KR102130270B1 - Apparatus and method for realtime transmission capacity estimation using weather data and tgis data - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치 및 방법에 관한 것으로, 기상청에서 제공하는 기상 정보를 수집하는 기상정보 수집부, TIGS가 제공하는 기상지리정보를 수집하는 송전지리정보 수집부, 스카다 시스템으로부터 송전전로의 실시간 부하값을 제공받는 통신부, 송전탑의 위치에 해당하는 기상 정보를 이용하여 각 송전탑 및 가공송전선로에서 허용가능한 최대 송전용량을 산출하는 용량산정부 및 산출한 최대 송전용량을 사용자, 스카다 시스템 및 설계 시스템으로 출력하는 출력부를 포함하며, 본 발명에 따르면 가공송전선로 상의 모든 송전탑에 기상조건을 감지하기 위한 센서를 설치하지 않고도 기상조건을 고려한 최대 송전용량을 산정할 수 있어, 비용을 절감하고 보다 원활하게 설비를 운영하는 효율적인 송전이 이루어질 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for real-time power transmission capacity calculation using weather information and transmission information, a meteorological information collection unit for collecting meteorological information provided by the Korea Meteorological Administration, and collection of transmission battery information for collecting meteorological geographic information provided by TIGS Department, a communication unit that receives real-time load values from transmission systems from the SCADA system, and a capacity calculation unit that calculates the maximum transmission capacity allowable in each transmission tower and overhead transmission line by using weather information corresponding to the location of the transmission tower and calculated It includes an output unit that outputs the maximum transmission capacity to the user, the SCADA system, and the design system, and according to the present invention, the maximum transmission capacity in consideration of the weather conditions without installing sensors for detecting the weather conditions in all transmission towers on the overhead transmission line Since it can be calculated, it is possible to reduce costs and make efficient power transmission to operate equipment more smoothly.
Description
본 발명은 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가공송전선로 상의 모든 송전탑에 센서를 설치하지 않고도 기상청이 제공하는 기상정보 및 송전지리정보시스템이 제공하는 정보를 조합하여 송전 용량을 산정할 수 있도록 한 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for real-time power transmission capacity calculation using weather information and transmission battery information, and more specifically, to provide meteorological information and transmission battery information systems provided by the Korea Meteorological Administration without installing sensors on all transmission towers on overhead transmission lines. The present invention relates to an apparatus and method for real-time power transmission capacity calculation using weather information and transmission and reception information, which allow the transmission capacity to be calculated by combining the provided information.
송전선로를 안전하게 운영하기 위해서는 전송되는 전력 용량이 송전능력을 초과해서는 안 되며, 만일 최악 조건에서의 허용용량을 초과할 경우에는 전선 및 송전선로 시설에 대한 설비 보강이 필요하여 막대한 비용이 발생하게 된다. In order to safely operate the transmission line, the transmitted power capacity must not exceed the transmission capacity, and if it exceeds the allowable capacity in the worst condition, it is necessary to reinforce the facilities for the electric line and transmission line facilities, which incurs huge cost. .
반면 전송되는 전력 용량이 실제 허용용량보다 적으면 불필요한 송전제약비용이 발생되고 원활한 설비 운영에 지장을 초래한다. On the other hand, if the transmitted power capacity is less than the actual allowable capacity, unnecessary transmission restriction costs are incurred and the smooth operation of equipment is hindered.
그런데 송전선로의 송전용량은 주위 대기 온도나 공기의 점도와 밀도 등 기상 조건에 따라 달라질 수 있다. 특히 대기온도가 상승할수록 허용 가능한 최대 송전용량은 줄어들게 된다. 이에 따라 일반적으로는 최악의 기상 조건 (예컨대 대기온도 40℃ 및 풍속 0.5m/s) 을 기준으로 허용 가능한 송전용량을 산정하고 있다.However, the transmission capacity of the transmission line may vary depending on the ambient air temperature or weather conditions such as the viscosity and density of the air. In particular, as the atmospheric temperature increases, the maximum allowable transmission capacity decreases. Accordingly, the allowable transmission capacity is generally calculated based on the worst weather conditions (for example,
특히 변전소와 변전소 사이에서 전력을 전송하는 가공송전선로에서는 선로 내에 여러 개의 송전탑이 시설되게 되며, 각 송전탑별로 기상 조건 및 송전선로의 조건이 서로 다르게 되므로 각 송전탑별로 허용가능한 최대 송전용량이 다르게 된다.In particular, in overhead transmission lines that transmit electric power between substations and substations, multiple transmission towers are installed in the line, and the maximum transmission capacity per transmission tower is different because weather conditions and transmission line conditions are different for each transmission tower.
따라서 전체 가공송전선로의 허용가능한 송전용량은 가공송전선로 상의 송전탑들에 대한 허용가능한 최대 송전용량 및 각 송전탑 별로 서로 다른 기상 조건을 고려하여 산정할 필요가 있다. Therefore, it is necessary to calculate the allowable transmission capacity of the entire overhead transmission line in consideration of the maximum allowable transmission capacity for transmission towers on the overhead transmission line and different weather conditions for each transmission tower.
관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0079444호 (2001.08.22 공개, 발명의 명칭 : 실시간 전력케이블 허용전류 산정 및 예측장치)가 있다.
A related prior art is Republic of Korea Patent Publication No. 10-2001-0079444 (published on August 22, 2001, the name of the invention: real-time power cable allowable current calculation and prediction device).
