KR102027844B1 - 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법 - Google Patents

설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 장치는 전원측 실측전류(I1), 부하측 실측전류(I2), 및 전원측과 부하측 사이의 전류(I1-I2)와 부하 형태값(k)을 이용하여 부하형태에 따른 보정전류를 계산하는 전류 보상부와, 전원측과 부하측 사이의 선로 전압강하(e)를 산출하는 전압강하 계산부와, 부하측 기준전압을 계산하는 기준전압 계산부와, 부하측의 실측전압의 오차를 시간대별로 누적 기록하는 전압오차 기록부 및 상기 시간대별로 누적 기록된 오차율의 평균값을 이용해서 부하측 실측전압을 보정하는 부하측 전압오차 보정부를 포함한다.

Description

설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법{APPARATUS FOR CORRECTING MEASUREMENT ERROR OF MEASURING INSTRUMENT USING EQUIPMENT INFORMATION AND METHOD THEREOF}
본 발명은 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 배전자동화 시스템에 저장되어 있는 설비정보를 이용해서 배전선로의 전압강하를 구하고 전압 실측치와 비교하여 전압오차를 산출함으로써 계측기나 센서를 교체하지 않고도 상기 전압오차를 보정할 수 있도록 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력계통 설비를 운영하거나 분석하기 위해서는 전압과 전류를 측정하게 된다.
예컨대 전압과 전류를 측정하여 선로의 단선 고장 등을 검출하게 된다.
그런데 상기 전압과 전류를 측정(또는 검출)하기 위한 센서(또는 계측기)의 종류나, 측정방법, 등급, 가격 등에 따라 계기오차(또는 측정오차, 검출오차)가 발생하게 된다.
예컨대 고전압을 측정 할 때는 고압에서 저압으로 측정값을 변환하기 위해 수행되는 절연처리 등의 방법에 따라 전압센서(즉, 전압검출센서)에서 오차가 발생되고, 대(大)전류를 측정할 때 대전류를 소(小)전류로 변환하여 측정하기 위한 전류센서(즉, 전류검출센서)에서 오차가 발생된다.
특히, 배전자동화 시스템에서 사용하는 계기용변압기(PT)는 구조가 간단하지만, 콘덴서 분할배율방식(CPD)을 사용하기 때문에 온도에 따라 부품오차가 크게 발생되고 이로 인해 전압오차가 발생되고 있다.
예컨대 전원측 개폐기에서 측정된 전압과 부하측 개폐기에서 측정된 전압을 비교해 보면, 전압센서의 오차로 인해 전원측 개폐기보다 오히려 부하측 개폐기의 전압이 높게 발생되는 경우도 있다.
종래에 배전자동화 시스템에서는 전압계의 오차로 인하여, 전압계가 부족전압계전기 또는 과전압계전기 등 보호계전요소로 사용되지 못하고 있으며, 특히 배전선로의 단선 시 상기와 같은 전압오차로 인하여 보호계전기가 제대로 동작하지 않음으로써 설비파급 사고와 안전사고가 매년 수십 건이 발생되고 있다.
