KR102056101B1 - 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템 - Google Patents

발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템은, 송전 계통의 일 지점에서 전력 품질을 측정하는 송전측 전력 품질 측정부; 발전 계통의 다수 지점에서 전력 품질을 측정하는 발전측 전력 품질 측정부; 발전소 운영설비에 설치되어, 상기 발전소 운영설비의 운전을 감시하고 제어하는 설비 제어부; 상기 송전측 전력 품질 측정부, 발전측 전력 품질 측정부 및 설비 제어부에서 제공되는 측정 정보 및 제어 정보를 저장하는 데이터 저장부; 상기 송전측 전력 품질 측정부와 발전측 전력 품질 측정부에 의하여 제공되는 측정 정보를 실시간으로 분석하여 장애 발생시 원인을 분석하고, 상기 데이터 저장부에 저장된 정보를 분석하여 이상 징후를 예측하는 감시/분석부;를 포함한다.

Description

발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템{A SYSTEM FOR MONITORING AND ANALYZING THE GENERATING PART AND TRANSMITTING PART}
본 발명은 통합 감시/분석 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발전소 내·외를 관리/감시하는 주체가 발전소와 한국전력공사로 분리되어 있는 현 체제하에서 발전 계통과 송전 계통을 통합 감시/분석함으로써 신속한 복구는 물론 발생 원인을 명확하게 규명할 수 있으며, 발전소 내의 전력품질을 실시간으로 감시하고 분석하여 이상 징후를 예측하고 사고를 예방할 수 있는 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템에 관한 것이다.
현재 발전소 내외를 관리/감시하는 주체가 발전소와 한국전력공사로 각각 분리되어 있으며, 이러한 현 감시 체계 하에서는 외부계통, 즉 발전소 소외에서의 장애 발생 시, 그 원인을 신속히 파악하기가 어렵고, 사고 발생에 대한 책임 소재를 명확히 구분할 수 없는 상황이 빈번하게 발생한다.
따라서 이러한 문제점을 해소하기 위해, 발전소 내외의 발전 계통과 송전 계통을 통합 감시/분석할 수 있고, 신속한 복구는 물론, 발생 원인을 명확하게 규명하여 책임 소재를 판별할 수 있는 통합 감시/분석 시스템의 필요성이 대두 된다.
또한 현재 발전소 내 전력 계통 및 품질에 대한 감시 체계는 사고 발생 후 사고 데이터를 분석하여 사고 원인을 규명하는데 그치는 실정이다. 따라서 실시간으로 전력 품질을 감시하고 이상 징후를 예측하여 운용자에게 위험 정보를 제공함으로써 사전에 사고 예방이 가능한 시스템이 필요성이 대두 된다.
또한 현재 발전소의 매출에 직접적인 영향을 미치는 보조서비스 운용에 대한 분석, 평가 알고리즘이 전력거래소와 발전소가 서로 상이하여, 전력거래소에서 불시에 시행하는 보조서비스 이행 여부 시험에 대한 대처 및 불합격 처리시 원인 파악, 검증이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 발전소 내·외를 관리/감시하는 주체가 발전소와 한국전력공사로 분리되어 있는 현 체제하에서 발전 계통과 송전 계통을 통합 감시/분석함으로써 신속한 복구는 물론 발생 원인을 명확하게 규명할 수 있으며, 발전소 내의 전력품질을 실시간으로 감시하고 분석하여 이상 징후를 예측하고 사고를 예방할 수 있는 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템은, 송전 계통의 일 지점에서 전력 품질을 측정하는 송전측 전력 품질 측정부; 발전 계통의 다수 지점에서 전력 품질을 측정하는 발전측 전력 품질 측정부; 발전소 운영설비에 설치되어, 상기 발전소 운영설비의 운전을 감시하고 제어하는 설비 제어부; 상기 송전측 전력 품질 측정부, 발전측 전력 품질 측정부 및 설비 제어부에서 제공되는 측정 정보 및 제어 정보를 저장하는 데이터 저장부; 상기 송전측 전력 품질 측정부와 발전측 전력 품질 측정부에 의하여 제공되는 측정 정보를 실시간으로 분석하여 장애 발생시 원인을 분석하고, 상기 데이터 저장부에 저장된 정보를 분석하여 이상 징후를 예측하는 감시/분석부;를 포함한다.