본 발명은 가공송전선로의 허용가능한 최대 송전용량을 산정하기 위하여 가공송전선로 상의 모든 송전탑에 센서를 설치하지 않고도 기상관측소에서 제공한 기상 정보 및 송전지리정보시스템(Transmission Geographic Information System, TGIS)에서 제공한 송전지리정보를 이용하여 기상 조건에 따른 허용가능한 최대 송전용량을 가공송전선로에 대하여 산정할 수 있도록 하는 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention is provided by the meteorological information and transmission geographic information system (TGIS) provided by the meteorological station without installing sensors on all transmission towers on the overhead power transmission line in order to calculate the maximum allowable transmission capacity of the overhead power transmission line. It is an object of the present invention to provide a real-time power transmission capacity estimation apparatus and method using weather information and power transmission information that enable the calculation of a maximum transmission capacity for an overhead power transmission line using weather information.
본 발명의 일 측면에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치는 송전선로에 포함된 하나 이상의 송전탑의 지리 정보 및 상기 송전선로의 특성정보를 수집하는 송전지리정보 수집부, 상기 송전탑에 대응하는 기상관측소에서 관측한 기상정보를 수집하는 기상정보 수집부, 상기 송전탑의 지리 정보, 상기 송전선로의 특성정보 및 상기 기상정보에 의거하여 상기 송전선로의 송전용량을 산정하는 용량산정부 및 상기 산정한 송전용량을 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A real-time transmission capacity calculation device using weather information and transmission battery information according to an aspect of the present invention includes a transmission battery information collection unit for collecting geographic information of one or more transmission towers included in a transmission line and characteristic information of the transmission line, the transmission tower A meteorological information collection unit that collects weather information observed by a weather station corresponding to, a geographic information of the power transmission tower, characteristic information of the transmission line, and a capacity calculation unit to calculate the transmission capacity of the transmission line based on the weather information and It characterized in that it comprises an output for outputting the calculated transmission capacity.
본 발명에서, 스카다 시스템으로부터 상기 송전선로의 실시간 부하를 전달받는 통신부를 더 포함하고, 상기 용량산정부는 상기 산정한 송전용량과 상기 실시간 부하를 비교하며, 상기 출력부는 상기 산정한 송전용량과 상기 실시간 부하의 비교 결과를 출력하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, further comprising a communication unit for receiving a real-time load of the transmission line from the SCADA system, the capacity calculation unit compares the calculated transmission capacity and the real-time load, and the output unit compares the calculated transmission capacity and the It is characterized by outputting the comparison result of the real-time load.
본 발명에서, 상기 송전탑의 지리정보는 상기 송전탑이 위치한 위도, 경도 및 해발고도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the geographic information of the transmission tower is characterized in that it comprises at least one of the latitude, longitude and elevation above the transmission tower.
본 발명에서, 상기 송전선로의 특성정보는 상기 송전선로를 구성하는 도체의 외경, 상기 도체의 온도 및 상기 도체가 놓여있는 방향 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the characteristic information of the transmission line includes at least one of an outer diameter of a conductor constituting the transmission line, a temperature of the conductor, and a direction in which the conductor is placed.
본 발명에서, 상기 기상정보는 상기 송전탑에 대응되는 기상관측소에서 측정한 기온, 풍향 및 태양의 고도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the weather information is characterized in that it comprises at least one of the altitude of the temperature, wind direction and the sun measured at the weather station corresponding to the transmission tower.
본 발명에서, 상기 용량산정부는 상기 송전선로에 포함된 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분하고, 상기 각 그룹별로 송전용량을 산출하며, 상기 산출된 각 그룹별 송전용량 중 최저치를 상기 송전선로의 송전용량으로 산정하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the capacity calculation unit divides the transmission tower included in the transmission line into one or more groups, calculates the transmission capacity for each group, and the lowest value among the calculated transmission capacity for each group is the transmission capacity of the transmission line Characterized in that the calculation.
본 발명에서, 상기 용량산정부는, 상기 송전선로에 포함된 각 송전탑에 대하여 가장 가까운 기상관측소를 대응시키고, 같은 기상관측소에 대응되는 송전탑을 같은 그룹으로 구분하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the capacity calculation unit is characterized in that each transmission tower included in the transmission line corresponds to the closest meteorological station, and divides the transmission towers corresponding to the same meteorological station into the same group.
본 발명에서, 상기 용량산정부는, 상기 각 그룹에 속한 송전탑 중 대표 송전탑을 선택하고, 상기 대표 송전탑의 허용용량을 상기 각 그룹별 송전용량으로 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the capacity calculation unit is characterized in that to select a representative transmission tower among the transmission towers belonging to each group, and calculate the allowable capacity of the representative transmission tower as the transmission capacity for each group.
본 발명에서, 상기 용량산정부는, 상기 대표 송전탑에 대하여 각각 산출되는, 대류에 의한 방산열, 방사에 의한 방산열 및 흡수되는 태양열에 의거하여 상기 대표 송전탑의 허용용량을 산출하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the capacity calculation unit is characterized by calculating the allowable capacity of the representative power transmission tower based on the heat dissipated by convection, the heat dissipated by radiation, and the absorbed solar heat, respectively calculated for the representative power transmission tower.
