KR101105300B1 - 서브루프를 포함하는 폐루프 배전계통시스템 - Google Patents

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Abstract

선로고장시 고장구간이 분리되도록 함으로써, 차단기 자체고장인 경우 이외에는 폐루프에서 공급되는 모든 부하가 정전을 경험하지 않게 하는 폐루프 배전계통시스템에 있어서 배전간선의 경과지를 단순화하고 시설비를 줄이기 위한 서브루프를 포함하는 폐루프 배전계통시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 폐루프 배전계통시스템은 하나의 변전소에 연결되어 폐루프를 형성하는 제 1 폐루프 배전선로; 상기 제 1 폐루프 배전선로에 연결되는 제 2 폐루프 배전선로; 상기 제 1 및 제 2 폐루프 배전선로를 따라 소정 간격을 두고 설치되어 부하로 상기 변전소로부터의 전력을 제공하거나 차단하는 복수의 차단유닛; 및 상기 변전소로부터 분기된 한 쌍의 제 1 폐루프 배전선로에 각각 설치된 제1 및 제2메인차단기;를 포함한다.

Description

서브루프를 포함하는 폐루프 배전계통시스템{CLOSED-LOOP POWER DISTRIBUTION SYSTEM INCLUDING SUB LOOPS}
본 발명은 폐루프 배전계통시스템에 관한 것으로서, 특히 선로고장시 고장구간이 분리되도록 함으로써, 차단기 자체고장인 경우 이외에는 폐루프에서 공급되는 모든 부하가 정전을 경험하지 않게 하는 폐루프 배전계통시스템에 있어서 배전간선의 경과지를 단순화하고 시설비를 줄이기 위한 서브루프를 포함하는 폐루프 배전계통시스템에 관한 것이다.
현재 배전계통시스템을 구성하는 방법으로는, 고저압 Spot네트워크 시스템, 간선연계방식, 주예비절환방식 등이 사용되고 있다.
이중 주예비절환방식의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 변전소(5)와 수용가 사이의 배전선로가 고장날 경우, 수용가인 부하에 정전이 발생하는 것을 방지하기 위해, 주 배전선로(3) 상에 예비 배전선로(4)를 연결하고, 예비 배전선로(4)는 동일한 변전소(5) 또는 다른 변전소와 연결되어 정전시 예비 배전선로(4)를 통해 배전 이 이루어질 수 있도록 한 것이다. 만약, 주 배전선로(3)상의 A 지점에서 고장이 발생한 경우, 주 배전선로(3) 상에 설치된 개폐기(6)를 개방(OPEN)시키고, 예비 배전선로(4)의 개폐기(7)를 투입(ON)시켜 예비 배전선로(4)를 통해 부하에 전력을 공급한다.
그런데, 이렇게 개폐기(6)를 개방하고 개폐기(7)를 투입(ON)시킬 경우, 상기 두 동작간의 시간동안 배전선로 전구간에 정전이 발생한다는 문제점이 있다. 또한, 주 배전선로(3)상의 개폐기(6)가 동작하지 아니할 경우, 변전소(5)에 설치된 차단기(미도시)가 작동하게 되며, 이 경우 주 배전선로(3)에 연결된 모든 부하(8)에 정전이 발생한다는 문제점이 있다.
한편 이러한 문제점을 극복하기 위해 폐루프 배전계통시스템이 개발되었다. 이러한 폐루프 배전계통시스템은 배전선로 또는 부하의 고장이 발생할 경우 해당 구간을 배전선로로부터 신속히 제거하여 정전의 범위를 최소화하거나, 폐루프에서 공급되는 부하들이 정전을 전혀 경험하지 못하도록 할 수 있다.
그러나 이러한 폐루프 배전계통시스템은 실계통에서 구현하기 위해서 모든 부하는 폐루프 배전계통시스템 전용차단기의 회로에서만 전력을 공급받아야 하는데 이러한 방식의 특성상 시스템의 간선경과지가 모든 부하수급지점을 경유하는 형태를 가지게 되어 경과지가 복잡하며 전 경과지를 간선 선로를 시설함으로써 상당한 비용과 설비가 요구된다.
