KR101663874B1 - 배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법 - Google Patents

배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 복수의 개폐기로 구분되는 배전선로 각 구간에 대한 구간 부하를 산정하는 구간 부하 산정 장치는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하고, 기설정된 제 1 주기마다 각 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산출하는 수집부; 및 기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 기준 개폐기의 주기별 평균 부하 전류값들 중 평균 부하 전류값이 가장 높은 피크 주기를 대표 주기로 설정하고, 대표 주기에 대응하는 각 개폐기에 대한 평균 부하 전류 값들을 근거로, 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 산정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALCULATING SECTION LOADS IN DISTRIBUTION LINE}
본 발명은 배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법에 관한 것이다.
배전선로는 다수의 개폐장치로 구분 또는 분할되고, 다른 배전선로와 연계되어 있다. 여기서, 개폐장치에는 개폐기(Switch)가 포함된다. 또한, 현장에서 수동으로 투입/개방만 가능한 것을 수동 개폐기라 하며, 원격에서 전압, 전류 등의 정보를 감시하고 조작할 수 있는 것을 지능화 개폐기 또는 자동 개폐기라 부른다. 배전선로 구간(Section)은 개폐기와 개폐기 사이로 정의될 수 있는데 수동 개폐기의 경우 전력 측정이 불가능 하므로 본 발명에서는 자동화 개폐기 사이의 구간의 부하전류 크기에 대해서 구간 부하라는 용어를 사용한다.
부하전류는 지능화 개폐기 내부에 설치된 변류기(CT)의 원신호를 개폐기 마다 연결되어 있는 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)에서 수주기에 걸쳐 평균하고, 이를 기본으로 추출한 다양한 전력정보(실효값, 위상각 등)로 저장되고 통신을 통해 배전 지능화 시스템 주장치(서버)로 전송되어 저장된다.
일반적인 단말장치에 저장되고 있는 전류 데이터는 예를 들어, 전일 최대 부하 전류, 시간별 부하 전류(시간별 최대 부하 전류), 평균 부하 전류 및 고장 전류를 포함할 수 있다. 이들 전류 데이터 중, 구간 부하는 시간별 부하 전류에 관련된다. 구체적으로, 구간 부하는 서버에 기록된 전원측 개폐기와 부하측 개폐기의 시간별 부하전류의 차이를 근거로 산정된다. 예를 들어, 구간 부하는 각 시간별 부하 전류의 차이를 하루 동안 기록한 후 크기 순서상 3번째 값을 일일 대표 구간부하로 서버에서 저장한 후, 예를 들어 그 값들의 5일 평균을 사용자가 보고 있는 시점에서의 구간 부하로 제공할 수 있다. 즉, 구간 부하 계산의 핵심은 각 개폐기의 시간별 부하 전류인데, 이는 시간별 최대값을 기록한 것으로 1시간 내에 임시 저장되었던 실효값(RMS)들 중 가장 큰 것이다. 순시값은 아니지만 1시간 보다는 매우 작은 특정 시간단위의 데이터로 1시간 이내에 변화(상승 또는 하강, 복합)를 가지고 있다.
다만, 종래의 방식에서는 배전 선로 한 지점의 개폐기가 1시간 동안 측정한 데이터 중에서 가장 큰 값을 시간대별 대푯값으로 사용하므로 지능화 개폐기별 부하전류 측정시간이 다를 가능성을 내포하고 있다. 즉, 전원측와 부하측 개폐기 사이의 구간부하를 구하기 위해 각 지점의 부하전류 값을 차이를 계산할 경우, 서로 측정 시간이 다른 데이터(예를 들어, 전원측 개폐기에서는 1시 20분, 그리고 부하측 개폐기에서는 1시 40분에 측정된 데이터)를 사용할 수 있다는 것이다
이는 심각한 구간부하 데이터의 왜곡을 초래할 수 있다. 지능화 개폐기 데이터들 간의 차이를 이용하여 구해진 구간부하도 시간이 경과함에 따라 변화와 추세를 가지는데, 개폐기 데이터들의 시간이 서로 다르면 구간부하 데이터 자체가 의미가 없어지므로 각 구간의 부하사용 이력을 파악하기 위해 장기간 구간부하 데이터를 보유하고 있을 필요성이 떨어진다.
즉, 종래의 구간 부하 산정 방식의 경우, 시각동기화 되지 않은 부하전류를 이용해 구간부하 왜곡 현상이 발생하고, 각 구간의 최대부하 합계 시 배전선로 최대부하와 불일치하여 검증이 곤란하며, 구간 부하는 장기 부하전류 특성임에도 순간 최대값에만 초첨을 맞추는 문제점이 존재한다.