본 발명의 다른 측면에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법은 송전용량산정장치에 대해 수행되는 실시간 송전용량 산정 방법으로서, 송전용량을 산출할 대상 송전선로를 선택하는 단계, 상기 송전선로에 포함된 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분하는 단계, 상기 각 그룹별로 송전 용량을 산출하는 단계, 상기 각 그룹별로 산출한 송전 용량 중 최저치를 상기 송전선로의 송전용량으로 산출하는 단계 및 상기 송전선로의 송전용량을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A real-time power transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to another aspect of the present invention is a real-time power transmission capacity calculation method performed on a power transmission capacity calculation device, comprising: selecting a target transmission line for calculating the power transmission capacity; The step of dividing the transmission tower included in the transmission line into one or more groups, calculating the transmission capacity for each group, calculating the lowest value of the transmission capacity calculated for each group as the transmission capacity of the transmission line and the transmission line And outputting a transmission capacity of the furnace.
본 발명에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법에서 상기 각 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분하는 단계는, 상기 송전선로에 포함된 각 송전탑에 대하여 가장 가까운 기상관측소를 대응시키고, 같은 기상관측소에 대응되는 송전탑을 같은 그룹으로 구분하는 것을 특징으로 한다.The step of dividing each of the transmission towers into one or more groups in the real-time transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to the present invention corresponds to the closest weather stations for each transmission tower included in the transmission line, and the same It is characterized in that the transmission towers corresponding to the weather stations are divided into the same group.
본 발명에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법에서 상기 각 그룹별로 송전 용량을 산출하는 단계는, 상기 각 그룹에 속한 송전탑 중 대표 송전탑을 선택하는 단계 및 상기 대표 송전탑의 허용용량을 산출하는 단계를 포함하고, 상기 산출한 대표 송전탑의 허용용량을 상기 각 그룹별 송전 용량으로 산출하는 것을 특징으로 한다.In the real-time power transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to the present invention, the step of calculating the transmission capacity for each group includes selecting a representative transmission tower among transmission towers belonging to each group and the allowable capacity of the representative transmission tower And calculating the allowable capacity of the calculated representative transmission tower as the transmission capacity of each group.
본 발명에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법에서 상기 대표 송전탑의 송전용량을 산출하는 단계는, 상기 대표 송전탑에 대한 대류에 의한 방산열을 산출하는 단계, 상기 대표 송전탑에 대한 방사에 의한 방산열을 산출하는 단계, 상기 대표 송전탑이 흡수하는 태양열을 산출하는 단계, 상기 대류에 의한 방산열, 상기 방사에 의한 방산열, 상기 흡수하는 태양열에 의거하여 상기 대표 송전탑의 최대허용전류를 산출하는 단계 및 상기 최대허용전류에 의거하여 상기 대표 송전탑의 허용용량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
In the real-time power transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to the present invention, the step of calculating the power transmission capacity of the representative power transmission tower includes: calculating the heat dissipated by convection to the representative power transmission tower, and the representative power transmission tower Calculating the dissipation heat by radiation, calculating the solar heat absorbed by the representative transmission tower, dissipating heat by convection, dissipation heat by radiation, and absorbing solar heat, the maximum allowable current of the representative transmission tower And calculating an allowable capacity of the representative power transmission tower based on the maximum allowable current.
본 발명에 따르면, 기상청에서 제공한 기상정보와 TGIS가 제공한 송전지리정보만을 사용하여 기상조건에 따른 최대 송전용량을 산정할 수 있으므로, 가공송전선로 상의 모든 송전탑에 기상조건을 감지하기 위한 센서를 설치하지 않고도 기상조건을 고려한 최대 송전용량을 산정할 수 있어, 비용을 절감하고 보다 원활하게 설비를 운영하는 효율적인 송전이 이루어질 수 있다.
According to the present invention, it is possible to calculate the maximum power transmission capacity according to the weather conditions using only the weather information provided by the Korea Meteorological Administration and the transmission battery information provided by the TGIS, so a sensor for detecting weather conditions in all transmission towers on the overhead power transmission line can be calculated. It is possible to calculate the maximum power transmission capacity in consideration of weather conditions without installing, thereby reducing costs and efficiently transmitting power facilities.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법에서 대상 송전선로의 송전용량을 산정하는 방법의 동작을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법에서 대상 송전탑의 허용용량을 산정하는 방법의 동작을 도시한 순서도이다.1 is a block diagram of a real-time power transmission capacity calculation device using weather information and transmission battery information according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation of a method for estimating a transmission capacity of a target transmission line in a real-time transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating an operation of a method for estimating an allowable capacity of a target transmission tower in a real-time power transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치 및 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 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.Hereinafter, a real-time power transmission capacity calculation apparatus and method using weather information and transmission battery information according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치의 블록도이다. 1 is a block diagram of a real-time power transmission capacity calculation device using weather information and transmission battery information according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 장치는 기상정보 수집부(10), 송전지리정보 수집부(20), 통신부(30), 용량산정부(40) 및 출력부(50)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 1, a real-time power transmission capacity calculation device using weather information and transmission battery information according to an embodiment of the present invention includes a weather
기상정보 수집부(10)는 하나 이상의 송전탑에 대응하는 기상관측소에서 관측한 기상정보를 수집한다.The meteorological
여기에서 기상정보는 하나 이상의 송전탑에 대응되는 상기 기상관측소에서 측정한 기온, 풍향 및 태양의 고도를 포함할 수 있다.Here, the weather information may include temperature, wind direction, and altitude of the sun measured by the weather station corresponding to one or more transmission towers.
송전지리정보 수집부(20)는 송전선로에 포함된 하나 이상의 송전탑의 지리 정보 및 상기 송전선로의 특성정보를 수집한다.The transmission battery
여기에서 송전탑의 지리정보는 상기 송전탑이 위치한 위도, 경도 및 해발고도를 포함할 수 있다.Here, the geographic information of the transmission tower may include latitude, longitude, and elevation above sea level where the transmission tower is located.