따라서 본 발명은 이러한 종래의 폐루프 배전계통시스템의 문제점을 극복하기 위해 고안된 것으로서 계통의 간선부분은 최대한 간단한 폐루프 형태로 구성하고 공급지역의 단위별 서브루프를 운영하여 간선부분 폐루프 경과지를 최소한으로 운영함으로써 비용과 설비를 줄일 수 있는 서브루프를 포함하는 폐루프 배전계통시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 태양에 따라, 폐루프 배전계통시스템이 제공되고, 상기 폐루프 배전계통시스템은 하나의 변전소에 연결되어 폐루프를 형성하는 제 1 폐루프 배전선로; 상기 제 1 폐루프 배전선로에 연결되는 제 2 폐루프 배전선로; 상기 제 1 및 제 2 폐루프 배전선로를 따라 소정 간격을 두고 설치되어 부하로 상기 변전소로부터의 전력을 제공하거나 차단하는 복수의 차단유닛; 및 상기 변전소로부터 분기된 한 쌍의 제 1 폐루프 배전선로에 각각 설치된 제1 및 제2메인차단기;를 포함한다.
상기 각 차단유닛은, 이웃하는 차단유닛 또는 부하와 연결되어 전력을 전달하는 복수의 회로를 가지며, 각 회로에는 차단기가 설치되어 있고, 상기 이웃하는 차단유닛과 연결된 한 쌍의 회로에는 전류의 방향을 감지하며 상호 반대방향으로 방향성릴레이가 각각 설치될 수 있다.
상기 각 차단유닛에 연결되어 차단유닛 내의 각 차단기의 동작을 제어하는 복수의 제어부와, 차단유닛에 설치되어 인근의 타 차단유닛과 고속으로 정보를 송수신하는 복수의 모뎀을 포함하는 통신계통을 더 포함할 수 있다.
상기 각 제어부는, 직접 연결된 차단유닛의 전류방향과, 모뎀을 통해 제공된 인접 차단유닛의 전류방향을 비교하여 상기 방향성릴레이에 대해 모두 전류가 나가는 정방향인 경우, 상기 차단유닛 중 가장 인접한 차단유닛의 차단기를 트립시킬 수 있다.
상기 각 제어부는, 상기 각 차단유닛내의 상기 이웃하는 차단유닛과 연결된 회로의 방향성릴레이에서 모두 정방향의 전류방향이 감지된 경우, 상기 방향성릴레이가 연결된 회로의 차단기를 트립시킬 수 있다.
상기 각 제어부는 상기 차단유닛내의 각 회로를 흐르는 전류의 합이 0이 아닌 경우 또는 간선측 양 계전기가 역방향으로 동시에 과도전류 설정치 이상의 전류방향을 감지하고 부하측(2, 3번회로)으로 전류가 흐르지 않을 경우, 상기 이웃하는 양측 차단유닛과 연결된 회로의 차단기를 트립하여, 배전선로로부터 차단유닛 자체만을 분리할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 폐루프 배전선로 중 적어도 어느하나에 연결된 복수의 분기선로를 더 포함하며, 상기 각 분기선로의 상기 배전선로에 인접한 영역에는 일정 이상의 전류 흐름시 상기 분기선로를 차단하는 T(시간)-C(전류) 커브 감지수단을 내장한 자동재폐로차단기 또는 휴즈가 설치될 수 있다.
상기 제 2 폐루프 배전선로는 상기 제 2 폐루프 배선선로가 연결되는 상기 제 1 폐루프 배선선로의 차단유닛의 회로가 상기 제 2 폐루프 배전선로의 양측 첫 번째 차단유닛과 방향성릴레이를 통한 논리조건을 수행할 수 있다.
상기 제 2 폐루프 배전회로는 복수로 제공되고 상기 복수의 제 2 폐루프 배전회로는 서로 연계선로를 통해 연결될 수 있다.
상기 통신계통은 광통신망으로 구성되며 상기 광통신망은 이중방식으로 구현될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 서브루프를 포함하는 폐루프 배전계통시스템은 계통의 주요 간선부분은 일반적인 폐루프로써 구성하고 개별 단위부분에 대하여 서브루프로써 구현함으로써 종래 모든 경과지를 일반적인 폐루프로써 구성함으로써 발생되는 상당한 비용 및 설비를 상당히 줄일 수 있다.
