KR101020877B1 - 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법 - Google Patents

급전 시스템의 토폴로지 처리 방법 Download PDF

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Abstract

다중 변전소가 연계된 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 (a) 초기 구동 상태와 그 외 수행 상태의 토폴로지 처리 수행 모드를 판별하는 단계, (b) 판별 결과에 따라, 변전소 별로 토폴로지 처리를 수행한 후 전체 배전 계통에 대해 독립 계통을 처리하는 제1 과정 및 개폐기기의 상태가 변경된 변전소에 대해서만 토폴로지 처리를 수행하고 부분적으로 나머지 링크 구조를 갱신하는 제2 과정 중 하나의 과정을 수행하는 단계 및 (c) 상기 (b)의 수행 결과에 따라 생성된 전기적 모선과 브랜치의 연결 관계, 연계개폐기 및 그 상태를 이용하여 독립 계통을 생성하는 단계 및 (d) 상기 독립 계통, 상기 브랜치 및 인젝션의 유효성을 검사하는 단계를 포함한다.

Description

급전 시스템의 토폴로지 처리 방법{Topology Processing Method of Power Supplying System}
본 발명은 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법에 관한 것이다.
대량의 분산 전원이 연계되고 배전 계통의 상시 루프 운전 등으로 다중 변전소의 연계 운전이 수용되는 스마트 배전 계통의 원활한 운용 및 제어를 위해서는 간선(Distribution Line, D/L) 단위의 감시 및 제어 범위를 확장하여 지점 단위의 배전 계통에 대한 토폴로지 처리가 필요하다.
종래의 배전망의 토폴로지 처리 방법은 방사상 배전 계통의 단일 간선에 대해서만 토폴로지 처리를 수행하도록 되어 상시 루프 등으로 다중 변전소가 연계 운전되는 계통 토폴로지는 처리할 수 없으며 복수 간선 및 다수 변전소의 토폴로지 해석을 통한 전기적 독립 계통(electrical island)의 생성의 기능이 없다는 문제점이 있다. 또한, 분산 전원 등의 유입으로 인한 마이크로 그리드(microgrid) 방식의 운전 등이 도입되면서 각 독립 계통의 유효성을 판단하고 이에 따른 각 설비의 유효성을 검사하는 기능이 요구되고 있다.
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본 발명이 해결하고자 하는 과제는 배전 계통의 상시 루프 및 분산 전원에 의한 단독 운전 상황을 고려한 다수 변전소의 토폴로지 처리 및 독립 계통 처리를 수행하는 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법을 제공한다.
다중 변전소가 연계된 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 (a) 초기 구동 상태와 그 외 수행 상태의 토폴로지 처리 수행 모드를 판별하는 단계, (b) 판별 결과에 따라, 변전소 별로 토폴로지 처리를 수행한 후 전체 배전 계통에 대해 독립 계통을 처리하는 제1 과정 및 개폐기기의 상태가 변경된 변전소에 대해서만 토폴로지 처리를 수행하고 부분적으로 나머지 링크 구조를 갱신하는 제2 과정 중 하나의 과정을 수행하는 단계 및 (c) 상기 (b)의 수행 결과에 따라 생성된 전기적 모선과 브랜치의 연결 관계, 연계개폐기 및 그 상태를 이용하여 독립 계통을 생성하는 단계 및 (d) 상기 독립 계통, 상기 브랜치 및 인젝션의 유효성을 검사하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 과정은, 측정값을 수신하여 초기 토폴로지 오류를 검사하는 단계, 계통 내의 변전소의 물리적 모선과 개폐기기 연결 정보 및 개폐기기 상태 정보를 이용하여 전기적 모선을 생성하는 단계; 및 생성된 전기적 모선과 변전소, 물리적 모선, 브랜치 및 인젝션과의 링크를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전기적 모선을 생성하는 단계는 배전 계통을 변전소 단위로 물리적 모선과 개폐기기의 연결 관계 및 개폐기기의 상태를 이용하여 전기적 모선을 생성한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 초기 토폴로지 오류를 검사하는 단계는 상기 토폴로지 에러를 처리하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 과정은, 상태 변경 토폴로지의 오류를 점검하는 단계; 상기 상태가 변경된 개폐기기가 속한 변전소 내 전기적 모선을 생성하는 단계; 상기 생성된 전기적 모선과 변전소, 물리적 모선, 브랜치 및 인젝션과의 링크를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 (d)는 독립 계통에 속하는 운전 중인 발전기와 부하의 존재 여부를 확인하여 독립 계통 및 각 설비의 유효성을 검사한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 지점, 변전소, 물리적 결점, 상기 전기적 결점, 연계개폐기, 개폐기기, 브랜치 및 인젝션 중 적어도 하나의 데이터 테이블을 포함하는 계층적 데이터 구조를 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 변전소 단위로 모든 계통의 토폴로지 처리를 순차적으로 처리함으로써 상시 루프 등으로 연계된 배전 계통 전체의 토폴로지 처리가 가능하다.