또한, 모든 개폐기에 대해 사전에 설정된 일정 주기 마다 정확히 같은 시간 또는 순간에 전류 부하량을 측정하기 위해서는, 각 개폐기에 대한 FRTU마다 시각 동기화 장치를 별도로 장착해야 한다. 하지만, 이러한 방식은 배전 선로의 개폐기 개수를 감안하면, 경제성이 매우 떨어지는 문제점이 있다.
이에 관련하여, 발명의 명칭이 "배전선로의 고장복구를 지원하는 배전 자동화 서버 및 그 방법"인 한국등록특허 제1132015호가 존재한다.
본 발명은 별도의 시각동기화 장비 추가 없이 적정수준 동기화된 데이터를 생성하고 이들을 이용해 구간부하를 산정하는데 있어서 최소한 데이터 사용으로 신속한 처리를 가능하게 하는 배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복수의 개폐기로 구분되는 배전선로의 각 구간에 대한 구간 부하를 산정하는 구간 부하 산정 장치는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하고, 기설정된 제 1 주기마다 각 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산출하는 수집부; 및 기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 기준 개폐기의 주기별 평균 부하 전류값들 중 평균 부하 전류값이 가장 높은 피크 주기를 대표 주기로 설정하고, 대표 주기에 대응하는 각 개폐기에 대한 평균 부하 전류 값들을 근거로, 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 산정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 산정부는 배전선로의 각 구간의 양 끝단에 위치한 개폐기들의 대표 주기에 대한 평균 부하 전류값의 차를 근거로 각 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정할 수 있다.
또한, 부하 전류값들은 복수의 개폐기에 연결된 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)에 의해 실시간으로 측정된 값들을, 기설정된 제 2 주기마다 평균을 낸 값이며, 상기 제 1 주기는 상기 제 2 주기보다 길 수 있다.
또한, 제 1 주기는 시간 단위로 이루어질 수 있다.
또한, 수집부는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 동안 통신 실패가 발생한 경우, 제 1 주기보다 짧은 재요청 주기마다 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 재요청하고, 재요청은 기설정된 임계 요청 횟수 미만으로 이루어질 수 있다.
또한, 수집부는 재요청 횟수가 기설정된 임계 요청 횟수를 초과하는 경우, 다음 주기에서 통신 실패로 인해 수집하지 못한 부하 전류값들과 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 함께 수집할 수 있다.
또한, 수집부는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들의 수집 성공 시, 임시 저장소에서 수집이 성공한 부하 전류값들을 삭제할 수 있다.
또한, 최대 부하 산출 기간은 사용자의 입력에 따라 변경할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 복수의 개폐기로 구분되는 배전선로의 각 구간에 대한 구간 부하를 산정하는 구간 부하 산정 방법은 수집부에 의해, 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계; 수집부에 의해, 기설정된 제 1 주기마다 각 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산출하는 단계; 산정부에 의해, 기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 기준 개폐기의 주기별 평균 부하 전류값들 중 평균 부하 전류값이 가장 높은 피크 주기를 대표 주기로 설정하는 단계; 및 산정부에 의해, 대표 주기에 대응하는 각 개폐기에 대한 평균 부하 전류 값들을 근거로, 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 단계는 배전선로 각 구간의 양 끝단에 위치한 개폐기들의 대표 주기에 대한 평균 부하 전류값의 차를 근거로 각 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정할 수 있다.
또한, 부하 전류값들은 복수의 개폐기에 연결된 FRTU에 의해 실시간으로 측정된 값들을, 기설정된 제 2 주기마다 평균을 낸 값이며, 제 1 주기는 제 2 주기보다 길 수 있다.
또한, 제 1 주기는 시간 단위로 이루어질 수 있다.
또한, 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 동안 통신 실패가 발생한 경우, 제 1 주기보다 짧은 재요청 주기마다 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 재요청하되, 재요청은 기설정된 임계 요청 횟수 미만으로 이루어질 수 있다.
또한, 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계는 재요청 횟수가 기설정된 임계 요청 횟수를 초과하는 경우, 다음 주기에서 통신 실패로 인해 수집하지 못한 부하 전류값들과 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 함께 수집할 수 있다.
또한, 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들의 수집 성공 시, 임시 저장소에서 수집이 성공한 부하 전류값들을 삭제하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 최대 부하 산출 기간은 사용자의 입력에 따라 변경할 수 있다.
본 발명의 배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법에 따르면 데이터 수집 방식의 개선을 통해, 시간 동기화된 부하전류 이력 관리가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 배전선로의 구간 부하 산정 장치 및 방법에 따르면, 별도의 고급 시각 동기화 장비를 필요로 하지 않고, 배전 지능화 시스템의 주장치 저장용량 및 통신 부담의 증가를 최소화하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 장치에 대한 블록도이다.
