KR101986891B1 - 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치 - Google Patents

개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 토폴로지 해석부(100)와 트리 구성부(200) 및 트리 재배열부(300)를 통해 원격지의 중앙제어실에서 배전선로의 연결관계를 노드와 아크로 이루어진 단선도로 표현하는 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치에 있어서, 배전선로의 구간별로 설치되어진 복수의 개폐기(G, 1)에 각각 설치된 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit, 2)로부터 상기 개폐기 각각의 투입(close) 또는 개방(open) 상태를 실시간으로 수집하는 개폐기상태수집부(400)와; 상기 개폐기(1)의 개방으로 발생하는 배전선로의 정전구간을 수집하는 정전구간수집부(500)와; 상기 개폐기상태수집부(400) 및 정전구간수집부(500)를 통해 수집된 상기 개폐기 각각의 상태 및 정전구간 데이터를 배전계통 운영자가 식별이 용이하도록 동적으로 시각화하여 단선도 상에 표시하는 디스플레이부(600)를 포함하고, 또한, 상기 개폐기 각각의 투입 또는 개방 상태를 수집하는 상기 FRTU와 별도로 상기 개폐기 각각의 상태를 검증하여 상기 단선도 상에 표시하는 개폐기검증부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치에 관한 것으로, 배전선로의 개폐기의 투입 또는 개방의 상태 및 정전구간을 단선도 상에 차별화시키면서 동적으로 표시하여 원격지의 배전계통 운영자가 개폐기의 상태 및 정전구간을 용이하게 식별 가능하고, 기존에 단말장치(FRTU)에 의존하여 개폐기의 상태를 감지하는 수단과 별도로 검증수단을 더 포함함으로써, 배전선로의 개폐기의 상태와 단선도 상의 노드의 상태를 용이하게 검증하고, 고장발생시 복구를 신속히 수행할 수 있도록 유도하는 효과가 있다.

Description

개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치{Visualization apparatus for the single line diagram of distribution systems with easy monitoring of switchgear condition and power failure section}
본 발명은 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배전선로의 개폐기의 투입 또는 개방의 상태 및 정전구간을 단선도 상에 차별화시키면서 동적으로 표시하여 원격지의 배전계통 운영자가 개폐기의 상태 및 정전구간을 용이하게 식별 가능하고, 기존에 단말장치(FRTU)에 의존하여 개폐기의 상태를 감지하는 수단과 별도로 검증수단을 포함하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 배전선로의 전력계통 감시 및 제어를 위하여 원격지의 중앙제어실에는 배전자동화시스템(DAS, Distribution Automation System) 또는 배전관리시스템(DMS, Distribution Management System)이 운영되어지고 있다.
여기서, 상기 배전자동화시스템 혹은 배전관리시스템은 배전 계통도와 회선별 단선도가 각각 표시되어 배전선로의 전력계통 감시 및 제어가 이루어지며, 배전 계통도는 지리 정보 시스템(GIS, Geographic Information System)을 이용하여 지형도 상에 배전설비가 도시된 것으로 배전설비의 위치 파악을 위한 용도로 주로 사용되고, 회선별 단선도는 트리 구조를 이용하여 배전선로와 설비가 선과 노드로 도시된 것으로 설비 간 연결관계의 파악을 위한 용도로 사용되고 있다.
한편, 상기 회선별 단선도는 배전선로와 설비가 트리 구조로 도시됨에 따라 이를 생성하기 위한 기법 및 알고리즘(algorithm)이 학술논문 등에 개시되고 있으며 그 일례로 전기학회논문지 제59권 제5호에 개시된 ("배전선로 회선별단선도 자동생성 알고니즘", 손주환, 임성일 저자, 2010년 5월)이 제안된 바 있다.
또한, 대한민국 등록특허공보 제10-1294699호(2013. 08. 02.)에는 지리 정보 시스템(GIS)의 계통 정보를 이용하여 배전선로를 추적하고 상기 배전선로에 포함되는 설비를 노드로 하는 트리를 구성하는 노드 추적부(11); 상기 트리를 이용하여 노드들의 레벨을 결정하고 상기 레벨에 따라 상기 노드들이 배열된 단선도를 생성하는 노드 배열부(14); 지리 정보 시스템의 위치 정보를 이용하여 상기 단선도상의 노드들을 재배열하는 재배열부(15)를 포함하는 배전계통 단선도 생성 시스템이 제안된 바 있다(도 1 참조).