또한, 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 독립 계통을 식별하고, 독립 계통과 설비의 유효성을 검사할 수 있는 방법을 제시함으로써 분산 전원 및 마이크로 그리드에 의한 단독 운전 계통을 검출할 수 있다. 이를 위해 연계개폐기 모델을 제시할 수 있다.
또한, 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 토폴로지 처리기의 입출력을 위한 데이터 구조를 제시함으로써 수행 결과의 저장을 통해 이후의 연산 및 제어 프로그램들이 동일한 처리 결과를 공유하여 사용할 수 있으므로 연산 시간 절약이 가능하다.
도 1은 급전 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 토폴로지 오류 점검을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 급전 시스템이 적용되는 예제 계통을 나타낸다.
도 5는 도 4의 모든 개폐기기가 폐로(close) 상태로 가정한 토폴로지 처리 결과를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7 각각은 도 4의 예제 계통의 제1 변전소(A)를 기준으로 물리적 모선으로 토폴로지 처리하였을 경우와 전기적 모선으로 처리하였을 경우의 토폴로지 특성 행렬을 나타내는 도면이다.
도 8은 각 변전소 별 모선 생성 개수의 저장을 나타내는 도면이다.
도 9는 개폐정보가 있는 영 임피던스 선로로 모델링된 변전소간 연계 계폐기를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 토폴로지 처리를 위한 데이터베이스 구성도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
우선, 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법을 설명하기에 앞서 급전 시스템 및 토폴로지 처리기를 설명한다.
도 1은 급전 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전력계통의 급전시스템(energy management system, EMS)은 계통(501)의 현재 상태를 정확히 파악하여 계통(501) 내에 발생하는 전압, 과부하 등의 여러 가지 문제를 해결하기 위한 해법을 운전원에게 제시하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어를 총괄하는 시스템이다.
급전 시스템은 계통(501) 각 부분의 데이터를 측정하는 계측 장치(503), 측정 데이터를 처리하는 계측 데이터 서버(505), 처리된 측정 데이터를 연산 및 제어하는 메인 서버(507), 토폴로지 처리, 계통의 상태 추정, 조류 계산 및 전압 제어 등의 프로그램을 주기적이고 순차적으로 수행하는 토폴로지 처리기(510), 토폴로지 처리기(510)에서 생성한 계통(501)의 토폴로지 특성을 이용하여 해석 프로그램들에서 연산된 계통 운전에 필요한 정보를 수신받는 클라이언트 단말기(513) 및 데이터를 관리하는 데이터 관리 서버(515)를 포함한다.
여기서 토폴로지 처리기(510)는 계통의 토폴로지를 탐색하여 그 경로를 인식하기 위해 사용된다. 이를 통해 급전 시스템의 연산부 및 제어부들에 전기적 연결 정보 및 개별 설비들의 가압(energized) 및 비가압(de-energized) 여부를 검사한다. 예를 들어, 토폴로지 처리기(510)는 모선 1, 2, 및 3을 토폴로지 탐색을 통해 연결된 계통임을 식별하고, 발전기와 부하가 가압 상태인 유효 독립 계통임을 식별할 수 있다.
또한, 토폴로지 처리기(510)는 급전 시스템의 연산부 및 제어부에 토폴로지 특성 정보인 어드미턴스 행렬(Y 행렬) 정보를 전달한다. 어드미턴스 행렬 정보는 수학식 1과 같이 계산된 어드미턴스 행렬의 각 요소로 이루어진다.
Figure 112010049678975-pat00001
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법에 관하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하여 우선, 현재의 수행이 최초 수행인지 아닌지를 판별한다(S10). 여기서는 현재 급전 시스템의 토폴로지 정보를 가지고 있는지 또는 변경된 사항이 있는지를 상황에 맞게 수행하기 위해 최초 수행 여부를 판별한다.