따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 계측기(예 : 전압계)의 측정오차(또는 전압오차)를 보정하거나, 오차가 적은 계측기(또는 전압/전류센서)로 교체할 필요가 있지만, 교체 비용이 많이 발생하고, 또한 계측기(또는 전압/전류센서)를 교체한다고 하더라도 여전히 교체한 계측기의 측정오차를 배제할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-1001499호(2010.12.08.등록, 전원 계측기)에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 배전자동화 시스템에 저장되어 있는 설비정보를 이용해서 배전선로의 전압강하를 구하고 전압 실측치와 비교하여 전압오차를 산출함으로써 계측기나 센서를 교체하지 않고도 상기 전압오차를 보정할 수 있도록 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치는, 전원측 실측전류(I1), 부하측 실측전류(I2), 및 전원측과 부하측 사이의 전류(I1-I2)와 부하 형태값(k)을 이용하여 부하형태에 따른 보정전류를 계산하는 전류 보상부; 전원측과 부하측 사이의 선로 전압강하(e)를 산출하는 전압강하 계산부; 부하측 기준전압을 계산하는 기준전압 계산부; 부하측의 실측전압의 오차를 시간대별로 누적 기록하는 전압오차 기록부; 및 상기 시간대별로 누적 기록된 오차율을 이용하여 부하측 실측전압을 보정하는 부하측 전압오차 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부하측 전압오차 보정부는, 상기 시간대별로 누적 기록된 오차율의 평균값을 이용해서 상기 부하측 실측전압을 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 계측기의 측정오차 보정 장치는, 전원측 및 부하측 상별 전압과 전류, 그리고 선로정보(R, X, k)값을 입력받는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전류의 최소치를 설정하기 위한 최소전류 제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전압오차 기록부는, 아래의 수학식 7을 이용하여 부하측 실측전압의 오차율을 계산하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 7)
오차율 = (부하측 실측전압- 부하측 기준전압)×100/부하측 기준전압
본 발명에 있어서, 상기 부하측 전압오차 보정부는, 아래의 수학식 8을 이용하여 부하측 전압오차 보정값을 산출하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 8)
부하측 전압오차 보정값 = 부하측 실측전압값/(1+오차 평균값)
본 발명의 다른 측면에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법은, 전원측 상별 실측전압과 실측전류를 측정하여 누적하는 단계; 부하측 상별 실측전압과 실측전류를 측정하여 누적하는 단계; 상기 전원측과 부하측간의 선로 전압강하(e)를 계산하는 단계; 상별 전원측 기준전압에서 선로 전압강하(e)를 뺀 값(V1 - e)으로 부하측 기준전압(E2)을 계산하는 단계; 상기 부하측에서 시간대별로 측정되어 누적된 상별 부하측 실측전압(V2)과 상별 부하측 기준전압(E2)을 이용하여 부하측에서 측정된 상별 실측전압에 대한 전압오차율을 계산하는 단계; 및 상기 부하측에서 시간대별로 측정되어 누적된 실측전압에 대한 전압오차율을 이용해서 부하측 실측전압의 전압오차를 보정하는 보정값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 보정값을 산출하는 단계는, 상기 누적된 실측전압에 대한 전압오차율의 평균값을 이용해서 상기 부하측 실측전압의 전압오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부하측 상별 실측전압과 실측전류를 측정하여 누적하는 단계 이후, 전원측 개폐기와 부하측 개폐기 사이의 구간별 임피던스(R, X)값과 부하 형태값(k)을 입력받는 단계;를 더 포함하고, 상기 부하 형태값(k)은 배전선로의 부하 위치에 따라 0~1 사이의 값으로서, 집중부하 1.0, 균등부하 0.5인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 부하측 실측전압의 오차율은, 아래의 수학식 7을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 7)
오차율 = (부하측 실측전압- 부하측 기준전압×100/부하측 기준전압
본 발명에 있어서, 상기 부하측 실측전압의 전압오차 보정값은, 아래의 수학식 8을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 한다.
(수학식 8)
부하측 전압오차 보정값 = 부하측 실측전압값/(1+오차 평균값)
본 발명은 기존의 자동화 설비 교체 없이 계측기의 측정오차를 보정함으로써 그 보정된 전압과 전류를 이용하여 선로단선 검출의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 전압 및 전류의 순시값 또는 실효값(RMS : Root Mean Square)값을 모두 이용함으로써 기존의 배전 자동화 시스템과 같이 통신속도의 문제로 실시간 시간동기화가 되지 않는 시스템에서도 전선단선 검출의 정확도를 향상시킬 수 있도록 하며, 또한 기존의 배전자동화 시스템뿐만 아니라, 송전스카다 시스템, 발전소 시스템, 혹은 일반적으로 사용하는 전압계 및 전류계의 오차확인 등의 다양한 분야에서도 적용할 수 있어 효율성이 향상되며, 또한 전압계와 전류계를 동시에 측정하는 경우에도 적용하여 오차 검출과 보정을 수행할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치가 적용되는 전력계통을 개략적으로 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 계측기의 측정오차 보정 장치의 보정을 위한 정보의 입출력 동작을 설명하기 위한 예시도.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 계측기의 측정오차 보정 장치의 보다 구체적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 본 발명에 따라 시간대별 오차 누적값 및 그의 평균 오차율을 기록하여 테이블 형태로 보인 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명에 따른 계측기의 오차보정 방법을 이용하여 전압오차를 보정한 후와 보정하기 전의 상별 전압을 비교하여 보인 예시도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오차보정 방법으로 보정된 전압과 전류를 이용하여 전선의 단선을 검출하는 방법을 보인 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치 및 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명에 대한 구체적인 설명에 앞서 그 기술적 원리에 대해서 설명한다.
