KR101294699B1 - 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전계통의 연결 정보 및 설비 정보를 포함하는 배전계통 단선도를 생성할 수 있는 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명인 배전계통 단선도 생성 시스템은 지리 정보 시스템(GIS)의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적하고 상기 배전선로에 포함되는 설비를 노드로 하는 트리를 구성하는 노드 추적부; 상기 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 상기 레벨에 따라 상기 노드들이 배열된 단선도를 생성하는 노드 배열부; 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들을 재배열하는 재배열부를 포함한다.

Description

배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR GENERATING SINGLE LINE DIAGRAM OF POWER DISTRIBUTION}
본 발명은 지리 정보 시스템(GIS, Geographic Information System)을 이용하여 배전계통 단선도를 생성하는 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배전 전력계통 운영을 위해 DAS(Distribution automation system) 시스템을 운영 하고 있는데, 현용 DAS 시스템은 개폐기 조작을 위하여 관리자가 손으로 직접 작성한 단선도(One-line diagram)를 사용하고 있다. 또한, 배전계통 설비 관리를 위해 지리 정보 시스템으로 NDIS(New distribution information system)을 운영 하고 있으며, 관리자가 직접 작성한 단선도를 사용하고 있다. DAS 시스템은 지리정보를 포함하고 있지 않기 때문에 단선도 생성시 지리정보를 포함 할 수 없다. NDIS 시스템의 경우는 배전계통의 연결 정보 및 설비 정보를 모두 포함하고, 설비의 실측 위치와 같은 더 자세한 정보를 포함하는 GIS 정보를 운영하고 하고 있으나, DAS와 NDIS는 배전계통 정보를 각기 다른 포맷으로 저장하고 운영하기 때문에 데이터 동기화의 문제 및 적용 시점의 문제가 발생하고 있다. 또한, 관리자가 직접 회로도를 재 작성하기 때문에 데이터 오류(Mistmatch)의 문제가 발생할 수 있으며, 작성하기 위하여 오랜 시간이 소요된다는 문제가 있다. 논문[손주환, 윤상훈, 임성일, "배전 계통의 효율적 운영을 위한 회선별단선도 자동 생성 기법", 2009년도 대한전기학회 하계학술대회 논문집, pp.10-11, 2009년 7월]에서는 충돌회피 알고리즘을 적용한 회선별 단선도를 개시하고 있으나 DAS시스템을 기반으로 하고 있어 지리정보 시스템상에 구현되기에는 상기와 같은 문제가 있다.
본 발명은 배전계통의 연결 정보 및 설비 정보를 포함하는 배전계통 단선도를 생성할 수 있는 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 배전계통 설비의 실측 위치를 반영한 배전계통 단선도를 생성할 수 있는 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, GIS(Geographic information system)시스템과 연동될 수 있는 배전계통 단선도를 생성할 수 있는 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명인 배전계통 단선도 생성 시스템은 지리 정보 시스템(GIS)의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적하고 상기 배전선로에 포함되는 설비를 노드로 하는 트리를 구성하는 노드 추적부; 상기 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 상기 레벨에 따라 상기 노드들이 배열된 단선도를 생성하는 노드 배열부; 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들을 재배열하는 재배열부를 포함한다.
상기 트리상에서 단순 연결 노드 및 설비 내부 노드를 제거하는 노드 제거부를 더 포함한다.
상기 트리상에서 자식 노드가 2개 이상인 연결 노드는 분기점 노드로 치환하고, 자식 노드가 없는 연결 노드는 부모 노드로 병합하는 노드 병합부를 더 포함한다.
상기 노드 병합부는 상기 병합으로 인하여 상기 분기점 노드가 하나의 자식 노드를 갖게 되는 경우 상기 분기점 노드를 부모 노드로 병합하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 추적부는 상기 지리 정보 시스템의 계통 정보상에서 설비간의 양방향성 연결을 단방향성 연결로 치환하여 배전 선로를 추적하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 추적부는 타겟 노드 리스트 및 추적 노드 리스트를 이용하여 외부 연계점(outer loop) 및 내부 연계점(inner loop)을 정의하는 것을 특징으로 한다.