도 2는 개폐기에 연결된 FRTU로부터 측정된 평균 부하 전류량과 순시 부하 전류량의 일일 최대값 비교 사례를 도시하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 장치에 포함된 수집부에서 부하 전류량을 수집하고, 이를 제 1 주기 마다 평균을 낸 주기별 평균 부하 전류값들을 저장부에 저장하는 예시를 도시하는 도면이다.
도 4는 최대부하전류 발생시간의 구간 부하에 대한 예시를 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계에 대한 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 배전선로의 구간 부하 산정 장치가 적용될 수 있는 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 장치(100)에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 장치(100)에 대한 블록도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 장치(100)는 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산정하고, 이를 근거로 대표 구간 부하를 산정하는 기능을 한다. 여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 장치(100)가 주기별 평균 부하 전류값을 이용하는 이유는 다음과 같다.
부하 전류는 부하 설비의 용량 및 개수에 의해서만 결정되는 것이 아니고 사용하는 특성에 의해서도 결정된다. 즉, 설비 건설 계획 시 부하의 규모를 정확히 판단하기 위해서는 장기간의 부하전류 추세를 관찰할 필요가 있다.
Figure 112014101556670-pat00001
위의 표 1은 배전 운영 및 배전 계획 측면에서 전류 종류별 이력 관리에 필요한 정보들을 도시한다. 표 1에 도시된 것처럼, 배전운영과 배전계획 측면 모두에서, 부하전류는 최소 하루 이상의 특성을 관찰하여야 한다. 이러한 점을 고려하면, 최대 개념에 민감하게, 1시간 이내의 변화에서 발생하는 최대값들을 기반으로, 특정 기간 동안 최대값을 구할 필요성이 떨어진다. 하루 동안, 구간 부하 또한, 배전선로의 수요 그래프와 매우 유사한 형태를 보일 수 있다. 예를 들어, 전류 부하량의 1시간 평균과 순시값을 그래프화한 후, 24개의 블록으로 나누어 각각 비교하게 되면, 평균과 순시값은 다음과 같은 2개의 형태와 의미를 가질 수 있다(도 2 참조).
1) 순시값이 증가 하거나 감소 : 하루 중 수요가 증가 또는 감소하는 영역
- 1시간 평균과 순시 최대값의 차이가 의미 없음(순시 최대값이 일 최대와 상관 없음)
2) 평균값이 최대이거나 최소 : 변곡점, 하루 중 수요가 최대 이거나 최소점
- 순간고장 이나 돌입전류가 아니면 1시간 평균과 순시 최대값의 차이가 순시값의 차이 보다 작음
- 고장이나 돌입전류일 경우 부하특성 파악 시 제외 대상임
도 2를 참조하면, 실측 데이터를 기반으로 작성된 예시가 도시되는데, 일일 최대값을 구함에 있어, 순시값과 1시간 평균으로 구한 결과의 차이가 작음을 알 수 있다. 이러한 개념은 최대값을 구하는 기간이 길어질수록 부합하게 되어있다. 평균값으로 구한 1년 중 최대는 일일 최대보다 같거나 커지지만 1시간 이내의 순시값과 평균과의 차이는 특별히 달라질 이유가 없다. 다시 말해 그 차이는 1년 중 최대값(1시간 평균 이용)에서 더욱 적은 비율이 된다는 의미이다.
이러한 의미를 고려할 때 한 시간 이내의 변화를 무시한 한 시간 단위의 데이터 이력관리 만으로도 선로전체 또는 각 구간 부하전류 특성관찰이 충분함을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 기설정된 제 1 주기에 따라 수집된 부하 전류값들에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 이용하여 대표 구간 부하를 산정한다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통의 구간 부하 산정 장치(100)는 통신부(110), 수집부(120), 산정부(130), 출력부(140), 입력부(150) 및 저장부(160)를 포함하여 구성될 수 있다. 이하, 본 발명의 배전계통의 구간 부하 산정 장치(100)에 포함된 각 구성들에 대한 설명이 이루어진다.
다시 도 1을 참조로, 본 발명의 설명이 이루어진다. 수집부(120)는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하고, 기설정된 제 1 주기마다 각 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산정하는 기능을 한다. 앞서 언급한 것처럼, 본 발명은 개폐기에 대한 부하 전류값들을 실시간으로 취득하고, 이들 값 중 최대 값을 이용하는 것이 아닌, 주기별 평균 부하 전류값들을 이용하는 방식을 채택하고 있다. 즉, 본 발명은 별도의 고급 시각 동기화 장비를 필요로 하지 않고, 배전 지능화 시스템의 주장치 저장용량 및 통신 부담의 증가를 최소화시키며, 시간 동기화된 구간 부하를 산정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 부하 전류값들은 위에서 언급한 것처럼, 복수의 개폐기에 연결된 FRTU(11 내지 13)에 의해 실시간으로 측정된 값들을 기설정된 제 2 주기마다 평균을 낸 값을 의미한다. 여기서 제 2 주기는 예를 들어, 15분 또는 30분과 같은 분 단위일 수 있다. 즉, FRTU(11 내지 13)는 각각 복수의 개폐기에 연결되어 개폐기에 대한 전류값을 실시간으로 측정하고, 이를 기설정된 제 2 주기마다 평균을 내어, FRTU에 포함된 단말 저장부(미도시)에 평균값 즉, 부하 전류값들을 저장한다.