그러나, 위 제안된 학술논문 및 대한민국 등록특허공보 제10-1294699호는, 단순히 회선별 단선도의 생성을 위한 기술만이 개시되어 있을 뿐, 배전선로에 빈번히 발생될 수 있는 고장구간(fault section)과 정전구간(outage section) 및 부하절체(load transfer)에 관한 모니터링 즉, 시각화 장치는 전혀 개시된 바 없으며, 기존의 회선별 단선도만으로는 원격지 중앙제어실의 배전계통 운영자가 위 고장구간과 정전구간, 부하절체의 위치 및 방향을 신속히 인지할 수 없고 이로 인하여 신속한 복구가 이루어질 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하고자 대한민국 등록특허공보 제10-1656730호(2016. 09. 06)에는 배전선로의 고장구간과 정전구간, 부하절체의 위치 및 방향을 계산하고 이를 단선도 상에 표시하는 디스플레이부가 구비되어 배전계통 운영자가 고장구간과 정전구간, 부하절체의 위치 및 방향을 용이하게 식별 가능하도록 한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치가 제안된 바 있다(도 2 참조).
그러나, 위 제안된 대한민국 등록특허공보 제10-1656730호는 배전선로에 설치된 개폐기들의 개방 또는 투입의 상태 정보를 단순히 단선도 상에 개폐기를 나타내는 노드의 색을 변화시켜 표시함에 따라 배전계통 운영자가 식별하기 어려운 문제점이 남아있다. 즉, 배전선로에 설치된 개폐기들은 고장에 의해 현장에서 자동으로 투입에서 개방으로 변경되거나, 배전계통 운영자가 배전선로 변경을 위하여 원격지에서 개방 또는 투입으로 상태변경을 조작하는데 단선도 상에 개폐기를 나타내는 노드의 색을 변화시켜 표시하는 것만으로는 배전개통 운영자가 개폐기의 현재 상태 및 상태변경의 진행과정을 실시간으로 용이하게 식별하기 어렵고, 이로 인하여 정전구간의 발생 또는 복구 과정의 식별 역시 불편한 문제점이 남아있는 것이다.
또한, 배전선로에 설치된 개폐기들은 상기 개폐기 각각에 결합된 단말장치(FRTU: Feeder Remote Terminal Unit)를 통해 원격지의 중앙제어실에 상기 개폐기 각각의 상태를 전송하게 되는데 상기 단말장치에 의존하여 개폐기의 상태를 감지하고 전송받기 때문에 상기 단말장치 또는 개폐기와의 결합지점에 고장이 발생할 경우 배전선로에 설치된 상기 개폐기의 상태와 단선도에 표시된 노드의 상태가 서로 다르게 표시되고, 이로 인하여 고장수리 및 정전구간의 복구를 신속히 수행할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 배전선로의 개폐기의 투입 또는 개방의 상태 및 정전구간을 단선도 상에 차별화시키면서 동적으로 표시하여 원격지의 배전계통 운영자가 개폐기의 상태 및 정전구간을 용이하게 식별 가능하고, 기존에 단말장치(FRTU)에 의존하여 개폐기의 상태를 감지하는 수단과 별도로 검증수단을 포함하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치를 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 토폴로지 해석부(100)와 트리 구성부(200) 및 트리 재배열부(300)를 통해 원격지의 중앙제어실에서 배전선로의 연결관계를 노드와 아크로 이루어진 단선도로 표현하는 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치에 있어서, 배전선로의 구간별로 설치되어진 복수의 개폐기(G, 1)에 각각 설치된 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit, 2)로부터 상기 개폐기 각각의 투입(close) 또는 개방(open) 상태를 실시간으로 수집하는 개폐기상태수집부(400)와; 상기 개폐기(1)의 개방으로 발생하는 배전선로의 정전구간을 수집하는 정전구간수집부(500)와; 상기 개폐기상태수집부(400) 및 정전구간수집부(500)를 통해 수집된 상기 개폐기 각각의 상태 및 정전구간 데이터를 배전계통 운영자가 식별이 용이하도록 동적으로 시각화하여 단선도 상에 표시하는 디스플레이부(600)를 포함하고, 또한, 상기 개폐기 각각의 투입 또는 개방 상태를 수집하는 상기 FRTU와 별도로 상기 개폐기 각각의 상태를 검증하여 상기 단선도 상에 표시하는 개폐기검증부(700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치를 제공한다.