판별 결과, 최초 수행이면 아날로그 측정값을 가지고 초기 토폴로지 오류를 검사한다(S20).
다음 모든 변전소의 물리적 모선과 개폐기 연결 정보 및 개폐기 상태 정보를 이용하여 전기적 모선을 생성한다(S30).
다음, 생성된 전기적 모선과 변전소, 물리적 모선, 브랜치 및 1 절점 설비(부하, 발전기, 병렬장치(Sh.C, Sh.r, SVC 등))인 인젝션과의 링크를 생성한다(S40).
다음, 모든 변전소에 대해 단계 S40이 완료되었는지 판별한다(S50).
다음, 판별 경과 단계 S40이 완료되었으면 생성된 전기적 모선들과 연계 개폐기 상태 및 송전 선로와의 연결 관계를 이용하여 해석의 범위인 독립 계통을 생성하고 관련된 링크를 생성한다(S60). 또는 단계 S40이 완료되지 않았으면 단계 S30으로 돌아간다.
여기서 만약 연계 개폐기의 상태가 폐로(close)이면 연계 개폐기 양단의 해석적 절점은 동일독립 계통에 소속되고 만약 연계 개폐기의 상태가 개로(open)이면 다른 경로로 연결되어 있는지 확인한다. 만약 모든 경로의 탐색 결과 양단의 해석적 절점이 연결되지 않으면 두 절점은 서로 다른 독립 계통에 속하는 것으로 처리된다.
다음, 독립 계통에 속하는 운전중인 발전기와 부하의 존재 여부를 검토하여 독립 계통 및 각 설비의 유효성을 검사한다(S70).
다음, 모든 모선에 대한 단계 S70의 수행 여부를 판별한다(S80). 판별 결과, 유효성 검사의 수행이 완료되었으면 토폴로지 처리를 종료한다. 또는 유효성 검사의 수행이 완료되지 않았으면 단계 S60으로 돌아간다.
한편, 판별 결과 현재 수행 상태가 최초 수행 모드가 아니면, 개폐기의 상태 변경이 있는지 판별한다(S90)
만약 개폐기의 상태 변경이 있는 경우 주변 아날로그 측정값을 가지고 변경 개폐기의 토폴로지 오류를 점검한다(S100). 또는 만약 개폐기의 상태 변경이 없는 경우 모든 모선에 대한 유효성 검사의 수행이 완료된 것으로 판단하여 토폴로지 처리를 종료한다.
다음, 변경된 개폐기가 속한 변전소에 대해서만 전기적 모선을 갱신한다(S110).
다음, 변경된 변전소에 생성된 전기적 모선과 변전소, 물리적 모선, 송전선로 및 설비들(인젝션)과의 링크를 갱신한다(S120)
다음, 최초 수행 모드의 단계 S60 및 단계 S70을 수행한다.
다음, 모든 모선에 대한 단계 S60의 수행 여부를 판별한다(S60). 판별 결과, 유효성 검사의 수행이 완료되었으면 토폴로지 처리를 종료한다. 또는 유효성 검사의 수행이 완료되지 않았으면 단계 S60으로 돌아간다.
이하에서는 도 3 내지 도 10을 더 참조하여 도 2에 도시된 토폴로지 처리 방법을 상세하게 설명한다.
도 3은 토폴로지 오류 점검을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에서는 제1 개폐기기(S1)가 제1 부하(LD1)와 제2 부하(LD2)를 연결하여 유효 전력(P)과 무효 전력(Q)에 의한 조류(P/Q)가 흐르는 것을 예시적으로 나타내고 있다.
단계 S20에서는 전체 변전소의 모든 개폐기기 양단의 물리적 노드와 물리적 노드에 연결된 가장 가까운 제2 물리적 모선(2) 측의 제1 브랜치(선로 및 변압기)(BR1) 및 제3 물리적 모선(3) 측의 제2 브랜치(BR2)를 찾고 해당 브랜치의 설정치 이상의 조류(P/Q)가 흐르는지 확인한다. 탐색 도중 개로(open)된 개폐기기가 탐색된 경우 탐색을 중지한다.
예를 들어, 제1 경우로 제1 브랜치(BR1)와 제2 브랜치(BR2)의 측정치가 모두 설정치 이상의 값을 가지는 경우 제1 개폐기기(S1)의 추정 상태는 폐로(close)이다. 따라서 측정치가 개로(open)인 경우 측정값을 수정하고 알람(alarm)을 발생시킨다. 만일 좌우측의 제1 분기(BR1) 및 제2 분기(BR2)가 없는 경우 브랜치는 설정치 이하의 값을 가지는 것으로 본다.
