KR101026238B1 - 개폐기 설치위치 결정 방법, 시스템 및 이를 포함하는 기록매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개폐기 설치 위치 결정 방법, 시스템 및 이를 포함하는 기록매체에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 각 배전선로의 용량 정보를 이용하여 개폐기로 구분되는 구간의 구간부하량을 계산하는 구간 부하량 계산부, 배전선로의 시작점에 가상의 위치에서 각 구간별 부하량을 더해가면서 한 구간씩 가상의 위치를 이동시켜 상시개방점 위치를 선정하는 상시개방점 선정부, 선정된 상시개방점으로 구분된 각 구간의 구간부하량을 제곱하여 가산한 값이 최소가 될 때까지 반복 계산하여 균등부하점을 설정하는 균등부하 계산부 및 상시개방점 선정부에서 선정된 상시개방점 중 어느 하나를 자동개폐기가 설치될 지점으로 설정하는 자동개폐기 설치 위치 선정부를 포함하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템, 방법 및 이를 포함하는 기록매체를 제공할 수 있다.

Description

개폐기 설치위치 결정 방법, 시스템 및 이를 포함하는 기록매체{METHOD AND SYSTEM TO DECIDE SWITCH LOCATION AND RECORDING DEDIUM HAVING THE SAME}

본 발명은 개폐기 설치위치 결정 방법, 시스템 및 이를 포함하는 기록매체에 관한 것이다.

배전자동화 시스템은 배전선로에 산재한 가공개폐기, 리클로져, 다회로개폐기, 다회로차단기 등의 다양한 개폐장치에 대한 원격제어 또는 운전정보를 취득하고, 취득한 데이터를 이용하여 배전계통을 효율적으로 운전하도록 관리할 수 있다.

배전자동화 시스템은 고장이 발생하였을 때 정전시간을 줄이거나, 배전계통의 손실최소화 및 배전선로 부하균등화 등 배전계통의 효율적인 운전을 통해서 가능한 한 많은 경제적인 효과를 위해 얻기 위해 사용되기 때문에 자동화개폐기의 설치 문제도 최소의 비용으로 최대의 효과를 낼 수 있도록 설치 수량과 설치 위치를 정하는 것이 필요하다.

국내의 22.9kV 배전선로의 정상 운전시 공급용량은 10 MVA, 고장과 같은 비상 운전시 공급용량은 14 MVA이다. 이러한 운전조건을 만족하도록 하기 위해서 배전선로의 구성방식을 3분할 3연계 방식 또는 6분할 3연계가 되도록 자동화개폐기를 설치하고 있다. 최근에 손실최소화, 부하균등화 같은 배전계통의 최적화를 위하여 6분할 3연계 방식으로 변경되었다. 6분할 3연계 방식의 경우 구간용 자동개폐기 5대, 연계용 자동개폐기 1.5대(3개의 연계점에 있는 개폐기를 두 선로에서 공용하므로 한 선로당 1.5대로 계산) 등 배전선로당 6.5대가 설치된다.

그러나 이러한 설치기준에도 불구하고 복잡하게 얽혀 있는 배전계통에 이 기준을 적용하여 자동화개폐기의 설치위치를 결정하려고 하면 어느 위치가 적정한지 설정의 어려움이 있으며, 실제 적용시 자동개폐기 설치수량이 기준을 초과하는 경우가 발생하여 비용이 낭비되는 문제가 있다.

또한, 배전자동화 운전을 위해서 배전계통 안에 자동화개폐기를 설치하고자 할 때 6분할 3연계의 구조가 되도록 하는 것이 기준이지만 실제로 6분할이 되도록 하기 위해 어느 위치에 자동개폐기로 설치해야 하며, 여러 개의 연계 선로 중에서 3연계가 되도록 만들기 위해 어떤 위치에 자동개폐기를 설치해야 할지를 결정하는 것은 매우 어려운 실정이다.

본 발명은 최적의 자동개폐기 설치 위치를 선정할 수 있는 개폐기 설치위치 결정 방법, 시스템 및 이를 포함하는 기록매체를 제공하는 데 있다.

본 발명은 배전자동화가 상당 수준 진행된 배전시스템에 적용시 과다 설치된 개폐기 위치와 부족 설치된 개폐기 위치를 검출하여 자동개폐기 설치 계획의 수립을 용이하게 하는 개폐기 설치위치 결정 방법, 시스템 및 이를 포함하는 기록매체를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 각 배전선로의 용량 정보를 이용하여 개폐기로 구분되는 구간의 구간부하량을 계산하는 구간 부하량 계산부; 상기 배전선로의 시작점에 가상의 위치에서 각 구간별 부하량을 더해가면서 한 구간씩 상기 가상의 위치를 이동시켜 상시개방점 위치를 선정하는 상시개방점 선정부; 상기 선정된 상시개방점으로 구분된 각 구간의 구간부하량을 제곱하여 가산한 값이 최소가 될 때까지 반복 계산하여 균등부하점을 설정하는 균등부하 계산부; 및 상기 상시개방점 선정부에서 선정된 상시개방점 중 어느 하나를 자동개폐기가 설치될 지점으로 설정하는 자동개폐기 설치 위치 선정부를 포함하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템를 제공할 수 있다.