또한, 상기 디스플레이부(600)는, 상기 개폐기상태수집부(400)를 통해 수집된 데이터를 입력받아 상기 개폐기 각각의 투입 상태의 경우, 개방 상태의 경우, 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 및 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 각각을 상기 단선도에 차별화하여 표시하고, 투입 및 개방 상태 간에 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드 개수 및 색(color)을 변화시키면서 과정을 동적으로 표시하는 개폐기상태표시부(610)와, 상기 개폐기상태수집부(400)를 통해 수집된 데이터를 입력받아 정전구간의 발생 또는 복구시 상기 개폐기상태표시부(610)의 동적표시와 연계하여 상기 정전구간에 해당하는 단선도 상에 표시된 배전선로의 아크의 색(color)을 변화시키면서 정전이 발생하지 않은 정상구간과 이격시키거나 결합시키는 과정을 동적으로 표시하는 정전구간표시부(620)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개폐기상태표시부(610)는, 개폐기가 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드를 투입 상태를 나타내는 색(color)과 차이나도록 색을 변화시키고, 노드 개수를 전원측과 정전이 발생한 부하측으로 분리하여 1개에서 2개로 늘리면서 부하측 노드가 전원측 노드와 일정간격으로 이격되는 과정을 동적으로 표시하며, 개폐기가 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드를 투입 상태를 나타내는 색(color)으로 복원시키고, 전원측과 정전이 발생한 부하측으로 2개의 노드로 분리되어 이격된 복수의 노드가 1개의 노드로 결합되는 과정을 동적으로 표시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개폐기상태표시부(610)는, 개폐기가 투입 및 개방 상태 간에 변경이 진행되고 있는 경우 개폐기의 개방 상태를 나타내는 단면도 상에 표시된 노드가 투입 상태를 나타내는 노드보다 강조되어 표시되도록 개폐기의 개방 상태를 나타내는 노드의 테두리를 감싸는 링형상의 식별띠(611)가 표시되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 식별띠(611)는, 일정시간 간격으로 복수의 색(color)이 반복적으로 변경되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정전구간표시부(620)는, 개폐기가 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 또는 개폐기가 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 단선도 상에 표시된 정전구간을 나타내는 아크 및 노드가 상기 전원측 노드로부터 이격되거나 결합되는 부하측 노드와 함께 이동하면서 정전구간의 발생 또는 복구 과정이 동적으로 표시되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개폐기검증부(700)는, 배전선로의 구간별로 설치되어진 복수의 개폐기 각각의 부하측에 설치되어 부하측의 전류를 감지하는 CT센서(Current Transformer Sensor, 710)와, 상기 CT센서와 전기적으로 연결되면서 상기 개폐기 각각에 설치되고, 상기 CT센서의 감지값을 입력받아 기설정된 개폐기준 전류값과 비교분석하여 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 판단하고, 수집된 검증 데이터를 원격지 중앙제어실의 배전계통 데이터베이스(DB, 20)에 전송하는 개폐감지용 라즈베리파이(Sensing Raspberry Pi, 720)와, 상기 검증 데이터를 입력받아 해당 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 검증하도록 상기 검증 데이터와 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기를 나타내는 노드의 상태를 비교분석하고, 상기 중앙제어실에 설치되는 개폐검증용 라즈베리파이(Verifying Raspberry Pi, 730)와, 상기 검증데이터와 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기를 나타내는 노드의 상태가 서로 다를 경우 상기 배전선로에 설치된 개폐기 및 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)의 신속한 점검을 유도하도록 상기 단선도에 점검용 문자 및 음성을 출력하는 검증표시부(740)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 개폐기검증부(700)는, 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 나타내는 노드의 상태가 변경될 경우 해당 개폐기의 부하측에 설치된 CT센서(710)가 선택적으로 작동되어 부하측 전류를 감지하도록 상기 개폐감지용 라즈베리파이(720)는 상기 CT센서(710)의 ON/OFF를 제어하고, 상기 개폐검증용 라즈베리파이(730)는 상기 디스플레이부(600)로부터 상기 노드의 상태변경 정보를 입력받으며, 상기 개폐감지용 라즈베리파이(720) 및 개폐검증용 라즈베리파이(730) 간에는 제어신호의 송수신을 위한 유선 또는 무선 통신을 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치는, 개폐기상태수집부, 정전구간수집부, 디스플레이부 및 개폐기검증부를 통하여 배전선로의 개폐기의 투입 또는 개방의 상태 및 정전구간을 단선도 상에 차별화시키면서 동적으로 표시하여 원격지의 배전계통 운영자가 개폐기의 상태 및 정전구간을 용이하게 식별 가능하고, 기존에 단말장치(FRTU)에 의존하여 개폐기의 상태를 감지하는 수단과 별도로 검증수단을 더 포함함으로써, 배전선로의 개폐기의 상태와 단선도 상의 노드의 상태를 용이하게 검증하고, 고장발생시 복구를 신속히 수행할 수 있도록 유도하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 배전계통 단선도 생성 시스템 및 방법을 나타낸 도면
도 2는 종래의 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치의 전체 구성을 블럭도로 나타낸 도면
도 4 및 5는 도 3의 실시예 중 디스플레이부의 개폐기상태표시부 및정전구간표시부를 통해 배전선로에 설치된 특정 개폐기의 투입 및 개방 상태를 단선도 상에 시각화하여 각각 나타낸 도면
도 6의 (가) 내지 (라)는 도 4 및 5의 단선도에 표시된 특정 개폐기의 투입 및 개방 상태의 변경과정이 동적으로 표시되는 과정을 나타낸 도면
도 7은 도 3의 실시예 중 개폐기검증부의 검증표시부를 통해 단선도 상에 시각화하여 표시된 검증문자의 일 실시예를 나타낸 도면
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
먼저 본 발명에 따른 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치의 핵심 기술적 구성수단을 설명함에 앞서, 본 발명은 종래의 배전선로의 전력계통 감시 및 제어를 위하여 원격지의 중앙제어실에서 운영되어지는 배전자동화시스템(DAS, Distribution Automation System) 또는 배전관리시스템(DMS, Distribution Management System) 상의 모니터링용 PC 및 화면에 배전선로와 개폐기(switch, G)와 같은 배전설비가 표시되는 회선별 단선도에 노드로 표현된 개폐기의 투입/개방 상태, 정전구간에 관한 시각화 상의 한계가 있는 문제점을 해소하고, 개폐기 상태의 검증수단을 부가한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치이다.