제2 경우는 제1 브랜치(BR1)와 제2 브랜치(BR2) 중 1개의 측정치가 설정치 이하인 경우 조류 방향이 도 3과 같으면 제2 부하(LD2)의 조류 측정치(P4/Q4)가 설정치 이상일 경우 제1 개폐기기(S1)의 추정 상태는 폐로(close)이다. 따라서 측정치가 개로인 경우 측정값을 수정하고 알람을 발생시킨다. 만일 조류 방향이 도 3과 반대이고 제1 부하(LD1)의 조류 측정치(P1/Q1)가 설정치 이상인 경우 제1 개폐기기(S1)의 추정 상태는 폐로(close)이다. 따라서 측정치가 개로인 경우 측정값을 수정하고 알람을 발생시킨다. 만일 좌우측의 부하가 없는 경우 부하는 설정치 이하의 값을 가지는 것으로 본다.
제3 경우는 제1 경우와 제2 경우를 제외하고는 제1 개폐기기(S1)의 추정상태는 개로이다. 따라서 측정치가 폐로인 경우 측정값을 수정하고 알람을 발생시킨다.
단계 S30 및 S40에서는 변전소 단위로 모든 계통의 토폴로지 처리를 순차적으로 처리함으로써 지정된 1개 간선에 대해서만 토폴로지 처리를 수행하여 계통 전체의 토폴로지를 처리하지 못하는 문제점을 해소한다. 물리적 모선(node)를 기준으로 토폴로지를 처리하였을 경우와 본 발명의 경우처럼 전기적 모선(bus)으로 처리하였을 경우를 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
도 4는 급전 시스템이 적용되는 예제 계통을 나타낸다. 도 4를 참조하면, 예제 계통은 제1 변전소(A) 및 제2 변전소(B)와 이들에 연결된 변압기(TR1,TR2), 개폐기기(S1 ~ S11), 부하(LD1 ~ LD7), 발전기(G1 ~ G3) 및 물리적 모선(1, 2, …, 25)으로 구성된다. 또한, 예제 계통은 개폐기 S10이 개로되는 경우 메인 계통(40)과 마이크로그리드 계통(50)으로 분리되며, 마이크로그리드 계통(50)은 단독 운전이 가능하게 된다.
도 5는 도 4의 모든 개폐기기가 폐로(close) 상태로 가정한 토폴로지 처리 결과를 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7 각각은 도 4의 메인 계통(40)에서 제1 변전소(A)를 기준으로 물리적 모선으로 토폴로지 처리하였을 경우와 전기적 모선으로 처리하였을 경우의 토폴로지 특성 행렬을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7를 참조하면, 도 4에 도시된 물리적 모선을 도 5에 도시된전기적 모선으로 처리한 결과 25ㅧ25 크기의 행렬이 15ㅧ15 행렬로 줄어듬으로써 약 64% 정도의 어드미턴스 행렬 크기를 감소시킬 수 있으며 이를 통해 연산부 및 제어부들의 연산량 또한 줄어든다.
단계 S30에서는 설비가 연결된 물리적 모선(node)에 노드 처리 표시자 1을 할당한다. 변전소 내에서의 물리적 모선의 그룹화(grouping)시 그 시작 포인트를 노드 처리 표시자가 1인 노드를 중심으로 수행하며 이것은 설비(브랜치나 인젝션)에는 전기적 모선이 생성되어야만 한다는 것을 의미한다. 노드 처리 표시자는 0, 1, 2가 있으며, 0은 처리되지 않았고 브랜치나 인젝션이 연결되지 않은 노드이고, 1은 처리되지는 않았으나 브랜치나 인젝션이 연결된 노드이고, 2는 처리가 끝난 노드를 의미한다.
또한, 단계 S30에서는 물리적 모선(node)을 그룹화하여 전기적 모선(bus)의 번호를 생성한다. 여기서는 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 각 변전소 별 모선 생성 개수의 저장을 나타내는 도면이다.
도 8에서 각 변전소는 제1 내지 제 N 변전소(A, B, C, …, N)으로 구성된다.
