접리스트의 상세 내역은 표 3과 같다.

명칭	설명
m_nSN	구간 식별번호
m_nInitCnt	연결된 구간의 개수
m_pArraySN	연결된 구간번호 관리용 배열 구조체
m_bCheck	탐색 관리용 변수

배전 선로별로 어떤 구간들이 할당될 수 있는지 예측하기 위하여,

S3 단계에서, 배전 선로별 구간 연결 순서 트리를 작성하여 배전 선로별로 어떤 구간들이 선택될 수 있는지 예측한다.

배전 선로별 구간 연결 순서 트리는 배전 선로의 시작점으로부터 연속적으로 연결 가능한 구간을 단계별로 나타낸다. 배전 선로별 구간 연결 순서 트리의 상세 내역은 표 4와 같다.

명칭	설명
m_ndlID	선로 식별번호
m_dCurrentLoad	현재까지 할당된 부하량
m_pTreeList	구간의 연결순서 정보를 관리하기 위한 트리 구조체
m_bCheck	탐색 관리용 변수

상기 배전 선로별 구간연결 순서 트리를 이용하여 배전 선로에 위치한 구간 중 할당될 수 있는 선로가 최소인 구간을 식별할 수 있다.

어느 선로에도 할당되지 않은 구간들 중 적어도 하나의 구간을 선택하여 복수개의 선로 중 최소 부하 선로에 할당한다.

배전선로별로 부하를 균등하게 할당하기 위해서는 현재 부하가 할당되는 구간 이후의 부하량의 크기를 미리 알 수 있어야 한다.

S5 단계에서, 현재 할당된 부하가 가장 적은 선로를 선택한다.

S7 단계에서, 부하가 가장 적은 선로에 부하의 할당이 가능한 여러 후보 구간 중에서 가장 적절한 구간을 선택한다. 여기서 가장 적절한 구간을 선택하는 조건은 현재 할당된 부하가 가장 작은 선로에서 연결 가능한 구간들을 조사하여 구간 중에서 할당될 수 있는 선로의 수가 가장 적은 구간을 우선적으로 선택한다. 그리고, 다음 연결구간의 수가 가장 적은 구간과 부하가 가장 큰 구간의 비교를 순차적으로 선택하여 비교한다.

이렇게 구간이 선택되면 선택된 구간을 특정 선로에 할당함으로써 다른 선로에는 선택된 구간이 할당되지 않게 된다. 어떤 구간을 특정 선로에서 선점하게 되면 그 구간 이후의 부하는 선점한 선로에만 할당되는 구간이 존재하기 때문이다. 따라서 구간 중에 할당될 수 있는 선로의 수가 가장 적을 것 같은 구간을 인식하고 어느 선로에 상기 구간을 할당해야 부하 평준화에 가장 도움이 되는지 판단하는 것이 무엇보다 중요하다.

선택된 구간이 할당된 상기 최소 부하 선로를 제외한 나머지 선로에 할당 가능한 부하량과 배전계통의 전체 평균 부하량을 비교한다.

S9 단계에서, 선택된 구간과 선택되지 않은 구간의 부하를 비교하기 위해 선택된 구간 및 그 이후 구간을 제외하고 선로별로 할당 가능한 부하량을 계산한다.

S11 단계에서, 계산된 선로별 할당 가능한 부하량을 배전 계통의 전체 평균 부하량과 비교한다.

S13 단계에서, 배전계통의 전체 평균 부하량이 선로에 할당 가능한 부하보다 작거나 같다면 선택된 구간을 해당 선로에 할당한다.

S19 단계에서, 배전계통의 전체 평균 부하량이 선로에 할당 가능한 부하와 비교하여 전체 평균 부하량이 크다면 다음 후보 구간을 선택하기 위해 먼저 선택된 구간을 특정선로에 할당하는 것을 다음 기회까지 연기한다.

S21 단계에서, 상기 부하가 가장 적은 선로에서 선택된 구간의 다음 후보구간을 조사한다. 다음 후보구간이 있으면, 부하가 가장 적은 선로에서 할당 가능한 여러 후보 구간 중 할당될 수 있는 선로의 수가 가장 적은 구간을 우선적으로 선택하고, 다음 연결 구간의 수가 가장 적은 구간, 마지막으로 부하가 가장 큰 구간들 중에서 우선순위가 높은 구간을 선택하여 진행한다.

