KR101113181B1 - 파급정전 검출 장치 및 이를 이용한 파급정전 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

파급정전 검출 장치 및 이를 이용한 파급정전 관리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

전력 사용자의 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전의 발생 여부를 감지하고, 파급정전 발생 사용자를 관리하여 파급정전 관리의 효율성을 높이는 기술을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 관리 시스템은, 사용자의 수전설비에 전력을 공급하는 변압기에서 측정한 전류 및 전압을 감지하여 사용자의 수전설비에서의 전기적 고장에 의한 파급정전의 발생 여부에 관한 신호를 생성하여 송출하는 상기 언급한 바와 같은 파급정전 검출 장치; 파급정전의 발생에 관한 신호를 파급정전 검출 장치로부터 수신하고, 전기적 고장으로 판단된 수전설비 정보 및 수전설비에 상응하는 사용자 정보를 전달하는 중계부; 및 전기적 고장이 발생한 수전설비의 사용자 정보를 관리하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파급정전 검출 장치 및 이를 이용한 파급정전 관리 시스템 및 방법{DEVICE FOR DETECTING POWER FAILURE CAUSED BY CUSTOMER PROPERTY, SYSTEM FOR MANAGING POWER FAILURE CAUSED BY CUSTOMER PROPERTY AND METHOD THEREOF}
본 발명은 고객의 수전설비의 고장에 의해 발생할 수 있는 파급 정전을 예방하기 위한 기술이다. 더욱 자세하게는, 고객의 수전설비의 고장을 명확하게 파악하고, 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전에 대한 명확한 파악을 통하여 파급정전을 미리 예방하고 전력 수요에 대한 관리를 용이하게 하는 한편, 정전 등에 대한 관리의 편의성을 높이는 기술에 관한 것이다.
정전에 대한 일반적인 기준은 변전소 차단기의 동작 이후 1분 이내 동안 지속되는 정전을 순간정전, 1~5분을 순시 정전, 5분 초과를 일시 정전으로 구분하고 있다. 전력 공급자에게 있어서 정전에 대하여 발생 건수 및 정전 시간의 감소는 중요한 문제이다.
전국적으로 정전건수는 배전 기술 및 배전 관리 기술의 향상으로 인하여 매년 감소하고 있는 추세이다. 반면, 전력을 이용하는 고객들의 수전설비의 전기적인 고장으로 인하여 전체 배전 시스템의 정전을 초래하는 정전의 종류인 파급 정전은 그 건수가 날로 증가하고 있다. 최근에는 파급정전이 전체 정전에 차지하는 점유율이 30~40%에 육박하고 있어, 전력 공급자에게 있어서 파급정전은 반드시 감소시켜야 하는 문제이다.
배전선로에 정전이 발생하면, 동일 원인으로 인한 정전이 반복적으로 발생되는 것을 방지하기 위하여 각 정전마다 선로 순시를 하여 정확한 정전원인을 분석하고 있다. 또한 전력설비를 통해 지속적으로 선로보강을 시행하고 있어 계획적인 투자가 이루어지고 있다. 그러나, 고객의 수전설비에는 투자 및 유지보수가 미흡한 실정이며, 고객이 전기설비관리에 대한 전문 지식을 갖는 것이 부족하여 파급정전에 있어서의 정전 유발 요인이 상존하고 있는 실정이다.
또한, 정전이 파급정전인 경우, 공급자가 정전원인 파악을 위하여 고객의 수전설비에 접근하는 것이 어렵고, 고장 정보를 파악하기 어려우며, 고객이 수전설비의 고장을 은폐하는 경우 고장 원인의 파악이 더욱 어렵다. 이에 따라서 배전 시스템의 관리에 필요한 인력 및 비용의 낭비가 심각하게 증가하고 있다.
그러나 종래의 기술에 있어서는 배전에 있어서의 고장전류의 정확한 검출 및 정전 종류의 분류 만에 초점을 맞추고 있어, 고객의 수전설비에서의 전기적 고장을 명확히 파악하기 힘들고, 이에 따라서 파급정전이 발생하는 것을 사전에 예방하거나, 파급정전에 대한 정보 파악이 어려워, 배전 시스템의 운용에 있어서 불편함이 상존해 왔다.
이에 본 발명은, 고객의 수전설비의 고장으로 발생 가능한 파급정전 상태를 명확하게 파악하는 데 그 목적이 있다. 더욱 자세하게는, 고객의 수전설비의 전기적 고장을 파악하고, 전기적 고장 여부에 근거하여 파급정전 발생 여부를 판단하며, 파급정전이 발생하는 수전설비의 사용자를 관리하여 추후 발생할 파급정전에 대한 대처에 있어서 효율적인 대처가 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.
상기 언급한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 검출 장치는, 사용자의 수전설비에 전력을 공급하는 변압기에서의 전류가 고장검출전류를 초과하는지 여부를 감지하는 전류 감지부; 변압기의 전압이 무전압 임계값 미만인지 여부를 감지하는 전압 감지부; 및 전류 감지부가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 전압 감지부가 상기 무전압 임계값 미만의 전압을 감지하는 경우, 사용자의 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하여 송출하는 고장 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전류 감지부 및 전압 감지부는, 변압기의 1차 측에 설치된 컷 아웃 스위치(COS, Cut Out Switch)의 전류 및 전압을 감지할 수 있다.
