KR101611459B1 - 배전지능화용 단말장치 및 이를 이용한 배전선로 이상 판단방법 - Google Patents

배전지능화용 단말장치 및 이를 이용한 배전선로 이상 판단방법 Download PDF

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Abstract

배전지능화용 단말장치 및 이를 이용한 배전선로 이상 판단방법을 제공한다. 상기 배전지능화용 단말장치는, 배전선로의 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호가 입력되는 입력부; 및 상기 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하고 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 제어부를 포함한다.

Description

배전지능화용 단말장치 및 이를 이용한 배전선로 이상 판단방법{TERMINAL FOR DISTRIBUTING INTELLIGENT SYSTEM AND METHOD OF PROVIDING INFORMATION FOR FAULT DETERMINATION USING THE SAME}
본 발명은 배전지능화용 단말장치 및 이를 이용한 배전선로 이상 판단방법에 관한 것이다.
배전계통은 원격에서 현장의 배전계통을 실시간으로 감시하기 위하여 배전지능화 시스템이 적용되어 있다. 배전지능화 시스템은 주장치, 통신장치, 단말장치 및 배전기기를 포함하여 구성되며 배전기기에서 제공하는 전압 및 전류 신호를 단말장치에서 연산하여 통신장치를 통하여 주장치로 전송하고 있다.
배전지능화용 단말장치는 배전기기에 따라 차단기(리클로져)용과 개폐기용으로 구분되며 배전변전소를 배전계통의 부하에 연결하거나 또는 분리시키는 제어동작을 수행하게 된다. 배전기기가 배전계통에 투입될 때 돌입전류가 발생하게 되는데 배전지능화용 단말장치는 돌입전류를 고장전류로 판단하여 배전선로에 이상이 발생하지 않은 경우임에도 불구하고 배전기기에 트립(trip)동작 제어명령을 전송하게 된다.
이를 방지하기 위하여 등록특허 제1,321,103호에서는 돌입전류가 미리 설정되는 지연시간 경과후 돌입전류 기준값을 초과한 경우에만 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 디지털 보호 계전기를 개시하고 있다.
그러나 등록특허 제1,321,103호 및 현재 적용되고 있는 돌입전류 판단 알고리즘은 배전계통에 투입되는 배전기기에 연결된 단말장치만을 대상으로 하고 있다. 따라서 투입 동작을 수행하지 않는 배전기기에 연결된 단말장치는 돌입전류가 발생하는 경우에도 이를 돌입전류로 인식하지 않고 고장전류로 인식하여 이상이 발생하지 않은 배전기기에 트립 동작 제어명령을 전송한다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 연결된 배전기기의 동작여부와 관계없이 전류 및 전압 검출 신호를 이용하여 돌입 전류 여부를 판단하는 동작을 수행할 수 있는 배전지능화용 단말장치를 제공하는데 있다.
또한, 돌입전류가 발생하여 전류 검출 신호가 고장전류로 판단되는 경우라 하더라도 추가적인 동작으로 영상분 전압값을 돌입전압 설정값과 비교함으로써 돌입전류로 인한 오판단 및 오동작을 방지할 수 있는 배전지능화용 단말장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 배전선로의 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호가 입력되는 입력부; 및 상기 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하고 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 제어부를 포함하는 배전지능화용 단말장치를 제공한다.
상기 제어부는 상기 전류 검출 신호가 상기 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하고 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입전류 상태로 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값을 초과하는 경우 상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우 연결된 배전기기에 트립(trip)동작 제어 명령을 전송할 수 있다.
상기 제어부는 연결된 배전기기의 투입 여부에 관계없이 상기 돌입전류 상태 판단 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 배전선로의 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호를 입력받는 단계; 상기 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하는 단계; 및 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 단계를 포함하는 배전선로 이상 판단방법을 제공한다.
상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우 연결된 배전기기에 트립(trip)동작 제어 명령을 전송하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 배전선로의 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호를 입력받는 단계; 상기 전류 검출 신호가 기 설정된 돌입전류 시간 동안 상기 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하는 단계; 및 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 단계를 포함하는 배전선로 이상 판단방법을 제공한다.
상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우 연결된 배전기기에 트립(trip)동작 제어 명령을 전송하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명인 배전지능화용 단말장치는 연결된 배전기기의 동작여부와 관계없이 전류 및 전압 검출 신호를 이용하여 돌입 전류 여부를 판단하는 동작을 수행할 수 있다.
또한, 돌입전류가 발생하여 전류 검출 신호가 고장전류로 판단되는 경우라 하더라도 추가적인 동작으로 영상분 전압값을 돌입전압 설정값과 비교함으로써 돌입전류로 인한 오판단 및 오동작을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 배전선로 배치도,
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치와 배전기기간의 연결 구성도,
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 구성 블록도,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 돌입 전류 발생시 전류 검출 신호의 그래프,
도5는 본 발명의 일실시예에 따른 돌입 전류 발생시 전압 검출 신호의 그래프,
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 동작 순서도 및