모선개수는 1부터 시작해서 모든 변전소에 대해 처리를 완료할때까지 누적하여 증가된다. 변전소 N에 대해 실제 변전소 처리에 들어가기 전에 first_bus 변수에 이전까지 생성된 모선 개수에 1을 더하여 저장하고, 변전소 처리가 끝난 후(새로운 모선 개수가 생성된 후) 누적된 모선 개수를 last_bus 변수에 저장한다. 변전소 N에 대해 first_station_bus(i)=first_bus를 저장하고, last_station_bus(i)=last _bus를 저장하면 도 8에 도시된 바와 같다.
개별 변전소 내부의 물리적 모선의 그룹화는 앞서 단계 1에서 처리한 노드 처리 표시자가 1인 노드를 중심으로 개폐기기의 연결상태를 탐색하고 그 접점 측정치가 폐로이면 양단의 노드를 그룹화하고 또 다른 개폐기기가 있는지 탐색한다. 이미 처리되었거나 노드 처리 표시자가 1인 노드가 검색될 때까지 계속하고 이를 1개의 전기적 모선(bus)으로 할당한다. 변전소 내의 모든 물리적 모선에 대해 처리될 때까지 반복하여 수행한다.
단계 S40에서는 전기적 모선과 변전소간 링크(전기적 모선이 속하는 변전소 번호, 동일 변전소에 속하는 다음 모선 번호, 변전소가 포함하는 첫 번째 모선번호)를 저장한다. 각 변전소 마다 저장해 놓은 first_station_bus(i)와 last_station_bus(i)를 이용하여 first_bus와 last_bus를 추출하고, 각 변전소 i에 대한 첫 번째 모선번호를 할당하고, 각 모선이 속하는 변전소 번호 및 동일 변전소에 속하는 다음 모선 번호를 할당한다.
또한, 단계 S40에서는 자유 모선(free bus)을 처리한다. 자유 모선(free bus)은 비어있는 모선의 방을 의미하며 다음번 모선갯수가 변경될 때를 위해 free bus 위치를 저장해야만 한다.
또한, 단계 S40에서는 전기적모선과 관련 설비들과의 링크를 생성한다. 전기적 모선과 물리적 모선간 링크를 생성한다. 물리적 모선과 각 설비(브랜치/인젝션, 연계개폐기)와의 링크를 이용하여 전기적 모선과 각 설비와의 링크를 생성한다.
한편, 단계 S100에서는 어느 변전소에서 상태변경이 발생했는지 검사한다. 단계 S100에서는 표 1을 참조하여 모든 개폐기기의 이전 측정상태 및 현재 측정 상태를 비교하여 검사를 수행한다.
링크
필드		 변전소 전기적 모선 독립계통 물리적 모선 브랜치 개폐기기 연계개폐기
측정 정보 필드




 소속된 첫번째 물리적 모선번호 연결된 첫번째 브랜치 번호 소속된 첫번째 전기적 모선번호 연결된 첫번째 연계개폐기 번호 브랜치 양편의 물리적 모선 번호 개폐기기 양편의 물리적 모선 번호 연계개폐기 양편의 물리적 모선 번호
소속된 첫번째 개폐기 번호 소속 변전소 번호 여녈된 첫번째 개폐기기 번호 동일한 물리적 모선에 연결된 다음번 브랜치 번호 동일한 물리적 모선에 연결된 다음번 개폐기기 번호 동일한 물리적 모선에 연결된 다음번 연계 개폐기 번호
소속된 첫번째 전기적 모선 번호 동일 변전소에 소속된 다음번 전기적 모선 번호 소속 변전소 번호 브랜치 양편의 전기적 모선 번호 현재 계측된 개폐기기 접점 정보(개로/폐로) 연계개폐기 양편의 전기적 모선 번호
소속 독립계통 번호 동일 변전소에 소속된 다음번 물리적 모선 번호 동일한 전기적 모선에 연결된 다음번 브랜치 번호 바로 이전에 계측된 개폐기기 접점 정보 동일한 전기적 모선에 연결된 다음번 연계개폐기 번호
동일 독립계통에 소속된 다음번 전기적 모선번호 현재 계측된 연계개폐기 접점 정보(개로/폐로)
바로 이전에 계측된 연계개폐기 접점 정보
표 1은 연계 개폐기 및 개폐기와 물리적모선 및 변전소 등의 토폴로지 처리를 위한 상세 필드 정보 및 연관 관계를 나타낸다. 연계개폐기(연계개폐기) 테이블과 개폐장치(Switch) 테이블에는 상태 변화를 인지하기 위해 이전 상태(Old Status)와 현재 상태(New Status) 필드가 있으며 이 데이터는 측정장치를 통해 계측된 정보가 주기적으로 교체되어 저장된다.