이하 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 참조로하는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐루프 배전계통시스템의 예시적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 폐루프 배전계통시스템(1)은 메인루프(15)와 서브루프(200)를 포함한다. 여기서 메인루프(15)와 서브루프(200)는 각각 그 경로상에 하나의 변전소(5)에서 인출된 두개의 라인을 폐루프로 형성한 것이다.
본 폐루프 배전계통시스템(1)은, 메인루프(15)로 이루어진 배전선로 계통과, 배전선로 폐루프와 데이터를 송수신하는 초고속 광통신망의 통신선로(37)로 이루어진 통신선로 계통을 포함한다.
배전선로 계통은, 변전소(5)에 연결된 메인루프(15)와, 메인루프(15)를 따라 소정 간격을 두고 설치된 복수의 차단유닛(20)과, 메인루프(15)의 변전소(5)를 향한 양단부에 설치되는 제1 및 제2메인차단기(10a,10b)를 포함한다.
메인루프(15)는 변전소(5)와 연결된 영역으로부터 두 개로 분기되어 하나의 폐루프를 형성하며, 분기된 지점에 인접한 영역에는 각각 제1메인차단기(10a)와 제2메인차단기(10b)가 설치되어 있다.
각 차단유닛(20)은, 상호 연결된 복수의 회로를 가지며, 각 회로는 이웃하는 차단유닛(20) 또는 부하와 연결되어 전력을 전달한다. 본 실시예의 차단유닛(20)은 4개의 회로를 가지며, 4개의 회로 중 제1회로(21a)는 이전 차단유닛(20)과 연결되고, 제4회로(21d)는 다음 차단유닛(20)과 연결된다. 그리고 중간의 제2 및 제3 회로(21b,21c)는 서브루프(100) 또는 부하와 연결될 수 있다. 제1회로부터 제4회로까지(21a,21b,21c,21d)에는 각각 차단기(25)가 설치되어 있고, 제1회로(21a)와 제4회로(21d)에는 회로의 전류이상을 감지하기 위한 방향성릴레이(23)가 각각 설치되어 있다. 각 방향성릴레이(23)는 동일한 방향으로 장착되어 차단유닛(20)에서 나가는 방향은 정방향으로 설정되고, 차단유닛(20)으로 들어오는 방향은 역방향으로 설정된다.
통신선로 계통은 각 차단유닛(20)에 연결되어 차단유닛(20) 내의 각 차단기(25)의 동작을 제어하는 복수의 (도시안된) 제어부와, 통신선로상에 설치된 복수의 (도시안된) 모뎀을 포함할 수 있고 제어부와 모뎀은 각 차단유닛별로 설치되어 서로 일대일로 상호 통신한다.
각 제어부는 해당 제어부에 직접 연결된 차단유닛(20)의 방향성릴레이(23)로부터 일정수준(배전선로 운영자가 사전에 설정한 수준) 이상의 과도한 전류가 흘렀을 때 전류의 방향에 대한 정보를 제공받으며, 이와 함께, 모뎀을 통해 타 제어부에서 얻어진 타 차단유닛(20)의 정보를 제공받는다. 각 제어부는 직접 연결된 차단유닛(20)과 타 차단유닛(20)의 정보를 비교하여 직접 연결된 차단유닛(20)내의 각 차단기(25)의 동작을 제어한다.
본 실시예에서는 5개의 차단유닛(20)을 도시하고 있지만 이는 설명의 편의를 위한 것이고 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
상기 서브루프(200)는 메인루프(15)와 마찬가지로 하나의 폐회로로서 도 1에 도시된 바와 같이 상기 메인루프(15)와 유사한 구성을 가질 수 있고 서브루프(200) 의 일 단은 차단유닛(20)의 부하가 연결될 수 있는 제2회로(21b) 및 제3회로(21c)에 연결될 수 있다. 따라서 이하 메인루프(15)와 동일한 동작에 대한 자세한 설명은 생략하고 차이점에 대해서만 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 폐루프 배전계통시스템에서 배전선로 고장시 배전선로를 폐쇄하는 예를 보인 배전선로도이다.