상기 구간 부하량 계산부는 상기 각 배전선로의 구간에 인입되는 인입전류값에서 인출되는 전류값을 뺀 값으로 상기 구간부하량을 계산할 수 있다.

상기 구간 부하량 계산부는 상기 각 배전선로의 해당 구간내에 설치된 변압기 용량 데이터를 합하여 상기 구간부하량을 계산할 수 있다.

상기 상시개방점 선정부는 두 배전선로의 가상의 위치를 이동시키면서 부하균등화가 이루어지는 두 배전선로가 교차하는 연계점을 상시개방점으로 선정할 수 있다.

상기 균등부하 계산부는 부하량이 적은 배전선로와 부하량이 많은 배전선로 사이에서 부하량이 많은 쪽으로 상기 상시개방점을 이동시켜 상기 균등부하점을 계산할 수 있다.

상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는 상기 배전선로에 사고가 발생하여도 두개 구간만 부하공급을 담당할 수 있는 지점에 자동개폐기가 설치되도록 자동개폐기의 위치를 선정할 수 있다.

상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는 상기 상시개방점이 부하 분배 기준에 상응하여 위치하도록 상기 상시개방점의 위치를 선정할 수 있다.

상기 부하 분배 기준은 상기 배전선로가 6분할 3연계 방식의 경우, 각 배전선로들이 연계되어 6개의 구간으로 나뉘어진 구간들 중 상기 배전선로가 교차하는 연계점이 2번째 구간, 3번째 구간, 6번째 구간에 위치하도록 하는 제1 부하 분배 기준; 배전선로의 3번째 구간, 4번째 구간 및 6번째 구간에 상기 연계점이 위치하도록 하는 제2 부하 분배 기준; 및 배전선로의 3번째 구간, 5번째 구간, 6번째 구간에 상기 연계점이 위치하도록 하는 제3 부하 분배 기준을 포함할 수 있다.

상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는 상기 배전선로의 한 구간에 복수의 상시개방점이 설정되면, 상기 복수의 상시개방점들 중 ±10%의 전압 강하 범위 이내의 지점에 상기 상시개방점이 위치되도록 선정할 수 있다.

상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는 상기 배전선로의 한 구간에 복수의 상시개방점이 설정되면, 상기 상시개방점 투입 시 루프전류가 최소 동작 전류 미만인 배전선로들 중 여유 용량이 가장 큰 배전선로에 상기 상시개방점이 위치하도록 선정할 수 있다.

상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는 상기 연계점이 상기 제1 부하 분배 기준 내지 제3 부하 분배 기준을 벗어날 경우, 상기 연계점 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 연계점과 인접한 상시개방점 중 어느 하나를 이동시킨 후 나머지 구간의 부하평준화를 계산하도록 상기 부하량 계산부에 구간부하 정보를 재설정하도록 할 수 있다.

상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는 상기 연계점이 상기 제1 부하 분배 기준 내지 제3 부하 분배 기준들 중 2개 이상을 만족하는 위치에 있을 경우, 각 부하 분배 기준별로 구간부하량의 편차를 계산하여 상기 계산된 편차가 적은 부하 분배 기준을 선정하여 상기 상시개방점을 선정할 수 있다.

상기 배전선로 정보를 수신하여 단선도를 생성하는 단선도 생성부를 더 포함할 수 있다.

상기 단선도를 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

상기 표시부는 상기 배전선로 정보, 상기 배전선로가 교차하는 연계점 정보, 수동개폐기 위치 정보, 자동개폐기 위치 정보, 구간부하량 정보, 변압기 위치 정보, 변압기 용량 정보 중 적어도 하나의 정보가 상기 단선도에 포함되도록 표시할 수 있다.

상기 개폐기는 수동개폐기 또는 자동개폐기일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 배전선로 내에서 개폐기로 구분되는 각 구간의 구간부하량을 산정하는 단계; (b) 고장 발생시 정전이 되는 구간의 부하를 최소화하도록 복수개의 배전선로를 연결하는 상시개방점의 위치를 선정하는 단계; (c) 상기 상시개방점 중 자동개폐기의 설치 위치를 선정하는 단계; 및 (d) 사용자에게 상기 자동개폐기의 설치 위치 정보를 제공하는 단계를 포함하는 개폐기 위치 결정 방법을 제공할 수 있다.

상기 단계(a) 이후에, 상기 개폐기 위치 결정 방법은 상기 각 구간의 부하량이 균등화되는 부하균등화를 계산하고, 추가되는 자동개폐기 설치 위치를 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 단계(b)는 상기 복수의 배전선로의 구간부하량의 평균을 계산하여 부하균등화된 위치를 계산하고, 상기 부하균등화된 위치를 상시개방점으로 선정할 수 있다.