또한, 단계 S100에서는 상태가 변경된 토폴로지의 오류를 점검한다. 상태 변경된 변전소에 소속된 모든 개폐기기에 대해 초기 토폴로지 오류점검(60)과 마찬가지로 양단의 물리적 노드와 물리적 노드에 연결된 가장 가까운 브랜치 및 부하를 찾아 검사한다.
단계 S110에서는 상태변경이 발생한 변전소에 대한 물리적 모선(node)을 그룹화하여 전기적 모선(bus) 번호를 생성한다. 또한, 단계 S110에서는 상태변경이 발생한 변전소에 대해 전기적 모선의 합체(bus merge)를 검사한다. 현재 상태를 기준으로 토폴로지 처리 결과, 생성된 전기적 모선을 기준으로 그 모선에 소속된 모든 물리적 모선들이 연결된 설비를 찾는다. 전기적 모선에 속하는 첫 번째 물리적 모선이 연결된 설비(브랜치/인젝션) 번호를 추출하고 이 설비가 이전 토폴로지 처리결과 연결된 전기적 모선인 이전 토폴로지 모선 번호(old_bus_number)을 추출한다. 전기적 모선에 속하는 나머지 모든 물리적 모선에 대해 연결 설비와 이 설비가 이전 토폴로지 처리 결과 연결된 전기적 모선(brij_old_bs_num)을 추출한다.
또한, 단계 S110에서는 해당 모선에 대한 브랜치 및 인젝션의 연결 개수를 카운트한다. 여기서 이전 토폴로지 모선 번호(old_bus_number)와 이전 토폴로지 처리 결과 연결된 전기적 모선(brij_old_bs_num)이 서로 다른 것이 발견되면 전기적 모선의 합체가 발생한 것으로 파악한다.
또한, 단계 S110에서는 상태변경이 발생한 변전소에 대해 전기적 모선의 분리(bus split)를 검사한다. 여기서 단계 S110에서 구해놓은 해당 모선(상태변경 기준)의 브랜치 및 인젝션의 연결 개수와 상태 변경 전의 연결 개수를 비교하여 개수가 다르면 전기적 모선의 분리가 발생한 것으로 파악한다.
또한, 단계 S110에서는 자유 모선(free bus)을 처리한다. 전기적 모선의 합체(bus merge)가 발생한 경우에는 합체된 개수만큼 자유 모선(free bus)을 추가로 지정한다. 이를 위해 유효 모선 바로 다음부터 자유 모선(free bus)을 추가하고 관련 링크를 수정한다.
또는 전기적 모선의 분리(bus split)가 발생한 경우에는 분리된 개수만큼 자유 모선(free bus)을 감소시켜 지정한다. 이를 위해 추가된 유효 모선을 최대 모선수 바로 위부터 추가하여 지정하고 관련 링크를 수정한다.
단계 S120에서는 상태 변경이 발생한 변전소의 전기적 모선과 관련된 설비들과의 링크를 생성한다. 이때, 전기적 모선과 물리적 모선 간의 링크를 수정한다. 또한, 물리적 모선과 각 설비(브랜치/인젝션, 연계개폐기)와의 링크를 이용하여 전기적 모선과 각 설비와의 링크를 수정한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 독립계통을 식별(63)하고 독립계통과 설비의 유효성을 검사한다.
이를 위해, 제1 단계로 초기화를 수행한다. 모선 타입(type)은 부하로 초기화하고, 모선 상태는 라이브(live)로 지정한다. 최종적으로 만일 모선이 속한 독립 계통이 무효함(dead)으로 처리되면 상태는 데드(dead)로 바꾼다. 또한 모선에 연결된 브랜치/인젝션을 보고 모선 타입도 변경한다. 이때, 브랜치 상태는 라이브(live)로 지정한다. 최종적으로 만일 모선이 속한 독립계통이 무효함으로 처리되면 연결된 브랜치들의 상태도 데드(dead)로 변경한다. 인젝션 상태는 live로 지정한다. 브랜치와 마찬가지로 변경될 수 있다. 독립 계통은 무효함으로 지정한다. 독립 계통은 모선, 브랜치 및 인젝션과 마찬가지로 변경될 수 있다.