도시된 바와 같이, 첫번째 차단유닛(20a)과 두번째 차단유닛(20b) 사이의 메인루프(15)에서 고장이 발생한 경우, 예를 들어, 공사 중 중장비에 의해 메인루프(15)가 손상된 경우, 메인루프(15)의 손상된 지점을 통해 전력이 급속히 누설되고, 전류의 쏠림현상이 나타난다. 이에 따라, 첫번째 차단유닛(20a)과 두번째 차단유닛(20b)의 전류방향이 상호 마주보게 된다. 그러면, 첫번째 차단유닛(20a)의 제4회로(21d)의 방향성릴레이(23a)와 두번째 차단유닛(20b)의 제1회로(21e)의 방향성릴레이(23b)가 각각 전류의 증가를 감지하는 동시에, 제4회로(21d)의 방향성릴레이(23a)와 제1회로(21e)의 방향성릴레이(23b)가 모두 정방향의 전류의 흐름을 감지한다.
첫번째 차단유닛(20a)에 연결된 첫번째 제어부(30a)는 제4회로(21d)의 방향성릴레이(23a)를 통해 전류의 증가 및 방향에 대한 정보를 제공받고, 두번째 차단유닛(20b)에 연결된 두번째 제어부(30b)는 제1회로(21e)의 방향성릴레이(23b)를 통해 전류의 증가 및 방향에 대한 정보를 제공받는다. 그리고 모뎀간의 통신에 의해 첫번째 제어부(30a)는 두번째 차단유닛(20b)의 제1회로(21e)의 방향성릴레이(23b) 에서 감지한 전류의 증가 및 방향에 대한 정보를 제공받고, 두번째 제어부(30b)는 첫번째 차단유닛(20a)의 제4회로(21d)의 방향성릴레이(23a)에서 감지한 전류의 증가 및 방향에 대한 정보를 제공받는다.
그러면, 첫번째 제어부(30a)와 두번째 제어부(30b)는, 전류의 흐름이 첫번째 차단유닛(20a)과 두번째 차단유닛(20b) 사이에서 모두 정방향으로 흐르고 있기 때문에 이 두 차단유닛 사이의 배전선로 구간에 메인루프(15)에 이상이 발생하였다고 판단한다. 따라서, 첫번째 제어부(30a)는 첫번째 차단유닛(20a)의 제4회로(21d)에 연결된 차단기(25)를 트립시키고, 두번째 제어부(30b)는 두번째 차단유닛(20b)의 제1회로(21e)에 연결된 차단기(25)를 트립시킨다. 그러면, 첫번째 차단유닛(20a)과 두번째 차단유닛(20b) 사이의 메인루프(15)가 차단된다(총 차단 소요시간 3～5cycle이내). 그런 다음, 첫번째 차단유닛(20a)까지는 제1메인차단기(10a) 측의 메인루프(15)로부터 전력이 공급되고, 두번째 차단유닛(20b)까지는 제2메인차단기(10b) 측의 메인루프(15)로부터 전력이 공급된다. 이에 따라, 첫번째 차단유닛(20a)에 연결된 서브루프(200)와, 두번째 차단유닛(20b)까지는 연결된 부하에는 지속적으로 전력이 공급되어 정전이 발생하지 아니하며, 다른 모든 차단유닛에 연결된 부하들도 전혀 정전을 경험하지 아니한다.
도 4는 본 발명에 따른 폐루프 배전계통시스템에서 배전선로 고장시 배전선로를 폐쇄하는 알고리즘을 보인 모식도이다.
도 4의 상부영역에는 메인루프(15)와 각 차단유닛(20a,20b,20c)이 도시되어 있고, 하부영역에는 각 차단유닛(20a,20b,20c)에 연결된 각 제어부에 수집되는 통 신 프레임(100)이 간단하게 도시되어 있다. 각 차단유닛에는 ①, ②, ③으로 차단유닛의 번호가 기재되어 있고, 각 통신 프레임(100)의 첫번째 칸에는 통신 프레임(100)이 생성된 차단유닛의 번호가 표시되어 있으며, 두번째 칸에는 제1회로의 전류방향, 세번째 칸에는 제4회로의 전류방향이 표시되어 있다. 여기서, R은 전류가 차단유닛(20)으로 들어가는 경우 즉 역방향인 경우, F는 전류가 차단유닛(20)으로부터 나오는 경우, 즉 정방향인 경우를 표시한다.