상기 단계 (b) 이후에, 상기 구간부하량을 제곱하여 가산한 값이 최소가 될때까지 반복계산하여 상기 부하균등화를 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 단계(c)는 부하 분배 기준에 상응하는 위치에 선정된 상기 상시개방점에 자동개폐기를 선정하되, 상기 부하 분배 기준은 상기 배전선로가 6분할 3연계 방식의 경우, 각 배전선로들이 연계되어 6개의 구간으로 나뉘어진 구간들 중 상기 배전선로가 교차하는 연계점이 2번째 구간, 3번째 구간, 6번째 구간에 위치하도록 하는 제1 부하 분배 기준; 배전선로의 3번째 구간, 4번째 구간 및 6번째 구간에 상기 연계점이 위치하도록 하는 제2 부하 분배 기준; 및 배전선로의 3번째 구간, 5번재 구간, 6번째 구간에 상기 연계점이 위치하도록 하는 제3 부하 분배 기준을 포함할 수 있다.

상기 배전선로들이 서로 교차하는 연계점이 상기 제1 부하 분배 기준 내지 제3 부하 분배 기준을 벗어날 경우, 상기 연계점 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 연계점과 인접한 상시개방점 중 어느 하나를 이동시킨 후 나머지 구간의 부하평준화를 계산할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 개폐기 위치 결정 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 잇는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램이 기록된 기록매체를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 부하균등화가 이루어진 위치에 자동개폐기 설치 위치를 선정하여 개폐기 설치 비용을 절감할 수 있다.

본 발명이 실시에에 의하면, 배전자동화가 상당 수준 진행된 배전시스템에 적용시 과다 설치된 개폐기 위치와 부족 설치된 개폐기 위치를 검출할 수 있어 자동개폐기 설치 계획의 수립을 용이하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐기 설치 위치 결정 시스템을 개략적으로 도시한 시스템.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐기 설치위치 결정방법을 순차적으로 도시한 흐름도.
도 3은 배전선로 내의 개폐기에 의해 구분된 구간을 도시한 단선도.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐기 설치위치 결정 방법에서 상시개방점 선정 방법을 설명하기 위한 단선도들.
도 10a 및 도 10b는 상시개방점 선정 위치를 선정하기 위하여 구간부하와 연계선로와의 관계를 도시한 단선도들.
도 11내지 도 13은 연계선로가 위치해야 하는 조항과 번호를 도시한 단선도로서, 연계점을 설정하는 부하 분배 기준을 도시한 단선도들.
도 14 및 도 15는 부하 분배 기준에 의해 연계점을 선정하는 방법을 도시한 단면도들.
도 16 내지 도 19는 기준 조건을 만족하는 연계점 선정 위치로 케이스1과 케이스 2의 두 가지를 실시한 예를 도시한 도면들.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐기 설치 위치 결정 방법을 수행하는 프로그램을 실행하여 얻은 결과를 도시한 예시도.

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.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 자동화 개폐기 설치위치 결정방법, 시스템 및 이를 포함하는 기록매체에 관하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐기 설치 위치 결정 시스템을 개략적으로 도시한 시스템이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐기 설치 위치 결정 시스템은 6분할 3연계 방식의 경우에 개폐기 설치 위치를 결정하는 것을 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 실시 예에서는 6분할 3연계 방식 이외에 3분할 2연계 또는 4분할 3연계 방식에 적용이 가능하다.

도 1을 참조하면, 구간 부하량 계산부(100), 단선도 생성부(200), 상시 개방점 선정부(300), 균등부하 계산부(400), 자동개폐기 설치 위치 선정부(500) 및 표시부(600)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 구간 부하량 계산부(100)는 각 배전선로의 용량 정보를 이용하여 설정된 구간별 부하량을 계산한다. 구간 부하량 계산부(100)는 각 배전선로에 설치된 수동개폐기 또는 자동개폐기에 흐르는 전류값 정보를 수신하여 각 배전선로 구간에 인입되는 인입전류값에서 인출되는 인출전류값을 뺀 값으로 구간부하를 산정할 수 있다. 또한, 구간 부하량 계산부(100)는 각 배전선로에서 취득된 전류값 정보가 없을 경우 해당 구간내에 설치된 변압기 용량 데이터를 합하여 구간 부하량을 계산할 수 있다.

단선도 생성부(200)는 배전선로의 정보를 수신하여 단선도를 생성하고 생성된 단선도를 표시부(600)에 제공한다. 단선도 생성부(200)는 배전선로 정보, 연계점 정보, 수동개폐기 위치 정보, 자동개폐기 위치 정보, 구간부하량 정보, 변압기 위치 정보, 변압기 용량정보 등을 표시부(600)에 제공할 수 있다.

상시개방점 선정부(300)는 배전선로의 각 구간별로 계산된 구간부하량 정보를 이용하여 부하균등화를 계산한다. 상시개방점 선정부(300)는 각 배전선로들의 시작점에 가상의 위치에서 각 배전선로의 각 구간별 구간부하를 더해가면서 한 구간씩 가상의 점의 위치를 변경한다.