고장 판단부는, 전류 감지부가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 전압 감지부가 무전압 임계값 미만인 전압을 고장검출전류를 초과하는 전류의 감지 시점으로부터 기설정된 무전압 감지 시간 이내에 감지하면 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
무전압 감지 시간은, 고장검출전류를 초과하는 전류가 감지된 후, 정전 정보의 송수신, 변전소 차단기 작동 및 배전설비 보호기기의 작동을 포함하는 정전 프로세스가 완료되기까지의 시간일 수 있다.
고장검출전류는, 상기 수전설비의 정격전류와 변전소 차단기의 용량에 상응하는 전류 사이에 설정된 전류 값일 수 있다. 무전압 임계값은, 배전자동화 시스템의 고장 감지 장치의 기준 전압의 80% 미만의 값으로 설정된 것일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 관리 시스템은, 사용자의 수전설비에 전력을 공급하는 변압기에서 측정한 전류 및 전압을 감지하여 사용자의 수전설비에서의 전기적 고장에 의한 파급정전의 발생 여부에 관한 신호를 생성하여 송출하는 상기 언급한 바와 같은 파급정전 검출 장치; 파급정전의 발생에 관한 신호를 파급정전 검출 장치로부터 수신하고, 전기적 고장으로 판단된 수전설비 정보 및 수전설비에 상응하는 사용자 정보를 전달하는 중계부; 및 전기적 고장이 발생한 수전설비의 사용자 정보를 관리하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 관리 방법은, 전류 감지부가 사용자의 수전설비에 전력을 공급하는 변압기에서의 전류가 고장검출전류를 초과하는지 여부를 감지하는 단계; 전압 감지부가 변압기의 전압이 무전압 임계값 미만인지 여부를 감지하는 단계; 및 고장 판단부가 전류 감지부가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 전압 감지부가 무전압 임계값 미만의 전압을 감지하는 경우, 사용자의 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하여 송출하는 단계를 포함한다.
추가적으로, 중계부가 파급정전 검출 장치로부터 수신한 파급정전 발생에 신호에 대응하여 전기적 고장으로 판단된 수전설비 정보 및 수전설비에 상응하는 사용자 정보를 전달하는 단계 및 관리 서버가 전기적 고장이 발생한 수전설비의 사용자 정보를 관리하는 단계가 더 포함될 수 있다.
본 발명에 의하면, 파급정전을 판단할 수 있는 컷 아웃 스위치에서의 전류 및 전압을 감시하고, 이상을 판단함으로써, 수전설비의 전기적 고장 여부를 빠르게 판단할 수 있다. 또한, 전류 및 전압을 동시에 고려하여 수전설비의 전기적 고장 여부를 명확하게 판단할 수 있다. 그리고 배전 자동화 시스템 상에서는 전기적 고장이 발생한 수전설비의 사용자에 관한 정보를 관리함으로써, 파급정전이 발생 시 그 원인을 효율적으로 파악 및 관리하여, 추후의 파급정전의 발생을 사전에 방지할 수 있고, 직접적인 순시 없이도 파급정전의 발생 원인을 명확하게 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 검출 장치의 장치도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파급정전 검출 장치의 장치도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 관리 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 기능 흐름에 대한 타임 테이블이다.
도 5는 본 발명의 제1 실 구현 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실 구현 예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 다른 파급정전 관리 방법의 플로우차트이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 다른 파급정전 검출 장치 및 이를 이용한 파급정전 관리 시스템 및 방법에 대하여 설명하기로 한다. 이하의 설명에서, 같은 참조부호를 같은 구성은 동일한 구성을 의미할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 검출 장치의 장치도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 검출 장치(100)는, 전류 감지부(110), 전압 감지부(120), 및 고장 판단부(130)를 포함한다.
본 발명에서 파급정전 검출 장치(100)는, 전력의 사용자의 수전 설비와 전력 공급자의 경계부에서의 전류 및 전압을 측정하게 된다. 또한 본 발명은 최근 확산되고 있는 배전 자동화 시스템 상에서 동작하는 것을 기본으로 한다.
전류 감지부(110)는, 사용자의 수전설비(300)에 전력을 공급하는 변압기(500)에서의 전류가 고장검출전류를 초과하는지 여부를 감지하게 된다. 더욱 자세하게는, 변압기(500)의 1차 측에 설치된 컷 아웃 스위치(COS, Cut Out Switch)(200)의 전류를 감지하게 된다.
컷 아웃 스위치(이하 COS라 한다.)의 전류 및 전압을 측정하는 이유는 다음과 같다.
종래의 많은 관련 선행 기술은, 고장 전류의 검출에만 초점을 맞추어있고, 고장설비의 설치 위치에 따른 감지 위치에 대한 구체적인 검토자료나 고민 없이 전류 검출이 용이한 기존 설비인 차단기의 2차, MOF(계기용 변성기, 고압전기 사용자에 계량기를 연결하기 위하여 대전압전류를 소전압 전류로 변환하는 장치, Metering Out Fit)의 2차 등에서의 전류를 감지해왔다.
