KR101247088B1 - 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법 - Google Patents

스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

배전계통의 토폴로지 해석 및 계통해석(즉, 조류해석, 고장해석)을 통해 보호기기의 보호협조 정정값을 산출하여 스마트 배전 운영시스템에 적용하도록 한 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법이 제시된다. 제시된 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치는 배전계통 상태정보를 취득하여 배전계통의 토폴로지 정보를 생성하고, 생성된 토폴로지 정보를 근거로 복수의 보호기기들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 적어도 하나 이상의 통신대상 기기를 설정하고, 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 조류 방향을 포함하는 계통 조류를 산출하고, 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 고장 발생시 발생하는 고장전류를 산출하여 보호협조 정정값을 생성한다.

Description

스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTO-COORDINATING THE PROTECTICE DEVICE OF SMART POWER DISTRIBUTION OPERATING SYSTEM}
본 발명은 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스마트 배전 운영시스템의 배전계통에서 발생할 수 있는 고장, 과부하, 불균형, 토폴로지 및 계통 상태의 변경 등에 의한 문제점을 해결하기 위해서 보호기기의 보호협조 정정을 수행하여 배전계통의 운영효율을 향상시키는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법에 대한 것이다.
스마트 배전 운영시스템은 배전계통에 대해 계측, 보호, 감시 및 제어 등의 기능을 수행한다. 즉, 스마트 배전 운영시스템은 배전계통의 현재 상태를 감시하여 정확히 파악하고, 배전계통에서 발생할 수 있는 여러 가지 문제점(고장, 과부하, 불균형 등)에 대한 해결안을 계통제어 및 운영방안 등의 형태로 운전원에게 제시하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어로 구성되는 시스템이다.
스마트 배전 운영시스템은 대량의 분산 전원이 연계되고 배전계통의 상시 루프 운전 등으로 다중 변전소의 연계 운전을 수행한다. 스마트 배전 운영시스템은 배전계통의 운영신뢰도를 증가시키기 위해 다양한 선로 및 분산전원 보호기기의 보호협조를 수행한다. 이를 위해, 도 1에 도시된 바와 같이, 스마트 배전 운영시스템은 배전계통의 계통상태를 계측하는 복수의 계측장치(10)들, 이중화되어 복수의 계측장치들에서 계측된 계통상태를 관리하는 계측데이터 서버(20), 보호협조 정보(정책)를 관리 및 적용하는 메인서버(30), 배전계통의 운영에 관련된 정보들을 저장하는 데이터베이스 서버(40), 보호협조 정보에 대한 정정치를 산출하여 기존의 보호협조 정보를 정정하는 사용자 단말(50), 복수의 보호기기(60)들로 구성된다. 스마트 배전 운영시스템은 주기적 혹은 이벤트적인 운영방안을 산출하여 해당부분에 전송한다. 이때, 메인서버(30)에서 주기적으로 계통상태를 연산하기 위해 운영되는 소프트웨어는 주기적이며 순차적으로 수행된다. 이벤트 상황에 대처하기 위해 이벤트 모드의 소프트웨어가 연산수행하여 이벤트 상황에 대처한다.
스마트 배전 운영시스템에서는 배전계통의 토폴로지 혹은 계통 상태의 변경이 발생한 경우 보호기기의 보호협조 정정을 수행한다. 즉, 스마트 배전 운영시스템은 방사상으로 구성된 배전계통에서 보호기기의 협조시간 차 및 기기동작을 위한 정정치를 계산하여 수동으로 보호협조 정정을 수행한다.
종래의 스마트 배전 운영시스템에서는 보호기기의 보호협조 정정이 필요한 경우, 운영자가 협조 계획에 관련된 무서 및 훈련용 시뮬레이션을 통해 보호기기의 보호협조 정정치를 산출하여 수동으로 보호협조 정정을 수행한다. 즉, 종래의 스마트 배전 운영시스템에서는 운영자가 관련된 기술프로그램을 이용하여 고장전류, 고장해석, Pick-Up치, 보호협조 기기간의 지연시간 등을 수동적으로 산출하여 이를 운영 시스템에 반영하는 방법을 이용하였다.
하지만, 종래의 배전계통의 보호협조 정정 방법에서는 배전계통의 토폴로지 혹은 보호협조 상태가 변경됨을 감지하기 어려우며, 감지하여도 즉시 대처하기 어려운 문제점이 있다. 즉, 종래의 배전계통 보호협조 정정방법은 계통 상황에 대해 문서 및 훈련용 시뮬레이터의 검토 후에 보호협조 정정이 수행되기 때문에, 중간에 발생하는 계통 상태 변경에 따른 보호협조 정정이 어려운 문제점이 있다.