상시개방점 선정부(300)는 두 개의 배전선로를 이용하여 각 배전선로의 가상의 점을 이동시키면서 두 배전선로가 교차하는 연계점을 상시개방점의 위치로 선정한다. 이때, 상시개방점은 개폐기가 설치되는 위치로 선정할 수 있다.

균등부하 계산부(400)는 균등부하량를 계산할 수 있다. 즉, 상기에서 설명한 바와 같이, 상시개방점 위치가 결정되면 각 배전선로의 구간부하가 결정되며 결정된 구간부하를 제곱하여 가산한 값이 최소가될 때까지 반복계산을 하여 균등부하량을 계산하고, 균등부하량이 계산된 지점을 균등부하점으로 설정한다.

균등부하 계산부(400)는 전체 부하량이 적은 배전선로와 전체 부하량이 많은 배전선로 사이에서 부하량이 많은 쪽으로 상시개방점을 이동시켜 부하균등점을 계산할 수 있다.

자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 상기 상시개방점 선정부(300)에서 계산된 상시개방점들 중 어느 하나의 지점을 자동개폐기 설치 위치로 선정한다.

이때, 자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 배전선로에 어떠한 사고가 발생하여도 자동개폐기에서 2개 구간만 당당할 수 있는 위치를 선정한다. 자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 제1 내지 제3 부하 분배 기준에 상응하여 자동개폐기 설치 위치를 선정할 수 있다.

제1 부하 분배 기준은 상시개방점이 2번째 구간, 3번째 구간, 6번째 구간에 위치하는 경우이다.

제2 부하 분배 기준은 상시개방점이 3번째 구간, 4번째 구간, 6번째 구간에 위치하는 경우이다.

제3 부하 분배 기준은 상시개방점이 3번째 구간, 5번째 구간, 6번째 구간에 위치하는 경우이다.

상기의 제1 내지 제3 부하 분배 기준에 따라 배전선로의 어떠한 구간에서 사고가 발생하여도 하나의 연계선로가 2구간만을 담당하여 적절한 정전 복구가 가능하다.

자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 각 구간에 연계선로가 위치할 경우 배전선로와 배전선로가 연결되는 연계점을 선정하여 자동개폐기 설치 위치로 선정할 수 있다.

자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 한 구간에 한 개 이상의 상시개방점이 있을 경우, 복수의 상시개방점들 중 자동개폐기 설치 위치를 설정해야 할 경우에 ±10%의 전압 강하 지점에 설정되도록 한다. 또는 자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 상시개방점 투입 시 루프전류가 최소 동작 전류 미만일 경우 중에서 배전선로의 여유 용량이 큰 선로에 위치하도록 한다.

자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 연계점 위치가 제1 내지 제3 부하 분배 기준을 만족하지 못할 경우 제1 내지 제3 부하 분배 기준을 만족하도록 개폐기 설치 위치를 이동시킨 후 나머지 구간의 부하평준화를 계산하도록 구간 부하량 계산부(100)에서 구간 부하를 재설정하도록 구간부하 정보를 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 자동개폐기 설치 위치 선정부(500)는 연계점의 위치가 상기 제1 내지 제3 부하 분배 기준들 중 2개 이상을 만족하는 경우에 구간부하 균등화가 적절하게 이루어졌는지 판단하여 이들 중 하나를 선정한다.

이때, 구간부하가 적절한지의 판단은 각 구간의 부하량, 구간수, 평균 구간부하량을 이용하여 편차가 적은 위치를 선정한다.

표시부(600)는 단선도 생성부(200)에서 입력된 단선도를 표시할 수 있다. 표시부(600)는 배전선로 정보, 연계점 정보, 수동개폐기 위치 정보, 자동개폐기 위치 정보, 구간 부하정보, 변압기 위치 정보, 변압기 용량정보 등을 표시할 수 있다.

표시부(600)는 사용자가 개폐기 위치 등을 임의로 조정할 수 있도록 입력부를 더 포함할 수 있으며, 터치패널을 사용하여 구현할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동화 개폐기 최적 설치위치 결정방법을 순차적으로 도시한 흐름도이다.

이하의 설명에서는 6분할 3연계 방식을 예를 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 3분할 2연계 또는 4분할 3연계 방식에 적용이 가능하며, n분할 m연계 방식(여기서, n, m은 자연수)에 적용될 수 있다.

도 2를 참조하면, 배전선로 내에서 개폐기로 구분되는 각 구간의 부하량을 산정하는 단계(S10), 고장 발생시 정전이 되는 구간의 부하를 최소화하는 복수개의 배전선로를 연결하는 상시개방점의 위치를 선정하는 단계(S20), 상시개방점 중 자동개폐기의 설치 위치를 선정하는 단계(S30) 및 사용자에게 최종 설치위치 정보를 제공하는 단계(S40)를 포함한다.