그러나 본 발명은 정전 등 전기적 고장의 발생의 원인이 사용자의 수전설비(300)로부터 발생하는 파급정전 현상이 최근 급증하고 있는 상황에서 사용자의 수전설비(300)의 전기적 고장을 더욱 명확하게 파악할 수 있도록 하기 위하여, COS의 전류를 감지하게 되는 것이다.
2007년부터 2009년까지 파급정전의 발생 건수와 점유율을 분석해보면 다음과 같다.
Figure 112010038674238-pat00001
표 1을 참조하면, MOF의 1차측에서 파급정전의 95% 이상이 발생하는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에서도, 전류 및 전압을 MOF를 포함하는 변압기(500)의 1차 측인 COS(200)에서 특정함으로써, 파급정전 여부를 명확하게 파악할 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 실시 예에서, 파급정전 검출 장치(100)는 3000kW미만의 특고압 사용자에 대한 검지를 수행한다. 종래의 많은 관련 선행기술에서는 단순히 "고압사용자"이라 규정하고 전기적 고장에 대한 검지를 수행하였다. 또한 공급선로에 따른 가공 및 지중공급의 구분 및 재산한계부(사용자와 공급자 측의 재산의 경계부)에 따른 분류 없이 단순히 고압사용자라고 명시하여 사용자의 수전설비를 감시해 왔다.
그러나, 본 발명은 지중공급사용자, 3000kW 이상 사용자 및 3000kW 미만의 특별 사용자에 대해서는 향후에 원격 조작 및 자동화를 진행할 예정에 있기 때문에, 가공배전선로 사용자 중 3000kW 미만, 특고압 고객으로 한정하여 본 발명을 적용할 수 있을 수 있다.
특고압 사용자의 계약 전력을 기준으로 한 재산 한계부 및 종래의 점유율은 다음과 같다.
Figure 112010038674238-pat00002
표 2를 참조하면, 3000kW 미만의 특고압 사용자에 대한 재산 한계점이 COS이고, 가장 높은 점유율을 가져 파급정전 검출 대상으로 적합한 것을 볼 수 있다.
전류 감지부(110)는 상기 언급한 바에 따라서 특고압 사용자의 수전설비(300)에 전력을 공급하는 변압기(500)에 설치된 COS(200)의 전류를 감지하게 된다.
전기적인 고장이 발생하면, 수전설비(300)로 큰 전류가 갑자기 흐르게 된다. 전류 감지부(110)는 이러한 현상을 이용하여, COS(200)에 흐르는 전류가 고장검출전류를 초과하여 인가되는지 여부를 감지하게 된다.
고장검출전류는, COS(200)에 흐르는 전류를 통해 수전설비(300) 측의 전기적 고장을 1차적으로 판단하는데 사용되는 전류의 임계값이다. 고장검출전류는, 파급정전시 검출한 고장전류를 기준으로 통계를 낸 결과를 바탕으로 산출된 값이다. 종래의 많은 선행기술들은 고장전류의 범위, 고장 최소전류 및 감지시간을 규정하지 않고 단순히 이상전류라는 명칭으로 일관해 왔지만, 본 발명에서는 수전설비(300)의 전기적 고장을 명확하게 파악하기 위하여, 고장검출전류를 COS에 인가되는 전류의 임계값으로 설정한다.
본 발명의 실시 예에서 고장검출전류는, 수전설비(300)의 정격전류(예를 들어 75A)와 변전소(400)의 차단기의 용량에 상응하는 전류(또는 최소고장전류) 사이에 설정된 전류값일 수 있다.
본 발명의 실시 예에서의 감지 대상인 3000kW 미만 특고압 사용자의 범위 중 계약전력이 3000kW인 수전설비(300)의 정격전류는 75A이다. 통상 돌입 전류를 감안하여 수전설비(300)의 기술 기준 상 변전소의 차단기의 용량은 정격 전류의 2~3배정도로 선정한다. 또한 통계상으로 발생해 온 고장 전류중 최소 고장 전류는 119A이다. 상기의 사항을 반영하여 고장검출전류를 설정하게 된다. 본 발명의 실시 예에서 고장검출전류는 예를 들어 100A일 수 있다.
즉 전류 감지부(110)는 COS상에 인가되는 전류가 고장검출전류(예를 들어 100A)를 초과하는 경우 바로 전압 감지부(120) 및 고장 판단부(130)에 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지했음을 통지하게 된다.
전압 감지부(120)는 변압기(500)의 COS(200)의 전압이 무전압 임계값 미만인지 여부를 감지하는 기능을 수행한다.
수전설비(300)에 큰 전류가 갑자기 인가되었다 하더라도, COS(200)에 인가되는 전압이 다시 상승하여 정상적인 전력 공급 상의 전압을 유지한다고 한다면 수전설비(300)에서의 전기적 고장에 의한 파급 정전이 아닐 것이다. 수전설비(300)에 전기적 고장이 발생하여 변전소(400)의 차단기를 작동해야 하는 상황이라면, COS(200)에 인가되는 전압 역시 낮아져야 할 것이다. 따라서 전압 감지부(120)는 2차적으로, COS(200)에 인가되는 전압이 무전압 임계값 미만이 되는지 여부를 감지함으로써, 수전설비(300)에서의 전기적 고장을 더욱 명확하게 판단할 수 있게 되는 것이다.