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 동작 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일실시예에서 돌입 상태란 배전기기의 투입 동작시 돌입 전류가 발생되는 상태를 의미하며, 이상상태란 고장전류로 인하여 배전선로에 이상이 발생한 상태를 의미한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 배전선로 배치도이고, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치와 배전기기간의 연결 구성도이고, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 구성 블록도이다.
도1 내지3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치는 입력부(11), 제어부(12)를 포함하여 구성될 수 있으며 배전선로의 개폐기(100, 300) 또는 차단기(200)와 같은 배전기기에 연결될 수 있다. 배전지능화용 단말장치(10)는 배전기기로부터 전압 검출 신호, 전류 검출 신호를 전달받아 각종 계측 관련 데이터를 연산할 수 있다. 배전지능화용 단말장치(10)는 연산한 계측 관련 데이터를 통신장치를 통하여 주장치로 전송할 수 있으며 배전기기의 동작을 제어할 수 있다. 또는 배전지능화용 단말장치(10)는 주장치로부터 제어명령을 전송받아 배전기기의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 부하측 개폐기#2(300)의 투입 동작시 개폐기#2(300)에 연결된 배전지능화용 단말장치(30) 뿐만아니라 개폐기#1(100)과 차단기(200)에 연결된 배전지능화용 단말장치(10, 20)도 배전선로에 발생하는 순간적인 돌입전류로 인한 오동작을 방지하기 위하여 연결된 배전기기의 동작여부와 관계없이 전류 및 전압 검출 신호를 이용하여 돌입 전류 여부를 판단하는 동작을 수행할 수 있다.
입력부(11)는 차단기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호를 입력받을 수 있다. 입력부(11)로 입력되는 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호는 예를 들면 아날로그-디지털 변환부에서 디지털 신호로 변환되고 및 증폭부를 거쳐 증폭되어 제어부로 전달될 수 있다.
제어부(12)는 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 최소동작전류는 배전기기 또는 배전선로의 이상을 검출하기 위하여 사전에 설정되는 전류값으로 배전기기의 종류, 타 구성과의 연결관계 등을 고려하여 설정될 수 있다.
제어부(12)는 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류 이상인 경우 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서는 제어부(12)가 최소동작전류 이상의 전류 검출 신호가 입력되는 경우 영상분 전압값을 연산하는 것으로 설명하였지만 전류 검출 신호와 관계없이 입력되는 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하도록 설정될 수 있다.
또한 제어부(12)는 전류 검출 신호가 기 설정된 돌입전류 시간 동안 최소동작전류 값을 초과하여 유지되는 경우에 영상분 전압값을 연산하도록 설정될 수 있다. 돌입전류 시간은 배전기기의 동작으로 인하여 순간적으로 발생하는 돌입전류를 고장전류로 인식하지 않기 위하여 설정되는 것으로 돌입전류가 소멸되는 시간을 경험적, 통계적으로 고려하여 설정될 수 있다.
제어부(12)는 전류 검출 신호가 최소동작전류 이상이거나 또는 돌입전류 시간 동안 최소동작전류 이상의 값을 유지하는 경우 연산된 영상분 전압값을 기 설정된 돌입 설정 전압값과 비교하여 이하의 수치를 나타낼 경우 배전선로를 돌입 상태로 판단할 수 있다. 그러나 제어부(12)는 영상분 전압값이 기 설정된 돌입 설정 전압값을 초과하는 경우에는 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
제어부(12)는 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단되는 경우에는 연결된 배전기기에 트립(trip)동작 제어 명령을 전송할 수 있다.
영상분 전압값은 돌입전류 발생시 전류 검출 신호가 최소동작전류 이상의 수치로 검출되는 경우 특정 상(相)에 소정의 전압 강하가 발생한다 하더라도 3상 평형을 이루기 때문에 크기 않다. 따라서 제어부는 돌입전류가 발생하여 전류 검출 신호가 고장전류로 판단되는 경우라 하더라도 추가적인 동작으로 영상분 전압값을 돌입전압 설정값과 비교함으로써 돌입전류로 인한 오판단 및 오동작을 방지할 수 있다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 돌입 전류 발생시 전류 검출 신호의 그래프 및 도5는 본 발명의 일실시예에 따른 돌입 전류 발생시 전압 검출 신호의 그래프이다.
도4 를 참조하면, 돌입 전류 발생시 전류의 파형의 진폭 변화가 크게 나타나는 것에 반하여, 도5를 참조하면 전압 파형의 진폭은 변화가 거의 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다.
도6은 본 발명의 일실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 동작 순서도이다.
도6을 참조하면 먼저, 입력부는 연결된 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호를 입력으로 받는다(S601).
제어부는 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류를 초과하는 경우 영상분 전압을 연산한다(S602~603).
제어부는 영상분 전압이 기 설정된 돌입판단 전압 이하인 경우에는 연결되어 있는 배전기기 또는 동일한 배전선로에 연결되어 있는 배전기기의 동작으로 인하여 발생한 돌입상태로 판단한다(S604, S606).
제어부는 영상분 전압이 기 설정된 돌입판단 전압을 초과하는 경우 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단한다(S605).
제어부는 배전선로에 이상이 발생한 경우 트립동작 제어명령을 연결된 배전기기에 전송한다(S607).
도7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 배전지능화용 단말장치의 동작 순서도이다.
도7을 참조하면 먼저, 입력부는 연결된 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호를 입력으로 받는다(S701).
제어부는 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류를 초과하여 돌입 전류 시간을 유지하는지 판단한다(S702~703).
제어부는 전류 검출 신호가 기 설정된 돌입전류 시간 동안 최소동작전류를 초과하는 경우 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산한다(S704).
제어부는 영상분 전압이 기 설정된 돌입판단 전압 이하인 경우에는 연결되어 있는 배전기기 또는 동일한 배전선로에 연결되어 있는 배전기기의 동작으로 인하여 발생한 돌입상태로 판단한다(S705~706).
제어부는 영상분 전압이 기 설정된 돌입판단 전압을 초과하는 경우 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단한다(S707).
제어부는 배전선로에 이상이 발생한 경우 트립동작 제어명령을 연결된 배전기기에 전송한다(S708).
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.
10: 배전지능화용 단말장치
11: 입력부
12: 제어부