그리고 본 발명에서 상기 송전측 전력 품질 측정부는, 송전측 가스절연개폐장치(GIS) 내의 스위치 야드에 설치되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 감시/분석부는, 장애 발생시 상기 송전측 전력 품질 측정부와 발전측 전력 품질 측정부에 의하여 제공되는 측정 정보를 실시간으로 분석하여 장애 원인을 분석하는 장애 원인 분석 모듈; 상기 데이터 저장부에 저장되어 있는 제어 정보를 분석하여 이상 징후 발생 패턴을 생성하는 이상 징후 패턴 생성 모듈; 상기 설비 제어부에서 제공되는 제어 정보를 상기 이상 징후 패턴 생성 모듈에서 제공되는 이상 징후 패턴과 비교하여 일치하는 패턴 발생시 운용자에게 위험 정보를 제공하는 위험 정보 제공 모듈;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 감시/분석부에는, 발전소 내의 보조서비스 운용 상황을 전력거래소 시행 방식으로 분석 및 평가하는 보조서비스 분석 평가 모듈이 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템에는, 구형 설비 및 구형 소프트웨어의 Legacy Device로부터 유선 통신 방법으로 전력 품질 관련 데이터를 전달받아 상기 데이터 저장부 및 감시/분석부에 제공하는 Legacy Device 게이트웨이가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템에는, 발전소 내의 온도 센서, 압력 센서, 유압 센서 및 기타 센서로부터 유선 통신 방법으로 감지 정보를 전달받아 상기데이터 저장부 및 감시/분석부에 제공하는 IoT 게이트웨이가 더 구비되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 장애 원인 분석 모듈은, 데이터 취득 주기를 milisecond 이하로 하여 상기 송전측 전력 품질 측정부와 발전측 전력 품질 측정부에서 데이터를 획득하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 이상징후패턴 생성 모듈은 이상 징후의 종류 별로 이상 징후 패턴을 생성하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 보조서비스 분석 평가 모듈은, 운전중인 발전기의 속도 조정률과 출력 변동률을 전력거래소에 제출한 데이터와 비교 분석하여 불합격 사유 발생시 운용자에게 경고 신호를 통지하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 장애 원인 분석 모듈은, 고조파의 찌그러짐 정도를 나타내는 종합 고조파 왜곡률을 검출하여 장애 발생 원인을 분석하는 것이 바람직하다.
본 발명의 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템에 따르면 발전소 내·외를 관리/감시하는 주체가 발전소와 한국전력공사로 분리되어 있는 현 체제하에서 발전 계통과 송전 계통을 통합 감시/분석함으로써 신속한 복구는 물론 발생 원인을 명확하게 규명할 수 있는 획기적인 장점이 있다.
또한 발전소 내의 전력품질을 실시간으로 감시하고 분석하여 이상 징후 패턴을 생성하고, 생성된 이상 징후 패턴을 활용하여 실시간으로 이상 징후를 예측하고 위험 정보를 운용자에게 전달하여 사고를 예방할 수 있는 현저한 효과도 달성할 수 있다.
또한 본 발명에서는 전력거래소에서 사용하는 알고리즘을 동일하게 적용, 발전기의 속도조정률과 출력변동률을 계산하고 전력거래소에 신고한 값과 비교 분석이 가능하여 보조서비스 불합격으로 인한 금전적인 불이익을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템의 블럭 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 감시/분석부의 구성을 도시하는 블럭도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.