무전압 임계값은, 사활선 구분 전압으로도 명명할 수 있으며, 배전자동화 시스템의 고장 감지 장치의 기준 전압의 80% 미만의 값으로 설정된 것을 특징으로 한다. 바람직하게는, 80%의 값이 무전압 임계값이 될 것이다. 무전압 임계값은 예를 들어 10560V일 수 있다(배전자동화 시스템의 고장 감지 장치의 기준 전압이 13200V, 대지전압 기준, 일 때).
전압 감지부(120)가 2차적인 고장 판단의 기능을 수행함으로써, 구체적으로 전류가 고장검출전류를 초과하고, 전압이 무전압 임계값 미만인 상황을 동시에 만족해야만 수전설비(300)에서의 전기적 고장에 의한 파급정전으로 명확하게 판단하도록 함으로써, 고장 판단의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이에 비하여 종래의 기술은, 이상전류로만 판단하기 때문에, 돌입전류 등의 고장이 아닌 정보에 대해서 고장으로 판단하게 되는 오류를 피할 수 없는 문제점이 있다.
전압 감지부(120)는 COS(200)의 전압이 무전압 임계값 미만인 것을 감지하게 되면, 고장 판단부(130)에 통지하게 된다.
고장 판단부(130)는, 전류 감지부(110)가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 전압 감지부(120)가 무전압 임계값 미만의 전압을 감지하는 경우, 사용자의 수전설비(300)의 전기적 고장이 발생하였으며, 이에 의한 차단기의 작동으로 인한 정전 역시 수전설비(300)의 전기적 고장에 의한 파급정전임을 알려주는 신호를 생성하여 송출하는 기능을 수행한다.
상기 언급한 바와 같이, 전류 감지부(110) 및 전압 감지부(120)의 정보를 수신하여 전류가 고장검출전류를 초과하고, 전압이 무전압 임계값 미만인 상황을 동시에 만족해야만 수전설비(300)에서의 전기적 고장에 의한 파급정전으로 명확하게 판단하도록 함으로써, 고장 판단의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
더욱 자세하게는, 고장 판단부(130)는 전류 감지부(110)가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하는 동시에, 전압 감지부(120)가 무전압 임계값 미만인 전압을 고장검출전류를 초과하는 전류의 감지 시점으로부터 기설정된 무전압 감지 시간 이내에 감지하게 되면 수전설비(300)의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하게 된다.
무전압 감지 시간은, 고장검출전류를 초과하는 전류가 감지된 후, 정전과 관련한 정보의 송수신, 변전소의 차단기의 작동, 및 배전설비 보호기기의 작동을 포함하는 모든 정전 관련 프로세스가 완료되기까지의 시간을 의미할 수 있다.
일반적으로 수전설비(300)에 대응하는 COS(200)에 인가되는 전류가 고장검출전류를 초과하게 되면 전압 역시 하강하고, 정전 프로세스가 시작된다. 만약 수전설비(300)에 전기적인 고장이 발생한다면, 정전 프로세스가 시작된 후 전압이 다시 하강하여, 수전설비(300)에 이상이 있음을 감지할 수 있다.
본 발명에서는 수전설비(300)에 전기적 고장이 있음을 판별하기 위하여, 정전 프로세스가 완료될 때까지 COS(200)에 인가되는 전압이 하강하는 현상이 1회 이상 발생하는지를 감지하게 되는 것이다. 현재의 배전자동화 시스템 상에서 정전 프로세스가 완료되는 시간은 예를 들어 50초이다. 이 시간은, 배전선로 보호기기 및 변전소(400)의 차단기가 동작을 완료할 때까지의 시간(예를 들어 26초), 배전자동화 시스템에서 고장여부 알림과 관련된 데이터 표시시간(예를 들어 20초) 및 정보처리시간(예를 들어 4초)으로 구성될 수 있다.
고장 판단부(130)에서는 전압 감지부(120)가 무전압 임계값 미만의 전압을 감지했다는 신호를 상기 언급한 무전압 감지 시간 이내에 1회 이상 수신하게 되면, 수전설비(300)에 전기적인 고장이 발생하였으며, 현재의 정전이 수전설비(300)의 전기적 고장에 의한 파급정전이라는 신호를 생성하게 된다.
상기의 기능을 수행함으로써, 발생하는 정전이 수전설비(300)의 전기적 고장에 의한 파급정전임을 명확하게 파악할 수 있으며, 각 수전설비(300) 마다 연결된 COS(200)에서 각 수전설비(300)의 전기적 고장을 명확하게 파악할 수 있다. 이에 따라서, 파급정전임을 파악하는 것뿐 아니라, 파급정전의 원인이 된 전기적 고장을 일으킨 수전설비(300)가 어떤 수전설비(300)인지 역시 배전자동화 시스템을 이용하여 명확하게 파악할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
추가적으로, 파급정전 검출 장치(100)에는 별도의 자체 전원이 확보될 필요성이 있다. 전기적 고장에 의해 변전소(400)의 차단기가 작동하여 정전이 발생한다면, 검출 및 통신의 임무가 가능해야 하기 때문이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 파급정전 검출 장치의 장치도이다. 이하의 설명에서, 도 1에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 2를 참조하면, 파급정전 검출 장치(100)에 기준값 저장부(140)가 추가되어 있으며, 전류 감지부(110)는 전류 측정부(111) 및 전류 비교부(112)를 포함하고, 전압 감지부(120)는 전압 측정부(121) 및 전압 비교부(122)를 포함하고 있음을 알 수 있다.