본 발명의 기술적 원리는 오움의 법칙(V=I×R), 즉, " 전압 = 전류 × 저항 " 식을 이용한다. 여기서 선로의 저항(또는 임피던스)값은 각 상(A,B,C상)별 동일한 전선을 사용하므로 임피던스값의 크기는 항상 같다. 따라서 상기 임피던스값을 고정된 상수 값으로 볼 경우, 상기 오움의 법칙을 이용하여 전압 값을 알면, 전류 값을 구할 수 있고, 반대로 전류 값을 알면 전압 값을 구할 수 있게 된다.
따라서 본 발명은 설비의 고정된 임피던스값을 이용하여, 계측기의 오차를 보정하는 방법으로서, 즉, 전류계 또는 전압계 중 오차가 크게 발생되는 계측기의 오차를 관리하는 방법에 관한 것이다.
특히, 기존의 배전자동화 시스템에 선로정보(즉, 설비정보)가 저장되어 있기 때문에 선로의 저항과 전류를 이용해서 선로의 전압강하를 산출할 수 있고, 상기 설비정보를 이용해 산출된 전압과 계측기를 이용하여 실제로 측정된 전압 실측치를 비교해서 전압오차가 얼마나 발생되는지 알 수 있게 된다.
이에 따라 본 발명은 계측기나 전압센서를 교체하지 않더라도 상기 전압오차를 보정할 수 있도록 하는 방법을 제공한다.
다시 말해, 본 발명은 계측기의 측정오차(즉, 전압오차)를 보정하기 위해서 설비정보(즉, 선로의 임피던스, 선종과 선로길이 정보)와 측정된 전류를 이용하여 전압강하를 계산하고, 상기 설비정보를 이용해 산출된 전압과 계측기를 이용하여 실제로 측정된 전압 실측치를 비교해서 전압오차를 검출하고, 그 전압오차를 이용하여 상기 실제로 측정된 전압 실측치를 보정할 수 있도록 하는 보정 방법을 제공한다.
이때 상기 전압오차를 보정하기 위한 방법으로는 아래의 2가지의 배전선로 특징을 이용하여 전압강하를 계산할 수 있다.
첫째, 변전소 인출 상별 전압은 동일하기 때문에 상별 동일한 값으로 기준을 설정할 수 있다.
둘째, 배전선로의 선종은 3상 동일한 전선을 사용하기 때문에 상별 임피던스와 전류를 이용해 계산된 전압을 비교할 수 있다.
특히, 전압계의 측정오차는 온도에 의해서 천천히 변동되기 때문에, 계측기별로 측정된 전압오차를 시간대별로 기록하고, 상별 선로 임피던스값을 기준으로 상별 전류의 변동분만 적용하여 측정값과 계산값을 비교하여 시간대별 오차를 누적하고, 시간대별 평균오차를 전압계에 적용하여 오차를 보정할 수 있게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 설비정보를 이용한 계측기 측정오차 보정 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치가 적용되는 전력계통을 개략적으로 보인 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치가 적용되는 전력계통은, 변전소(21), 전원측 개폐기(22), 부하측 개폐기(23), 상별 전선 임피던스값(24), 부하(25), 계측기의 측정오차 보정 장치(90)가 포함된다.
상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는 서버 형태로 구성될 수도 있다.
상기 변전소(21)에서 출력된 상별 전압과 전류가 흐르는 배전선로의 전원측 개폐기(22)와 부하측 개폐기(23)에서 상별 전압과 전류를 측정하여 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)에 저장한다.
그리고 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는 상기 배전선로의 상별 전선 임피던스값(24)을 이용해서 상기 부하(25)의 변동에 의한 전압강하와 전압오차를 시간대별로 누적 기록하고, 그 누적 기록된 정보들(즉, 전압강하와 전압오차)과 상기 부하(25)측에서 측정된 전압 실측치를 이용하여 계측기(즉, 전압계)의 오차를 보정한다. 다시 말해, 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는 미리 저장된 배전선로의 상별 전선 임피던스값(24)을 이용해서 전압오차를 계산하고, 그 전압오차를 이용하여 상별 보정된 전압값을 출력한다.