본 실시예에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 송전측 전력 품질 측정부(110), 발전측 전력 품질 측정부(120), 설비 제어부(130), 데이터 저장부(140) 및 감시/분석부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)는 발전소 외 송전 계통의 일 지점에서 전력 품질을 측정하는 구성요소이다. 즉, 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)는 상기 발전 계통을 벗어난 영역에서 전력 품질을 실시간으로 측정하는 것이며, 구체적으로 송전측 가스절연개폐장치(GIS) 내의 스위치 야드에 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)는 다수 지점에 다수개가 설치될 수 있지만, 최소한 상기 송전 계통과 발전 계통의 연결 지점에는 설치되어 송전 계통에서 발전 계통 방향으로 가해지는 영향을 감시할 수 있어야 한다.
한편 본 실시예에 따른 송전측 전력 품질 측정부(110)는 전압, 전류, 유효전력, 주파수 및 고조파에 대한 데이터를 실시간으로 측정하고 얻어지는 데이터를 상기 데이터 저장부(140) 및 감시/분석부(150)로 전송한다.
다음으로 상기 발전측 전력 품질 측정부(120)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 발전 계통의 다수 지점에서 전력 품질을 측정하는 구성요소이다. 즉, 상기 발전측 전력 품질 측정부(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 발전소 내의 UPS, 여자기 등 다양한 위치에 설치되어 발전소 내의 전력품질, 구체적으로는 전압/전류/유효전력/무효전력/주파수/고조파를 측정하는 것이다. 여기에서 상기 발전측 전력 품질 측정부(120)의 구체적인 구성은 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)와 실질적으로 동일하며, 측정된 데이터를 상기 데이터 저장부(140) 및 감시/분석부(150)로 전송한다.
다음으로 상기 설비 제어부(130)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 발전소 운영설비에 설치되어, 상기 발전소 운영설비의 운전을 감시하고 제어하는 구성요소이다. 즉, 상기 설비 제어부(130)는 발전소 내에 이미 설치되어 운영되고 있는 TCS(Turbine Control System, DCS(Distributed Control System), ECMS 등의 감시/운영 시스템들을 말하는 것이며, 이 설비 제어부(130)에서 운영 과정에서 얻어지는 데이터들을 상기 데이터 저장부(140)와 감시/분석부(150)로 전송하는 것이다.
다음으로 상기 데이터 저장부(140)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 송전측 전력 품질 측정부(110), 발전측 전력 품질 측정부(120) 및 설비 제어부(130)에서 제공되는 측정 정보 및 제어 정보를 저장하는 구성요소이다. 즉, 상기 데이터 저장부(140)는 전압/전류/유효전력/무효전력/주파수/고조파 등의 전력품질 측정값, 설비 제어부(130)의 계통 동요 관련 데이터, 과거 사고 발생 자료 등 다양한 데이터를 수집하여 통합 관리하는 데이터 베이스(DATABASE)이다.
다음으로 상기 감시/분석부(150)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)와 발전측 전력 품질 측정부(120)에 의하여 제공되는 측정 정보를 실시간으로 분석하여 장애 발생시 원인을 분석하고, 상기 데이터 저장부(140)에 저장된 정보를 분석하여 이상 징후를 예측하는 구성요소이다.
이를 위하여 본 실시예에서 상기 감시/분석부(150)를 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 장애 원인 분석 모듈(151), 이상 징후 패턴 생성 모듈(152) 및 위험 정보 제공 모듈(153)을 포함하여 구성한다.
먼저 상기 장애 원인 분석 모듈(151)은 장애 발생시 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)와 발전측 전력 품질 측정부(120)에 의하여 제공되는 측정 정보를 실시간으로 분석하여 장애 원인을 분석하는 구성요소이다. 즉, 상기 장애 원인 분석 모듈(151)은 데이터 취득 주기를 milisecond 이하로 하여 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)와 발전측 전력 품질 측정부(120)에서 데이터를 획득하여, 장애 발생시 장애 발생 순서 및 원인을 정확하게 분석하는 것이다.