다음 제2 단계로 모선 전체를 반복하면서 다음을 수행한다. 물리적 모선(node)의 그룹화와 유사하게, 전기적 모선(bus)과 브랜치(선로 및 변압기 등)의 연결 상태 및 연계개폐기의 개폐 상태를 이용하여 전기적 모선을 그룹화하면서 독립 계통을 생성한다. 연계개폐기의 개폐상태가 폐로(close)이면 동일 독립계통에 추가하고 연계개폐기 개폐상태가 개로(open)이면 다른 경로로 동일 독립계통에 속하는지 검사한다. 모든 모선에 대해 위 과정을 반복 수행한다.
다음 제3 단계로 생성된 독립계통 전체에 대해 다음을 반복하면서 수행한다. 제3 단계에서는 제1 점검으로서 독립계통의 최소 live 모선수 설정치와 해당 독립계통의 live 모선수를 비교하여 유/무효성을 점검한다. 또한, 제3 단계에서는 제2 점검으로서 독립계통의 최소 라이브(live) 발전기 및 부하 개수 설정치와 해당 독립계통의 라이브(live) 발전기 및 부하 개수를 비교하여 유/무효성을 점검한다. 이때, 측정치가 지정값 이하인 경우 무효함으로 처리한다. 또한, 제3 단계에서는 제3 점검으로서 독립계통의 발전 측정량 합과 부하 측정량 합의 차이의 절대량이 지정값 이상인 경우 무효함으로 처리한다.
여기서 유무효성의 판정은 제1 점검, 제2 점검 및 제3 점검이 모두 유효한 경우만 유효 독립계통으로 지정한다.
다음 제4 단계로 무효 독립계통을 처리한다. 만일 무효함으로 점검된 독립계통의 경우 여기 속한 모든 모선 및 모선에 연결된 브랜치, 인젝션의 상태를 데드(dead)로 처리한다. 여기서는 도 9를 더 참조하여 설명한다.
도 9는 개폐정보가 있는 영 임피던스 선로로 모델링된 변전소간 연계 계폐기를 도시한 것이다.
다수 변전소의 토폴로지 처리를 위해 변전소간 연계 개폐기의 경우 도 9와 같이 양단에 물리적 모선(81)을 가지며 선로 임피던스가 0이며 개폐정보(85)가 있는 모델로 처리하였다. 이 모델을 이용하면 변전소간 연계개폐기를 브랜치 형태로 처리하는 것이 가능하며 그 개폐 상태를 반영하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 도 10에 도시된 데이터 구조를 도입함으로써 토폴로지 처리기가 수행한 결과를 도 10의 데이터 구조로 저장함으로써 이후의 연산부 및 제어부들이 동일한 처리결과를 공유하여 사용할 수 있도록 한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 토폴로지 처리를 위한 데이터베이스 구성도이다. 도 10에서는 토폴로지 처리를 위한 데이터 테이블이 도시되었으며, 참조 기호 1은 하나의 수신단이고 참조 기호 N은 복수의 송신단이다.
도 10에 보는 바와 같이, 토폴로지 처리는 변전소들의 묶음인 지점(91)에 대해 이루어지며, 지점에 속한 변전소(93) 단위로 물리적 모선(105)의 전기적 모선(97)으로의 변환을 수행한 후 전기적 모선(97)의 연결 관계인 독립계통(95)을 처리한다. 변전소간 연계개폐기(107)는 물리적 모선(105)과의 링크를 가지며 지점(91)에 소속시킨다. 연계개폐기(107)의 상태는 측정정보가 있어 인지할 수 있다. 각 변전소(93)에 물리적 모선(105)이 소속되고 물리적 모선(105)은 일반 개폐기기(차단기, 개폐기 및 기타 보호기기)(103)와 2절점 설비(선로, 변압기, SVR 등)인 브랜치(101)와 1절점 설비(부하, 발전기, 병렬장치(Sh.C, Sh.R, SVC 등))인 인젝션(99)의 링크 정보를 가지게 된다. 이 구조를 이용하면 연계개폐기(107)가 변전소(93)에 소속되지 않음으로써 변전소(93)간 토폴로지 연결을 처리할 수 있으며 모든 계통 구조는 전기적 절점과 설비(개폐장치, 연계 개폐기, 브랜치 및 인젝션)의 연결관계로 정의되므로 간선간 임의의 연결상태(방사상, 루프 등) 및 변전소(93)가 임의의 연결상태(상시 개방 및 상시 루프)를 포함한 지점(91) 전체에 대한 토폴로지 처리가 가능하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 변전소 단위로 모든 계통의 토폴로지 처리를 순차적으로 처리함으로써 상시 루프 등으로 연계된 배전 계통 전체의 토폴로지 처리가 가능하다.