구체적으로, 배전선로 내에 개폐기로 구분되는 각 구간의 부하량을 산정하는 단계(S10)는 각 구간별 입/출력 전류를 이용하여 구간 부하를 계산한다. 이때, 구간은 도 3에 도시된 바와 같이 개폐기(예를 들면, 차단기, 리클로져, 수동개폐기 또는 자동개폐기)로 나뉜 영역을 말한다. 각 구간의 부하량은 두 개폐기로 나뉜 구간별로 입력된 전류와 출력된 전류를 이용하여 계산할 수 있다. 여기서, 부하 전류는 각 구간에서 인입되는 인입전류에서 인출되는 인출전류를 뺀 것으로 산정할 수 있다.

또한, 구간 부하 전류는 배전선로에서 취득된 전류데이터가 없을 경우에 해당 구간 내에 설치된 변압기 용량 데이터를 합하여 산정할 수 있다.

이어서, 고장 발생시 정전이 되는 구간의 부하를 최소화하는 복수개의 배전선로를 연결하는 상시개방점의 수동개폐기의 위치를 선정하는 단계(S20)는 서로 연결된 두 배전선로 사이에 구간 부하를 합한 두 선로의 전체 부하가 반으로 균등하게 나누어지는 위치에 상시개방점 수동개폐기의 위치로 선정한다.

예를 들면, 상기 두 배전선로의 구간부하를 모두 더한 후 2로 나눈 평균만큼의 부하를 두 배전선로가 동일하게 공급하면 부하평준화가 이루어진 것으로 판단할 수 있다. 이때, 두 배전선로의 부하 평준화가 이루어지는 위치에 상시개방점을 결정한다.

상기와 같이 결정된 상시개방점은 수동개폐기의 설치위치가 되며, 상시개방점에 설치된 수동개폐기들 중 어느 하나의 수동개폐기를 자동개폐기로 교체할 것인지 결정하는 것이 3연계 조건에 맞는 상시개방점 자동개폐기의 최적위치의 결정 요소가 될수 있다.

배전선로에서 사고 지점이 될 확률은 모두 동일하다. 따라서, 해당 지점이 사고 지점이 되고 정전이 될 확률은 x/a, (a-x)/a와 같이 나타낼 수 있다. 이때, 정전부하량은 선로 길이에 비례하므로 이를 적용한 것이 수학식 1이다.

[수학식 1]

정전 =

여기서, x는 고장점 위치이고, a는 배전선로 길이임.

수학식 1을 x에 대하여 편미분하면 수학식 2와 같다.

[수학식 2]

여기서, x는 고장점 위치이고, a는 배전선로 길이임.

여기서, 배전선로의 길이당 부하가 균등하게 분포되어 있다고 가정하면, 정전부하가 최소가 되는 지점은 a/2 지점이다. 따라서, 선로의 중간 위치가 정전 부하를 최소화 시키는 최적의 상시개방점 위치로 판단할 수 있다.

그러나 실제 배전선로는 매우 복잡하므로 4개의 배전선로가 연계된 배전계통에서 정전부하의 균등화를 고려한 상시개방점 위치 선정 방법으로 설명하기로 한다.

도 4 내지 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 개폐기 설치위치 결정 방법에서 상시개방점 선정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4 내지 도 9에서 각 배전선로는 연계되어 있으며, 각 부하구간별 부하량은 1 내지 6까지 분포하는 것을 예를 들어 설명하기로 한다.

먼저, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 각 배전선로들의 시작점에 가상의 점을 표시하고, 각 배전선로의 각 구간별 구간부하를 더해가면서 한 구간씩 위치를 앞쪽으로 이동한다.

예를 들면, 도6에 도시된 바와 같이, 첫번째 배전선로와 세번째 배전선로에 가상의 점이 이동되면서 첫번째 배전선로와 세번째 배전선로 사이에 교차하는 교차점(S1)을 상시개방점 수동개폐기 위치로 설정한다. 이때, 상시개방점 수동개폐기의 위치가 되었을 때, 각 배전선로의 구간 부하량이 결정되며, 구간 부하량을 제곱하여 가산한 값이 최소가 될 때, 부하균등화가 최적화된 상태임을 알 수 있다.

이어서, 도 7에 도시된 바와 같이 배전선로의 부하균등화를 계산한다. 예를 들면, 전체 부하량이 적은 배전선로와 많은 배전선로 사이에서 부하량이 많은 쪽으로 상시개방점 위치를 이동시켜 부하균등화를 이룬다. 이때, 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 부하량을 제곱한 값이 줄어들지 않을 때까지 반복 계산하여 제1 교차점(S1) 내지 제5교차점(S5)의 위치를 결정하여 상시개방점 위치로 설정한다.

다음으로, 결정된 상시개방점 위치들 중 자동화개폐기의 설치 지점을 선정하는 단계(S30)는 6분할 3연계 방식의 설치 기준에 준하도록 자동화개폐기가 설치되어야 하므로 하나의 연계선로가 2구간을 담당하도록 자동화개폐기 설치 지점을 선정한다.