①번 차단유닛(20a)과 ②번 차단유닛(20b) 사이의 메인루프(15)에 고장이 발생한 경우, ①번 차단유닛(20a)의 제어부(30a)에서는 ①번 차단유닛(20a) 하부의 첫번째 통신 프레임(100)에서와 같이, 제1회로의 전류방향은 R로 표시하고 제4회로의 전류방향은 F로 표시한 통신 프레임(100)을 생성한다.
②번 차단유닛(20b)의 제어부(30b)에서는 ②번 차단유닛(20b) 하부의 첫번째 통신 프레임(100)에서와 같이, 제1회로의 전류방향은 F로 표시하고 제4회로의 전류방향은 R로 표시한 통신 프레임(100)을 생성한다.
③번 차단유닛(20c)의 제어부(30c)에서는 ③번 차단유닛(20c) 하부의 첫번째 통신 프레임(100)에서와 같이, 제1회로의 전류방향은 F로 표시하고 제4회로의 전류방향은 R로 표시한 통신 프레임(100)을 생성한다.
①번 차단유닛(20a)의 제어부(30a)는 서로 쌍을 이루는 한 측이 ①번 차단유닛(20a)에 연결된 변전소(5)의 제1메인차단기(10a)이므로, ⓞ번으로 표시된 제1메인차단기(10a)와, ②번 차단유닛(20b)으로부터 통신 프레임(100)을 제공받아 세 개의 통신 프레임(100)을 상호 비교한다. 이때, 제어부는 상호 인접한 회로 간, 예 를 들면, 제1메인차단기(10a)의 전류방향과 ①번 차단유닛(20a)의 제1회로의 전류방향을 비교하고, ①번 차단유닛(20a)의 제4회로와 ②번 차단유닛(20b)의 제1회로의 전류방향을 비교한다. 비교결과, 양 회로의 전류방향이 방향성릴레이(23)에 대해 모두 정방향인 경우, 즉 전류방향이 상호 마주 보는 방향인 경우에는 해당 회로의 차단기(25)를 트립시킨다. 이에 따라, ①번 차단유닛(20a)의 제어부(30a)는 제4회로의 차단기(25)를 트립시킨다.
①번 차단유닛(20a)의 제어부(30a)와 마찬가지로, ②번 차단유닛(20b)의 제어부(30b)는 ①번 차단유닛(20a)과 ③번 차단유닛(20c)으로부터 제공된 통신 프레임(100)을 비교한다. ①번 차단유닛(20a)의 제4회로가 정방향이고, ②번 차단유닛(20b) 제1회로가 정방향이므로, ②번 차단유닛(20b)의 제어부(30b)는 제1회로의 차단기(25)를 트립시킨다.
이에 따라, 고장이 발생한 ①번 차단유닛(20a)과 ②번 차단유닛(20b) 사이의 배전선로 구간이 차단된다.
한편, 도 4에서는 3개의 차단유닛(20)을 도시하였으나, 하나의 폐루프 배전계통시스템(1)에서 차단유닛(20)의 수는 다수개일 수 있으며, 이 경우 각 차단유닛(20)의 제어부에서는 폐루프 배전계통시스템(1)내의 모든 차단유닛(20)의 통신 프레임(100)을 상호 비교한다. 이에 따라, 상술한 바와 같이 ①번 차단유닛(20a)과 ②번 차단유닛(20b) 사이의 메인루프(15)에 고장이 발생한 경우, ①번 차단유닛(20a)의 제4회로와, ②번 차단유닛(20b)의 제1회로의 전류방향이 모두 정방향일 뿐만 아니라, ①번 차단유닛(20a)의 제4회로와 나머지 차단유닛(20)의 전류방향도 모두 정방향이 된다. 따라서, 단순히 전류방향을 비교하여 차단기(25)를 작동시킬 경우, 다수의 차단유닛(20)의 차단기(25)를 작동시켜야 한다. 이에 따라, 가장 근접한 위치에 있는 ①번 차단유닛(20a)과 ②번 차단유닛(20b)에서 차단기(25)를 작동시킬 경우, ①번 차단유닛(20a)과 ②번 차단유닛(20b)은 폐루프 배전계통시스템(1)의 타 차단유닛(20)으로 ①번 차단유닛(20a)과 ②번 차단유닛(20b)의 차단기(25)가 작동하였으며 차단기(25)를 작동시키지 말 것을 요구하는 신호를 제공함으로써, 타 차단유닛(20)이 차단되는 것을 방지한다.