상기 전원측 개폐기(22)에서 측정된 전원측 전압을 V1, 전류를 I1으로 정의하고, 상기 부하측 개폐기(23)에서 측정된 전압을 V2, 전류를 I2, 선로저항을 Z
Figure 112013087832422-pat00001
로 정의한다. 그리고 균등부하와 집중부하 형태에 따라 아래의 수학식 1을 이용하여 이론적으로 선로의 전압강하(e)를 산출할 수 있다.
Figure 112013087832422-pat00002
여기서, k(0∼1) : 말단부하 1, 균등부하 0.5
상기 수학식 1에서 계산된 선로의 전압강하(e)를 이용하여, 전원측 상별 기준전압(V1)에서 전압 강하분을 뺀 값으로, 아래의 수학식 2를 이용하여 부하측 기준전압값(E2)을 산출할 수 있다.
여기서, 상기 전원측 기준전압값(V1)은, 각 개폐기에서 실제로 측정된 전원측 전압값에 이전 선로구간에서 발생된 전압오차(또는 전압강하)를 보정하여 산출된 전압값으로서, 만약 이전 선로구간에서 전압오차가 발생하지 않았다고 가정할 경우 기준전압값과 실제 측정된 전압값은 같을 수 있다.
Figure 112013087832422-pat00003
상기 수학식 2에서 계산된 부하측 기준전압값(E2)과 부하측 실측전압값(V2)을 이용하여 전압오차를 계산하여 시간대별로 누적 기록한다.
이때 상기 부하측 실측전압값의 오차는 아래의 수학식 3을 이용하여 계산할 수 있다. 상기와 같이 오차가 계산되면 그 전압오차를 보정하게 된다.
Figure 112013087832422-pat00004
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 계측기의 측정오차 보정 장치의 구체적인 동작에 대해서 설명한다.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 계측기의 측정오차 보정 장치의 보정을 위한 정보의 입출력 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
편의상 본 실시예에서는 부하측 계측기(즉, 전압센서)(미도시)가 불량하여 대략 A상에 -10%, B상에 +15%, C상에 -5% 정도의 전압오차가 발생하였다고 가정한다. 따라서 부하측 전압오차는 부하측 상별 전압(VA2, VB2, VC2)에 각각 0.9, 1.15, 0.95를 곱하여 전압오차가 발생되는 것으로 가정한다.
예컨대 정상적인 경우 부하측 전압으로 13548V, 13225V, 13420V가 측정되어야 하나, 계측기(즉, 전압센서)의 불량으로 상술한 전압오차(A상에 -10%, B상에 +15%, C상에 -5%)가 발생하여 각각 12193V, 15208V, 12749V가 측정되었다고 가정할 때, 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)를 이용하여 전압오차를 보정한다.
상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)에 입력할 값으로, 상기 전원측 개폐기(22)의 전압 측정값(VA1, VB1, VC1)과 전류 측정값(IA1, IB1, IC1) 및 상기 부하측 개폐기(23)의 전압 측정값(VA2, VB2, VC2)과 전류 측정값(IA2, IB2, IC2)을 입력한다. 또한 상기 전원측 개폐기(22)와 부하측 개폐기(23) 사이의 임피던스(R, X)값과 부하 형태값(k)을 입력한다.
그리고 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는 내부 연산을 통해 산출된 상별 부하측 전압오차 보상 값(VA20, VB20, VC20)을 출력한다. 즉, 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)를 통해 산출된 전압오차 보정후의 값(VA20, VB20, VC20)을 출력한다.
도 3은 상기 도 2에 있어서, 계측기의 측정오차 보정 장치의 보다 구체적인 구성을 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는, 전원측 전압 및 전류 RMS 계산부(91), 부하측 전압 및 전류 RMS 계산부(92), 최소전류 제한부(93), 전압 및 전류 위상각 계산부(94), 부하형태에 따른 전류 보상부(95), 전압강하 계산부(96), 기준전압 계산부(97), 전압오차 기록부(98) 및 부하측 전압오차 보정부(99)를 포함한다.
그리고 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는 입력부(83)를 통해 전원측 및 부하측 상별 전압과 전류, 그리고 선로정보(R, X, k)값을 입력받는다.