본 발명에 따른 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치의 핵심 기술적 구성수단은 도 3 내지 7에 도시된 바와 같이 토폴로지 해석부(100), 트리 구성부(200), 트리 재배열부(300), 개폐기상태수집부(400), 정전구간수집부(500), 디스플레이부(600) 및 개폐기검증부(700)로 이루어진다.
여기서, 상기 토폴로지 해석부(100), 트리 구성부(200), 트리 재배열부(300)는, 본 발명의 발명자에 의해 공지된 기술로서 대표적으로 전기학회논문지 제59권 제5호에 개시된 ("배전선로 회선별단선도 자동생성 알고니즘", 손주환, 임성일 저자, 2010년 5월)의 정렬 알고리즘과 충돌회피 알고리즘이 적용된 구성수단으로 이를 간략히 설명하면,
상기 토폴로지 해석부(100)는, 배전선로를 단선도로 표시하기에 앞서 배전선로와 후비 연계선로 및 전력설비의 연결관계 즉, 토폴로지(topology)를 해석하고, 해석된 토폴로지를 배전계통 데이터베이스(DB)에 저장하는 구성수단이다. 상기 배전계통 데이터베이스(DB, 20)는 원격지의 중앙제어실에 설치되고, 배전선로의 선로구간, 전력공급선로 및 개폐기 등의 데이터가 저장된다.
상기 트리 구성부(200)는, 상기 토폴로지 해석부(100)를 통해 해석된 배전선로의 토폴로지와 배전계통 데이터베이스를 기초로 단선도를 생성하는 구성수단으로서, 단선도의 자료구조는 일반적인 배전선로의 1개의 개폐기에서 최대 3개의 분기 선로를 갖는 특징을 이용한 3진트리이며, 개폐기와 분기점을 노드(node), 선로구간은 아크(arc)로 모델링 되어진다.
상기 트리 재배열부(300)는, 상기 트리 구성부를 통해 생성된 트리 즉, 배전선로 단선도의 편중 현상과 겹침 현상을 제거하기 위하여 정렬 알고리즘과 충돌회피 알고리즘을 이용하여 단선도를 재배열하는 구성수단이다.
한편, 상기 토폴로지 해석부(100), 트리 구성부(200), 트리 재배열부(300)를 통해 생성된 트리 즉, 배전선로 단선도의 노드와 아크는 각각의 좌표값으로 상기 배전계통 데이터베이스(DB, 20)에 저장되어진다.
상기 개폐기상태수집부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이 배전선로의 구간별로 설치되어진 복수의 개폐기(G, 1)에 각각 설치된 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit, 2)로부터 상기 개폐기 각각의 투입(close) 또는 개방(open) 상태를 실시간으로 수집하는 수단이다. 수집된 데이터는 후술할 디스플레이부(600)를 통해 단선도 상에 투입 및 개방상태가 차별화되어 시각화 될 수 있도록 단선도 상에 표시된 해당 개폐기에 대응되는 노드의 좌표값 데이터와 함께 상태 데이터가 상기 배전계통 데이터베이스(DB, 20)에 저장되어진다.
여기서, FRTU(Feeder Remote Terminal Unit, 2)는 배전선로용 단말장치로서, 배전자동화시스템(DAS, Distribution Automation System)이 도입되면서 배전선로에 산재되어 있는 개폐기를 단말장치를 통해 원격에서 감시 및 제어하는 것이 가능하기 때문에 상기 FRTU(2)로부터 상기 개폐기 각각의 투입(close) 또는 개방(open) 상태를 실시간으로 수집할 수 있다. 또한, 상기 개폐기(G, 1)의 개방 또는 투입의 상태변경은 상기 개폐기의 기기 고장으로 현장에서 상태가 변경되거나, 원격지의 중앙제어실에서 배전선로의 변경 및 복구 목적으로 계획적으로 상태가 변경될 수 있다.