수집부(120)는 이러한 부하 전류값들을 제 1 주기마다 수집하고, 이들을 평균 내며, 주기별 평균 부하 전류값을 저장부에 저장할 수 있다. 여기서, 제 1 주기는 제 2 주기보다 길고, 예를 들어 시간 단위로 이루어질 수 있다. 수집부(120)에서 전류 부하값들을 수집하고, 이를 평균 내어 저장부에 저장하는 것에 대한 예시는 도 3을 참조하면 보다 분명해진다.
도 3에 도시된 것처럼, FRTU는 제 2 주기마다 평균을 낸 부하 전류값들이 저장되어 있다. 이하의 예시에서, 제 1 주기는 1시간, 제 2 주기는 15분인 것으로 가정된다. 하지만, 상기 주기는 단지 예시적일 뿐이고, 상기 시간 또는 분으로 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 제 2 주기는 15분으로 가정되었으므로, FRTU의 단말 저장부에는 15분마다 평균을 낸 부하 전류값들이 저장되어 있다. 또한, 제 1 주기는 1시간으로 가정되었으므로, 수집부(120)는 FRTU의 단말 저장부에 저장된 4개의 블록 단위(15분 * 4 = 60분)로 통신을 수행할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 것처럼, 저장부의 임시 저장소에 FRTU로부터 수집된 부하 전류값들이 저장된 후, 평균을 내어 저장부에 주기별 평균 부하 전류값이 저장되면, 임시 저장소에 저장된 내용은 삭제됨을 알 수 있다.
반면, FRTU와 본 발명의 배전계통의 구간 부하 산정 장치(100)간 통신이 실패한 경우, 기설정된 알고리즘에 따라 누락된 부하 전류값들을 재요청하여 데이터를 수신하게 된다. 또한, 상기 알고리즘으로도 통신 실패로 인해 부하 전류값들을 수신하지 못한 경우에는, 다음 주기에 누락된 부하 전류값들과 해당 주기에 수집될 부하 전류값들을 함께 수집할 수 있다. 여기서, 상기 알고리즘은 다음과 같다.
즉, 수집부(120)는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 동안 통신 실패가 발생한 경우, 제 1 주기보다 짧은 재요청 주기마다 기설정된 임계 요청 횟수 미만으로 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 수집할 수 있다. 여기서, 임계 요청 횟수는 아래의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014101556670-pat00002
위의 수학식 1에서, N은 임계 요청 횟수를, f_period는 제 1 주기를, 그리고 re_period는 재요청 주기를 나타낸다. 즉, 제 1 주기가 2시간, 재요청 주기가 30분으로 가정되면, 임계 요청 횟수는 4-1 즉, 3이 된다. 또한, 수집부(120)는 재요청 횟수가 기설정된 임계 요청 횟수를 초과하는 경우, 위에서 언급한 것처럼 다음 주기에서 통신 실패로 인해 수집하지 못한 부하 전류값들과 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 함께 수집할 수 있다.
그리고, 수집부(120)는 각 개폐기에 대한 부하 전류값들의 수집 성공 시, 임시 저장소에서 수집이 성공한 부하 전류값들을 삭제하여, 한정된 자원의 효율적인 운영을 가능케 한다.
즉, 정리를 해보면 수집부(120)는 FRTU의 단말 저장부에 저장된 부하 전류값들(본 예시에서 15분 평균 데이터)을 발생할 때마다 통신하는 것이 아닌, 사용자가 설정한 주기마다 1번의 통신으로 신규 데이터들만 시간 태그와 함께 읽어오는 방식이다. 부하 전류값들 자체의 용량은 매우 작으므로, 제 2 주기(즉, 본 예시에서 15분) 마다 통신할 필요 없이, 본 발명의 배전선로의 구간 부하 산정 장치(100)와 FRTU(11 내지 13) 와의 통신 방식을 통해, 필요한 데이터들을 모아서 한번에 가져오는 것이 가능할 것으로 판단된다.
산정부(130)는 기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 기준 개폐기의 주기별 평균 부하 전류값들 중 평균 부하 전류값이 가장 높은 피크 주기를 대표 주기로 설정하고, 대표 주기에 대응하는 각 개폐기에 대한 평균 부하 전류 값들을 근거로, 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 기능을 한다. 여기서, 최대 부하 산출 기간은 입력부(150)를 통한 사용자의 입력을 통해 가변적으로 변경될 수 있다. 여기서 최대 부하 산출 기간은 본 예시에서 1년으로 가정될 수 있고, 예를 들어, 전년도 1월 1일부터 전년도 12월 31일까지, 또는 366일 전으로부터 어제까지의 데이터 등 다양한 설정이 가능하다. 또한, 이러한 기간은 1년으로 제한되지 않는다는 점 또한 이해되어야 한다.