도 10a 및 도 10b를 참조하면, 배전선로가 6개의 구간으로 분할될 수 있다. 예를 들어, 각 구간별 구간부하는 1.6MVA이고 배전선로 전체 부하가 9.6MVA인 것을 예를 들어 설명하기로 한다. 운전용량은 정상시 10MVA이고, 고장이 발생한 비상시 14MVA의 부가를 공급하도록 설계된 배전선로 운전용량이라 가정하면, 3 연계를 이루는 상시개방점 위치가 도 10a에서 2번째 구간, 3번째 구간 및 6번째 구간에서 타선로와 연계된다. 이때, 3번째 구간에서 고장이 발생하였을 경우, 고장구간 이후에 있는 3개 구간의 부하는 다른 선로로 부하절체가 이루어져야 한다. 그러나, 제2 연계선로가 평상시 공급가능 용량인 10MVA를 공급하고 있을 경우 비상시 공급용량인 14MVA까지의 여유용량이 4MVA이므로 3개 구간의 부하의 합인 4.8MVA를 모두 공급하지 못하고 한 구간은 정전이 될 수 있다. 따라서, 하나의 연계점을 통해 3구간의 부하절체를 담당하면 과부하가 되므로, 최대 2개 구간의 부하절체를 담당하도록 자동화개폐기 설치 지점을 선정한다.

도 11내지 도 13은 연계선로가 위치해야 하는 조항과 번호를 도시한 단선도로서, 연계점을 설정하는 부하 분배 기준을 도시한 단선도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 상시개방점이 2번째 구간, 4번째 구간, 6번째 구간에 위치하거나, 3번째 구간, 4번째 구간, 6번째 구간에 위치하거나, 3번째 구간, 5번째 구간, 6번째 구간에 위치하는 경우 배전선로의 어떠한 구간에서 사고가 발생하여도 하나의 연계선로가 2구간만을 담당하므로 적절한 정전복구가 가능하다. 이때, 자동화개폐기의 위치는 상기의 상시개방점에 설치된다.

특히, 1번째 구간 내지 6번째 구간 등 모든 구간에 연계점이 있거나, 전부는 아니어도 여러 구간에 상시개방점이 있을 경우 그들 중 2개 구간만 담당하도록 우선순위를 설정하여 연계점을 설정한다.

또한, 한 구간에 1개 이상의 상시개방점이 있을 경우 그 중에서 자동화개폐기 설치 위치를 정해야 할 경우 ±10%의 전압 강하 이내인 조건과 상시개방점 투입시 루프전류가 차단기의 최소 동작전류 미만인 조건을 만족하는 선로 중에서 배전선로의 여유용량이 튼 선로를 선택한다.

한편, 전력 계통의 구성이 복잡하고 특수한 형태일 경우 구간 분할점의 위치보다 연계점의 위치가 정전복구에 더 중요한 요소이므로 구간별 부하균등화가 성립되지 않아도 연계선로는 기본원칙을 만족하는 위치에 있어야 한다. 따라서 6분할 3연계 방식에서 개폐기의 위치가 이동될 수 있다.

도 14 참조하면, 연계점이 1번째 구간, 4번째 구간 및 6번째 구간에 위치한 경우 가장 쉽게 변용이 가능한 2번째 구간, 4번째 구간 및 6번째 구간에 연계선로가 위치하도록 설정한다. 이때, 도 14에 도시된 바와 같이, 연계점이 2번째 구간에 위치하도록 개폐기를 전원측으로 이동시킨다. 이렇게 되면 제1 설정 조건을 만족한다. 그러나, 이러한 경우 구간별 부하균등화는 고려되지 못하므로 1번재 구간을 제외하고 나머지 구간들이 부하평등화가 되도록 나머지 상시개방점들의 위치를 이동시키면서 해당 위치가 자동화개폐기 설치 위치가 되도록 설정한다.

도 15는 연계점이 1번째 구간, 5번째 구간 및 6번째 구간에 위치하는 경우를 도시한 단선도이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 1번째 구간의 연계점을 2번째 구간으로 위치하도록 변경하여도 조전을 만족하지 못하므로, 2번째 구간, 4번째 구간 및 6번째 구간에 연계점을 가지도록 구간분할점의 위치를 변경한다. 위에서 설명한 바와 같이, 첫번째 연계점을 이동시켜 2번째 구간에 위치시키고, 네번째 연계점을 이동시켜 제2 연계선로를 4번째 구간에 위치시킨다. 이후 첫번째 연계점과 제4 연계점 사이의 구간부하 균등화에 따라 자동화개폐기 위치를 선정하고 네번째 연계점과 여섯번째 연계점 사이의 구간 부하균등화를 통해 다섯번째 연계점의 위치를 정한 후 각 연계점을 개폐기 설치 위치로 설정한다.