전류 측정부(111) 및 전압 측정부(121)는 COS(200)의 전류 및 전압을 측정하는 기능을 수행한다. 실질적은 전류 및 전압값을 생성하여 리턴하게 된다.
기준값 저장부(140)는 도 1에서 설명한 고장검출전류 및 무전압 임계값을 저장하는 기능을 수행한다. 기준값 저장부(140)에는 배전자동화 시스템에 의해 실시간으로 업데이트되는 정전 정보 및 전력 계측 정보에 따라서 변동될 수 있는 기준값들인 고장 검출 전류 및 무전압 임계값을 관리하는 기능을 수행하게 되는 것이다.
전류 비교부(112)는, 전류 측정부(111)로부터 측정된 COS(200)의 전류값과 기준값 저장부(140)로부터 수신한 고장검출전류를 비교하여, 측정된 전류가 고장검출전류를 초과하는지 여부를 판단하고, 판단 결과를 고장 판단부(130)에 리턴하는 기능을 수행한다.
전압 비교부(122)는, 전압 측정부(121)로부터 측정된 COS(200)에 인가된 전압과 기준값 저장부(140)로부터 수신한 무전압 임계값을 비교하여, 측정된 전압이 무전압 임계값 미만인지 여부를 판단하고, 판단 결과를 고장 판단부(130)에 리턴하는 기능을 수행하게 된다.
고장 판단부(130)는 도 1에서 설명한 바와 같은 기능을 수행하여, 수전설비(300)에 전기적 고장이 발생하였는지 여부 및 수전설비(300)의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하여 중계부(600)에 송신하게 된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 관리 시스템의 구성도이다. 이하의 설명에서, 도 1 및 2에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 관리 시스템은, 파급정전 검출 장치(100), 중계부(600), 및 관리 서버(700)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
파급정전 검출 장치(100)는 도 1 및 2에 대한 설명과 동일한 기능 및 구성을 가지게 되므로, 그 설명을 생략하기로 한다.
중계부(600)는, 파급정전의 발생에 관한 신호를 파급정전 검출 장치(100)로부터 수신하고, 전기적 고장으로 판단된 수전설비(300)의 정보 및 수전설비(300)에 상응하는 사용자 정보를 관리 서버(700)에 전달하는 기능을 수행한다. 이하에서 중계부(600)의 자세한 기능을 설명하기로 한다.
중계부(600)는 기본적으로 중계부(600)에 속하는 파급정전 검출 장치(100)에서 전송된 데이터를 다른 중계부 또는 관리서버(700)로 전달하는 기능을 수행하게 된다. 특히, 파급정전 검출 장치(100)가 배전자동화 단말기(FRTU, Feeder Remote Terminal Unit) 등 관리 서버(700) 측과 직접 통신하기 힘들 때에는 중계부(600)는 복수개 연결되어 데이터를 송수신할 수 있다. 중계부(600)에서의 통신 방식은 유 무선 방식을 사용할 수 있다.
먼저 유선 방식은 파급정전 검출 장치(100) 주위에 무선통신에 대한 간섭 요소가 많을 경우 사용하며, 개폐기 제어함 등 관리 서버(700)에 데이터를 송수신할 수 있는 측과의 인입거리가 예를 들어 500m 이내이고, 상시 전원의 확보가 용이한 곳에서 이용할 수 있는 방식이다.
무선 방식은 크게 RF 방식, Binary-CDMA 방식, D-TRS 방식으로 구분될 수 있다. 상시 전원의 확보가 불가능한 곳에서는 RF 방식이 유효할 것이며, 상시전원 확보는 가능하지만, 500m이내의 복잡장주에서의 전원 확보가 가능할 경우 Binary-CDMA 방식이 유효할 것이다.
무선 방식은 무선 통신 간섭 요소가 적은 곳이어야 할 것이다. 또한 개폐기 제어함 등 관리 서버(700) 측으로 데이터를 안정적으로 송수신할 수 있는 부분과의 직선거리가 2km 이내에서 유효하다. D-TRS 방식은 개폐기 제어함과의 직선거리가 2km를 초과하는 경우 유효한 방법일 것이다. 상기 유 무선 방식에 대한 자세한 설명은 본 발명의 기술 분야에 있어서 당업자에게 널리 사용되는 기술이므로 생략하기로 한다.
중계부(600)는 파급정전 발생 장치(100)와 함께 설치되어 데이터의 송수신을 관리해야 한다. 따라서, 배전선로에 설치될 수 있는 구조로 설계되어야 할 것이다. 또한 외부에 노출될 가능성이 높아 기후에 견딜 수 있는 성질의 구성을 포함해야 한다.