최근에는 배전계통에 다수의 분산전원 및 다수의 보호기기가 연계되고, 배전계통의 다수의 연계점을 통한 운영효율의 향상을 위해 환상망(Loop)으로 운영된다. 따라서, 스마트 배전 운영시스템은 다수의 분산전원 및 보호기기를 포함하고 환상망 운영되는 배전계통에 대한 보호협조가 요구되고 있다.
하지만, 종래의 보호협조 정정 방법을 이용하는 경우 선로당 보호협조 지연을 가질 수 있는 보호기기의 수가 한정되고, 정정방법 또한 제한적인 문제점이 있다.
한국등록특허 제10-0941478호(명칭: 분산전원 연계 배전계통에서의 보호협조 평가시스템 및 그 구동방법)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 배전계통의 토폴로지 해석 및 계통해석(즉, 조류해석, 고장해석)을 통해 보호기기의 보호협조 정정값을 산출하여 스마트 배전 운영시스템에 적용하도록 한 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 즉, 본 발명은 배전계통에 이벤트 발생 시 능동적으로 발생상황에 대처하기 위한 것으로 계통이 변경된 상황에서 즉각적인 보호기기의 협조를 위한 정정값을 연산적용하여 계통상황이 수시로 변경되는 운영환경에 대처하도록 한 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치는, 복수의 계측장치들, 복수의 분산전원들, 복수의 보호기기들, 복수의 자동 스위치들 및 메인서버를 포함하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치에 있어서, 복수의 계측장치들로부터 배전계통 상태정보를 취득하는 상태정보 취득부; 취득한 배전계통 상태정보를 근거로 배전계통의 토폴로지 정보를 생성하는 토폴로지 생성부; 생성된 토폴로지 정보를 근거로 복수의 보호기기들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 적어도 하나 이상의 통신대상 기기를 설정하는 통신 설정부; 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 조류 방향을 포함하는 계통 조류를 산출하는 조류 산출부; 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 고장 발생시 발생하는 고장전류를 산출하는 고장전류 산출부; 및 복수의 보호기기들 각각에 대해 설정된 통신대상 기기와 산출한 계통 조류 및 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성하는 정정값 생성부를 포함한다.
상태정보 취득부는, 배전계통의 계통구성, 통신가능 기기 정보를 포함하는 배전계통 상태정보를 취득한다.
상태정보 취득부는, 기저장된 복수의 스위치들의 기기 정보로부터 통신가능 기기 정보를 취득한다.
통신 설정부는, 토폴로지 정보를 근거로 복수의 보호기기들을 구역별로 분류하고, 복수의 보호기기들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기를 설정한다.
조류 산출부는, 토폴로지 정보에서 해석단위 배전계통의 기준 모선을 설정하고, 설정된 기준 모선의 조류 방향을 단방향으로 설정하여 계통 조류를 산출한다.
고장전류 산출부는, 3상 단락 발생시 고장전류와, 2선 단락 발생시 고장전류와, 2선 지락 발생시 고장전류 및 1선 지락 발생시 고장전류 중에 적어도 하나를 포함하는 고장전류를 산출한다.
정정값 생성부는, 복수의 보호기기들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기, 조류 방향, 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성한다.
생성된 보호협조 정정값을 이용하여 기설정된 보호협조 정보를 정정하고, 정정된 보호협조 정보를 메인서버를 통해 복수의 보호기기들에게 전송하도록 제어하는 제어부를 더 포함한다.
제어부는, 계통 조류를 이용하여 방향성 계전정보를 정정하고, 고장전류를 이용하여 복수의 보호기기들 각각의 최소동작전류를 정정한다.
배전계통의 보호협조 정보를 저장하고, 복수의 계측장치들과 복수의 분산전원들과 복수의 보호기기들 및 복수의 자동 스위치들의 구조를 포함하는 기기 정보를 저장하는 저장부를 더 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법은, 복수의 계측장치들, 복수의 분산전원들, 복수의 보호기기들, 복수의 자동 스위치들 및 메인서버를 포함하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법에 있어서, 복수의 계측장치들로부터 배전계통 상태정보를 취득하는 단계; 취득한 배전계통 상태정보를 근거로 배전계통의 토폴로지 정보를 생성하는 단계; 생성된 토폴로지 정보를 근거로 복수의 보호기기들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 적어도 하나 이상의 통신대상 기기를 설정하는 단계; 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 조류 방향을 포함하는 계통 조류를 산출하는 단계; 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 고장 발생시 발생하는 고장전류를 산출하는 단계; 및 복수의 보호기기들 각각에 대해 설정된 통신대상 기기와 산출한 계통 조류 및 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성하는 단계를 포함한다.
배전계통 상태정보를 취득하는 단계에서는, 배전계통의 계통구성, 통신가능 기기 정보를 포함하는 배전계통 상태정보를 취득한다.
