KR102160071B1 - 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치 - Google Patents

퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102160071B1
KR102160071B1 KR1020180025867A KR20180025867A KR102160071B1 KR 102160071 B1 KR102160071 B1 KR 102160071B1 KR 1020180025867 A KR1020180025867 A KR 1020180025867A KR 20180025867 A KR20180025867 A KR 20180025867A KR 102160071 B1 KR102160071 B1 KR 102160071B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fault
signal
fuzzy
voltage
current
Prior art date
Application number
KR1020180025867A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190105393A (ko
Inventor
김철환
시드 바시트 알리 부하리
김민성
라자 하이더
우즈 자만 무하마드 사이드
오윤식
조규정
송진솔
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020180025867A priority Critical patent/KR102160071B1/ko
Publication of KR20190105393A publication Critical patent/KR20190105393A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102160071B1 publication Critical patent/KR102160071B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0092—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the data processing means, e.g. expert systems, neural networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/20—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution using protection elements, arrangements or systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/30—State monitoring, e.g. fault, temperature monitoring, insulator monitoring, corona discharge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 장치에 의해 수행되는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법은, 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 단계, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계, 상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 단계를 포함한다.

Description

퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치{METHODS AND APPARATUSES FOR PROTECTING MICROGRID BASED ON FUZZY}
본 발명은 마이크로그리드(Microgrid) 보호에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 퍼지(Fuzzy) 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 마이크로그리드(Microgrid)를 보호하는 방법은 3가지로 분류된다. 종래의 보호 방법에는 1) 단일 종단 측정 방식, 2) 통신을 이용한 방식, 3) 외부 장치를 이용한 방식이 있다.
단일 종단 측정 방식은 마이크로그리드를 보호하기 위하여 국지적으로 측정된 전압과 전류 신호를 사용한다. 이 방식은 어떠한 통신회선도 사용하지 않는다. 단일 종단 측정 방식은 가격이 싼 대신에 두 가지 운전모드 모두에서 보호를 보장할 수 없다. 따라서 이 방식은 계통 연계 운전과 독립운전 중 하나의 운전모드에서만 적합하다.
반면, 통신을 이용한 방식은 마이크로그리드를 보호하기 위해 계전기들 사이뿐만 아니라 중앙처리 설비와도 정보를 교환한다. 또한, 통신을 이용한 방식은 시간 동기화 측정방식을 사용한다. 이 방식은 두 가지 운전모드에서 보호가 가능하지만, 통신 실패가 발생하기 쉽다는 단점이 있다.
외부 장치는 계통연계 운전과 독립운전 모드의 고장전류 수준을 동일하게 하는데 사용된다. 한류기 또는 에너지 저장장치가 보통 마이크로그리드 보호에 외부장치로서 사용된다. 이러한 외부 장치를 이용한 방식은 상당한 비용 투자가 필요하기 때문에 실용적이지 못하다.
대부분의 종래의 방식들은 표준 결정론적 의사 결정 또는 고정된 임계값에 기초하고 고장과 연관된 불확실성은 고려하지 않는다. 전력계통의 고장들은 전적으로 무작위적 사고이기 때문에, 이러한 종래의 방식들은 발생할 수 있는 모든 운전조건에서 만족스럽게 실행되지는 못할 것이다.
미국 등록특허공보 US 9,613,913(2017.04.18. 등록)
전력계통 내에서의 고장들은 완전히 무작위적으로 발생하며 계통의 전압과 전류를 포함한 변수들에 영향을 미친다. 고장의 심각성은 고장위치, 고장저항, 고장종류, 그리고 고장 발생 각을 포함하는 여러 요소들에 의하여 결정된다. 이 요소들에 대한 불확실성은 불가피하며 예측할 수도 없다. 이 불확실성의 정도와 그 영향은 보호방식의 성능에 영향을 미친다. 이러한 영향은 분산전원의 간헐적 특성과 마이크로그리드의 여러 운전모드, 각 운전모드에 따른 다른 크기의 고장전류에 의하여 마이크로그리드에서 더 두드러진다. 결과적으로 종래의 결정론적 의사결정 또는 고정된 임계값을 이용한 보호방식으로는 모든 발생 가능한 동작 조건에서 만족스러운 결과를 얻는 것은 어려울 것이다. 그러므로 마이크로그리드의 보호방식을 설계할 때는 이 불확실성들을 고려해야만 한다.