바람직하게는 전선에 견고하게 고정될 수 있도록 클램프 형태로 형성될 수 있을 것이나 이외의 형상 역시 가능할 것이다. 설치에 의하여 배전선로가 영향을 받지 않도록 배전 선로와는 전기적으로 절연되어 있어야 할 것이다.
중계부(600) 역시 정전 시 자체 전원을 확보하여 데이터의 송수신이 가능해야 할 것이다. 예를 들어, 유도전류 집진방식으로 충전이 이루어지며 최대 72시간 이상 사용 가능한 전원을 포함할 수 있다. 전원은 선로의 1차측에 흐르는 전류가 변하더라도 2차 유도 전류에 의한 전력의 크기를 일정수준 이하로 유지하여 전원의 안정성을 유지할 수 있는 구성을 가질 수 있을 것이다.
중계부(600)에는 통신변환장치(도시되지 않음)가 더 연결되어 있을 수 있다. 통신변환장치는, 전송할 데이터를 배전자동화 시스템의 단말기(FRTU)에 전송하는 기능을 수행한다. 통신변환장치는 FRTU에 부착되어 있을 수도 있다. 따라서, 중계부(600)라 함은 파급정전 검출 장치(100)에 포함된 협의의 중계부와 FRTU에 부착된 통신변환장치를 포함하는 광의의 중계부 둘 다를 의미할 수 있다. 본 발명의 실시 예에서는, 협의의 중계부를 중계부(600)라고 칭한다.
통신변환장치는, FRTU 등 배전자동화 제어함에 물리적으로 접속 가능한 구조가 될 수 있다. 또한 정전 시 자체 동작 전원을 포함할 수 있다. FRTU를 포함한 배전자동화 제어함과 시리얼 포트로 연결되며, 배전자동화용 통신 프로토콜과 호환되는 통신 방식을 사용할 수 있다.
통신변환장치 및 FRTU 등 배전자동화 제어함과 관리서버(700)와의 통신 방식은 상기 언급한 유무선 방식의 종류와 동일할 것이다.
배전자동화 제어함에서 데이터를 관리 서버(700)에 송출함에 있어서, FRTU 영역과 파급정전 정보 송수신 영역의 구분이 필요할 것이다.
이를 위하여, 고장 판단부(130) 및 중계부(600)에서는 상기 도 1 및 2에 대한 설명에서 언급한 바와 같이 COS(200)의 전압을 정전 프로세스가 완료될 때까지 측정하고, 정전 프로세스 완료 후 수전설비(300)의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 송신하게 된다. 이에 따라서, 정전 프로세스에 필요한 모든 정보의 송수신이 완료되면, 파급정전에 관한 정보가 송수신 될 것이어서, 정보의 혼선에 따른 오류 발생을 최소화할 수 있을 것이다.
이에 추가하여, 데이터 송수신 시의 어드레스(Address) 역시 FRTU 영역과 파급정전 관리 영역을 구분할 수 있다. 예를 들어 FRTU 영역은 15~5핀(pin)까지를 FRTU 자체 어드레스로 설정하여 사용할 수 있으며, 15 핀의 경우 FRTU 에서 고장검출 장치를 관리할지 여부(사용시 1, 미사용시 0)를 결정할 수 있다. 따라서, FRTU에서 파급정전에 관한 정보를 송수신할 필요가 없거나 FRTU의 성능상 파급정전 관리를 할 수 없는 경우 15핀, 즉 비트 15의 값이 0으로 설정될 수 있을 것이다.
파급정전 관리에 필요한 정보의 송수신은 4에서 0핀의 어드레스를 사용할 수 있을 것이다. 상기 어드레스에는, 고장 여부, 전기적 고장이 발생한 수전설비(300)의 식별자, 수전설비(300)에 상응하는 사용자의 식별자 등의 정보가 송수신될 수 있을 것이다.
이에 따라서, 파급정전 검출 장치(100)가 파급정전을 감지하게 되면, 관리서버(700)로의 파급정전 발생 정보를 생성하게 되고, 생성된 정보를 송신하게 된다. FRTU는 중계부(600) 등을 통해 파급정전 발생 정보를 수신하게 되면, 관리 서버(700)로 파급정전 발생 정보를 송신하게 된다. 물론 FRTU는 정보가 혼합되는 것을 방지하기 위하여 통신망에 정보가 송수신되고 있는지 판단하는 단계를 수행하게 될 것이다.
중계부(600)는 상기 언급한 기능에 따라서, 관리 서버(700) 측에 파급정전 발생 정보, 전기적 고장이 발생한 수전설비(300)의 식별 정보 및 수전설비(300)에 상응하는 사용자의 식별 정보 등을 전달하게 되는 것이다.
관리 서버(700)는 전기적 고장이 발생한 수전설비(300)의 사용자 정보를 관리하는 기능을 수행한다. 즉, 파급정전이 발생한 경력이 있는 수전설비(300)를 보유한 사용자 정보를 관리함으로써, 추후의 파급정전에 대한 관리를 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 것이다.
관리 서버(700)는 중계부(600)로부터 파급정전 발생 정보, 전기적 고장이 발생한 수전설비(300)의 식별 정보 및 수전설비(300)에 상응하는 사용자의 식별 정보 등을 수신하면, 배전자동화 시스템 상에서 관리되는 수신한 정보에 대응하는 저장 위치를 검색하여 수신한 정보를 이용하여 배전자동화 시스템 상의 데이터 베이스를 갱신하게 될 것이다.