또한 송전선로의 특성정보는 송전선로를 구성하는 도체의 외경, 상기 도체의 온도 및 상기 도체가 놓여있는 방향을 포함할 수 있다.In addition, the characteristic information of the transmission line may include the outer diameter of the conductor constituting the transmission line, the temperature of the conductor and the direction in which the conductor is placed.
통신부(30)는 스카다(SCADA) 시스템으로부터 송전선로의 실시간 부하를 전달받는다.The
용량산정부(40)는 송전탑의 지리 정보, 송전선로의 특성정보 및 기상정보에 의거하여 송전선로의 송전용량을 실시간으로 산정한다.The
또한 용량산정부(40)는 상기 산정한 송전선로의 송전용량과 스카다 시스템으로부터 전달받은 송전선로의 실시간 부하를 비교한다.In addition, the
여기에서 용량산정부(40)는 송전선로에 포함된 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분하고, 각 그룹별로 송전용량을 산출하며, 산출된 각 그룹별 송전용량 중 최저치를 송전선로의 송전용량으로 산정한다.Here, the
이 때, 용량산정부(40)는 송전선로에 포함된 각 송전탑에 대하여 거리가 가장 가까운 기상관측소를 대응시키고, 같은 기상관측소에 대응되는 송전탑을 같은 그룹으로 구분하는 방법으로 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분한다.At this time, the
각 송전탑과 각 기상관측소의 거리는 상기 송전탑의 지리 정보와 미리 알려진 기상관측소의 위도 및 경도를 비교하여 산출할 수 있다.The distance between each transmission tower and each weather station can be calculated by comparing the geographic information of the transmission tower with the latitude and longitude of a known weather station.
또한, 용량산정부(40)는 각 그룹별로 그룹에 속한 송전탑 중 대표 송전탑을 선택하고, 대표 송전탑의 허용용량을 각 그룹별 송전용량으로 산출할 수 있다.In addition, the
여기에서 용량산정부(40)가 각 그룹별로 대표 송전탑에 대한 허용용량만을 산출함으로써, 송전용량 산정에 소요되는 시간을 절감할 수 있다. Here, the
그러나, 용량산정부(40)의 계산 능력이 충분하다면 각 그룹에 속한 모든 송전탑에 대한 허용용량을 모두 산출할 수도 있다. 이 경우에는 각 그룹에 속한 송전탑들의 허용용량 중 가장 최저치의 허용용량을 그 그룹의 송전용량으로 산출하게 된다.However, if the calculation capacity of the
용량산정부(40)는 각 그룹별로 선택한 대표 송전탑 또는 각 그룹에 포함된 모든 송전탑에 대하여 각 송전탑 별로 허용 용량을 산출한다.The
이 때, 용량산정부(40)는 허용 용량의 산출 대상이 되는 송전탑에 대하여 각각 산출되는, 대류에 의한 방산열, 방사에 의한 방산열 및 흡수되는 태양열에 의거하여 송전탑의 허용 용량을 산출한다.At this time, the
여기에서 대류에 의한 방산열은 아래의 수학식 1에 의하여 산출될 수 있다. Here, the dissipation heat due to convection can be calculated by Equation 1 below.
상기 수학식 1에서 QcF1는 제1 후보값, QcF2는 제2 후보값, QcN는 제3 후보값, Qc는 대류에 의한 방산열을 나타낸다.In Equation 1, Q cF1 is a first candidate value, Q cF2 is a second candidate value, Q cN is a third candidate value, and Q c is a heat dissipation due to convection.
즉, 대류에 의한 방산열은 제1 후보값, 제2 후보값 및 제3 후보값 중 가장 큰 값으로 산정된다.That is, the heat of dissipation due to convection is calculated as the largest value among the first candidate value, the second candidate value, and the third candidate value.
상기 수학식 1에서 Ta는 기온을 의미하고 Vw는 풍속을 의미하며, 기상정보 수집부(10)가 수집하는 기상정보에 포함될 수 있다. 또한, 상기 수학식 1에서 Tc는 도체의 온도를 의미하며 송전지리정보 수집부(20)가 수집하는 송전선로의 특성정보에 포함될 수 있다.In Equation 1, T a means temperature, V w means wind speed, and may be included in weather information collected by the weather
상기 수학식 1에서 kf는 열전도율을 나타내며 아래의 수학식 2에 의하여 산출될 수 있다.In Equation 1, k f represents a thermal conductivity and may be calculated by Equation 2 below.
상기 수학식 2에서 Tfilm 은 기온과 도체의 온도의 평균을 의미한다.In Equation 2, T film means the average of the temperature and the temperature of the conductor.
상기 수학식 1에서 μf는 공기의 점도를 의미하며 아래의 수학식 3에 의하여 산출될 수 있다.Μ f in Equation 1 means the viscosity of air and can be calculated by Equation 3 below.
한편 상기 수학식 1에서 ρf는 공기의 밀도를 의미하며 아래의 수학식 4에 의하여 산출될 수 있다.Meanwhile, in Equation 1, ρ f means the density of air and may be calculated by Equation 4 below.