배전계통 상태정보를 취득하는 단계에서는, 기저장된 복수의 스위치들의 기기 정보로부터 통신가능 기기 정보를 취득한다.
통신대상 기기를 설정하는 단계에서는, 토폴로지 정보를 근거로 배전계통을 복수의 구역들로 구분하는 단계; 구분된 복수의 구역들을 근거로 복수의 보호기기들을 구역별로 분류하는 단계; 및 구역별로 분류된 복수의 보호기기들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기를 설정하는 단계를 포함한다.
계통 조류를 산출하는 단계에서는, 토폴로지 정보에서 해석단위 배전계통의 기준 모선을 설정하는 단계; 및 설정된 기준 모선의 조류 방향을 단방향으로 설정하여 계통 조류를 산출하는 단계를 포함한다.
고장전류를 산출하는 단계에서는, 3상 단락 발생시 고장전류와, 2선 단락 발생시 고장전류와, 2선 지락 발생시 고장전류 및 1선 지락 발생시 고장전류 중에 적어도 하나를 포함하는 고장전류를 산출한다.
보호협조 정정값을 생성하는 단계에서는, 복수의 보호기기들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기, 조류 방향, 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성한다.
생성된 보호협조 정정값을 이용하여 기설정된 보호협조 정보를 정정하는 단계를 더 포함한다.
보호협조 정보를 정정하는 단계에서는, 산출한 계통 조류를 이용하여 방향성 계전정보를 정정하는 단계; 및 산출한 고장전류를 이용하여 복수의 보호기기들 각각의 최소동작전류를 정정하는 단계를 포함한다.
생성된 보호협조 정정값을 이용하여 정정한 보호협조 정보를 메인서버를 통해 복수의 보호기기들에게 전송하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법은 배전계통에 포함된 기기들의 배전계통 상태정보를 이용하여 생성한 토폴로지를 근거로 보호협조 정정값을 생성하여 보호협조 정보를 정정함으로써, 수시로 변경되는 배전계통 운영환경에 빠르게 대처하여 배전계통을 운영 효율이 증대되고, 원활한 배전계통 보호기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법은 수시로 변경되는 배전계통 운영환경에 따라 배전계통의 보호협조 정보를 정정함으로써, 배전계통에서 전력공급이 중단되는 것을 방지하고, 전기설비를 안전하게 운영할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 스마트 배전 운영시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템을 설명하기 위한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 도 3의 통신 설정부를 설명하기 위한 도면.
도 5는 도 3의 정정값 생성부를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 도 6의 토폴로지 생성 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 도 6의 통신대상 기기 설정 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 9 및 도 10은 도 6의 계통 조류 산출 단계를 설명하기 위한 흐름도.
도 11은 도 6의 고장전류 산출 단계를 설명하기 위한 흐름도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템은 복수의 계측장치(10)들, 계측데이터 서버(20), 메인서버(30), 데이터베이스 서버(40), 사용자 단말(50), 복수의 보호기기(60), 보호기기 자동정정 장치(100)를 포함하여 구성된다.
복수의 계측장치(10)들은 배전계통에 분산 설치되어 배전계통의 상태정보를 계측하여 계측데이터 서버(20)와 메인서버(30) 및 보호기기 자동정정 장치(100)로 전송한다. 이때, 복수의 계측장치(10)들은 계통의 구성(즉, 방사상 구성, 환상망 구성 등)을 확인할 수 있는 계측데이터를 계측하여 전송한다.
계측데이터 서버(20)는 복수의 계측장치(10)들로부터 수신한 계측데이터를 저장한다. 이때, 계측데이터 서버(20)는 하나의 계측데이터 서버(20)에서 고장이 발생한 경우에도 배전계통이 정상으로 구동하도록 이중화 구조로 구성된다.
메인서버(30)는 기설정된 보호협조 정보에 따라 배전계통의 운영을 관리한다. 즉, 메인서버(30)는 보호협조 정보를 복수의 보호기기(60)들에게 전송하여 기기간의 보호협조를 수행하도록 한다. 메인서버(30)는 배전계통의 상태 변경시 보호기기 자동정정 장치(100)로부터 보호협조 정보를 수신한다. 이때, 메인서버(30)는 보호협조 정정값을 반영한 보호협조 정보를 수신한다. 메인서버(30)는 수신한 보호협조 정보를 복수의 보호기기(60)들에게 전송하여 배전계통의 변경 상태를 반영하여 보호협조를 수행하도록 한다.
메인서버(30)는 배전계통의 운영정보를 사용자 단말(50)로 전송한다. 즉, 메인서버(30)는 배전계통의 운영 상태를 사용자가 확인할 수 있도록 하기 위해서 계측데이터, 보호협조 정보 등을 포함하는 운영정보를 사용자 단말(50)로 전송한다.