도 4는 본 발명의 기능 흐름에 대한 타임 테이블이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 3에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 전류 감지부(110)가 COS(200)의 전류가 고장검출전류를 초과하는 것을 감지하기 시작할 시점(t0)부터 본 발명의 각 구성들의 기능이 수행된다.
t0의 시점은 전류 감지부(110)가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하는 시점일 수도 있으나, 고장이 발생한 시점을 의미할 수도 있다. 전류 감지부(110)는 고장이 발생함과 동시에 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지할 수도 있으나, 임의의 딜레이 시간 후에 감지할 수도 있기 때문이다.
t0의 시점으로부터 소정 시간이 흐른 후의 시점(t1)이 되면(예를 들어 2초), 변전소(400)의 차단기(410)가 동작하여 정전이 시작된다. 따라서, 전류 감지부(110)는 정전이 시작되어 전류가 흐르지 않게 되기 전, 즉 t1 전에 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지해야 할 것이다.
t0의 시점으로부터 기설정된 시간(즉 무전압 감지 시간)이 흐른 후의 시점(t2)이 되면, 정전 프로세스가 완료될 것이다. 전압 감지부(120)에서 t0부터 t2까지 무전압 임계값 미만의 전압을 1회 이상 감지하지 못한다면, 수전설비(300) 측의 전기적 고장이 아닌 것으로 판단하게 될 것이고, 감지한다면, 수전설지(300) 측의 전기적 고장에 의한 파급정전을 알리는 신호를 고장 판단부(130)가 생성하게 될 것이다.
파급정전을 알리는 신호가 생성될 수 있는 시간은 최대 t2가 될 것이며, t0에서 t2 사이에 무전압 임계값 미만의 전압이 감지되어 파급정전을 알리는 신호가 고장 판단부(130)에 의해 생성된다면, 정전 프로세스가 완료되는 t2까지 신호의 송출을 지연할 것이다. t2가 되면, 고장 판단부(130)는 중계부(600)를 통해 파급정전 발생 신호, 고장 수전설비(300)의 식별 정보, 및 고장 수전설비(300)에 상응하는 사용자의 식별 정보를 포함하는 파급정전 관리 정보를 관리 서버(700) 측으로 송출하게 될 것이다.
도 5는 본 발명의 제1 실 구현 예를 도시한 것이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 4에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제1 전신주(150)에는 복수의 변압기(500)가 설치되어 있을 수 있으며, 각 변압기(500)에는 파급정전 검출 장치(100, 도시되지 않음)가 내장 또는 연결되어 있을 수 있다.
각 변압기(500)에는 복수의 수전설비(300, 301, 302)가 연결되어 있을 수 있다. FRTU, 즉 배전자동화 시스템 단말기(610)는, 다른 전신주(160)에 설치되어, 유무선 통신을 이용하여 수전설비 중 전기적 고장이 발생한 수전설비(300)의 정보를 중계부(600)로부터 수신할 것이다. 이후 FRTU는 파급정전 관리에 관한 정보를 관리 서버(700)로 송출할 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실 구현 예를 도시한 것이다. 이하의 설명에서 도 1 내지 5에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
도 6을 참조하면, 제2 실 구현 예에서는 D-TRS 통신 방식을 이용하여 파급정전 관리에 관한 정보를 중계부(600)로부터 FRTU를 통하지 않고 바로 관리서버(700)로 송수신하기 위하여, TRS 중계기(170)가 설치되어 있다. 이에 따라서, 중계부(600)는 2km이상 떨어진 장거리에 존재하는 관리 서버(700) 측에도 D-TRS 방식을 이용하여 파급정전 관리 정보를 송출할 수 있을 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 다른 파급정전 관리 방법의 플로우차트이다. 이하의 설명에서, 도 1 내지 6에 대한 설명과 중복되는 부분은 그 설명을 생략하기로 한다.
먼저, 전류 감지부(110)가 COS(200)의 전류가 고장검출전류를 초과하는지 감지하는 단계(S1)가 수행된다. 그리고 전류 감지부(110)의 전류 감지 시점으로부터 기설정된 무전압 감지 시간까지 전압 감지부(120)는 COS(200)에 인가되는 전압이 무전압 임계값 미만인지 감지하는 단계(S2)를 수행하게 된다.
S1 및 S2 단계를 모두 만족하는 경우, 고장 판단부(130) 수전설비(300)의 전기적 고장으로 인한 파급정전 발생에 관한 신호를 생성하는 단계(S3)가 수행된다.
S3 단계가 수행되면, 고장 판단부(130), 중계부(600), 및 통신변환장치를 포함한 데이터 송수신 장치를 통하여 파급정전 검출 장치(100)로부터 파급정전 발생 신호에 대응하여 전기적 고장으로 판단된 수전설비(300) 정보 및 수전설비(300)에 상응하는 사용자 정보를 전달하는 단계(S4)가 수행된다.
마지막으로, 전기적 고장으로 판단된 수전설비(300) 정보 및 수전설비(300)에 상응하는 사용자 정보를 수신한 관리 서버(700)가 전기적 고장이 발생한 수전설비(300)의 사용자 정보를 관리하는 단계(S5)가 수행될 수 있다.