상기 노드 배열부는 부모 노드를 단선도상에 배열함에 있어서, 자식 노드의 위치가 기 배열된 임의의 노드와 중복되는 경우 상기 부모 노드의 위치를 이동시켜 배열하는 것을 특징으로 한다.
상기 재배열부는 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들에 대응되는 지번 또는 구역명을 맵핑(mapping)하는 것을 특징으로 한다.
상기 재배열부로부터 전달받은 단선도를 외부로 표시하는 디스플레이부를 더 포함한다.
본 발명인 배전계통 단선도 생성 방법은 노드 추적부가 지리 정보 시스템(GIS)의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적하고 상기 배전선로에 포함되는 설비를 노드로 하는 트리를 구성하는 단계; 노드 배열부가 상기 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 상기 레벨에 따라 상기 노드들이 배열된 단선도를 생성하는 단계; 재배열부가 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들을 재배열하는 단계를 포함한다.
상기 트리를 구성하는 단계 다음에, 노드 제거부가 상기 트리상에서 단순 연결 노드, 설비 내부 노드를 제거하는 단계를 더 포함한다.
상기 제거하는 단계 다음에, 노드 병합부가 상기 트리상에서 자식 노드가 2개 이상인 연결 노드는 분기점 노드로 치환하고, 자식 노드가 없는 연결 노드는 부모 노드로 병합하는 단계를 더 포함한다.
상기 재배열하는 단계 다음에, 상기 재배열부가 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들에 대하여 지번 또는 구역명을 맵핑(mapping)하는 단계를 더 포함한다.
상기 재배열부하는 단계 다음에, 디스플레이부가 상기 재배열부로부터 전달받은 단선도를 외부로 표시하는 단계를 더 포함한다.
본 발명인 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법은 배전계통의 연결 정보 및 설비 정보를 포함하는 배전계통 단선도를 생성할 수 있다.
또한, 배전계통 설비의 실측 위치를 반영한 배전계통 단선도를 생성할 수 있다.
또한, GIS(Geographic information system)시스템과 연동될 수 있는 배전계통 단선도를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전계통 단선도 생성 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 노드 추적부의 내부 연계점 처리 개념도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 노드 추적부에서 생성한 트리,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 노드 제거부의 노드 제거 과정의 개념도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 노드 병합부의 노드 병합 과정의 개념도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 노드 배열부의 노드 충돌 처리 과정의 개념도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 생성된 배전계통 단선도, 및
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배전계통 단선도 생성 방법의 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 본 발명에 있어서, 따로 정의되지 않은 용어는 단선도 생성 알고리즘에 일반적으로 사용되는 용어를 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지리 정보 시스템을 이용한 배전계통 단선도 생성 시스템의 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 지리 정보 시스템을 이용한 배전계통 단선도 생성 시스템은 노드 추적부(11), 노드 제거부(12), 노드 병합부(13), 노드 배열부(14), 노드 재배열부(15) 및 디스플레이부(16)를 포함한다.