상기 수학식 4에서 He는 도체의 해발고도를 나타내며 송전지리정보 수집부(20)가 수집하는 송전지리정보에 포함될 수 있다.In Equation 4, H e represents the elevation of the conductor, and may be included in the transmission battery information collected by the transmission battery
또한 상기 수학식 1에 의해 산출되는 대류에 의한 방산열(Qc)을 산출할 때 풍향을 고려하여 산출할 수도 있으며 이 경우에는 제1 후보값(QcF1) 및 제2 후보값(QcF2)에 풍향각 보정계수를 곱한 값을 상기 수학식 1에서 사용할 수 있다. 풍향각 보정계수는 아래의 수학식 5에 의하여 산출될 수 있다.In addition, when calculating the dissipation heat Q c by convection calculated by Equation 1, the wind direction may be considered, and in this case, the first candidate value Q cF1 and the second candidate value Q cF2 . The value obtained by multiplying the wind angle correction coefficient may be used in Equation 1 above. The wind angle correction coefficient may be calculated by Equation 5 below.
상기 수학식 5에서, φ는 풍향각을 의미하고, Kφ는 풍향각 보정계수를 의미한다.In Equation 5, φ means a wind direction angle, and K φ means a wind angle correction coefficient.
한편, 용량산정부(40)가 산출하는 방사에 의한 방산열은 아래의 수학식 6에 의하여 산출될 수 있다. Meanwhile, the heat dissipated by radiation calculated by the
상기 수학식 6에서 Qr은 방사에 의한 방산열을 나타내고, D는 도체의 외경을 나타내며, ε은 방사계수를 나타낸다.In the equation (6), Q r represents the heat of dissipation by radiation, D represents the outer diameter of the conductor, and ε represents the radiation coefficient.
상기 수학식 6에서 방사계수의 값으로는 0.5를 사용할 수 있다.In Equation 6, 0.5 may be used as the value of the radiation coefficient.
한편, 용량산정부(40)가 산출하는 흡수되는 태양열은 아래의 수학식 7에 의하여 산출될 수 있다. Meanwhile, the absorbed solar heat calculated by the
상기 수학식 7에서 Qs는 흡수되는 태양열을 나타내고, a는 태양열 흡수계수를 나타내며, qs는 일사량을 나타내고, θ는 태양광선의 유효입사각을 나타내며, A'는 도체의 투영면적을 나타낸다.In Equation 7, Q s represents absorbed solar heat, a represents a solar heat absorption coefficient, q s represents solar radiation, θ represents an effective incident angle of sunlight, and A'represents a projection area of a conductor.
상기 수학식 7에서 태양열 흡수계수의 값으로는 0.5를 사용할 수 있고, 도체의 투영면적의 값으로는 도체의 외경을 사용할 수 있다.In Equation 7, 0.5 may be used as the value of the solar heat absorption coefficient, and the outer diameter of the conductor may be used as the value of the projection area of the conductor.
상기 수학식 7에서 태양광선의 유효입사각 θ는 관측시점의 시간과 태양의 고도 및 태양의 방위각에 의거하여 산출할 수 있다.In Equation 7, the effective angle of incidence θ of the sunlight can be calculated based on the time of observation, the height of the sun, and the azimuth of the sun.
태양의 고도는 관측지점의 위도, 관측시점이 1년 중 몇 번째 날인가를 의미하는 관측시점의 연일수 및 태양의 고도가 가장 높은 시각의 시간각도에 의하여 산출될 수 있다.The altitude of the sun can be calculated from the latitude of the observation point, the number of days of the observation time, which means the day of the year, and the time angle of the time when the sun's altitude is highest.
태양의 방위각은 관측지점의 위도, 관측시점의 연일수 및 태양의 고도가 가장 높은 시각의 시간각도에 의하여 산출될 수 있다.The azimuth of the sun can be calculated from the latitude of the observation point, the number of days of the observation point, and the time angle of the time when the sun's altitude is highest.
또한, 상기 수학식 7에서 일사량 qs는 해발 0m인 지표면이 태양광선과 직각방향으로 받는 일사량에 해발고도 보정계수를 곱한 값으로 정의되며, 제곱미터당 와트의 단위로 표시된다.In addition, in the equation (7), the amount of insolation q s is defined as a value obtained by multiplying the amount of solar elevation correction coefficient by the amount of insolation that the surface of the surface at 0 m above sea level is perpendicular to, and expressed in units of watts per square meter.
해발 0m인 지표면이 태양광선과 직각방향으로 받는 일사량은 태양의 고도에 의거하여 산출될 수 있다. The amount of solar radiation received by the surface at 0 m above sea level in a direction perpendicular to the sunlight can be calculated based on the altitude of the sun.
상기 관측지점의 위도는 송전지리정보 수집부(20)가 수집하는 송전탑의 지리정보에 포함될 수 있다.The latitude of the observation point may be included in the geographic information of the transmission tower collected by the transmission battery
또한 상기 관측시점의 시간과 연일수 및 태양의 고도가 가장 높은 시각의 시간각도는 기상정보 수집부(10)가 수집하는 기상정보에 포함될 수 있다.In addition, the time and the number of days of the observation time and the time angle of the time when the sun's altitude is highest may be included in the weather information collected by the weather
해발고도 보정계수는 아래의 수학식 8에 의하여 산출될 수 있다.The elevation altitude correction factor can be calculated by Equation 8 below.
상기 수학식 8에서 Ksolar는 해발고도 보정계수를 나타내며, He는 도체의 해발고도를 나타낸다.In Equation 8, K solar represents a correction factor for elevation above sea level, and H e represents an elevation above sea level.