사용자의 입력을 통해, 최대 부하 산출 기간이 설정되면, 상기 설정된 최대 부하 산출 기간 동안, 기준점(위의 설명에서 기준 개폐기)의 평균 부하 전류값의 최대값을 검색하는 과정을 거친다. 그 후, 평균 부하 전류값이 최대였던 년도, 월, 일, 해당 주기 단위로 기준 주기를 저장부(160)에 저장할 수 있다. 그 후, 배전 선로에 포함된 모든 개폐기들의 주기별 평균 부하 전류값에 대한 이력에서, 해당 주기의 시간 값만을 불러오고, 이를 근거로 각 구간의 시간 동기화된 대표 구간 부하의 산정이 가능해진다.
구간 부하의 산정 방법은 배전선로 각 구간의 양 끝단에 위치한 개폐기들에서 측정된 평균 부하 전류값의 차를 근거로 이루어진다. 마찬가지로, 대표 구간 부하는 배전선로 각 구간의 양 끝단에 위치한 개폐기들의 대표 주기에 대한 평균 부하 전류값의 차를 근거로 이루어질 수 있다. 산정부(130)를 통해 산정된 대표 구간 부하는 저장부(160)에 저장될 수 있고, 사용자의 요청에 따라 출력부(140)를 통해 출력되는 것 또한 가능하다.
산정부(130)를 통해 대표 구간 부하를 산정하는 방식은 도 4를 참조하면 보다 분명해진다.
도 4는 최대부하전류 발생시간의 구간 부하에 대한 예시를 도시하는 그래프이다. 위에서 언급한 바와 같이, 본 발명은 배전 선로에 포함된 배전선로의 각 구간에 대해 주기(위의 예시에서, 시간)이 동기화된 구간 부하를 산정하는 것을 그 목적으로 한다. 즉, 도 1을 참조로 언급한 주기별 시각 동기화가 이루어져 있으므로, 배전 선로 내에서 어떠한 방향이던지, 개폐기와 인접한 개폐기 사이의 동시간 부하 전류값을 빼주기만 하면, 구간 부하를 정확하게 산출할 수 있다.
다만, 모든 구간의 구간 부하를 별도로 이력 관리하게 되면, 배전 선로에 많은 수의 개폐기가 존재하는 점에 기인하여, 저장 용량의 증대를 요구하게 되므로, 구간 부하의 대표값 즉, 대표 구간 부하를 산출하고 이를 근거로 관리를 수행하는 것이 바람직하다. 도 4는 다수의 측정 결과 중, 각 측정지점별 부하 전류값과 구간 부하의 특징을 잘 보여주는 예시이다. 여기서, 측정 지점은 개폐기1, 개폐기2, 그리고 개폐기3으로 가정한다. 즉, 이 경우 구간 부하1은 개폐기1의 부하 전류값에서 개폐기2의 부하 전류값을 뺀 값으로, 구간 부하2는 개폐기2의 부하 전류값에서 개폐기3의 부하 전류값을 뺀 값으로, 그리고 구간 부하3은 개폐기3의 부하 전류값에서 말단(=0A)을 뺀 값으로 정의될 수 있다.
도 4의 구간부하1 내지 구간부하3의 그래프와 같이, 구간 부하도 추세를 가지고 있다. 이에 따라, 이러한 구간 부하를 실시간으로 저장하는 것이 필요하나, 위에서 언급한 바와 같이, 관리의 측면에서 주로 알고자 하는 값이 구간 부하의 최대값이므로, 최대값이 발생하는 시점만 알 수 있다면, 구간 부하의 이력을 관리할 필요 없이, 해당 시점의 데이터들만으로도 구간 부하의 최대값을 구할 수 있다. 즉, 이러한 최대값을 대표값으로 지정하면, 본 발명의 배전선로의 구간 부하 산정 장치(100)에 대한 부담을 최소화하는 방향으로, 구간 부하를 산출하고 이를 관리할 수 있다.
도 4의 그래프에서 4일 동안 모든 부하 전류값과 이들로부터 계산된 구간 부하 최대값들의 발생 시간이 완전히 동일하다고 볼수는 없지만 매우 근접해 있음을 나타내고 있다. 즉 특정 부하 전류값이 최대인 시점(상향 화살표)에서 구간 부하도 최대이거나 최대 근처일 가능성이 높다는 것이다. 다른 실측 사례에서도 약간의 시점차이는 있었지만 최대 근처에 존재하였다.