한편, 비교결과, 양 회로의 전류방향이 모두 정방향이 아닌 경우, 즉, 일측 회로는 정방향이고 타측 회로는 역방향인 경우나, 양 회로의 전류방향이 모두 역방향인 경우에는 트립을 발생시키지 아니한다. 예를 들어, ③번 차단유닛(20c)의 제어부(30c)는 ②번 차단유닛(20b)의 통신 프레임(100), ③번 차단유닛(20c)의 통신 프레임(100)을 비교하며, 비교결과, ③번 차단유닛(20c)의 제1회로의 전류방향은 정방향이고, ②번 차단유닛(20b)의 제4회로의 전류방향은 역방향이므로, 트립을 발생시키지 않는다. 또한, ③번 차단유닛(20c)의 다음 프레임인 ④번 차단유닛의 통신 프레임(100)을 상호 비교해보면, ③번 차단유닛(20c)의 제4회로(21d)는 전류방향이 역방향이고, ④번 차단유닛의 제1회로는 전류방향이 정방향이므로 트립을 발생시키지 아니한다.
한편, 각 제어부는 연결된 차단유닛(20)의 전류방향이 정방향이고, 이웃하는 차단유닛(20)으로부터 아무런 정보도 받지 못하면, 메인루프(15)의 고장여부를 확인할 수 없으므로, 트립을 발생시키지 아니한다. 또한, 각 제어부는 이웃하는 제 어부로부터 전류방향에 대한 정보를 제공받으면, 자신에 연결된 차단유닛(20)의 전류방향에 대한 정보를 이웃하는 제어부로 제공한다.
이러한 제어부 중, 연결된 차단유닛(20)이 제1 또는 제2메인차단기(10a,10b)에 직접 연결된 경우, 자신의 회로가 정방향이면 다른 제어부로부터의 정보를 기다리지 아니하고, 즉시 트립을 발생시킨다.
도 5는 내부고장을 검출하기 위한 차단유닛의 모식도이다.
차단유닛(20)이 정상 상태인 경우, 제1회로부터 제4회로(21a,21b,21c,21d)까지 흐르는 전류의 벡터합(I1+I2+I3+I4=0)은 0이 된다. 그러나 차단유닛(20)의 내부 고장이 발생한 경우에는 전류의 합이 0이 아니라 고장전류가 된다. 이에 따라, 전류의 합이 0이 아닌 경우에는 내부고장으로 판단하여, 제1회로(21a)와 제4회로(21d)의 차단기(25)를 트립시킨다. 이에 따라, 해당 차단유닛(20)에 연결된 부하만 정전이 된다.
한편, 제2 또는 제3회로(21b,21c)에 연결된 부하에 고장이 발생한 경우, 제1회로(21a)와 제4회로(21d)에서 전류방향이 모두 역방향이 된다. 이러한 경우 우선 제2 또는 제3 회로내에 내장된 T-C커브 요소나 휴즈에 의해 우선적으로 해당 회로를 배전선로로부터 분리시키며, 상기 동작이 이루어지지 않았을 경우 배전선로 운영자가 사전에 설정해 놓은 일정 시간이 경과된 후 제1, 제4회로의 역방향 검출 조건을 전제로 제1과 제4회로의 차단기를 트립시켜 해당 차단유닛을 폐루프 회로에서 분리한다. 이에 따라, 제1회로(21a)와 제4회로(21d)에서 전류방향이 모두 역방향인 경우, 제1회로(21a)와 제4회로(21d)를 트립시켜 고장난 부하를 메인루프(15)로부터 분리한다.
도 6은 본 발명의 폐루프 배전계통시스템에 분기선로가 설치된 배전선로도이다.