용량산정부(40)는 상기와 같이 산출한 대류에 의한 방산열, 방사에 의한 방산열 및 흡수되는 태양열에 의거하여 송전탑의 최대허용전류를 산출할 수 있다.The
송전탑의 최대허용전류는 아래의 수학식 9에 의하여 산출될 수 있다.The maximum allowable current of the transmission tower can be calculated by Equation 9 below.
상기 수학식 9에서 I는 송전탑의 최대허용전류를 의미하고, Rac(Tc)는 온도 Tc에서 도체의 킬로미터당 교류 저항을 의미한다. 도체의 교류 저항은 송전지리정보 수집부(20)가 수집하는 송전선로의 특성정보에 포함될 수 있다.In Equation 9, I means the maximum allowable current of the transmission tower, and R ac (T c ) means the AC resistance per kilometer of the conductor at the temperature T c . The AC resistance of the conductor may be included in the characteristic information of the transmission line collected by the transmission battery
용량산정부(40)는 송전탑의 최대허용전류에 의거하여 송전탑의 허용용량을 산출할 수 있다.The
송전탑의 허용용량은 송전선로를 통해 송전되는 전압, 상기 수학식 9에 의해 산출된 최대허용전류 I, 송전선로의 역률 및 송전선로에 포함된 도체의 수를 곱한 값에 √3을 곱하여 산출할 수 있다.The allowable capacity of the transmission tower can be calculated by multiplying the voltage multiplied by the voltage transmitted through the transmission line, the maximum allowable current I calculated by Equation 9 above, the power factor of the transmission line, and the number of conductors included in the transmission line by multiplying by √3. have.
여기에서 송전선로를 통해 송전되는 전압, 송전선로의 역률 및 송전선로에 포함된 도체의 수는 송전지리정보 수집부(20)가 수집하는 송전선로의 특성정보에 포함될 수 있다.Here, the voltage transmitted through the transmission line, the power factor of the transmission line, and the number of conductors included in the transmission line may be included in characteristic information of the transmission line collected by the transmission battery
상기와 같이 용량산정부(40)가 송전탑의 그룹별로 그룹별 송전용량을 산출한 뒤, 용량산정부(40)는 각 그룹별 송전용량 중 최저치를 송전선로의 실시간 송전용량으로 산정할 수 있다.As described above, after the
또한 용량산정부(40)는 통신부(30)가 전달받은 송전선로의 실시간 부하를 상기 산출된 송전선로의 실시간 송전용량과 비교할 수 있다.In addition, the
출력부(50)는 용량산정부(40)가 산정한 송전선로의 실시간 송전용량 및 상기 실시간 송전용량과 실시간 부하의 비교 결과를 사용자 또는 다른 송전시스템으로 출력한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법에서 대상 송전선로의 송전용량을 산정하는 방법의 동작을 도시한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an operation of a method for estimating a transmission capacity of a target transmission line in a real-time transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to an embodiment of the present invention.
먼저, 용량산정부(40)는 송전용량을 산정하기 위한 대상선로를 선택한다(S110). First, the
대상선로는 변전소와 변전소를 연결하는 송전선로로서 하나 이상의 송전탑을 포함한다.The target line includes one or more transmission towers as a transmission line connecting the substation and the substation.
이후, 용량산정부(40)는 송전선로에 포함된 송전탑을 각각 대응되는 기상관측소에 따라 하나 이상의 그룹으로 구분한다(S120). Thereafter, the
이 때, 용량산정부(40)는 송전선로에 포함된 각 송전탑에 대하여 거리가 가장 가까운 기상관측소를 대응시키고, 같은 기상관측소에 대응되는 송전탑을 같은 그룹으로 구분하는 방법으로 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분한다.At this time, the
이어서, 용량산정부(40)는 각 그룹별로 송전용량을 산출한다(S130). Subsequently, the
용량산정부(40)는 송전용량을 산출하기 위하여 기상정보 수집부(10)가 수집한 기상 정보 및 송전지리정보 수집부(20)가 수집한 송전탑의 지리정보와 송전선로의 특성정보를 사용할 수 있다.The
이 때, 용량산정부(40)는 각 그룹별로 그룹에 속한 송전탑 중 대표 송전탑을 선택하고, 대표 송전탑의 허용용량을 각 그룹별 송전용량으로 산출할 수 있다.At this time, the
여기에서 용량산정부(40)가 각 그룹별로 대표 송전탑에 대한 허용용량만을 산출함으로써, 송전용량 산정에 소요되는 시간을 절감할 수 있다. Here, the
그러나, 용량산정부(40)의 계산 능력이 충분하다면 각 그룹에 속한 모든 송전탑에 대한 허용용량을 모두 산출할 수도 있다. 이 경우에는 각 그룹에 속한 송전탑들의 송전용량 중 가장 최저치의 송전용량을 그 그룹의 송전용량으로 산출하게 된다.However, if the calculation capacity of the
특정 송전탑의 허용용량을 산출하는 방법은 도 3과 관련하여 이하에서 상세하게 설명한다.The method for calculating the allowable capacity of a specific transmission tower will be described in detail below with reference to FIG. 3.
이후, 용량산정부(40)는 각 그룹별로 산출한 송전용량 중 최저값을 송전선로의 송전용량으로 산출한다(S140).Thereafter, the
이어서, 출력부(50)는 상기 송전선로의 송전용량을 출력하고(S150) 프로세스를 종료한다.Subsequently, the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상정보 및 송전지리정보를 이용한 실시간 송전용량산정 방법에서 대상 송전탑의 허용용량을 산정하는 방법의 동작을 도시한 순서도이다.3 is a flowchart illustrating an operation of a method for estimating an allowable capacity of a target transmission tower in a real-time power transmission capacity calculation method using weather information and transmission battery information according to an embodiment of the present invention.