특히, 데이터 취득 주기를 milisecond 이하로 하여 장애의 이동 방향을 분석하여 장애 원인이 상기 송전 계통에서 발생한 것인지 아니면 발전 계통에서 발생한 것인지 여부를 밝힌다.
한편 본 실시예에서 상기 장애 원인 분석 모듈(151)은, 구체적으로 고조파의 찌그러짐 정도를 나타내는 종합 고조파 왜곡률을 검출하여 장애 발생 원인을 분석하는 것이 바람직하다.
다음으로 상기 이상 징후 패턴 생성 모듈(152)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 저장부(140)에 저장되어 있는 제어 정보를 분석하여 이상 징후 발생 패턴을 생성하는 구성요소이다. 즉, 상기 이상 징후 패턴 생성 모듈(152)은 현재 발전소 내 전력 계통 및 물질에 대한 감시 체계인 설비 제어부(130)에 의하여 얻어지는 사고 발생 후 사고 데이터를 분석하여 사고 발생 직전의 데이터 패턴을 찾아내고 이를 이상 징후의 종류별로 분류하여 다양한 이상 징후 패턴을 생성하는 것이다.
다음으로 상기 위험 정보 제공 모듈(153)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 설비 제어부(130)에서 제공되는 제어 정보를 상기 이상 징후 패턴 생성 모듈(152)에서 제공되는 이상 징후 패턴과 비교하여 일치하는 패턴 발생시 운용자에게 위험 정보를 제공하는 구성요소이다. 즉, 상기 위험 정보 제공 모듈(153)은 실시간으로 상기 설비 제어부(130)에서 제공되는 제어 정보를 모니터링하면서, 상기 이상 징후 패턴 생성 모듈(152)에서 제공된 이상 징후 패턴과 일정 비율 이상 일치하는 패턴 발생시에 이를 감지하여 해당 설비의 운용자에게 위험 정보를 제공하는 것이다.
이렇게 제공되는 위험 정보를 통하여 해당 설비를 사전에 점검하여 사고 발생을 예방할 수 있는 것이다.
한편 본 실시예에서 상기 감시/분석부(150)에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 보조서비스 분석 평가 모듈(154)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 보조서비스 분석 평가 모듈(154)은 발전소 내의 보조서비스 운용 상황을 전력거래소 시행 방식으로 분석 및 평가하는 구성요소이다. 즉, 상기 보조서비스 분석 평가 모듈(154)은 발전소 매출에 직접적인 영향을 미치는 보조서비스 운영에 대한 평가 알고리즘을 전력거래소의 평가 알고리즘과 동일하게 적용하여 보조서비스 불합격으로 인한 금전적인 불이익을 예방하는 것이다.
구체적으로 상기 보조서비스 분석 평가 모듈(154)은 운전중인 발전기의 속도 조정률과 출력 변동률을 전력거래소에 제출한 데이터와 비교 분석하여 불합격 사유 발생시 운용자에게 경고 신호를 통지하는 방식으로 운용될 수 있다.
또한 본 실시예에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, Legacy Device 게이트웨이(160)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 Legacy Device 게이트웨이(160)는 구형 설비 및 구형 소프트웨어의 Legacy Device로부터 유선 통신 방법으로 전력 품질 관련 데이터를 전달받아 상기 데이터 저장부(140) 및 감시/분석부(150)에 제공하는 구성요소이다.
즉, 상기 Legacy Device 게이트웨이(160)는 도 1에 도시된 바와 같이, 구성 설비 또는 구형 소프트웨어와 감시/분석부(150) 사이에 설치되어 유선 통신 방법으로 상기 구형 설비 또는 구형 소프트웨어로부터 감시/분석부(150)로 전력품질 관련 데이터를 전송하는 것이다.
한편 본 실시예에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템(100)에는 도 1에 도시된 바와 같이, IoT 게이트웨이(170)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 IoT 게이트웨이(170)는 발전소 내의 온도 센서, 압력 센서, 유압 센서 및 기타 센서로부터 유선 통신 방법으로 감지 정보를 전달받아 상기 데이터 저장부(140) 및 감시/분석부(150)에 제공하는 구성요소이다.