본 발명에서는 이러한 특성을 활용하여, 특정 위치의 최대부하 발생시간의 동시간 데이터들만으로 각 구간의 구간부하를 산출한다. 이는 서버 저장 공간 사용량 확대를 억제할 뿐만 아니라 동기화된 데이터를 이용하므로 구간부하 합계 시 왜곡 현상 또한 막을 수 있다.
기설정된 최대 부하 산출 기간이 도 4에 도시된 2013년 9월 6일 0시부터 2013년 9월 10일 0시까지이고, 개폐기1을 기준 개폐기라고 가정하자. 이 경우, 개폐기1에서의 부하 전류값들 중 최대 값은 대략 2013년 9월 9일 19시 20분 정도로 설정될 수 있다. 즉 상기 최대값이 발생한 시점 2013년 9월 9일 19시 20분을 기준 시점(위의 설명에서 대표 주기)으로 삼을 수 있게 되며, 상기 기준 시점(대표 주기)을 근거로 배전 선로에 속한 모든 배전선로의 각 구간의 대표 구간 부하를 산출할 수 있다.
위의 설명에서 본 발명에서 제안된 방식은 여건이 형성되지 않은 경우에도 실행될 수 있도록, 기설정된 주기별 동기화를 통해 효율적으로 구간 부하를 산정하는 장치 및 방법에 초점을 맞추고 있다. 하지만. 이는 필요시 순간적인 최대값을 기준으로 구간 부하를 산정하는 것 또한 가능하다는 것이 이해되어야 한다.
즉, 위의 설명에서 주기별 평균 데이터가 아닌, 종래의 1시간 최대값을 시간별 부하전류로 이용할 경우, 기준점의 최대 부하 발생 시각은 시간이 아닌 밀리 초 단위까지 될 수 있는데, 이 때의 나머지 개폐기들에서의 부하 전류를 구할 수 없으므로, 데이터 보간법을 이용하여 나머지 개폐기들의 부하 전류 데이터를 추정하는 방식으로도 이용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 방법에 대한 흐름도이다. 구체적으로, 도 5는 복수의 개폐기로 구분되는 배전선로의 각 구간에 대한 구간 부하를 산정하는 본 발명의 배전 선로의 구간 부하 산정 방법에 대한 흐름도이다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로의 구간 부하 산정 방법을 설명한다. 위에서 도 1을 참조로 언급한 부분과 중복되는 사항은 생략하여 설명된다.
먼저 수집부에 의해, 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하고(S110), 기설정된 제 1 주기마다 각 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산출하는 단계(S110)가 수행된다. 여기서, 부하 전류값들은 복수의 개폐기에 연결된 FRTU에 의해 실시간으로 측정된 값들을, 기설정된 제 2 주기마다 평균을 낸 값이며, 제 1 주기는 상기 제 2 주기보다 길다.
위에서 언급한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구간 부하 산정 방법에서는 부하 전류값들의 순시값을 근거로 구간 부하를 판단하는 것이 아닌, 기설정된 제 1 주기별로 상기 부하 전류값들을 평균 내고, 이러한 주기별 평균 부하 전류값들을 근거로 구간 부하를 산출하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 부하 전류값 그 자체가 아닌, 주기별 평균 부하 전류값들을 이용하는 이유는 위에서 상세히 언급되었고, 이에 대한 수집 및 산출 방법 또한, 위에서 상세히 개시되었으므로, 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.
그 후, 기준 개폐기를 지정하고(S120), 최대 부하 산출 기간을 설정하는 단계(S130)가 이루어진다. 위에서 도 4를 참조로 언급한 것처럼, 복수의 개폐기들에 접속된 FRTU에 의해 측정되는 전류 부하량의 패턴은 주기별로 서로 거의 유사하다는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 하나의 개폐기를 기준으로 삼고, 기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 상기 기준 개폐기의 전류 부하량이 최대인 지점에서는 다른 개폐기들의 전류 부하량도 최대이거나 또는 최대에 거의 근접한 부하를 갖는다는 것을 알 수 있다. 그리고 최대 부하 산출 기간은 사용자에 의해 가변적으로 설정 가능한 기간으로서, 본 예시에서 1년으로 가정될 수 있고, 예를 들어, 전년도 1월 1일부터 전년도 12월 31일까지, 또는 366일 전으로부터 어제까지의 데이터 등 다양한 설정이 가능하다. 또한, 이러한 기간은 1년으로 제한되지 않고, 년, 달, 일 단위로도 가능하다는 점 또한 이해되어야 한다.
이에 따라, 본 발명은 상기 S120 단계와 S130 단계를 수행한 후, 산정부에 의해, 기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 기준 개폐기의 주기별 평균 부하 전류값들 중 평균 부하 전류값이 가장 높은 피크 주기를 대표 주기로 설정하는 단계(S140)를 거친다.