노드 추적부(11)는 지리 정보 시스템(GIS)의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적할 수 있다. 일반적으로 지리 정보 시스템의 계통 정보는 양방향 탐색을 지원하기 위해 노드와 노드간의 양방향 연결을 사용하는데, 노드 추적부(11)는 부모 노드로부터 자식 노드로 향하는 단방향 연결로 변경하여 부모 노드에서 자식 방향으로의 단방향 추적을 실시할 수 있다. 노드 추적부(11)는 임의의 노드의 자식 노드들을 타겟 노드 리스트에 추가하고 타겟 노드 리스트에 존재하는 노드에 대해서만 추적을 실시한다. 노드 추적부(11)는 추적한 노드는 추적 노드 리스트에 추가하고 타겟 노드 리스트에서 삭제하는 과정을 반복함으로써 배전 선로에 포함되는 노드를 추적할 수 있다. 노드 추적부(11)는 현재 추적중인 노드가 연결 노드인지 또는 현재 추적중인 선로의 정보인지 판단하며, 어느 것에도 해당하지 않을 경우 외부 연계점으로 정의한다. 노드 추적부(11)는 현재 추적 중인 노드의 자식 노드가 추적 노드 리스트에 존재하는 경우 내부 연계점이 발생한 것으로 판단하고 현재 추적중인 노드에 내부 연계점 시작 노드를 자식 노드로 삽입하고, 자식 노드에는 내부 연계점 종료 노드를 삽입한다. 내부 연계점 시작 노드 및 내부 연계점 종료 노드는 노드 추적부(11)의 추적 대상이 되지 않는 특수한 노드로 타겟 노드 리스트에는 추가되지 않으며, 단지 내부 연계점을 나타내기 위한 노드이다. 도 2에서 보는 바와 같이 내부 연계점이 4->5->6->7로 내부 연계점이 발생한 경우 현재 추적중인 노드 7의 자식 노드 4는 이미 추적한 노드로 추적 노드 리스트에 존재하기 때문에 노드 추적부(11)는 내부 연계점이 발생한 것으로 판단한다. 따라서, 현재 추적중인 노드 7에 내부 연계점 시작 노드를 삽입하고, 자식 노드 4에는 내부 연계점 종료 노드를 삽입한다.
노드 추적부(11)는 타겟 노드 리스트상의 모든 노드에 대한 추적을 실시하고 이에 대한 트리를 생성할 수 있다. 노드 추적부(11)는 도 3에서 보는 바와 같이 전력공급이 시작되는 변전소의 CB(Circuit Breaker)로부터 시작하여 외부 연계점, 내부 연계점, 말단 선로(Terminal link) 또는 수용점(Customer)에서 종료되는 구조의 트리를 구성할 수 있다.
노드 제거부(12)는 노드 추적부(11)에서 생성한 트리상에서 의미없는 노드를 제거할 수 있다. 도 4a 에서 보는 바와 같이 지리 정보 시스템은 1개의 설비를 복수개의 노드로 분할하여 저장하는데, 단선도 생성을 위하여 필요한 노드는 중심노드(o)와 복수개의 개폐기(1~4)이다. 따라서 노드 제거부(12)는 도 4b와 같이 분할된 노드 중 의미없는 단순 연결노드(c)를 제거하여 단선도 생성에 필요한 노드만으로 간소화 할 수 있다. 노드 제거부(12)는 단순 연결노드(c)를 제거함에 있어서 중심 노드와 개폐기간의 연결 정보 및 연결의 방향성을 유지할 수 있다. 즉, 노드 제거부(12)는 도 4b에서와 같이 중심 노드(o)를 기준으로 반시계 방향으로 개폐기 1~4가 순서대로 배치되도록 하고, 방위가 변하지 않게 함으로써 연결정보 및 연결의 방향성을 유지할 수 있다.
노드 제거부(12)가 의미없는 노드를 제거하는 방법은 개폐기 또는 설비의 유형에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들면 노드 제거부(12)는 2단 타이 개폐기의 경우, 개폐기와 선로의 연결점 상에 있는 설비 내부 노드인 핀 노드 및 선로와 개폐기를 잇는 연결노드를 제거할 수 있다.
노드 병합부(13)는 노드 추적부(11)에서 생성한 트리상에서 자식 노드가 2개 이상인 연결 노드는 분기점 노드로 치환하고, 자식 노드가 없는 연결 노드는 부모 노드로 병합할 수 있다. 선로 정보를 의미하는 연결 노드와 연결 노드간의 연결은 단선도의 구성에는 필요하지 않으나, 지리 정보 시스템상에는 하나의 연결 노드로부터 복수개의 연결 노드가 연결되어 있는 형태가 존재한다. 도 5b에서 보는 바와 같이 노드 병합부(13)는 연결 노드와 연결 노드간의 연결은 선로로 표현하되, 하나의 연결 노드에 자식 노드가 2개 이상인 경우에는 해당 연결 노드를 분기점 노드로 치환한다. 노드 병합부(13)는 도 5c에서 보는 바와 같이 자식 노드가 없는 연결 노드는 부모 노드로 병합하고, 도5d와 같이 병합으로 인하여 분기점 노드가 하나의 자식 노드만을 갖게 되는 경우 분기점 노드를 부모 노드로 병합한다.