이때 전원측 상별 전압은 각기 13752V, 13618V, 13708V 이고, 전원측 상별 전류는 각기 116A, 192A, 152A 이며, 부하측 상별 전압은 각기 12193V, 15208V, 12749V 이고, 부하측 상별 전류는 각기 77A, 154A, 114A 인 것으로 가정한다. 그리고 선로정보는 각기 R=1.8Ω, X=2.4Ω, k=0.5(분포부하) 인 것으로 가정한다.
상기 전원측 전압 및 전류 RMS 계산부(91) 및 상기 부하측 전압 및 전류 RMS 계산부(92)는 순시값을 실효값(RMS)으로 계산한다.
통상적으로 배전자동화 시스템에서는 RTU(Remote Terminal Unit)(미도시)에서 RMS값과 위상값을 계산하기 때문에 상기 구성 수단(91, 92)을 생략할 수도 있다.
상기 최소전류 제한부(93)는 전류의 크기가 최소치(예 : 10A) 미만인 경우 오차 계산 시 정확도가 떨어지기 때문에 전류의 최소치를 설정한다. 다만, 오차보정은 누적된 오차 값으로 계산하기 때문에 최소치(예 : 10A) 미만인 경우에도 오차계산에는 문제가 없다.
상기 전압 및 전류 위상각 계산부(94)는 전압과 전류의 위상차를 계산한다.
통상적으로 배전자동화 시스템에서는 RTU(Remote Terminal Unit)(미도시)에서 전압과 전류의 위상차를 계산하기 때문에 상기 구성 수단(94)을 생략할 수도 있다.
한편, 상기 수학식 1에서 설명한 바와 같이, 선로의 전압강하(e)를 계산할 경우에는 COSθ, SINθ값이 필요하다. 이로부터 역으로 위상차를 산출할 수 있다.
상기 부하형태에 따른 전류 보상부(95)는 전원측 전류(I1), 부하측 전류(I2), 및 전원측과 부하측 사이의 전류(I1-I2)를 입력받아 아래의 수학식 4를 이용하여 보정전류를 계산할 수 있다.
Figure 112013087832422-pat00005
여기서, k : 집중부하인 경우 1, 균등부하인 경우 0.5로서, 0∼1사이 값을 입력한다.
예컨대 상기 수학식 4를 이용하여 상별 보정전류를 계산하면 아래와 같다.
A상 보정전류 = 97A = (116-77) × 0.5 + 77
B상 보정전류 = 173A = (192-154) × 0.5 + 154
C상 보정전류 = 134A = (154-114) × 0.5 + 115
상기 전압강하 계산부(96)는 전원측과 부하측 사이의 선로 전압강하(e)를 아래의 수학식 5를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112013087832422-pat00006
이때 상기 수학식 5의 입력값으로서, 보정전류(97A, 173A, 134A), 위상차(0.6ㅀ, 8.4ㅀ, 3.6ㅀ), 선로 임피던스(R=1.8, X=2.4) 일 때, 상별 전압강하(Ea, Eb, Ec)는 175V, 388V, 242V로 계산된다.
상기 기준전압 계산부(97)는 부하측 실측전압의 오차를 보정하기 위하여 아래 수학식 6을 이용하여 부하측 기준전압(E2)을 계산한다.
Figure 112013087832422-pat00007
이때 상기 수학식 6의 입력값으로서, 상별 전원측 기준전압(13752V, 13618V, 13708V), 상별 전압강하(175V, 388V, 242V) 가 입력될 때, 상별 부하측 기준전압은 각기 13577V, 13304V, 13466V로 계산된다.
상기 전압오차 기록부(98)는 부하측의 실측전압의 오차율을 시간대별로 기록한다. 이때 상기 부하측 실측전압의 오차율은 아래의 수학식 7을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112013087832422-pat00008
이때 상별 부하측 실측전압값이 12193V, 15208V, 12749V로 측정되고(도 2에 대한 설명 참조), 상기 수학식 6에 의해서 상별 부하측 기준전압이 13577V, 13304V, 13466V로 계산되었다고 가정할 경우, 상기 수학식 7을 이용한 상별 오차율은 -10.1%, 14.8%, -5.1%로 계산되고, 그 계산된 상별 오차율을 기록한다.
상기 부하측 전압오차 보정부(99)는 부하측 실측전압에 대해, 도 4에 도시된 바와 같이, 시간대별 오차를 누적 기록하고, 그 시간대별로 누적 기록된 오차율의 평균값을 이용해서 부하측 실측전압을 보정한다.