데이터베이스 서버(40)는 배전계통의 운영과 관련된 정보를 저장하고 관리한다.
사용자 단말(50)은 메인서버(30)로부터 수신되는 배전계통의 운영정보를 디스플레이한다. 이때, 사용자 단말(50)은 HMI(또는 MMI)를 통해 배전계통의 운영상태를 디스플레이한다.
보호기기(60)는 차단기, 리크로저 등과 같이 배전계통에 분산전원이 추가됨에 따라 배전계통의 운영 안정성을 높이기 위해 설치되는 기기이다. 여기서, 보호기기(60)는 동종업계에 종사하는 자라면 쉽게 알 수 있는 내용이므로 상세한 설명을 생략한다.
보호기기 자동정정 장치(100)는 첨부된 도면을 참조하여 후술하기로 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 도 4는 도 3의 통신 설정부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 도 3의 정정값 생성부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치(100)는 통신부(110), 상태정보 취득부(120), 토폴로지 생성부(130), 통신 설정부(140), 조류 산출부(150), 고장전류 산출부(160), 정정값 생성부(170), 제어부(180), 저장부(190)를 포함하여 구성된다. 여기서, 메인서버(30)에서 보호협조 정정을 수행하는 경우, 저장부(190)가 구성에서 제외될 수도 있다.
통신부(110)는 네트워크를 통해 연결된 메인서버(30), 데이터베이스 서버(40), 계측데이터 서버(20), 복수의 계측장치(10)들과 데이터를 송수신한다. 즉, 통신부(110)는 복수의 계측장치(10)들로부터 배전계통 상태정보를 수신하여 상태정보 취득부(120)로 전송한다. 통신부(110)는 데이터베이스 서버(40)로부터 배전계통의 상태정보 취득을 위한 배전계통 정보를 수신한다. 즉, 저장부(190)에 배전계통 정보(예를 들면, 보호협조 정보, 복수의 계측장치(10)들에 대한 기기 정보, 복수의 분산전원들에 대한 기기 정보, 복수의 보호기기(60)들에 대한 기기 정보, 복수의 자동 스위치들에 대한 기기 정보)가 저장되어 있지 않은 경우, 통신부(110)는 데이터베이스 서버(40)로부터 배전계통 정보를 수신한다. 통신부(110)는 제어부(180)의 제어에 따라 보호협조 정정값을 반영한 보호협조 정보를 메인서버(30)로 전송한다. 이때, 메인서버(30)에서 보호협조 정정을 처리하는 경우, 통신부(110)는 보호협조 정정값을 메인서버(30)로 전송할 수도 있다.
상태정보 취득부(120)는 배전계통의 상태정보를 취득한다. 즉, 상태정보 취득부(120)는 통신부(110)를 통해 복수의 계측장치(10)들로부터 배전계통 상태정보를 취득한다. 이때, 상태정보 취득부(120)는 배전계통의 계통구성, 통신가능 기기 정보를 포함하는 배전계통 상태정보를 취득한다. 여기서, 상태정보 취득부(120)는 기저장된 복수의 스위치들의 기기 정보로부터 통신가능 기기 정보를 취득한다. 즉, 상태정보 취득부(120)는 저장부(190)에 저장된 배전계통 정보들 중에서 복수의 스위치들의 기기 정보를 검출한다. 예를 들면, 상태정보 취득부(120)는 검출한 복수의 스위치들의 기기 정보에서 스위치의 구조(ACD구조 중 CBSW_STA에서 CBSW_TYPE)과 스위치 Measurement(ACD 구조 중 CBSW_STA에서 CBSW_LOCKV)정보를 이용하여 통신가능 기기 정보를 취득한다. 이때, 상태정보 취득부(120)는 통신부(110)를 통해 데이터베이스 서버(40)로부터 수신한 복수의 스위치들의 기기 정보를 이용하여 통신가능 기기 정보를 취득할 수도 있다.
토폴로지 생성부(130)는 배전계통의 상태정보를 근거로 배전계통의 토폴로지 정보를 생성한다. 즉, 토폴로지 생성부(130)는 상태정보 취득부(120)에서 취득한 계통구성, 통신가능 기기 정보를 이용하여 배전계통의 토폴로지 정보를 생성한다.