상기 정전구간수집부(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 개폐기(1)의 개방으로 발생하는 배전선로의 정전구간을 수집하는 수단으로서, 정전구간은 상기 FRTU(2) 및 배전선로에 설치된 복수의 고장표시기(Fault Indicator) 등의 단말장치로부터 검출할 수 있으며, 수집된 데이터는 후술할 디스플레이부(600)를 통해 단선도 상에 정전구간이 차별화되어 시각화 될 수 있도록 단선도 상에 표시된 해당 정전구간에 대응되는 노드 및 아크의 좌표값 데이터와 함께 상태 데이터가 상기 배전계통 데이터베이스(DB, 20)에 저장되어진다. 또한, 상기 개폐기상태수집부(400)를 통해 상기 배전계통 데이터베이스(DB, 20)에 저장된 상태 데이터를 기초로 개폐기의 개방이 발생한 지점으로부터 정전구간을 단선도의 좌표값과 매치시켜 쉽게 수집하고 저장시킬 수 있다.
상기 디스플레이부(600)는 도 3 내지 6에 도시된 바와 같이 상기 개폐기상태수집부(400) 및 정전구간수집부(500)를 통해 수집된 상기 개폐기 각각의 상태 및 정전구간 데이터를 배전계통 운영자가 식별이 용이하도록 동적으로 시각화하여 단선도 상에 표시하는 수단이다. 이를 위해 개폐기상태표시부(610) 및 정전구간표시부(620)를 포함한다.
상기 개폐기상태표시부(610)는 상기 개폐기상태수집부(400)를 통해 수집된 데이터를 입력받아 상기 개폐기 각각의 투입 상태의 경우, 개방 상태의 경우, 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 및 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 각각을 상기 단선도에 차별화하여 표시하고, 투입 및 개방 상태 간에 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드 개수 및 색(color)을 변화시키면서 과정을 동적으로 표시하는 수단이다.
여기서, 상기 개폐기상태표시부(610)는, 개폐기가 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드를 투입 상태를 나타내는 색(color)과 차이나도록 색을 변화시키고, 노드 개수를 전원측과 정전이 발생한 부하측으로 분리하여 1개에서 2개로 늘리면서 부하측 노드가 전원측 노드와 일정간격으로 이격되는 과정을 동적으로 표시한다. 또한, 개폐기가 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드를 투입 상태를 나타내는 색(color)으로 복원시키고, 전원측과 정전이 발생한 부하측으로 2개의 노드로 분리되어 이격된 복수의 노드가 1개의 노드로 결합되는 과정을 동적으로 표시한다. 상기 단선도 상에 표시되는 개폐기의 상태변경은 배전선로 현장에 설치된 개폐기의 고장으로 상태가 변경되거나, 배전계통 운영자의 원격조작으로 변경될 수 있는데 원격조작시 단선도 상에 표시된 개폐기 노드를 선택하여 개방 또는 투입 상태로 변경시킬 수 있도록 사용자 인터페이스가 마련됨은 공지된 기술이다.
다시 말해서, 종래 기술은 단선도 상에 개폐기의 투입 및 개방 상태를 단순히 노드의 색(color)을 달리하여 표현함으로 인해 색의 차이만으로 배전계통 운영자가 용이하게 식별하기 어렵기 때문에 배전계통 운영자의 교대시 개폐기의 상태정보를 인수인계하는 절차가 복잡하고 시간이 길어지며, 개폐기의 상태 변경이 진행되는 경우 역시 진행여부를 파악하기 힘들고, 특히 배전계통 운영자에 의해 원격으로 상태가 변경되는 경우 원격조작하는 운영자 이외에는 진행여부를 쉽게 식별할 수 없는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 이러한 종래 기술의 감시 및 제어 상의 문제점을 해소하고자 고안된 것으로서, 개폐기의 투입 상태의 경우, 개방 상태의 경우, 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 및 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 각각을 상기 단선도에 차별화하여 표시하면서 특히, 상태변경이 진행 중인 경우 해당 개폐기의 노드 개수 및 색(color)을 변화시키면서 과정을 동적으로 표시함으로써, 단선도 상에 개폐기 상태의 식별력을 향상시키고, 배전계통 운영자의 교대시 개폐기의 상태정보를 인수인계하는 절차를 간소화 시키며, 원격조작하는 운영자 이외에도 다른 운영자들이 쉽게 진행여부를 파악할 수 있는 독특한 효과가 있다.
또한, 상기 개폐기상태표시부(610)는 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 개폐기가 투입 및 개방 상태 간에 변경이 진행되고 있는 경우 개폐기의 개방 상태를 나타내는 단면도 상에 표시된 노드가 투입 상태를 나타내는 노드보다 강조되어 표시되도록 개폐기의 개방 상태를 나타내는 노드의 테두리를 감싸는 링형상의 식별띠(611)가 표시된다. 이때, 상기 식별띠(611)는 일정시간 간격으로 복수의 색(color)이 반복적으로 변경되면서 표시될 수 있다. 이는 개폐기의 상태변경이 진행될 경우 배전계통 운영자가 보다 더 쉽게 식별할 수 있도록 유도하기 위함으로 상기 식별띠(611)는 설정에 따라 일정시간 경과 후 표시되지 않도록 제어될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 투입에서 개방으로 진행중이거나 일정시간이 경과되지 않은 개폐기를 표시한 노드는 식별띠(611)가 표시되고, 개방상태로 변경되고 일정시간이 경과한 개폐기를 표시한 노드의 경우는 식별띠(611)가 표시되지 않게 제어되는 것이다. 이는 부하절체 필요시와 같이 계획적으로 오랜 시간 개방상태에 있는 개폐기를 나타내는 노드는 강조되지 않도록 하기 위함이다.