연계점의 위치를 결정하는 기준은 3가지이나, 3가지의 조건을 만족하는 결과는 여러 개 일 수 있다. 복수의 연계점이 도출될 경우 구간부하 균등화가 적절하게 이루어졌는지 판단해야 하므로, 수학식 3을 이용하여 구간부하 균등화 여부를 판단할 수 있다.

[수학식 3]

여기서, n ; 구간수,

는 편차,

는 각 구간의 부하량,

는 구간 평균 부하량임.

수학식 3에서와 같이, 편차를 구하고 이를 비교하여 편차가 적은 위치를 선택할 수 있다.

도 16 내지 도 19는 기준 조건을 만족하는 연계점 설치위치로 케이스1과 케이스 2 두가지를 실시한 예를 도시한 도면이다.

도 16 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 두 케이스 중 어느 케이스가 더 적정한지 판단하기 위하여 수학식 1 내지 수학식3을 이용하여 계산한 결과, 케이스 1에서는 0.45이고, 케이스 2는 0.16의 편차가 계산된다. 이에 따라, 케이스 2를 선택한다.

이어서, 사용자에게 개폐기 설치 위치 정보를 제공하는 단계(S40)는 선정된 개폐기 설치위치에 대한 정보를 표시화면에 표시할 수 있다. 이때, 설치 위치 정보는 단선도 등을 이용하여 수동개폐기, 자동개폐기의 위치, 각 구간의 부하 등의 정보가 표시될 수 있다. 또한, 단선도 상에 과다설치된 개폐기, 개폐기의 부족 설치 구간, 개폐기 투입상태 및 개방상태 정보, 자동개폐기와 수동개폐기의 설치위치가 바뀌어야 되는 지점의 개폐기 정보가 표시될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 개폐기 위치 결정 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 또한 상술한 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 개폐기 설치 위치 결정 방법을 실행하는 프로그램이 실행된 화면을 도시한 도면이다.

도20에서와 같이, 단선도에 수동개폐기의 위치, 자동개폐기의 위치, 각 구간의 부하량 등의 정보가 계산되어 표시된 것을 볼 수 있다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 구간 부하량 계산부
200: 단선도 생성부
300: 상시개방점 선정부
400: 균등부하 계산부
500: 자동 개폐기 설치 위치 선정부
600: 표시부

Claims (23)

1. 각 배전선로의 용량 정보를 이용하여 개폐기로 구분되는 구간의 구간부하량을 계산하는 구간 부하량 계산부;
   상기 배전선로의 시작점에 가상의 위치에서 각 구간별 부하량을 더해가면서 한 구간씩 상기 가상의 위치를 이동시켜 상시개방점 위치를 선정하는 상시개방점 선정부;
   상기 선정된 상시개방점으로 구분된 각 구간의 구간부하량을 제곱하여 가산한 값이 최소가 될 때까지 반복 계산하여 균등부하점을 설정하는 균등부하 계산부; 및
   상기 상시개방점 선정부에서 선정된 상시개방점 중 어느 하나를 자동개폐기가 설치될 지점으로 설정하는 자동개폐기 설치 위치 선정부를 포함하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 구간 부하량 계산부는
   상기 각 배전선로의 구간에 인입되는 인입전류값에서 인출되는 전류값을 뺀 값으로 상기 구간부하량을 계산하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 구간 부하량 계산부는
   상기 각 배전선로의 해당 구간내에 설치된 변압기 용량 데이터를 합하여 상기 구간부하량을 계산하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 상시개방점 선정부는
   두 배전선로의 가상의 위치를 이동시키면서 부하균등화가 이루어지는 두 배전선로가 교차하는 연계점을 상시개방점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 균등부하 계산부는
   부하량이 적은 배전선로와 부하량이 많은 배전선로 사이에서 부하량이 많은 쪽으로 상기 상시개방점을 이동시켜 상기 균등부하점을 계산하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는
   상기 배전선로에 사고가 발생하여도 두개 구간만 부하공급을 담당할 수 있는 지점에 자동개폐기가 설치되도록 자동개폐기의 위치를 선정하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는
   상기 상시개방점이 부하 분배 기준에 상응하여 위치하도록 상기 상시개방점의 위치를 선정하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 부하 분배 기준은
   상기 배전선로가 6분할 3연계 방식의 경우, 각 배전선로들이 연계되어 6개의 구간으로 나뉘어진 구간들 중 상기 배전선로가 교차하는 연계점이 2번째 구간, 3번째 구간, 6번째 구간에 위치하도록 하는 제1 부하 분배 기준;
   배전선로의 3번째 구간, 4번째 구간 및 6번째 구간에 연계점이 위치하도록 하는 제2 부하 분배 기준; 및
   배전선로의 3번째 구간, 5번째 구간, 6번째 구간에 연계점이 위치하도록 하는 제3 부하 분배 기준을 포함하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는
   상기 배전선로의 한 구간에 복수의 상시개방점이 설정되면, 상기 복수의 상시개방점들 중 ±10%의 전압 강하 범위 이내의 지점에 상기 상시개방점이 위치되도록 선정하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
   