노드 배열부(14)는 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 레벨에 따라 단선도상에 노드들을 배열시킬 수 있다. 노드 배열부(14)는 뿌리 노드인 CB로부터 가장 긴 경로를 구성하는 노드들을 레벨 0로 정의하고, 레벨 0의 분기를 이루는 경로에 포함되는 노드들을 레벨 1로, 레벨 1의 분기를 이루는 경로에 포함되는 노드들을 레벨 2로 정의할 수 있다. 노드 배열부(14)는 레벨 0 노드들을 중앙에 일렬로 배열하고, 레벨 1 노드들을 레벨 0 노드와 수직인 방향으로 교차하여 배열하며, 레벨 2 노드들은 레벨 1 노드에 수직으로 배열하되 레벨 2 노드들은 모두 동일한 방향을 향하도록 배열한다.
노드 배열부(14)는 부모 노드를 단선도상에 배치하면서 자식 노드를 가지고 있는지 확인을 한다. 노드 배열부(14)는 자식 노드가 있는 경우 자식 노드가 배열될 위치를 결정하고 자식 노드가 배열될 위치에 기 배열된 노드가 있다면 부모 노드의 위치를 이동하여 배열한다. 도 6a에서 보는 바와 같이 부모 노드인 B를 배열하면서 자식 노드인 D의 위치를 확인하고 D의 위치가 기 배열된 노드 C와 동일하므로 부모 노드 B의 위치를 이동하여 배열함으로써 노드 C와 D의 충돌을 피할 수 있다.
재배열부(15)는 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 단선도상에 배열된 노드들의 위치를 재배열 할 수 있다. 재배열부(15)는 지리 정보 시스템을 이용하여 단선도 상의 노드들의 실측 좌표를 추출할 수 있고, 추출된 실측 좌표를 이용하여 단선도 상의 노드들을 재배열 할 수 있다. 재배열부(15)는 지리 정보 시스템의 위치 정보에서 추출한 지번 및 구역명을 재배열된 노드상에 매핑 할 수 있다. 도7a는 배전 계통에 대한 지리 정보 시스템의 위치 정보를 나타내며, 도 7b는 재배열부(15)가 도 7a의 위치 정보를 이용하여 단선도상의 노드들을 재배열하고, 재배열된 노드상에 지번 및 구역명을 맵핑한 것을 나타낸다. 도 7b에서 보는 바와 같이 노드 C와 노드 D를 중심으로 한 개폐기들은 노드 A 및 노드 E와 동일한 레벨의 노드들로 일직선상에 배열되어야 한나 지리 정보 시스템의 위치 정보가 반영되어 노드 B와 동일 선상에 배열되는 것을 알 수 있다.