상기 정전구간표시부(620)는 상기 개폐기상태수집부(400)를 통해 수집된 데이터를 입력받아 정전구간의 발생 또는 복구시 상기 개폐기상태표시부(610)의 동적표시와 연계하여 상기 정전구간에 해당하는 단선도 상에 표시된 배전선로의 아크의 색(color)을 변화시키면서 정전이 발생하지 않은 정상구간과 이격시키거나 결합시키는 과정을 동적으로 표시하는 수단이다. 즉, 개폐기가 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 또는 개폐기가 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 단선도 상에 표시된 정전구간을 나타내는 아크 및 노드가 상기 전원측 노드로부터 이격되거나 결합되는 부하측 노드와 함께 이동하면서 정전구간의 발생 또는 복구 과정이 동적으로 표시되는 것이다.
따라서, 상기 개폐기상태수집부(400), 정전구간수집부(500) 및 디스플레이부(600)를 통하여 배전선로의 개폐기의 투입 또는 개방의 상태 및 정전구간을 단선도 상에 차별화시키면서 동적으로 표시하여 원격지의 배전계통 운영자가 개폐기의 상태 및 정전구간을 용이하게 식별할 수 있는 효과가 있다.
더하여, 도 6의 (가) 내지 (라)는 단선도에 표시된 특정 개폐기의 투입 및 개방 상태의 변경과정이 동적으로 표시되는 과정을 나타낸 도면으로서, (가)→(나)→(다)→(라)의 과정은 개폐기가 투입상태로부터 개방상태로 변경이 진행 중인 과정을 동적으로 표시한 것이고, 반대로 (라)→(다)→(나)→(가)의 과정은 개폐기가 개방상태로부터 투입상태로 변경이 진행 중인 과정을 동적으로 표시한 것이다. 본 발명에서 동적표시란 개폐기의 상태변경에 따라 단선도 상에 표시된 개폐기의 부하측 노드를 최초 좌표로부터 최종 좌표로 이동시키는 과정을 애니메이션화하여 표현한 것으로 정전구간도 상기 부하측 노드와 함께 이동함에 따라 개폐기의 상태 및 정전구간의 식별력을 크게 향상시킬 수 있다. 특히, 정전구간이 정상구간으로부터 분리됨에 따라 정전구간을 쉽게 파악할 수 있다.
상기 개폐기검증부(700)는 도 3 및 7에 도시된 바와 같이 또한, 상기 개폐기 각각의 투입 또는 개방 상태를 수집하는 상기 FRTU와 별도로 상기 개폐기 각각의 상태를 검증하여 상기 단선도 상에 표시하는 수단이다. 이를 위해 CT센서(Current Transformer Sensor, 710), 개폐감지용 라즈베리파이(Sensing Raspberry Pi, 720), 개폐검증용 라즈베리파이(Verifying Raspberry Pi, 730) 및 검증표시부(740)를 포함한다.
상기 CT센서(Current Transformer Sensor, 710)는 배전선로의 구간별로 설치되어진 복수의 개폐기 각각의 부하측에 설치되어 부하측의 전류를 감지하는 수단으로 상기 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit, 2)와 별도로 개폐기 각각의 부하측에 설치된다.
상기 개폐감지용 라즈베리파이(Sensing Raspberry Pi, 720)는 상기 CT센서와 전기적으로 연결되면서 상기 개폐기 각각에 설치되고, 상기 CT센서의 감지값을 입력받아 기설정된 개폐기준 전류값과 비교분석하여 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 판단하고, 수집된 검증 데이터를 원격지 중앙제어실의 배전계통 데이터베이스(DB, 20)에 전송하는 수단이다.
상기 개폐검증용 라즈베리파이(Verifying Raspberry Pi, 730)는 상기 검증 데이터를 입력받아 해당 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 검증하도록 상기 검증 데이터와 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기를 나타내는 노드의 상태를 비교분석하고, 상기 중앙제어실에 설치된다. 여기서, 라즈베리파이(Raspberry Pi)는 신용카드 크기의 초소형 컴퓨터로서, 초소형이면서 중앙처리장치(CPU) 및 네트워크 등의 컴퓨터 주요 기능을 수행하고, 마우스 및 키보드와 같은 입력장치, 각종 센서, 카메라 및 통신모듈 등과 결합이 가능하여 사물인터넷(IoT)을 구현할 수 있으며, 본 발명에서는 CT센서(710)의 검출값으로부터 개폐기의 상태를 감지하고, FRTU(Feeder Remote Terminal Unit, 2)의 검출값과 비교분석하여 개폐기 상태를 검증하는 용도로 배전선로 상의 개폐기 및 원격지 중앙제어실에 각각 설치된다.