차단유닛(20)과 차단유닛(20) 사이에 메인루프(15)에 복수의 분기선로(70)가 설치되는 경우, 분기선로(70) 중 하나에서 고장이 발생하면, 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 이전 차단유닛(20)의 제4회로의 차단기(25)와, 다음 차단유닛(20b)의 제1회로의 차단기(25)를 각각 트립시킨다. 이 경우, 고장이 발생한 분기선로(70)뿐만 아니라 해당 메인루프(15)에 연결된 모든 분기선로(70)에 정전이 발생한다. 이를 방지하기 위해, 본 폐루프 배전계통시스템(1)에서는 분기선로(70)의 메인루프(15)에 인접한 영역에 T(시간)-C(전류) 커브 감지수단을 내장한 자동재폐로차단기 또는 휴즈(60)를 설치하여 고장이 발생하여 일정 이상의 전류가 감지되면, 해당 분기선로(70)를 차단하도록 한다. 이에 따라, 해당 분기선로(70)가 연결된 메인루프(15)를 트립시키지 아니하므로, 해당 메인루프(15)에 연결된 타 분기선로(70)가 정전되는 것을 방지할 수 있다. 이는 차단유닛 전체에 설정된 고장판단 지연시간 이내에 분기선로가 차단되어야한다는 전제조건이 수반된다.
이와 같이, 본 폐루프 배전계통시스템(1)에서는, 배전계통을 폐루프로 형성함으로써, 메인루프(15)의 일부가 고장에 의해 차단되더라도 각 부하에는 타 방향으로부터 전력이 공급된다. 따라서, 각 부하에 정전이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 고장이 발생한 메인루프(15)의 차단시, 해당 메인루프(15)에 가장 인접한 차단유닛(20)에서만 트립을 발생시키고, 타 차단유닛(20)에서 트립이 발생하는 것을 금지하는 신호를 발생시킴으로써, 차단구간을 최소화할 수 있다. 또한, 차단유닛(20) 내부 또는 차단유닛(20)에 연결된 부하의 고장을 감지하여 해당 차단유닛(20)만을 차단하여 정전의 확산을 방지할 수 있다. 한편, 분기선로(70)를 운영할 경우에는, 각 분기선로(70)의 고장시 자체적으로 메인루프(15)로부터 분리될 수 있도록 함으로써, 타 분기선로(70) 또는 메인루프(15)에 정전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
상기 실시예에서는 주로 메인루프(15)를 기초로 설명하였으나 메인루프(15)의 차단유닛(20)의 제2 및 제3회로(21c 및 21d)에 접속될 수 있는 서브루프(200)에 대해서도 그대로 적용됨은 상기한 바와 같다. 또한, 서브루프(200)가 메인루프(15)의 차단유닛(20)의 제2 및 제3회로(21c 및 21d)에 연결되는 것으로 도시 및 설명하고 있으나 본 발명은 이에 제한되지 않고 기타 회로에도 연결될 수 있음은 물론이다.
다만 메인루프(15)와 서브루프(200)간의 보호협조 알고리즘에 관련하여 기존의 폐루프 배전계통시스템(1)의 이웃한 차단유닛(20)간의 고장검출은 각 차단유닛(20)의 제1 및 제4회로(21a 및 21d)내 방향성릴레이(23)간의 논리조건 구현으로 수행되었으나, 서브루프(200)를 메인루프(15)의 하위에 운영할 경우에는 서브루프(200)가 인출되는 차단유닛(20)의 제2 및 제3회로(21b 및 21c)가 서브루프(200)의 양측 첫 번째 차단유닛(20)들과도 방향성릴레이(23)를 통한 논리조건을 수행해야 한다.
또한 복수의 서브루프(200)에서 어느 하나의 서브루프(200)가 인출되는 메인 루프(15)의 전용차단기 자체 고장이 발생할 경우 서브루프(200)는 전원을 상실하게 되게 된다. 이러한 상황에 대비하여 인근의 다른 서브루프(200)와 연계선로를 사전에 구성하여 놓는다. 이 연계선로는 상시개방상태인 배전자동화 원격제어 개폐기를 시설하여 비상시 원격으로 부하절체를 담당하게 된다.
아울러 이 연계선로는 유사시 시스템내의 전부하의 비상시전류를 담당할 수도 있으므로 메인루프(15)와 동일한 규격의 지중케이블을 시설해야 한다.