그 후, 대표 주기에 대응하는 각 개폐기에 대한 평균 부하 전류 값들을 근거로, 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 단계(S150)가 이루어진다. S150 단계에서 대표 구간 부하를 산정하는 방법은 위에서 언급한 바와 같이, 배전선로 각 구간의 양 끝단에 위치한 개폐기들의 상기 대표 주기에 대한 평균 부하 전류값의 차를 근거로 이루어질 수 있다.
그 후, S150 단계에서 산정된 대표 구간 부하를 저장부에 저장하고, 사용자의 요청이 존재하는 경우, 표시부에 상기 대표 구간 부하를 출력하는 단계(S160)가 수행된다.
도 6은 본 발명의 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계에 대한 흐름도이다. 이하의 설명에서는 위에서 언급된 부분과 중복되는 사항은 생략하여 설명된다.
먼저, 제 1 주기인지 판단하는 단계(S101)가 이루어진다. 위에서 언급한 것처럼, 제 1 주기는 FRTU에 의해 측정되어 단말 저장부에 저장된 부하 전류값들을 수집부에서 수집하는 주기를 나타낸다. 이러한 주기는 위에서 1시간 단위로 설명되었으나, 이는 단지 예시일 뿐이고, 상기 시간만으로 제한되지 않는다. S101 단계에서의 판단 결과, 제 1 주기로 설정된 시점이 도래한 경우, 제어는 S102 단계로 전달된다. 그렇지 않다면 제어는 다시 S101 단계로 전달되어, 제 1 주기에 대응하는 시점이 될때까지 대기하게 된다.
그 후, FRTU로부터 측정된 부하 전류값들을 요청하는 단계(S102)가 수행된다. 위에서 언급된 것처럼, FRTU는 배전선로에 포함된 복수의 개폐기들에 각각 연결되어, 이들의 개폐기에 대한 부하 전류값을 측정한다. 구체적으로, 여기서 부하 전류값은 FRTU에 의해 실시간으로 측정된 값을 기설정된 제 2 주기(예를 들어, 15분 단위) 마다 평균 낸 값일 수 있다.
그 후, 부하 전류값에 대한 수집이 성공적으로 이루어졌는지 판단하는 단계(S103)가 이루어진다. 여기서 수집이 성공적으로 이루어진 경우, 제어는 S104 단계로 전달된다. 그렇지 않다면 제어는 S107 단계로 전달된다.
S107 단계는 제 1 주기보다 짧은 재요청 주기이고, 기설정된 임계 요청 횟수 미만인지 판단하는 단계이다. S107 단계에서 언급된 재요청 주기는 다음 주기 이전, 통신 실패로 인해 누락된 부하 전류값을 재요청 하는데 이용되는 주기로서, 제 1 주기 보다 짧은 주기이다. 또한, S107 단계는 재요청 주기뿐만 아니라, 임계 요청 횟수를 함께 고려할 수 있다. 여기서, 임계 요청 횟수는 위에서 언급한 것처럼, 다음 주기로 넘어가기 전, 재요청 주기를 통해 재요청 가능한 최대 횟수를 나타낸다(상기 횟수를 넘어가게 되면, 제 1 주기의 다음 주기와 겹치게 되므로). 이러한 임계 요청 횟수는 위에서 언급한 것처럼 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
S107 단계에서 재요청 주기이나, 반복 횟수가 임계 요청 횟수를 초과한 경우, 제어는 S101 단계로 전달되어, 다음 주기에 누락된 정보들을 수집하게 된다.
.S104 단계는 FRTU별 부하 전류값을 시간 순서로 임시 저장하는 단계이고, S105 단계는 제 1 주기마다, 주기별 평균 부하 전류값들을 산출하는 단계이다. S105 단계에서 주기별 평균 부하 전류값들이 산출되면, 임시 저장된 FRTU별 부하 전류값들은 삭제된다(S106).
도 7 및 도 8은 본 발명의 배전선로의 구간 부하 산정 장치가 적용될 수 있는 다른 실시예를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시된 것처럼, 열원의 열 에너지(W)가 공급되는 상황에서, 지점별 온도 측정을 열전도를 관찰하는 상황에서, 역시 시각 동기화된 데이터들이 필요하다. 같은 시점에서 온도 차이를 구해야 하기 때문이다. 본 발명에서 제시된 방법 및 장치에서, 입력 데이터를 전류에서 온도로 바꾸기만 하면, 동기화된 온도 차이 이력데이터 또한 생성 가능하다.