상기 도 1 내지 7에 대한 기재에서 언급한 본 발명의 실시 예에 따른 파급정전 검출 장치 및 이를 이용한 파급정전 관리 시스템 및 방법에 대한 설명은 오로지 설명적인 용도로만 사용되어야 할 것이며, 특허청구범위를 제한하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 실시 예 이외에도, 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 균등한 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것임은 당연할 것이다.

Claims (16)

  1. 사용자의 수전설비에 전력을 공급하는 변압기에서의 전류가 고장검출전류를 초과하는지 여부를 감지하는 전류 감지부;
    상기 변압기의 전압이 무전압 임계값 미만인지 여부를 감지하는 전압 감지부; 및
    상기 전류 감지부가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 상기 전압 감지부가 상기 무전압 임계값 미만의 전압을 감지하는 경우, 상기 사용자의 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하여 송출하는 고장 판단부를 포함하며,
    상기 고장 판단부는,
    상기 전류 감지부가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 상기 전압 감지부가 상기 무전압 임계값 미만인 전압을 상기 고장검출전류를 초과하는 전류의 감지 시점으로부터 기설정된 무전압 감지 시간 이내에 감지하면 상기 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 파급정전 검출 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 전류 감지부 및 상기 전압 감지부는,
    변압기 1차 측에 설치된 컷 아웃 스위치(COS, Cut Out Switch)의 전류 및 전압을 감지하는 것을 특징으로 하는 파급정전 검출 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 무전압 감지 시간은,
    상기 고장검출전류를 초과하는 전류가 감지된 후, 정전 정보의 송수신, 변전소 차단기 작동, 및 배전설비 보호기기의 작동을 포함하는 정전 프로세스가 완료되기까지의 시간인 것을 특징으로 하는 파급정전 검출 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장검출전류는,
    상기 수전설비의 정격전류와 변전소 차단기의 용량에 상응하는 전류 사이에 설정된 전류 값인 것을 특징으로 하는 파급정전 검출 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 무전압 임계값은,
    배전자동화 시스템의 고장 감지 장치의 기준 전압의 80% 미만의 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 파급정전 검출 장치.
  7. 사용자의 수전설비에 전력을 공급하는 변압기에서 측정한 전류 및 전압을 감지하여 상기 사용자의 수전설비에서의 전기적 고장에 의한 파급정전의 발생 여부에 관한 신호를 생성하여 송출하는 파급정전 검출 장치;
    상기 파급정전의 발생에 관한 신호를 상기 파급정전 검출 장치로부터 수신하고, 전기적 고장으로 판단된 상기 수전설비 정보 및 상기 수전설비에 상응하는 사용자 정보를 전달하는 중계부; 및
    상기 전기적 고장이 발생한 수전설비의 사용자 정보를 관리하는 관리 서버를 포함하며,
    상기 파급정전 검출 장치는,
    상기 변압기의 전류가 고장검출전류를 초과하는지 여부 및 상기 변압기의 전압이 무전압 임계값 미만인지 여부에 근거하여 상기 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전의 발생 여부에 관한 신호를 생성하되, 상기 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 상기 무전압 임계값 미만인 전압을 상기 고장검출전류를 초과하는 전류의 감지 시점으로부터 기설정된 무전압 감지 시간 이내에 감지하면 상기 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 파급정전 검출 장치는,
    변압기 1차 측에 설치된 컷 아웃 스위치(Cut Out Switch)의 전류 및 전압을 감지하는 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 무전압 감지 시간은,
    상기 고장검출전류를 초과하는 전류가 감지된 후, 정전 정보의 송수신, 변전소 차단기 작동, 및 배전설비 보호기기의 작동을 포함하는 정전 프로세스가 완료되기까지의 시간인 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 시스템.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 고장검출전류는,
    상기 수전설비의 정격전류와 변전소 차단기의 용량에 상응하는 전류 사이에 설정된 전류 값인 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 시스템.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 무전압 임계값은,
    배전자동화 시스템의 고장 감지 장치의 기준 전압인 대지 전압의 80% 미만의 값으로 설정된 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 시스템.
  14. 전류 감지부가 사용자의 수전설비에 전력을 공급하는 변압기에서의 전류가 고장검출전류를 초과하는지 여부를 감지하는 단계;
    전압 감지부가 상기 변압기의 전압이 무전압 임계값 미만인지 여부를 감지하는 단계; 및
    상기 고장 판단부가 상기 전류 감지부가 고장검출전류를 초과하는 전류를 감지하고, 상기 전압 감지부가 상기 무전압 임계값 미만의 전압을 감지하는 경우, 상기 사용자의 수전설비의 전기적 고장에 의한 파급정전 발생 신호를 생성하여 송출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    중계부가 상기 파급정전 검출 장치로부터 수신한 상기 파급정전 발생에 신호에 대응하여 전기적 고장으로 판단된 상기 수전설비 정보 및 상기 수전설비에 상응하는 사용자 정보를 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    관리 서버가 상기 전기적 고장이 발생한 수전설비의 사용자 정보를 관리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파급정전 관리 방법.
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