다음으로, 각 시스템에서 사용되는 통신방식과 관련하여 현재 최대 1Gbps급의 광통신기술이 보편화 되고 있는 추세에 따라, 본 시스템에서도 빠른 보호협조시간을 확보하기 위하여 광통신망으로 시스템구성을 하며 통신의 안전성을 확보하기 이중방식(Optical Dual Ring)을 적용할 수 있다. 또한 통신상태의 이상현상에 대비하기 위하여 주기적인 간격으로 상시 반복하여 통신이상유무를 자체 점검할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이고 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래의 배전계통시스템을 보인 배전선로도;
도 2는 본 발명에 따른 폐루프 배전계통시스템에서 배전선로의 구성도;
도 3은 본 발명에 따른 폐루프 배전계통시스템에서 배전선로 고장시 배전선로를 폐쇄하는 예를 보인 배전선로도;
도 4는 본 발명에 따른 폐루프 배전계통시스템에서 배전선로 고장시 배전선로를 폐쇄하는 알고리즘을 보인 모식도;
도 5는 내부고장을 검출하기 위한 차단유닛의 모식도; 및
도 6은 본 발명의 폐루프 배전계통시스템에 분기선로가 설치된 배전선로도이다.

Claims (10)

  1. 하나의 변전소에 연결되어 폐루프를 형성하는 제 1 폐루프 배전선로;
    상기 제 1 폐루프 배전선로에 연결되는 제 2 폐루프 배전선로;
    상기 제 1 및 제 2 폐루프 배전선로를 따라 소정 간격을 두고 설치되어 부하로 상기 변전소로부터의 전력을 제공하거나 차단하는 복수의 차단유닛;
    상기 변전소로부터 분기된 한 쌍의 제 1 폐루프 배전선로에 각각 설치된 제1 및 제2메인차단기;
    상기 각 차단유닛에 연결되어 차단유닛 내의 각 차단기의 동작을 제어하는 복수의 제어부; 및
    상기 각 차단유닛에 설치되어 인근의 타 차단유닛과 고속으로 정보를 송수신하는 복수의 모뎀을 포함하는 통신계통
    을 포함하는 폐루프 배전계통시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 차단유닛은, 이웃하는 차단유닛 또는 부하와 연결되어 전력을 전달하는 복수의 회로를 가지며, 각 회로에는 차단기가 설치되어 있고, 상기 이웃하는 차단유닛과 연결된 한 쌍의 회로에는 전류의 방향을 감지하며 상호 반대방향으로 방향성릴레이가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 제어부는, 직접 연결된 차단유닛의 전류방향과, 모뎀을 통해 제공된 타 차단유닛의 전류방향을 비교하여 방향성릴레이에 대해 모두 전류가 나가는 정방향인 경우, 상기 차단유닛 중 가장 인접한 차단유닛의 차단기를 트립시키는 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 각 제어부는, 상기 각 차단유닛내의 상기 이웃하는 차단유닛과 연결된 회로의 방향성릴레이에서 모두 정방향의 전류방향이 감지된 경우, 상기 방향성릴레이가 연결된 회로의 차단기를 트립시키는 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 각 제어부는 상기 차단유닛내의 각 회로를 흐르는 전류의 합이 0이 아 닌 경우, 상기 이웃하는 양측 차단유닛과 연결된 회로의 차단기를 트립하여, 배전선로로부터 차단유닛 자체만을 분리하는 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 폐루프 배전선로 중 적어도 어느하나에 연결된 복수의 분기선로를 더 포함하며, 상기 각 분기선로의 상기 배전선로에 인접한 영역에는 일정 이상의 전류 흐름시 상기 분기선로를 차단하는 T(시간)-C(전류) 커브 감지수단을 내장한 자동재폐로차단기 또는 휴즈가 설치된 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 폐루프 배전선로는 상기 제 2 폐루프 배선선로가 연결되는 상기 제 1 폐루프 배선선로의 차단유닛의 회로가 상기 제 2 폐루프 배전선로의 양측 첫번째 차단유닛과 방향성릴레이를 통한 논리조건을 수행하는 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 제 2 폐루프 배전회로는 복수로 제공되고 복수의 상기 제 2 폐루프 배전회로는 서로 연계선로를 통해 연결된 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 통신계통은 광통신망으로 구성되며 상기 광통신망은 이중방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는 폐루프 배전계통시스템.
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