Claims (9)

  1. 배전선로의 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호가 입력되는 입력부; 및
    상기 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하고 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 배전선로가 3상 평형을 유지할 때 나타나는 전압 파형의 진폭 변화량을 상기 돌입판단 전압값으로 설정하고 상기 전류 검출 신호의 전류 파형 진폭이 기 설정된 최소동작전류 이상으로 변화하더라도 상기 영상분 전압값의 진폭 변화량이 상기 돌입판단 전압값 이하로 나타나 3상 평형이 유지되는 것으로 판단되는 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 배전지능화용 단말장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 전류 검출 신호가 기 설정된 돌입전류 시간 동안 상기 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하고 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입전류 상태로 판단하는 배전지능화용 단말장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값을 초과하는 경우 상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 배전지능화용 단말장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우 연결된 배전기기에 트립(trip)동작 제어 명령을 전송하는 배전지능화용 단말장치.
  5. 삭제
  6. 배전선로의 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호를 입력받는 단계;
    상기 전류 검출 신호가 기 설정된 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하는 단계; 및
    상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 단계는 상기 배전선로가 3상 평형을 유지할 때 나타나는 전압 파형의 진폭 변화량을 상기 돌입판단 전압값으로 설정하고 상기 전류 검출 신호의 전류 파형 진폭이 기 설정된 최소동작전류 이상으로 변화하더라도 상기 영상분 전압값의 진폭 변화량이 상기 돌입판단 전압값 이하로 나타나 3상 평형이 유지되는 것으로 판단되는 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 배전선로 이상 판단방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우 연결된 배전기기에 트립(trip)동작 제어 명령을 전송하는 단계를 포함하는 배전선로 이상 판단방법.
  8. 배전선로의 배전기기로부터 전압 검출 신호 및 전류 검출 신호를 입력받는 단계;
    상기 전류 검출 신호가 기 설정된 돌입전류 시간 동안 기 설정된 최소동작전류를 초과하는 경우 상기 전압 검출 신호를 이용하여 영상분 전압값을 연산하는 단계; 및
    상기 영상분 전압값이 기 설정된 돌입판단 전압값 이하인 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 단계를 포함하며,
    상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 단계는 상기 배전선로가 3상 평형을 유지할 때 나타나는 전압 파형의 진폭 변화량을 상기 돌입판단 전압값으로 설정하고 상기 전류 검출 신호의 전류 파형 진폭이 상기 돌입전류 시간 동안 기 설정된 최소동작전류 이상으로 변화하더라도 상기 영상분 전압값의 진폭 변화량이 상기 돌입판단 전압값 이하로 나타나 3상 평형이 유지되는 것으로 판단되는 경우 상기 배전선로를 돌입 상태로 판단하는 배전선로 이상 판단방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상기 배전선로에 이상이 발생한 것으로 판단하는 경우 연결된 배전기기에 트립(trip)동작 제어 명령을 전송하는 단계를 포함하는 배전선로 이상 판단방법.
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