상기 검증표시부(740)는 상기 검증데이터와 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기를 나타내는 노드의 상태가 서로 다를 경우 상기 배전선로에 설치된 개폐기 및 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)의 신속한 점검을 유도하도록 상기 단선도에 점검용 문자 및 음성을 출력하는 수단이다. 일 예로 도 7에 도시된 바와 같이 해당 개폐기를 나타내는 노드의 하단에 상태점검을 요하는 문자를 출력하면서 음성이 함께 출력될 수 있다.
여기서, 상기 개폐기검증부(700)는 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 나타내는 노드의 상태가 변경될 경우 해당 개폐기의 부하측에 설치된 CT센서(710)가 선택적으로 작동되어 부하측 전류를 감지하도록 상기 개폐감지용 라즈베리파이(720)는 상기 CT센서(710)의 ON/OFF를 제어하고, 상기 개폐검증용 라즈베리파이(730)는 상기 디스플레이부(600)로부터 상기 노드의 상태변경 정보를 입력받으며, 상기 개폐감지용 라즈베리파이(720) 및 개폐검증용 라즈베리파이(730) 간에는 제어신호의 송수신을 위한 유선 또는 무선으로 통신할 수 있다.
다시 말해서, 상기 개폐기검증부(700)를 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치에 구성시킨 이유는, 종래 기술에 따른 배전선로에 설치된 개폐기들은 상기 개폐기 각각에 결합된 단말장치(FRTU: Feeder Remote Terminal Unit)를 통해 원격지의 중앙제어실에 상기 개폐기 각각의 상태를 전송하게 되는데 상기 단말장치에 의존하여 개폐기의 상태를 감지하고 전송받기 때문에 상기 단말장치 또는 개폐기와의 결합지점에 고장이 발생할 경우 배전선로에 설치된 상기 개폐기의 상태와 단선도에 표시된 노드의 상태가 서로 다르게 표시되고, 이로 인하여 고장수리 및 정전구간의 복구를 신속히 수행할 수 없는 문제점이 있었기 때문에 본 발명에서는 이를 해결하고자 단말장치와 별도로 개폐기의 상태를 감지한 다음 단말장치의 검출값과 서로 비교분석하여 검증하고, 단선도 상에 표시하도록 구성시킨 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치는, 개폐기상태수집부(400), 정전구간수집부(500), 디스플레이부(600) 및 개폐기검증부(700)를 통하여 배전선로의 개폐기의 투입 또는 개방의 상태 및 정전구간을 단선도 상에 차별화시키면서 동적으로 표시하여 원격지의 배전계통 운영자가 개폐기의 상태 및 정전구간을 용이하게 식별 가능하고, 기존에 단말장치(FRTU)에 의존하여 개폐기의 상태를 감지하는 수단과 별도로 검증수단을 더 포함함으로써, 배전선로의 개폐기의 상태와 단선도 상의 노드의 상태를 용이하게 검증하고, 고장발생시 복구를 신속히 수행할 수 있도록 유도하는 효과가 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 개폐기 2 : FRTU
10 : 배전선로 단선도 20 : 배전계통 데이터베이스
100 : 토폴로지 해석부 200 : 트리 구성부
300 : 트리 재배열부 400 : 개폐기상태수집부
500 : 정전구간수집부 600 : 디스플레이부
610 : 개폐기상태표시부 620 : 정전구간표시부
700 : 개폐기검증부 710 : CT센서
720 : 개폐감지용 라즈베리파이
730 : 개폐검증용 라즈베리파이
740 : 검증표시부

Claims (8)

  1. 토폴로지 해석부(100)와 트리 구성부(200) 및 트리 재배열부(300)를 통해 원격지의 중앙제어실에서 배전선로의 연결관계를 노드와 아크로 이루어진 단선도로 표현하는 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치에 있어서,
    배전선로의 구간별로 설치되어진 복수의 개폐기(G, 1)에 각각 설치된 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit, 2)로부터 상기 개폐기 각각의 투입(close) 또는 개방(open) 상태를 실시간으로 수집하는 개폐기상태수집부(400)와;
    상기 개폐기(1)의 개방으로 발생하는 배전선로의 정전구간을 수집하는 정전구간수집부(500)와;
    상기 개폐기상태수집부(400) 및 정전구간수집부(500)를 통해 수집된 상기 개폐기 각각의 상태 및 정전구간 데이터를 배전계통 운영자가 식별이 용이하도록 동적으로 시각화하여 단선도 상에 표시하는 디스플레이부(600)를 포함하고,
    또한, 상기 개폐기 각각의 투입 또는 개방 상태를 수집하는 상기 FRTU와 별도로 상기 개폐기 각각의 상태를 검증하여 상기 단선도 상에 표시하는 개폐기검증부(700)를 더 포함하고,
    상기 디스플레이부(600)는,
    상기 개폐기상태수집부(400)를 통해 수집된 데이터를 입력받아 상기 개폐기 각각의 투입 상태의 경우, 개방 상태의 경우, 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 및 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 각각을 상기 단선도에 차별화하여 표시하고, 투입 및 개방 상태 간에 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드 개수 및 색(color)을 변화시키면서 과정을 동적으로 표시하는 개폐기상태표시부(610)와,