통신 설정부(140)는 보호협조 정정값의 산출을 위해 이벤트 발생시 통신이 되어야할 보호기기 쌍(Pair of Protection Coordination Equipment)를 설정한다. 즉, 통신 설정부(140)는 임의 구간고장에서 이벤트 발생 시 이벤트정보에 따라 수행해야할 기능을 신호로 주고받으며 통신 프로토콜의 특성에 따라 주고받아야할 신호를 송출(Broadcast)하기 때문에 각 보호기기(60)간의 통신을 주고받아야하는 기기를 설정한다. 이를 위해, 통신 설정부(140)는 생성된 토폴로지 정보를 근거로 복수의 보호기기(60)들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 적어도 하나 이상의 통신대상 기기를 설정한다. 이때, 통신 설정부(140)는 토폴로지 정보를 근거로 복수의 보호기기(60)들을 구역별로 분류하고, 복수의 보호기기(60)들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기를 설정한다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 배전계통은 복수의 자동 스위치들(G1~G6) 및 복수의 보호기기(60)들(R1, R2)을 포함하여 구성되는 경우를 예로 들면, 통신 설정부(140)는 자동 스위치(G1)를 보호기기(R1)의 좌측 통신대상 기기로 설정한다. 통신 설정부(140)는 자동 스위치(G2), 자동 스위치(G2), 보호기기(R2)를 우측 통신대상 기기로 설정한다.
조류 산출부(150)는 보호협조 정정값의 산출을 위해 배전계통의 조류 방향을 산출한다. 즉, 조류 산출부(150)는 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 조류 방향을 포함하는 계통 조류를 산출한다. 이를 위해, 조류 산출부(150)는 보호협조 정보에 포함된 방향성 계전정보의 정정을 위해 해석단위 배전계통의 기준 모선을 산정한다. 조류 산출부(150)는 기준 모선의 조류방향을 단방향으로 설정하는 연산을 수행한다. 이때, 조류 산출부(150)는 분할 전력 조류 계산법을 이용하여 해당 배전계통의 조류 흐름만을 연산 결과로 산출한다.
고장전류 산출부(160)는 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 고장 발생시 발생하는 고장전류를 산출한다. 즉, 고장전류 산출부(160)는 보호기기(60)의 최소동작전류의 산정을 위해 필요한 배전계통의 고장해석 결과인 고장전류를 산출한다. 이때, 고장전류 산출부(160)는 3상 단락 발생시 고장전류와, 2선 단락 발생시 고장전류와, 2선 지락 발생시 고장전류 및 1선 지락 발생시 고장전류 중에 적어도 하나를 포함하는 고장전류를 산출한다.
정정값 생성부(170)는 보호협조 정보의 정정을 위한 보호협조 정정값을 생성한다. 즉, 정정값 생성부(170)는 복수의 보호기기(60)들 각각에 대해 설정된 통신대상 기기와 산출한 계통 조류 및 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성한다. 여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 정정값 생성부(170)는 통신 설정부(140)에서 설정된 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기와, 조류 산출부(150)에서 산출한 조류 방향, 및 고장전류 산출부(160)에서 산출한 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 포함하는 테이블 형태(즉, 패키지화된 데이터)로 생성한다.
제어부(180)는 생성된 보호협조 정정값을 이용하여 기설정된 보호협조 정보를 정정한다. 즉, 제어부(180)는 보호협조 정정값의 계통 조류를 이용하여 방향성 계전정보를 정정한다. 제어부(180)는 보호협조 정정값의 고장전류를 이용하여 복수의 보호기기(60)들 각각의 최소동작전류를 정정한다.
제어부(180)는 정정된 보호협조 정보를 복수의 보호기기(60)들 각각에 전달한다. 즉, 제어부(180)는 정정된 보호협조 정보를 메인서버(30)로 전송한다. 메인서버(30)는 수신한 보호협조 정보를 데이터베이스 서버(40)로 전송하여 저장한다. 메인서버(30)는 수신한 보호협조 정보를 복수의 보호기기(60)들에게 전송한다.
제어부(180)는 메인서버(30)에서 보호협조 정정을 수행하는 경우 보호협조 정정값을 메인서버(30)로 전송한다. 즉, 제어부(180)는 정정값 생성부(170)에서 생성된 보호협조 정정값을 통신부(110)를 통해 메인서버(30)로 전송한다. 메인서버(30)는 수신한 보호협조 정정값을 이용하여 데이터베이스 서버(40)에 저장된 보호협조 정보를 정정한다. 즉, 메인서버(30)는 데이터베이스 서버(40)에 저장된 보호협조 정보를 검출한다. 메인서버(30)는 검출한 보호협조 정보의 방향성 계전정보를 수신한 보호협조 정정값의 계통 조류를 이용하여 정정한다. 메인서버(30)는 검출한 보호협조 정보 중에서 복수의 보호기기(60)들 각각의 최소동작전류를 수신한 보호협조 정정값의 고장전류를 이용하여 정정한다.
저장부(190)는 배전계통의 보호협조 정보를 저장한다. 즉, 저장부(190)는 방향성 계전정보, 복수의 보호기기(60)들 각각의 최소동작전류, 통신대상 기기 정보를 포함하는 보호협조 정보를 저장한다.