즉, 상기 IoT 게이트웨이(170)는 도 1에 도시된 바와 같이, 각종 센서와 감시/분석부(150) 사이에 설치되어, 유선 통신 방법으로 상기 각종 센서로부터 제공되는 데이터들을 상기 감시/분석부(150) 및 데이터 저장부(140)로 전송하는 것이다.
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템
110 : 송전측 전력 품질 측정부 120 : 발전측 전력 품질 측정부
130 : 설비 제어부 140 : 데이터 저장부
150 : 감시/분석부

Claims (2)

  1. 송전측 가스절연개폐장치(GIS) 내의 스위치 야드에 설치되며, 송전 계통의 일 지점에서 전력 품질을 측정하는 송전측 전력 품질 측정부;
    발전 계통의 다수 지점에서 전력 품질을 측정하는 발전측 전력 품질 측정부;
    발전소 운영설비에 설치되어, 상기 발전소 운영설비의 운전을 감시하고 제어하는 설비 제어부;
    상기 송전측 전력 품질 측정부, 발전측 전력 품질 측정부 및 설비 제어부에서 제공되는 측정 정보 및 제어 정보를 저장하는 데이터 저장부;
    상기 송전측 전력 품질 측정부와 발전측 전력 품질 측정부에 의하여 제공되는 측정 정보를 실시간으로 분석하여 장애 발생시 장애 발생 순서 및 발생 원인을 분석하고, 상기 데이터 저장부에 저장된 정보를 분석하여 이상 징후를 예측하는 감시/분석부;를 포함하며,
    상기 감시/분석부는,
    장애 발생시 상기 송전측 전력 품질 측정부와 발전측 전력 품질 측정부에 의하여 제공되는 측정 정보를 실시간으로 분석하여 장애 원인을 분석하는 장애 원인 분석 모듈;
    상기 데이터 저장부에 저장되어 있는 제어 정보를 분석하여 이상 징후 발생 패턴을 생성하는 이상 징후 패턴 생성 모듈;
    상기 설비 제어부에서 제공되는 제어 정보를 상기 이상 징후 패턴 생성 모듈에서 제공되는 이상 징후 패턴과 비교하여 일치하는 패턴 발생시 운용자에게 위험 정보를 제공하는 위험 정보 제공 모듈; 및
    발전소 내의 보조서비스 운용 상황을 전력거래소 시행 방식으로 분석 및 평가하는 보조서비스 분석 평가 모듈;을 포함하며,
    상기 장애 원인 분석 모듈(151)은,
    데이터 취득 주기를 milisecond 이하로 하여 상기 송전측 전력 품질 측정부(110)와 발전측 전력 품질 측정부(120)에서 데이터를 획득하고,
    고조파의 찌그러짐 정도를 나타내는 종합 고조파 왜곡률을 검출하여 장애 발생 원인을 분석하며,
    상기 보조서비스 분석 평가 모듈은,
    운전중인 발전기의 속도 조정률과 출력 변동률을 전력거래소에 제출한 데이터와 비교 분석하여 불합격 사유 발생시 운용자에게 경고 신호를 통지하며,
    상기 감시/분석부에는,
    구형 설비 또는 구형 소프트웨어와 감시/분석부 사이에 설치되어 유선 통신 방법으로 상기 구형 설비 또는 구형 소프트웨어로부터 감시/분석부로 전력품질 관련 데이터를 전송하는 Legacy Device 게이트웨이;
    발전소 내의 온도 센서, 압력 센서, 유압 센서 및 기타 센서로부터 유선 통신 방법으로 감지 정보를 전달받아 상기 데이터 저장부 및 감시/분석부에 제공하는 IoT 게이트웨이;가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 발전 계통과 송전 계통 통합 감시/분석 시스템.
  2. 삭제
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