본 발명의 실시 예들은 인터벌 타입-2(interval type-2)의 퍼지 논리 시스템 기반으로 마이크로그리드를 보호할 수 있는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 고장에 관련된 여러 불확실성을 고려하여 2개의 다른 퍼지 시스템을 이용함으로써, 마이크로그리드 내에서의 고장을 감지, 분별 및 위치파악을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 중첩된 모드 전압과 모드 전류 사이의 위상차를 고장방향을 식별하기 위하여 설계된 퍼지시스템에 입력하고, 마이크로그리드 각 구간에 주보호와 후비보호를 제공하기 위하여 여러 계전기들 사이에 통신회선을 이용함으로써, 마이크로그리드를 안전하게 보호할 수 있는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 단상 탈락 사고 이후에도 마이크로그리드를 보호할 수 있는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
더욱이, 본 발명의 실시 예들은 주보호가 실패하더라도 후비보호를 제공할 수 있는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 고장과 관련된 여러 불확실성을 고려할 수 있고, 계통 연계형 운전과 독립운전 모드 둘 다에서 운전하는 마이크로그리드에 유효하게 동작할 수 있는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 마이크로그리드 보호 장치에 의해 수행되는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법에 있어서, 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 단계; 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계; 상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 단계를 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법이 제공될 수 있다.
상기 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 단계는, 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호를 저역 통과 필터링시키고 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.
상기 방법은, 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호의 기본 성분을 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계는, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 단계; 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호가 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 고장상태를 감지하는 단계는, 복수의 전압 구간 및 복수의 전류 구간의 조합별로 고장상태 및 정상상태가 구분되고 각 상태에 맞는 선형 소속함수를 가지는 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지할 수 있다.
상기 고장방향을 감지하는 단계는, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 모드 신호 계수를 이용한 3상 전압 또는 전류의 선형 혼합을 통해 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호를 계산하고, 상기 계산된 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지할 수 있다.
상기 고장방향을 감지하는 단계는, 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상이 복수의 구간으로 구분되고, 각 구간의 위상에 따라 순방향 고장과, 역방향 또는 정상의 범위를 갖는 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 트립 신호를 생성하는 단계는, 상기 감지된 고장상태 및 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 주보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 주보호용 트립 신호를 생성하는 단계; 및 상기 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 후비보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 후비보호용 트립 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 후비보호용 트립 신호를 생성하는 단계는, 상기 주보호용 트립 신호가 생성되고, 기설정된 지연 시간 이후에 후비보호용 트립 신호를 생성할 수 있다.
상기 후비보호용 트립 신호를 생성하는 단계는, 상기 기설정된 지연 시간을 주보호 계전기와 차단기의 동작시간보다 길게 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 데이터 수집부; 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 퍼지 논리부; 상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 고장구간 식별부; 및 상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 트립 신호 생성부를 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치가 제공될 수 있다.
상기 데이터 수집부는, 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호를 저역 통과 필터링시키고 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다.
상기 장치는, 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호의 기본 성분을 추출하는 전처리부를 더 포함할 수 있다.
상기 퍼지 논리부는, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 제1 퍼지 논리부; 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호가 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 제2 퍼지 논리부를 포함할 수 있다.
상기 제1 퍼지 논리부는, 복수의 전압 구간 및 복수의 전류 구간의 조합별로 고장상태 및 정상상태가 구분되고 각 상태에 맞는 선형 소속함수를 가지는 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지할 수 있다.
상기 제2 퍼지 논리부는, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 모드 신호 계수를 이용한 3상 전압 또는 전류의 선형 혼합을 통해 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호를 계산하고, 상기 계산된 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지할 수 있다.
상기 제2 퍼지 논리부는, 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상이 복수의 구간으로 구분되고, 각 구간의 위상에 따라 순방향 고장과, 역방향 또는 정상의 범위를 갖는 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지할 수 있다.
상기 고장구간 식별부는, 상기 감지된 고장상태 및 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 주보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 주보호용 트립 신호를 생성하는 주보호부; 및 상기 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 후비보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 후비보호용 트립 신호를 생성하는 후비보호부를 포함할 수 있다.
상기 후비보호부는, 상기 주보호용 트립 신호가 생성되고, 기설정된 지연 시간 이후에 후비보호용 트립 신호를 생성할 수 있다.