저장부(190)는 배전계통에 포함된 기기들에 대한 기기 정보를 저장한다. 즉, 저장부(190)는 배전계통에 포함되는 복수의 계측장치(10)들과 복수의 분산전원들과 복수의 보호기기(60)들 및 복수의 자동 스위치들의 구조를 포함하는 기기 정보를 저장한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 7은 도 6의 토폴로지 생성 단계를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 8은 도 6의 통신대상 기기 설정 단계를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 9 및 도 10은 도 6의 계통 조류 산출 단계를 설명하기 위한 흐름도이고, 도 11은 도 6의 고장전류 산출 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 보호기기 자동정정 장치(100)는 배전계통의 상태 정보를 취득한다(S100). 즉, 보호기기 자동정정 장치(100)는 스마트 배전 운영시스템에서 복수의 계측장치(10)들로부터 배전계통 상태정보를 취득한다.
보호기기 자동정정 장치(100)는 취득한 배전계통의 상태 정보를 근거로 배전계통의 토폴로지를 생성한다(S200). 보호기기 자동정정 장치(100)는 취득한 배전계통 상태정보를 근거로 배전계통의 토폴로지 정보를 생성한다. 보호기기 자동정정 장치(100)는 배전계통의 계통구성, 통신가능 기기 정보를 포함하는 배전계통 상태정보를 취득한다. 이때, 보호기기 자동정정 장치(100)는 기저장된 복수의 스위치들의 기기 정보로부터 통신가능 기기 정보를 취득한다. 여기서, 도 7을 참조하여 배전계통의 토폴로지를 생성하는 단계를 더욱 상세하게 설명하면 아래와 같다.
보호기기 자동정정 장치(100)는 변전소 내의 해석 절점(즉, 모선, BUS)을 생성(S210)한 후에, 모선 데이터 필드를 생성한다(S220). 이때, 보호기기 자동정정 장치(100)는 변전소 및 전기적 절점(node) 간의 링크를 생성하고, 브랜치(Branch) 및 인젝션(Injection)과의 링크를 생성하여 모선 데이터 필드를 생성한다. 해당 해석범위(변전소)에 대한 모선 데이터 필드의 생성이 완료되면(S230; 예), 보호기기 자동정정 장치(100)는 연계계폐기의 상태정보를 이용하여 아일랜드(ISLAND) 연결정보 링크를 생성한다. 해당 해석범위(즉, 아일랜드)의 모선 생성이 완료되면(S240; 예), 보호기기 자동정정 장치(100)는 통신대상 기기 설정단계를 수행한다.
보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 토폴로지를 근거로 복수의 보호기기(60)들 각각에 대한 통신대상 기기를 설정한다(S300). 즉, 보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 토폴로지 정보를 근거로 복수의 보호기기(60)들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 적어도 하나 이상의 통신대상 기기를 설정한다. 여기서, 도 8을 참조하여 통신대상 기기를 설정하는 단계를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하면 아래와 같다. 보호기기 자동정정 장치(100)는 기생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통을 복수의 구역들로 구분하고(S310), 배전계통에 포함된 복수의 보호기기(60)들을 구역별로 구분한다(S320). 보호기기 자동정정 장치(100)는 구역별로 분류된 복수의 보호기기(60)들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기를 설정(S330)하여, 복수의 보호기기(60)들 각각에 대한 통신대상 기기를 설정한다(S340).
보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 토폴로지를 근거로 배전계통의 계통 조류를 산출한다(S400). 이때, 보호기기 자동정정 장치(100)는 토폴로지 정보에서 해석단위 배전계통의 기준 모선을 설정한다. 보호기기 자동정정 장치(100)는 설정된 기준 모선의 조류 방향을 단방향으로 설정하여 계통 조류를 산출한다. 여기서, 도 9 및 도 10을 참조하여 계통 조류를 산출하는 단계를 더욱 상세하게 설명하면 아래와 같다. 보호기기 자동정정 장치(100)는 영상분 임피던스 라인(Zero Impedance Line) 또는 개폐기의 닫힘 상태에 따른 모선 병합을 수행하여(S405), 기준 모선을 생성한다(S410). 보호기기 자동정정 장치(100)는 Y-Matrix를 생성(S415)한 후에 인젝션의 기준값을 설정한다(S420). 보호기기 자동정정 장치(100)는 자코빈 행렬을 생성(S425)한 후에, 미스매치(MISMATCH) 값을 산출한다(S430). 산출한 미스매치 값이 설정값 이하이면(S435; 예), 보호기기 자동정정 장치(100)는 미스매치값의 분배를 수행한다(S440). 이후, 보호기기 자동정정 장치(100)는 자코빈값을 생성(S445)하고, 역행렬을 수행(S450)하여 전압 및 위상각 변화량을 산출한다(S445). 모선 전압이 기준값에 수렴하면(S460; 예), 보호기기 자동정정 장치(100)는 모선간 조류 인젝션(FLOW INJECTION)을 산출(S465)하여 조류 방향을 설정한다(S470).