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는
    상기 배전선로의 한 구간에 복수의 상시개방점이 설정되면, 상기 상시개방점 투입 시 루프전류가 최소 동작 전류 미만인 배전선로들 중 여유 용량이 가장 큰 배전선로에 상기 상시개방점이 위치하도록 선정하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
    
11. 제 8 항에 있어서,
    상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는
    상기 연계점이 상기 제1 부하 분배 기준 내지 제3 부하 분배 기준을 벗어날 경우, 상기 연계점 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 연계점과 인접한 상시개방점 중 어느 하나로 위치를 이동시킨 후 나머지 구간의 부하평준화를 계산하도록 상기 구간 부하량 계산부에 구간부하 정보를 재설정하도록 하는 것을 특징으로 하는 개폐기 설치 위치 결정 시스템.
    
12. 제 8 항에 있어서,
    상기 자동개폐기 설치 위치 선정부는
    상기 연계점이 상기 제1 부하 분배 기준 내지 제3 부하 분배 기준들 중 2개 이상을 만족하는 위치에 있을 경우, 각 부하 분배 기준별로 구간부하량의 편차를 계산하여 상기 계산된 편차가 적은 부하 분배 기준을 선정하여 상기 상시개방점을 선정하는 것을 특징으로 하는 개폐기 위치 결정 시스템.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 배전선로 정보를 수신하여 단선도를 생성하는 단선도 생성부를 더 포함하는 개폐기 위치 결정 시스템.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 단선도를 표시하는 표시부를 더 포함하는 개폐기 위치 결정 시스템.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 표시부는
    상기 배전선로 정보, 상기 배전선로가 교차하는 연계점 정보, 수동개폐기 위치 정보, 자동개폐기 위치 정보, 구간부하량 정보, 변압기 위치 정보, 변압기 용량 정보 중 적어도 하나의 정보가 상기 단선도에 포함되도록 표시하는 것을 특징으로 하는 개폐기 위치 결정 시스템.
    
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐기는 수동개폐기 또는 자동개폐기인 것을 특징으로 하는 개폐기 위치 결정 시스템.
    
17. (a) 배전선로 내에서 개폐기로 구분되는 각 구간의 구간부하량을 산정하는 단계;
    (b) 고장 발생시 정전이 되는 구간의 부하를 최소화하도록 복수개의 배전선로를 연결하는 상시개방점의 위치를 선정하는 단계;
    (c) 상기 상시개방점 중 자동개폐기의 설치 위치를 선정하는 단계;
    (e) 사용자에게 상기 자동개폐기의 설치 위치 정보를 제공하는 단계를 포함하는 개폐기 위치 결정 방법.
    
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 단계 (a) 이후에,
    상기 각 구간의 부하량이 균등화되는 부하균등화를 계산하고, 추가되는 자동개폐기 설치 위치를 선정하는 단계를 더 포함하는 개폐기 위치 설정 방법.
    
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 단계(b)는
    상기 복수의 배전선로의 구간부하량의 평균을 계산하여 부하균등화된 위치를 계산하고, 상기 부하균등화된 위치를 상시개방점으로 선정하는 것을 특징으로 하는 개폐기 위치 결정 방법.
    
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 단계 (b) 이후에,
    상기 구간부하량을 제곱하여 가산한 값이 최소가 될때까지 반복계산하여 상기 부하균등화를 계산하는 단계를 더 포함하는 개폐기 위치 결정 방법.
    
21. 제 17 항에 있어서,
    상기 단계(c)는
    부하 분배 기준에 상응하는 위치에 선정된 상기 상시개방점에 자동개폐기를 선정하되,
    상기 부하 분배 기준은 상기 배전선로가 6분할 3연계 방식의 경우, 각 배전선로들이 연계되어 6개의 구간으로 나뉘어진 구간들 중 상기 배전선로가 교차하는 연계점이 2번째 구간, 3번째 구간, 6번째 구간에 위치하도록 하는 제1 부하 분배 기준; 배전선로의 3번째 구간, 4번째 구간 및 6번째 구간에 상기 연계점이 위치하도록 하는 제2 부하 분배 기준; 및 배전선로의 3번째 구간, 5번째 구간, 6번째 구간에 상기 연계점이 위치하도록 하는 제3 부하 분배 기준을 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐기 위치 결정 방법.
    
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 배전선로들이 서로 교차하는 연계점이 상기 제1 부하 분배 기준 내지 제3 부하 분배 기준을 벗어날 경우, 상기 연계점 중 어느 하나를 선택하여 상기 선택된 연계점과 인접한 상시개방점 중 어느 하나를 이동시킨 후 나머지 구간의 부하평준화를 계산하는 것을 특징으로 하는 개폐기 위치 결정 방법.
    
23. 제 17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 기재된 개폐기 위치 결정 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램이 기록된 기록매체.

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