    상기 개폐기상태수집부(400)를 통해 수집된 데이터를 입력받아 정전구간의 발생 또는 복구시 상기 개폐기상태표시부(610)의 동적표시와 연계하여 상기 정전구간에 해당하는 단선도 상에 표시된 배전선로의 아크의 색(color)을 변화시키면서 정전이 발생하지 않은 정상구간과 이격시키거나 결합시키는 과정을 동적으로 표시하는 정전구간표시부(620)를 포함하고,
    상기 개폐기검증부(700)는,
    배전선로의 구간별로 설치되어진 복수의 개폐기 각각의 부하측에 설치되어 부하측의 전류를 감지하는 CT센서(Current Transformer Sensor, 710)와,
    상기 CT센서와 전기적으로 연결되면서 상기 개폐기 각각에 설치되고, 상기 CT센서의 감지값을 입력받아 기설정된 개폐기준 전류값과 비교분석하여 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 판단하고, 수집된 검증 데이터를 원격지 중앙제어실의 배전계통 데이터베이스(DB, 20)에 전송하는 개폐감지용 라즈베리파이(Sensing Raspberry Pi, 720)와,
    상기 검증 데이터를 입력받아 해당 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 검증하도록 상기 검증 데이터와 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기를 나타내는 노드의 상태를 비교분석하고, 상기 중앙제어실에 설치되는 개폐검증용 라즈베리파이(Verifying Raspberry Pi, 730)와,
    상기 검증데이터와 상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기를 나타내는 노드의 상태가 서로 다를 경우 상기 배전선로에 설치된 개폐기 및 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)의 신속한 점검을 유도하도록 상기 단선도에 점검용 문자 및 음성을 출력하는 검증표시부(740)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 개폐기상태표시부(610)는,
    개폐기가 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드를 투입 상태를 나타내는 색(color)과 차이나도록 색을 변화시키고, 노드 개수를 전원측과 정전이 발생한 부하측으로 분리하여 1개에서 2개로 늘리면서 부하측 노드가 전원측 노드와 일정간격으로 이격되는 과정을 동적으로 표시하며,
    개폐기가 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우는 단선도 상에 표시된 해당 개폐기의 노드를 투입 상태를 나타내는 색(color)으로 복원시키고, 전원측과 정전이 발생한 부하측으로 2개의 노드로 분리되어 이격된 복수의 노드가 1개의 노드로 결합되는 과정을 동적으로 표시하는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 개폐기상태표시부(610)는,
    개폐기가 투입 및 개방 상태 간에 변경이 진행되고 있는 경우 개폐기의 개방 상태를 나타내는 단면도 상에 표시된 노드가 투입 상태를 나타내는 노드보다 강조되어 표시되도록 개폐기의 개방 상태를 나타내는 노드의 테두리를 감싸는 링형상의 식별띠(611)가 표시되는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 식별띠(611)는,
    일정시간 간격으로 복수의 색(color)이 반복적으로 변경되는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 정전구간표시부(620)는,
    개폐기가 투입에서 개방 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 또는 개폐기가 개방에서 투입 상태로 변경이 진행되고 있는 경우 단선도 상에 표시된 정전구간을 나타내는 아크 및 노드가 상기 전원측 노드로부터 이격되거나 결합되는 부하측 노드와 함께 이동하면서 정전구간의 발생 또는 복구 과정이 동적으로 표시되는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 개폐기검증부(700)는,
    상기 디스플레이부(600)를 통해 상기 단선도 상에 표시된 개폐기의 개방 또는 투입 상태를 나타내는 노드의 상태가 변경될 경우 해당 개폐기의 부하측에 설치된 CT센서(710)가 선택적으로 작동되어 부하측 전류를 감지하도록 상기 개폐감지용 라즈베리파이(720)는 상기 CT센서(710)의 ON/OFF를 제어하고, 상기 개폐검증용 라즈베리파이(730)는 상기 디스플레이부(600)로부터 상기 노드의 상태변경 정보를 입력받으며, 상기 개폐감지용 라즈베리파이(720) 및 개폐검증용 라즈베리파이(730) 간에는 제어신호의 송수신을 위한 유선 또는 무선 통신을 하는 것을 특징으로 하는 개폐기 상태 및 정전구간의 모니터링이 용이한 단선도 기반의 배전계통 시각화 장치.
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