상기 부하측 전압오차 보정값은 아래 수학식 8을 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112013087832422-pat00009
예컨대 상별 부하측 기준전압이 13577V, 13304V, 13466V로 계산되었고, 상별 부하측 실측전압값이 12193V, 15208V, 12749V로 입력되고, 상별 오차 평균값으로 -0.101, 0.148, -0.050 값이 입력될 경우, 상기 수학식 8을 이용하여 계산된 보정후 상별 부하측 전압값은 13577V, 13304V, 13466V로 보정 되었다.
즉, 상기 상별 부하측 기준전압과 상기 보정후 상별 부하측 전압값이 사실상 거의 동일하게 되었다.
참고로, 상기와 같이 보정후 전압과 상별 기준전압이 동일하게 나온 것은 시뮬레이션으로 동일시간을 적용했기 때문이다.
그러나 실제 현장 적용시에는 시간대별 상별 오차를 비교해서 평균값을 적용해야 하기 때문에 누적된 데이터 값을 이용해야 한다. 또한 실제 실측값의 경우 부하전류가 변동되고 상별 기준전압은 시간대별 오차를 누적하기 위한 기준값으로 활용되기 때문에 보정후의 전압 값은 기준전압과 차이가 발생될 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는, 전원측 상별 전압과 전류를 측정하고(S101), 상기 전원측에서 측정된 상별 실측전압과 실측전류를 각기 누적한다(S104). 또한 부하측 상별 전압과 전류를 측정하고(S103), 상기 부하측에서 측정된 상별 실측전압과 실측전류를 각기 누적한다(S105).
아울러 상기 계측기의 측정오차 보정 장치(90)는 전원측 개폐기(22)와 부하측 개폐기(23) 사이의 구간별 임피던스(R, X)값과 부하 형태값(k)을 입력받는다(S102). 이때 상기 부하 형태값(k)은 배전선로의 부하 위치에 따라 0~1 사이의 값을 입력한다. 예를 들어 집중부하 1.0, 균등부하 0.5로 입력할 수 있다.
그리고 상기 전원측과 부하측에서 시간대별로 측정되어 누적된 상별 전압과 전류 값, 부하 형태값(k) 및 구간 임피던스(R, X)값을 이용하여 선로 전압강하(e)를 계산한다(S106).
그리고 상별 전원측 기준전압(또는 측정전압)에서 선로 전압강하(e)를 뺀 값(V1 - e)으로 부하측 기준전압(E2)을 계산한다(S107).
그리고 상기 부하측에서 시간대별로 측정되어 누적된 상별 부하측 실측전압(V2)과 상별 부하측 기준전압(E2)을 이용하여 부하측에서 측정된 상별 실측전압에 대한 전압오차율을 계산한다(S108).
그리고 상기 부하측에서 시간대별로 측정되어 누적된 실측전압에 대한 전압오차율의 평균값을 이용해서 부하측 실측전압의 전압오차를 보정하는 보정값을 산출한다(S109).
도 6은 본 발명에 따른 계측기의 오차보정 방법을 이용하여 전압오차를 보정한 후와 보정하기 전의 상별 전압을 비교하여 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 오차보정 전의 상별 전압은 상별로 상당한 차이가 있으나, 오차보정 후의 상별 전압은 거의 차이가 발생되지 않음을 알 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 오차보정 방법으로 보정된 전압과 전류를 이용하여 전선의 단선을 검출하는 방법을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 오차보정 방법으로 보정된 전압과 전류를 이용하여 전선의 임피던스를 감시하여 전선의 단선을 검출한다.
도 7에 도시된 바와 같이, A상 전선 단선시 B,C 상은 임피던스 변동이 없으나, A상은 임피던스가 급격하게 증가함으로써 B,C상과 비교해서 변동을 검출한다.