보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 토폴로지를 근거로 배전계통의 고장 전류를 산출한다(S500). 즉, 보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 고장 발생시 발생하는 고장전류를 산출한다. 이때, 보호기기 자동정정 장치(100)는 3상 단락 발생시 고장전류와, 2선 단락 발생시 고장전류와, 2선 지락 발생시 고장전류 및 1선 지락 발생시 고장전류 중에 적어도 하나를 포함하는 고장전류를 산출한다. 여기서, 도 11을 참조하여 고장 전류를 산출하는 단계를 더욱 상세하게 설명하면 아래와 같다. 보호기기 자동정정 장치(100)는 영상분 임피던스 라인(Zero Impedance Line) 또는 개폐기의 닫힘 상태에 따른 모선 병합을 수행한다(S510), 보호기기 자동정정 장치(100)는 유효 모선을 분류(S520)한 후에, Y-MATRIX를 생성(S530)하고, Z-MATRIX를 생성한다(S540). 보호기기 자동정정 장치(100)는 유효 모선과 Y-MATRIX 및 Z-MATRIX를 이용하여 고장전류를 산출한다. 즉, 보호기기 자동정정 장치(100)는 3상 단락 고장전류를 산출(S550)하고, 3선 단락 고장전류를 산출(S560)한다. 보호기기 자동정정 장치(100)는 2선 지락 고장전류를 산출(S570)하고, 1선 지락 고장전류를 산출한다(S580).
보호기기 자동정정 장치(100)는 기설정된 통신대상 기기와, 기산출한 계통 조류 및 고장 전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성한다(S600). 이때, 보호기기 자동정정 장치(100)는 복수의 보호기기(60)들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기, 조류 방향, 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성한다.
보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 보호협조 정정값을 이용하여 기설정된 보호협조 정보를 정정한다(S700). 즉, 보호기기 자동정정 장치(100)는 보호협조 정정값의 계통 조류를 이용하여 방향성 계전정보를 정정하고, 보호협조 정정값의 고장전류를 이용하여 복수의 보호기기(60)들 각각의 최소동작전류를 정정한다. 여기서, 메인서버(30)에서 보호협조 정보를 정정하는 경우, S700 단계는 생략될 수 있다.
보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 보호협조 정정값을 이용하여 정정한 보호협조 정보를 메인서버(30)를 통해 복수의 보호기기(60)들에게 전송한다(S800). 여기서, 메인서버(30)에서 보호협조 정보를 정정하는 경우, 보호기기 자동정정 장치(100)는 생성된 보호협조 정정값을 메인서버(30)로 전송한다. 메인서버(30)는 수신한 보호협조 정정값을 이용하여 보호협조 정보를 정정한 후에 복수의 보호기기(60)들에게 전송한다.
상술한 바와 같이, 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법은 배전계통에 포함된 기기들의 배전계통 상태정보를 이용하여 생성한 토폴로지를 근거로 보호협조 정정값을 생성하여 보호협조 정보를 정정함으로써, 수시로 변경되는 배전계통 운영환경에 빠르게 대처하여 배전계통을 운영 효율이 증대되고, 원활한 배전계통 보호기능을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법은 수시로 변경되는 배전계통 운영환경에 따라 배전계통의 보호협조 정보를 정정함으로써, 배전계통에서 전력공급이 중단되는 것을 방지하고, 전기설비를 안전하게 운영할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
10: 계측장치 20: 계측데이터 서버
30: 메인서버 40: 데이터베이스 서버
50: 사용자 단말 60: 보호기기
100: 보호기기 자동정정 장치 110: 통신부
120: 상태정보 취득부 130: 토폴로지 생성부
140: 통신 설정부 150: 조류 산출부
160: 고장전류 산출부 170: 정정값 생성부
180: 제어부 190: 저장부

Claims (20)

  1. 복수의 계측장치들과 복수의 분산전원들과 복수의 보호기기들과 복수의 자동 스위치들 및 메인서버를 포함하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치에 있어서,
    상기 복수의 계측장치들로부터 배전계통 상태정보를 취득하는 상태정보 취득부;
    상기 취득한 배전계통 상태정보를 근거로 배전계통의 토폴로지 정보를 생성하는 토폴로지 생성부;
    상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 상기 복수의 보호기기들을 구역별로 분류하고, 상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 상기 복수의 보호기기들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기 중에 적어도 하나를 포함하는 통신대상 기기를 설정하는 통신 설정부;
    상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 조류 방향을 포함하는 계통 조류를 산출하는 조류 산출부;
    상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 고장 발생시 발생하는 고장전류를 산출하는 고장전류 산출부; 및
    상기 복수의 보호기기들 각각에 대해 상기 설정된 통신대상 기기와 상기 산출한 계통 조류 및 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성하는 정정값 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상태정보 취득부는,
    배전계통의 계통구성, 통신가능 기기 정보를 포함하는 배전계통 상태정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 상태정보 취득부는,