먼저, 용량산정부(40)는 대상 송전탑에 대하여 대류에 의한 방산열을 산출한다(S210).First, the
여기에서 대류에 의한 방산열은 상기 수학식 1에 의하여 산출될 수 있다.Here, the heat of dissipation due to convection may be calculated by Equation 1 above.
이후, 용량산정부(40)는 대상 송전탑에 대하여 방사에 의한 방산열을 산출한다(S220).Thereafter, the
여기에서 방사에 의한 방산열은 상기 수학식 6에 의하여 산출될 수 있다.Here, the heat of dissipation by radiation may be calculated by Equation 6 above.
이어서, 용량산정부(40)는 대상 송전탑이 흡수하는 태양열을 산출한다(S230).Subsequently, the
여기에서 흡수하는 태양열은 상기 수학식 7에 의하여 산출될 수 있다.Here, the solar heat absorbed may be calculated by Equation (7).
이후, 용량산정부(40)는 대상 송전탑의 최대 허용전류를 산출한다(S240).Thereafter, the
여기에서 최대 허용전류는 상기 수학식 9에 의하여 산출될 수 있다.Here, the maximum allowable current may be calculated by Equation 9 above.
이어서, 용량산정부(40)는 송전탑의 최대허용전류에 의거하여 송전탑의 허용용량을 산출하고(S250) 프로세스를 종료한다.Subsequently, the
송전탑의 허용용량은 송전선로를 통해 송전되는 전압, 상기 수학식 9에 의해 산출된 최대허용전류 I, 송전선로의 역률 및 송전선로에 포함된 도체의 수를 곱한 값에 √3을 곱하여 산출될 수 있다.The allowable capacity of the transmission tower can be calculated by multiplying the voltage multiplied by the voltage transmitted through the transmission line, the maximum allowable current I calculated by Equation 9 above, the power factor of the transmission line and the number of conductors included in the transmission line and multiplying by √3. have.
이와 같이 본 발명에 따르면, 기상청에서 제공한 기상정보와 TGIS가 제공한 송전지리정보만을 사용하여 기상조건에 따른 최대 송전용량을 산정할 수 있으므로, 가공송전선로 상의 모든 송전탑에 기상조건을 감지하기 위한 센서를 설치하지 않고도 기상조건을 고려한 최대 송전용량을 산정할 수 있어, 비용을 절감하고 보다 원활하게 설비를 운영하는 효율적인 송전이 이루어질 수 있다.
As described above, according to the present invention, the maximum transmission capacity according to the weather conditions can be calculated using only the weather information provided by the Korea Meteorological Administration and the transmission battery information provided by the TGIS, so as to detect weather conditions on all transmission towers on the overhead power transmission line. Since the maximum transmission capacity in consideration of weather conditions can be calculated without installing a sensor, it is possible to reduce costs and efficiently transmit power to operate facilities more smoothly.
10 : 기상정보 수집부
20 : 송전지리정보 수집부
30 : SCADA 시스템
40 : 용량산정부
50 : 출력부10: Weather information collection unit
20: Songjeonri Information Collection Department
30: SCADA system
40: capacity calculation
50: output unit
Claims (13)
상기 송전탑에 대응하는 기상관측소에서 관측한 기상정보를 수집하는 기상정보 수집부;
상기 송전탑의 지리 정보, 상기 송전선로의 특성정보 및 상기 기상정보에 의거하여 상기 송전선로의 송전용량을 산정하는 용량산정부; 및
상기 산정한 송전용량을 출력하는 출력부를 포함하고,
상기 송전탑의 지리정보는, 상기 송전탑이 위치한 위도, 경도, 및 해발고도 중 적어도 하나를 포함하는 실시간 송전용량산정 장치.
A transmission battery information collection unit for collecting geographic information of one or more transmission towers included in the transmission line and characteristic information of the transmission line;
A weather information collection unit collecting weather information observed by a weather station corresponding to the transmission tower;
A capacity calculation unit that calculates a transmission capacity of the transmission line based on geographic information of the transmission tower, characteristic information of the transmission line, and weather information; And
It includes an output unit for outputting the calculated transmission capacity,
Geographic information of the power transmission tower, the real-time power transmission capacity calculation device including at least one of the latitude, longitude, and elevation above the transmission tower is located.
스카다 시스템으로부터 상기 송전선로의 실시간 부하를 전달받는 통신부를 더 포함하고,
상기 용량산정부는 상기 산정한 송전용량과 상기 실시간 부하를 비교하며,
상기 출력부는 상기 산정한 송전용량과 상기 실시간 부하의 비교 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정장치.
According to claim 1,
Further comprising a communication unit for receiving the real-time load of the power transmission line from the system,
The capacity calculation unit compares the calculated transmission capacity and the real-time load,
The output unit is a real-time power transmission capacity calculation device, characterized in that for outputting a comparison result of the calculated transmission capacity and the real-time load.
상기 송전선로의 특성정보는 상기 송전선로를 구성하는 도체의 외경, 상기 도체의 온도 및 상기 도체가 놓여있는 방향 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정장치.
According to claim 1,
The transmission line characteristic information includes at least one of an outer diameter of a conductor constituting the transmission line, a temperature of the conductor, and a direction in which the conductor is placed.
상기 기상정보는 상기 송전탑에 대응되는 기상관측소에서 측정한 기온, 풍향 및 태양의 고도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정장치.