만약 본 발명의 일 실시예에 따른 오차보정 방법으로 전압과 전류가 보정되지 않았다면, B,C상의 임피던스도 변동이 커질 수 있기 때문에 A상 단선을 정확히 검출하지 못할 것이다. 그러나 전원측과 부하측에서 측정된 전압과 전류를 본 발명에 따른 오차보정 방법으로 보정하고, 보정된 전압과 전류를 이용함으로써, 개폐기 등 자동화 설비를 교체하지 않더라도, 도 7에 도시된 바와 같이, 전선 단선 시 고장검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
21 : 변전소 22 : 전원측 개폐기
23 : 부하측 개폐기 24 : 상별 전선 저항값
25 : 부하 83 : 입력부
90 : 계측기의 측정오차 보정 장치
91 : 전원측 전압 및 전류 RMS 계산부
92 : 부하측 전압 및 전류 RMS 계산부
93 : 최소전류 제한부 94 : 전압 및 전류 위상각 계산부
95 : 부하형태에 따른 전류 보상부 96 : 전압강하 계산부
97 : 기준전압 계산부 98 : 전압오차 기록부
99 : 부하측 전압오차 보정부

Claims (11)

  1. 전원측 실측전류(I1), 부하측 실측전류(I2), 및 전원측과 부하측 사이의 전류(I1-I2)와 부하 형태값(k)을 이용하여 부하형태에 따른 보정전류를 계산하는 전류 보상부;
    전원측과 부하측 사이의 선로 전압강하(e)를 산출하는 전압강하 계산부;
    부하측 기준전압을 계산하는 기준전압 계산부;
    부하측의 실측전압의 오차를 시간대별로 누적 기록하는 전압오차 기록부; 및
    상기 시간대별로 누적 기록된 오차율을 이용하여 부하측 실측전압을 보정하는 부하측 전압오차 보정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 부하측 전압오차 보정부는,
    상기 시간대별로 누적 기록된 오차율의 평균값을 이용해서 상기 부하측 실측전압을 보정하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 계측기의 측정오차 보정 장치는,
    전원측 및 부하측 상별 전압과 전류, 그리고 선로정보(R, X, k)값을 입력받는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    전류의 최소치를 설정하기 위한 최소전류 제한부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전압오차 기록부는,
    아래의 수학식 7을 이용하여 부하측 실측전압의 오차율을 계산하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치
    (수학식 7)
    오차율 = (부하측 실측전압- 부하측 기준전압)×100/부하측 기준전압
  6. 제 1항에 있어서, 상기 부하측 전압오차 보정부는,
    아래의 수학식 8을 이용하여 부하측 전압오차 보정값을 산출하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 장치.
    (수학식 8)
    부하측 전압오차 보정값 = 부하측 실측전압값/(1+오차 평균값)
  7. 전원측 상별 실측전압과 실측전류를 측정하여 누적하는 단계;
    부하측 상별 실측전압과 실측전류를 측정하여 누적하는 단계;
    상기 전원측과 부하측간의 선로 전압강하(e)를 계산하는 단계;
    상별 전원측 기준전압에서 선로 전압강하(e)를 뺀 값(V1 - e)으로 부하측 기준전압(E2)을 계산하는 단계;
    상기 부하측에서 시간대별로 측정되어 누적된 상별 부하측 실측전압(V2)과 상별 부하측 기준전압(E2)을 이용하여 부하측에서 측정된 상별 실측전압에 대한 전압오차율을 계산하는 단계; 및
    상기 부하측에서 시간대별로 측정되어 누적된 실측전압에 대한 전압오차율을 이용해서 부하측 실측전압의 전압오차를 보정하는 보정값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 보정값을 산출하는 단계는,
    상기 누적된 실측전압에 대한 전압오차율의 평균값을 이용해서 상기 부하측 실측전압의 전압오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 부하측 상별 실측전압과 실측전류를 측정하여 누적하는 단계 이후,
    전원측 개폐기와 부하측 개폐기 사이의 구간별 임피던스(R, X)값과 부하 형태값(k)을 입력받는 단계;를 더 포함하고,
    상기 부하 형태값(k)은 배전선로의 부하 위치에 따라 0~1 사이의 값으로서, 집중부하 1.0, 균등부하 0.5인 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 부하측 실측전압의 오차율은,
    아래의 수학식 7을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법.
    (수학식 7)
    오차율 = (부하측 실측전압- 부하측 기준전압)×100/부하측 기준전압
  11. 제 7항에 있어서, 상기 부하측 실측전압의 전압오차 보정값은,
    아래의 수학식 8을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 설비정보를 이용한 계측기의 측정오차 보정 방법.
    (수학식 8)
    부하측 전압오차 보정값 = 부하측 실측전압값/(1+오차 평균값)
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