S23 단계에서, 상기 선택된 선로의 다음 후보구간이 없으면 부하가 두번째로 적은 선로를 선택한다. 그리고 부하가 두번째로 적은 선로에서 할당 가능한 여러 후보 구간 중 할당될 수 있는 선로의 수가 가장 적은 구간을 우선적으로 선택하고, 다음 연결구간의 수가 가장 적은 구간, 마지막으로 부하가 가장 큰 구간들 중에서 우선순위가 높은 구간을 선택하여 다시 진행한다.

이렇게 할당된 구간에 해당되는 개폐기의 부하 평준화가 완료되면 개폐기 상태를 닫힘으로 하고, 해당 선로의 부하에 구간 부하를 합한다.

선택된 구간을 해당 선로에 할당하기 위하여,

S15 단계에서, 한번 할당한 구간은 부하가 또다시 할당되는 것을 반복하지 않게 하기 위해 할당된 구간 정보를 삭제한다.

S17 단계에서, 할당받지 못한 구간이 남아있는지를 검사한다.

구간 인접 리스트에 구간이 존재하면 부하가 가장 적은 선로를 선택하는 S5 단계로 진행하여 계속 반복하고, 그렇지 않으면 부하 평준화가 완료되었으므로 종료하게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 배전계통의 부하 평준화 방법의 구현을 위한 개략적인 시스템 구성도,

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 부하 평준화 방법에 대한 단계별 계산과정을 나타낸 순서도.

Claims (7)

1. 복수개의 선로 및 복수개의 구간으로 구성된 배전계통의 구간 연결 정보를 구성하는 단계;

   어느 선로에도 할당되지 않은 구간들 중 적어도 하나의 구간을 선택하여 복수개의 선로 중 최소 부하 선로에 할당하는 단계; 및

   상기 선택된 구간이 할당된 상기 최소 부하 선로를 제외한 나머지 선로에 할당 가능한 부하량과 배전계통의 전체 평균 부하량을 비교하는 단계를 포함하되,

   상기 할당 가능한 부하량이 상기 평균 부하량보다 크거나 같은 경우 상기 선택된 구간을 상기 최소 부하 선로에 연결하고, 상기 할당 가능한 부하량이 상기 평균 부하량보다 작은 경우 적어도 하나의 다른 구간들을 선택하여 상기 최소 부하 선로에 할당하고 상기 할당 가능한 부하량과 상기 평균 부하량을 비교하는 것을 특징으로 하는 부하 평준화 방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 복수개의 선로 및 복수개의 구간으로 구성된 배전계통의 구간 연결 정보를 구성하는 단계는,

   개폐기 정보, 구간 정보 및 구간 인접리스트를 구성하여 배전 선로별 구간 연결 순서 트리를 작성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부하 평준화 방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 어느 선로에도 할당되지 않은 구간들 중 적어도 하나의 구간을 선택하여 복수개의 선로 중 최소 부하 선로에 할당하는 단계는,

   할당 가능한 선로의 수가 최소인 구간을 선택하고 다음 연결구간의 수가 최소인 구간 그리고 부하가 최대인 구간의 순으로 구간을 선택하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부하 평준화 방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 선택된 구간이 상기 최소 부하 선로에 연결 불능인 경우, 상기 선택된 구간은 부하가 두 번째로 적은 선로에 할당하고,

   상기 선택된 구간이 할당된 상기 부하가 두 번째로 적은 선로를 제외한 나머지 선로에 할당 가능한 부하량과 배전 계통의 전체 평균 부하량을 비교하고,

   할당 가능한 부하량이 상기 평균 부하량보다 크거나 같은 경우 상기 선택된 구간을 상기 부하가 두 번째로 적은 선로에 연결하는 것을 특징으로 하는 부하 평준화 방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 선택된 구간을 선로에 연결한 후 상기 선택된 구간을 구간 연결 정보에서 삭제하고, 상기 구간 연결 정보의 모든 구간이 선로에 연결된 때에 부하 평준화를 종료하는 것을 특징으로 하는 부하 평준화 방법.
6. 청구항 3에 있어서,

   상기 할당 가능한 선로의 수가 최소인 구간이 둘 이상 존재하는 경우, 다음 연결 구간의 수가 최소인 구간을 선택하는 것을 특징으로 하는 부하 평준화 방법.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 다음 연결 구간의 수가 최소인 구간이 둘 이상 존재하는 경우, 부하가 최대인 구간을 선택하는 것을 특징으로 하는 부하 평준화 방법.

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