According to claim 1,
The weather information is a real-time power transmission capacity calculation device characterized in that it comprises at least one of the temperature, wind direction and the altitude of the sun measured at the weather station corresponding to the transmission tower.
상기 용량산정부는 상기 송전선로에 포함된 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분하고, 상기 각 그룹별로 송전용량을 산출하며, 상기 산출된 각 그룹별 송전용량 중 최저치를 상기 송전선로의 송전용량으로 산정하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정장치.
According to claim 1,
The capacity calculation unit divides the transmission tower included in the transmission line into one or more groups, calculates transmission capacity for each group, and calculates the lowest value among the calculated transmission capacity for each group as the transmission capacity of the transmission line Real-time power transmission capacity calculation device.
상기 용량산정부는,
상기 송전선로에 포함된 각 송전탑에 대하여 가장 가까운 기상관측소를 대응시키고, 같은 기상관측소에 대응되는 송전탑을 같은 그룹으로 구분하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정장치.
The method of claim 6,
The capacity calculation unit,
A real-time power transmission capacity estimating device characterized in that each transmission tower included in the transmission line is matched to the closest weather station and the transmission towers corresponding to the same weather station are divided into the same group.
상기 용량산정부는, 상기 각 그룹에 속한 송전탑 중 대표 송전탑을 선택하고, 상기 대표 송전탑의 허용용량을 상기 각 그룹별 송전용량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정장치.
The method of claim 6,
The capacity calculation unit, selecting a representative transmission tower among the transmission towers belonging to each group, and calculates the allowable capacity of the representative transmission tower as the transmission capacity for each group, real-time transmission capacity calculation device.
상기 용량산정부는,
상기 대표 송전탑에 대하여 각각 산출되는, 대류에 의한 방산열, 방사에 의한 방산열 및 흡수되는 태양열에 의거하여 상기 대표 송전탑의 허용용량을 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정장치.
The method of claim 8,
The capacity calculation unit,
Real-time power transmission capacity estimating device, characterized in that for calculating the allowable capacity of the representative transmission tower based on the heat dissipated by convection, the heat dissipated by radiation and the absorbed solar heat, respectively calculated for the representative transmission tower.
송전용량을 산출할 대상 송전선로를 선택하는 단계;
상기 송전선로에 포함된 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분하는 단계;
상기 각 그룹별로 송전 용량을 산출하는 단계;
상기 각 그룹별로 산출한 송전 용량 중 최저치를 상기 송전선로의 송전용량으로 산출하는 단계; 및
상기 송전선로의 송전용량을 출력하는 단계를 포함하는 실시간 송전용량산정방법.
As a real-time transmission capacity calculation method performed for the transmission capacity calculation device,
Selecting a target transmission line for calculating transmission capacity;
Dividing a transmission tower included in the transmission line into one or more groups;
Calculating a transmission capacity for each group;
Calculating the lowest value of the transmission capacity calculated for each group as the transmission capacity of the transmission line; And
And outputting the power transmission capacity of the power transmission line.
상기 각 송전탑을 하나 이상의 그룹으로 구분하는 단계는,
상기 송전선로에 포함된 각 송전탑에 대하여 가장 가까운 기상관측소를 대응시키고, 같은 기상관측소에 대응되는 송전탑을 같은 그룹으로 구분하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정방법.
The method of claim 10,
The step of dividing each transmission tower into one or more groups,
A method for estimating real-time power transmission capacity for each transmission tower included in the transmission line is mapped to the closest weather station, and the transmission towers corresponding to the same weather station are divided into the same group.
상기 각 그룹별로 송전 용량을 산출하는 단계는,
상기 각 그룹에 속한 송전탑 중 대표 송전탑을 선택하는 단계; 및
상기 대표 송전탑의 허용용량을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 산출한 대표 송전탑의 허용용량을 상기 각 그룹별 송전 용량으로 산출하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정방법.
The method of claim 10,
The step of calculating the transmission capacity for each group,
Selecting a representative transmission tower among transmission towers belonging to each group; And
Comprising the step of calculating the allowable capacity of the representative transmission tower,
A method for calculating a real-time power transmission capacity, characterized in that the calculated allowable capacity of the representative power transmission tower is calculated as the transmission capacity for each group.
상기 대표 송전탑의 송전용량을 산출하는 단계는,
상기 대표 송전탑에 대한 대류에 의한 방산열을 산출하는 단계;
상기 대표 송전탑에 대한 방사에 의한 방산열을 산출하는 단계;
상기 대표 송전탑이 흡수하는 태양열을 산출하는 단계;
상기 대류에 의한 방산열, 상기 방사에 의한 방산열, 상기 흡수하는 태양열에 의거하여 상기 대표 송전탑의 최대허용전류를 산출하는 단계; 및
상기 최대허용전류에 의거하여 상기 대표 송전탑의 허용용량을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실시간 송전용량산정방법.The method of claim 12,
The step of calculating the power transmission capacity of the representative transmission tower,
Calculating heat dissipation by convection for the representative transmission tower;
Calculating heat dissipation by radiation to the representative transmission tower;
Calculating solar heat absorbed by the representative transmission tower;
Calculating a maximum allowable current of the representative transmission tower based on the heat of dissipation by convection, the heat of dissipation by radiation, and the absorbed solar heat; And
And calculating an allowable capacity of the representative power transmission tower based on the maximum allowable current.
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- 2013-09-09 KR KR1020130107957A patent/KR102130270B1/en active IP Right Grant
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