디스플레이부(16)는 단선도를 외부에 표시하는 기능을 수행할 수 있다. 디스플레이부(16)는 데이터를 시각적으로 화면에 출력하는 일반적인 디스플레이 장치를 의미하며 CRT, LCD, PDP, LED, OLED일 수 있다. 디스플레이부(16)는 재배열부(15)에서 지리 정보 시스템을 이용하여 노드들을 재배열한 단선도를 외부에 표시하는 기능을 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 배전계통 단선도 생성 방법에 대한 순서도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 배전계통 단선도 생성 방법은 노드 추적부가 지리 정보 시스템의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적하고 배전선로에 포함되는 설비를 노드로 하는 트리를 구성하는 단계(S801); 노드 제거부가 상기 트리상에서 단순 연결 노드, 설비 내부 노드를 제거하는 단계(S802); 노드 병합부가 상기 트리상에서 자식 노드가 2개 이상인 연결 노드는 분기점 노드로 치환하고, 자식 노드가 없는 연결 노드는 부모 노드로 병합하는 단계(S803); 노드 배열부가 상기 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 상기 레벨에 따라 상기 노드들이 배열된 단선도를 생성하는 단계(S804); 재배열부가 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들을 재배열하는 단계(S805); 재배열부가 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들에 대하여 지번 또는 구역명을 맵핑(mapping)하는 단계(S806); 및 디스플레이부가 상기 재배열부로부터 전달받은 단선도를 외부로 표시하는 단계(S807)를 포함하며 각 단계에 대한 구체적인 실시예는 도 1 내지 도7에서 설명한 바와 같다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
10: 배전 계통 단선도 생성 시스템
11: 노드 추적부
12: 노드 제거부
13: 노드 병합부
14: 노드 배열부
15: 재배열부
16: 디스플레이부

Claims (14)

  1. 지리 정보 시스템(GIS)의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적하고 상기 배전선로에 포함되는 설비를 노드로 하는 트리를 구성하는 노드 추적부;
    상기 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 상기 레벨에 따라 상기 노드들이 배열된 단선도를 생성하는 노드 배열부;
    지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들을 재배열하는 재배열부 및
    상기 트리상에서 단순 연결 노드 및 설비 내부 노드를 제거하는 노드 제거부를 포함하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 트리상에서 자식 노드가 2개 이상인 연결 노드는 분기점 노드로 치환하고, 자식 노드가 없는 연결 노드는 부모 노드로 병합하는 노드 병합부를 더 포함하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 노드 병합부는 상기 병합으로 인하여 상기 분기점 노드가 하나의 자식 노드를 갖게 되는 경우 상기 분기점 노드를 부모 노드로 병합하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 추적부는 상기 지리 정보 시스템의 계통 정보상에서 설비간의 양방향성 연결을 단방향성 연결로 치환하여 배전 선로를 추적하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 추적부는 타겟 노드 리스트 및 추적 노드 리스트를 이용하여 외부 연계점(outer loop) 및 내부 연계점(inner loop)을 정의하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 배열부는 부모 노드를 단선도상에 배열함에 있어서, 자식 노드의 위치가 기 배열된 임의의 노드와 중복되는 경우 상기 부모 노드의 위치를 이동시켜 배열하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 재배열부는 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들에 대응되는 지번 또는 구역명을 맵핑(mapping)하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 재배열부로부터 전달받은 단선도를 외부로 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 배전계통 단선도 생성 시스템.
  10. 노드 추적부가 지리 정보 시스템(GIS)의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적하고 상기 배전선로에 포함되는 설비를 노드로 하는 트리를 구성하는 단계;
    노드 제거부가 상기 트리상에서 단순 연결 노드, 설비 내부 노드를 제거하는 단계;
    노드 배열부가 상기 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 상기 레벨에 따라 상기 노드들이 배열된 단선도를 생성하는 단계 및
    재배열부가 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들을 재배열하는 단계
    를 포함하는 배전계통 단선도 생성 방법.
  11. 삭제
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제거하는 단계 다음에,
    노드 병합부가 상기 트리상에서 자식 노드가 2개 이상인 연결 노드는 분기점 노드로 치환하고, 자식 노드가 없는 연결 노드는 부모 노드로 병합하는 단계를 더 포함하는 배전계통 단선도 생성 방법.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 재배열하는 단계 다음에,
    상기 재배열부가 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들에 대하여 지번 또는 구역명을 맵핑(mapping)하는 단계를 더 포함하는 배전계통 단선도 생성 방법.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 재배열부하는 단계 다음에,
    디스플레이부가 상기 재배열부로부터 전달받은 단선도를 외부로 표시하는 단계를 더 포함하는 배전계통 단선도 생성 방법.
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