    기저장된 상기 복수의 스위치들의 기기 정보로부터 상기 통신가능 기기 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조류 산출부는,
    상기 토폴로지 정보에서 해석단위 배전계통의 기준 모선을 설정하고, 설정된 기준 모선의 조류 방향을 단방향으로 설정하여 계통 조류를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 고장전류 산출부는,
    3상 단락 발생시 고장전류와, 2선 단락 발생시 고장전류와, 2선 지락 발생시 고장전류 및 1선 지락 발생시 고장전류 중에 적어도 하나를 포함하는 고장전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 정정값 생성부는,
    상기 복수의 보호기기들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기, 조류 방향, 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 생성된 보호협조 정정값을 이용하여 기설정된 보호협조 정보를 정정하고, 상기 정정된 보호협조 정보를 상기 메인서버를 통해 상기 복수의 보호기기들에게 전송하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 계통 조류를 이용하여 방향성 계전정보를 정정하고, 상기 고장전류를 이용하여 상기 복수의 보호기기들 각각의 최소동작전류를 정정하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    배전계통의 보호협조 정보를 저장하고, 상기 복수의 계측장치들과 복수의 분산전원들과 복수의 보호기기들 및 복수의 자동 스위치들의 구조를 포함하는 기기 정보를 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치.
  11. 복수의 계측장치들과 복수의 분산전원들과 복수의 보호기기들과 복수의 자동 스위치들 및 메인서버를 포함하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법에 있어서,
    상기 복수의 계측장치들로부터 배전계통 상태정보를 취득하는 단계;
    상기 취득한 배전계통 상태정보를 근거로 배전계통의 토폴로지 정보를 생성하는 단계;
    상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 상기 복수의 보호기기들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 적어도 하나 이상의 통신대상 기기를 설정하는 단계;
    상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 구역별로 분류된 상기 복수의 보호기기들 각각에 대해 배전계통의 이벤트발생시 데이터를 송수신하는 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기 중에 적어도 하나를 포함하는 통신대상 기기를 설정하는 단계;
    상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 조류 방향을 포함하는 계통 조류를 산출하는 단계;
    상기 생성된 토폴로지 정보를 근거로 배전계통의 조류 방향을 포함하는 계통 조류를 산출하는 단계;
    상기 복수의 보호기기들 각각에 대해 상기 설정된 통신대상 기기와 상기 산출한 계통 조류 및 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 배전계통 상태정보를 취득하는 단계에서는,
    배전계통의 계통구성, 통신가능 기기 정보를 포함하는 배전계통 상태정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 배전계통 상태정보를 취득하는 단계에서는,
    기저장된 상기 복수의 스위치들의 기기 정보로부터 상기 통신가능 기기 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 통신대상 기기를 설정하는 단계에서는,
    상기 토폴로지 정보를 근거로 배전계통을 복수의 구역들로 구분하는 단계;
    상기 구분된 복수의 구역들을 근거로 상기 복수의 보호기기들을 구역별로 분류하는 단계; 및
    상기 구역별로 분류된 복수의 보호기기들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 계통 조류를 산출하는 단계에서는,
    상기 토폴로지 정보에서 해석단위 배전계통의 기준 모선을 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 기준 모선의 조류 방향을 단방향으로 설정하여 계통 조류를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 고장전류를 산출하는 단계에서는,
    3상 단락 발생시 고장전류와, 2선 단락 발생시 고장전류와, 2선 지락 발생시 고장전류 및 1선 지락 발생시 고장전류 중에 적어도 하나를 포함하는 고장전류를 산출하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 보호협조 정정값을 생성하는 단계에서는,
    상기 복수의 보호기기들 각각에 대해 좌측 통신대상 기기 및 우측 통신대상 기기, 조류 방향, 고장전류를 포함하는 보호협조 정정값을 생성하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  18. 청구항 11에 있어서,
    상기 생성된 보호협조 정정값을 이용하여 기설정된 보호협조 정보를 정정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 보호협조 정보를 정정하는 단계에서는,
    상기 산출한 계통 조류를 이용하여 방향성 계전정보를 정정하는 단계; 및
    상기 산출한 고장전류를 이용하여 상기 복수의 보호기기들 각각의 최소동작전류를 정정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 생성된 보호협조 정정값을 이용하여 정정한 보호협조 정보를 상기 메인서버를 통해 상기 복수의 보호기기들에게 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 방법.
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