또한, 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 독립 계통을 식별하고, 독립 계통과 설비의 유효성을 검사할 수 있는 방법을 제시함으로써 분산 전원 및 마이크로 그리드에 의한 단독 운전 계통을 검출할 수 있다. 이를 위해 연계개폐기 모델을 제시할 수 있다.
또한, 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법은 토폴로지 처리기의 입출력을 위한 데이터 구조를 제시함으로써 수행 결과의 저장을 통해 이후의 연산 및 제어 프로그램들이 동일한 처리 결과를 공유하여 사용할 수 있으므로 연산 시간 절약이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
40: 메인 계통 50: 마이크로그리드 계통
81: 물리적 모선 85: 개폐 정보
91: 지점의 데이터 테이블 93: 변전소의 데이터 테이블
95: 독립 계통의 데이터 테이블 97: 전기적 모선의 데이터 테이블
99: 인젝션의 데이터 테이블 101: 브랜치의 데이터 테이블
103: 개폐기기의 데이터 테이블 105: 물리적 모선의 데이터 테이블
107: 연계개폐기의 데이터 테이블 501: 계통
503: 계측 장치 505: 계측 데이터 서버
507: 메인 서버 510: 토폴로지 처리기
513: 클라이언트 단말기 515: 데이터 관리서버

Claims (7)

  1. 다중 변전소가 연계된 급전 시스템의 토폴로지를 처리하는 방법에 있어서,
    (a) 급전 시스템의 토폴로지 처리가 최초 수행인지 판별하는 단계;
    (b) 판별 결과에 따라, 변전소 별로 토폴로지 처리를 수행한 후 전체 배전 계통에서 전기적 모선을 생성하는 제1 과정 및 개폐기기의 상태가 변경된 상기 변전소에 대해서만 상기 토폴로지 처리를 수행하여 상기 제1 과정을 통해 미리 생성된 상기 전기적 모선을 갱신하는 제2 과정 중 하나의 과정을 수행하는 단계;
    (c) 상기 (b)의 수행 결과에 따라 생성된 상기 전기적 모선과 브랜치의 연결 관계, 연계개폐기 및 상기 연계개폐기의 개폐 상태를 이용하여 독립 계통을 생성하는 단계; 및
    (d) 상기 독립 계통, 상기 브랜치 및 1 절점 설비인 인젝션의 유효성을 검사하는 단계를 포함하는 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 과정은,
    상기 변전소 각각에 연결된 상기 브렌치의 조류 측정값을 수신하여 설정치와의 비교를 통해 상기 급전 시스템의 초기 토폴로지 오류를 검사하는 단계;
    상기 전체 배전 계통 내의 변전소의 물리적 모선, 상기 개폐기기 연결 정보 및 상기 개폐기기의 개폐 상태 정보로 상기 전기적 모선을 생성하는 단계; 및
    상기 전기적 모선과 상기 변전소, 상기 물리적 모선, 상기 브랜치 및 상기 인젝션과의 링크를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 전기적 모선을 생성하는 단계는
    상기 전체 배전 계통에서 상기 변전소 단위로 상기 물리적 모선과 상기 개폐기기의 연결 관계 및 상기 개폐기기의 개폐 상태로 상기 전기적 모선을 생성하는 것을 특징으로 하는 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 과정은,
    상기 변전소 별로 상기 개폐기기 양단의 물리적 노드와 상기 물리적 노드에 연결된 가장 가까운 상기 브랜치 및 부하를 찾아 조류 측정값과 설정치와의 비교를 통해 상태 변경 검사를 실시하여 상태 변경 토폴로지의 오류를 점검하는 단계;
    상기 상태가 변경된 개폐기기가 속한 변전소 내 전기적 모선을 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 전기적 모선과 상기 변전소, 물리적 모선, 상기 브랜치 및 상기 인젝션과의 링크를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 (d)는
    상기 독립 계통에 속하는 운전 중인 발전기와 부하의 존재 여부를 확인하여 상기 독립 계통, 상기 브렌치 및 상기 인젝션의 유효성을 검사하는 것을 특징으로 하는 급전 시스템의 토폴로지 처리 방법.
  7. 삭제
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