또한, 도 8에 도시된 것처럼, 유체가 관을 통해 흐르는 상황에서 지점별 유량 또는 유속 측정을 통해 구간별 유량 등을 관찰하는 상황에서도, 역시 시각 동기화된 유량 또는 유속 데이터들이 필요하다. 같은 시점에서 그 차이를 구해야 하기 때문이다. 본 발명에서 제시된 방법 및 장치에서, 입력 데이터를 전류에서 유량 또는 유속으로 바꾸기만 하면, 동기화된 유량 또는 유속 차이 이력 데이터를 효율적으로 생성할 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 구간 부하 산정 장치
110 : 통신부 120 : 수집부
130 : 산정부 140 : 출력부
150 : 입력부 160 : 저장부

Claims (16)

  1. 복수의 개폐기로 구분되는 배전선로의 각 구간에 대한 구간 부하를 산정하는 구간 부하 산정 장치로서,
    각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하고, 기설정된 제 1 주기마다 각 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산출하는 수집부; 및
    기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 배전선로에 포함된 복수의 개폐기들 중 기설정된 기준 개폐기의 주기별 평균 부하 전류값들 중 평균 부하 전류값이 가장 높은 피크 주기를 대표 주기로 설정하고, 상기 배전선로에 포함된 각 개폐기에 대해, 상기 대표 주기의 평균 부하 전류 값들을 산출하고, 상기 대표 주기의 평균 부하 전류값들을 근거로 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 산정부를 포함하고,
    상기 산정부를 통해 산정된 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하는 상기 대표 주기를 통해 시각이 동기되어 산정된 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산정부는,
    배전선로 각 구간의 양 끝단에 위치한 개폐기들의 상기 대표 주기에 대한 평균 부하 전류값의 차를 근거로 각 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부하 전류값들은 상기 복수의 개폐기에 연결된 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)에 의해 실시간으로 측정된 값들을, 기설정된 제 2 주기마다 평균을 낸 값이며, 상기 제 1 주기는 상기 제 2 주기보다 긴 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 주기는 시간 단위로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수집부는,
    각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 동안 통신 실패가 발생한 경우, 상기 제 1 주기보다 짧은 재요청 주기마다 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 재요청하고, 상기 재요청은 기설정된 임계 요청 횟수 미만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수집부는,
    재요청 횟수가 기설정된 임계 요청 횟수를 초과하는 경우, 다음 주기에서 통신 실패로 인해 수집하지 못한 부하 전류값들과 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 함께 수집하는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 수집부는,
    각 개폐기에 대한 부하 전류값들의 수집 성공 시, 임시 저장소에서 수집이 성공한 부하 전류값들을 삭제하는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 최대 부하 산출 기간은 사용자의 입력에 따라 변경 가능한 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 장치.
  9. 복수의 개폐기로 구분되는 배전선로의 각 구간에 대한 구간 부하를 산정하는 구간 부하 산정 방법으로서,
    수집부에 의해, 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계;
    상기 수집부에 의해, 기설정된 제 1 주기마다 각 개폐기에 대한 주기별 평균 부하 전류값들을 산출하는 단계;
    산정부에 의해, 기설정된 최대 부하 산출 기간 동안 배전선로에 포함된 복수의 개폐기들 중 기설정된 기준 개폐기의 주기별 평균 부하 전류값들 중 평균 부하 전류값이 가장 높은 피크 주기를 대표 주기로 설정하는 단계; 및
    상기 산정부에 의해, 상기 배전선로에 포함된 각 개폐기에 대해, 상기 대표 주기의 평균 부하 전류 값들을 산출하고, 상기 대표 주기의 평균 부하 전류값들을 근거로 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 단계를 포함하고,
    상기 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 단계를 통해 산정된 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하는 상기 대표 주기를 통해 시각이 동기되어 산정된 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 단계는,
    배전선로 각 구간의 양 끝단에 위치한 개폐기들의 상기 대표 주기에 대한 평균 부하 전류값의 차를 근거로 각 배전선로의 각 구간에 대한 대표 구간 부하를 산정하는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 부하 전류값들은 상기 복수의 개폐기에 연결된 FRTU에 의해 실시간으로 측정된 값들을, 기설정된 제 2 주기마다 평균을 낸 값이며, 상기 제 1 주기는 상기 제 2 주기보다 긴 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제 1 주기는 시간 단위로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계는,
    각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 동안 통신 실패가 발생한 경우, 상기 제 1 주기보다 짧은 재요청 주기마다 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 재요청하되, 상기 재요청은 기설정된 임계 요청 횟수 미만으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계는,
    재요청 횟수가 기설정된 임계 요청 횟수를 초과하는 경우, 다음 주기에서 통신 실패로 인해 수집하지 못한 부하 전류값들과 해당 주기에 수집되어야 할 부하 전류값들을 함께 수집하는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 각 개폐기에 대한 부하 전류값들을 수집하는 단계는,
    각 개폐기에 대한 부하 전류값들의 수집 성공 시, 임시 저장소에서 수집이 성공한 부하 전류값들을 삭제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 최대 부하 산출 기간은 사용자의 입력에 따라 변경 가능한 것을 특징으로 하는, 배전선로의 구간 부하 산정 방법.
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