상기 후비보호부는, 상기 기설정된 지연 시간을 주보호 계전기와 차단기의 동작시간보다 길게 설정할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 인터벌 타입-2(interval type-2)의 퍼지 논리 시스템 기반으로 마이크로그리드를 보호할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 고장에 관련된 여러 불확실성을 고려하여 2개의 다른 퍼지 시스템을 이용함으로써, 마이크로그리드 내에서의 고장을 감지, 분별 및 위치파악을 신속하고 정확하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 중첩된 모드 전압과 모드 전류 사이의 위상차를 고장방향을 식별하기 위하여 설계된 퍼지시스템에 입력하고, 마이크로그리드 각 구간에 주보호와 후비보호를 제공하기 위하여 여러 계전기들 사이에 통신회선을 이용함으로써, 마이크로그리드를 안전하게 보호할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 단상 탈락 사고 이후에도 마이크로그리드를 보호할 수 있다.
더욱이, 본 발명의 실시 예들은 주보호가 실패하더라도 후비보호를 제공할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시 예들은 마이크로그리드의 각 급전선에 대해 주보호와 후비보호를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 주보호가 고장구간을 고립시키는 데 실패했을 때 일정시간 이후에 동작되는 후비보호를 제공할 수 있다. 여기서, 시간 지연은 해당 구간의 주보호가 먼저 동작하도록 하기 위해 필요하다.
본 발명의 실시 예들은 고장과 관련된 여러 불확실성을 고려할 수 있고, 계통 연계형 운전과 독립운전 모드 둘 다에서 운전하는 마이크로그리드에 유효하게 동작할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 고장전압과 고장전류와 연관된 여러 불확실성을 고려하여, 2개의 다른 퍼지 논리들을 이용해 마이크로그리드 내에 위치한 고장들을 정확하게 감지하고, 고장구간을 분별하고 고장위치를 정확하게 파악할 수 있다. 이를 위해, 본 발명의 실시 예들은 종래의 위상 방향 방식을 수정함으로써, 고장방향을 식별할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 2는 전류 및 전압의 입력 변수에 따른 소속함수를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 각에 대한 소속함수를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 지원을 통해 고장영역을 판별하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 마이크로그리드의 단선도를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 단독 운전 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 26에서 발생한 3상 고장에 의한 R54의 전압과 전류 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 단독 운전 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 26(Line 26)에서 3상 고장 동안 R26과 R62의 위상차를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 라인 45에서 2선 지락고장 발생 시 R45가 동작실패하고 성공적으로 후비보호가 동작했을 때의 R59에서의 전압 및 전류파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 계통 연계 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 01에서 3 상 고장에 대해 모선-2에서의 전압과 전류를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 계통 연계 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 01에서 3 상 고장 시 R10 와 R01의 위상차를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 라인 112에서 2선 지락고장 발생 시 R112가 실패하고 후비보호가 성공적으로 동작했을 때 PCC에서 얻은 전압과 전류파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 라인 26에서 1선 지락고장이 발생하고 단독 운전하는 나머지 계통의 라인 34에서 2선 지락고장이 발생했을 때 R62에서 측정한 전압과 전류 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 단독 운전 모드에서의 모드 전압 및 전류의 위상 비교를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치(100)는 데이터 수집부(110), 전처리부(120), 퍼지 논리부(130), 고장구간 식별부(140) 및 트립 신호 생성부(150)를 포함한다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치(100)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치(100)는 구현될 수 있다.
이하, 도 1의 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
데이터 수집부(110)는 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집한다. 데이터 수집부(110)는 수집된 전압 신호 및 전류 신호를 저역 통과 필터링시키고 아날로그-디지털 변환을 수행할 수 있다. 데이터 수집부(110)는 다음의 전처리부(120)를 위한 신호 처리를 행한다. 데이터 수집부(110)는 에일리어싱 제거를 위한 360Hz의 차단주파수를 가지는 저역 통과 필터와 아날로그 입력을 디지털 신호로 변환하기 위한 2.4kHz의 샘플링 주파수의 16비트 아날로그-디지털 변환기(ADC, Analog-to-Digital Converter)로 이루어질 수 있다. 데이터 수집부(110)에서 아날로그-디지털 변환기(ADC)로부터 출력된 ADC의 출력은 저역통과 필터를 통과한다. 이는 디지털 신호가 원래의 신호를 나타낸다는 것을 보증하고 스펙트럼 확산을 방지하기 위함이다.
전처리부(120)는 데이터 수집부(110)에서 수집된 전압 신호 및 전류 신호의 기본 성분을 추출한다. 전처리부(120)는 이산 푸리에 변환을 이용하여 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호로부터 기본 성분을 추출할 수 있다. 전처리부(120)는 데이터 수집부(110)에서 얻은 신호로부터 퍼지 논리부(130)의 입력값을 계산하고 이산 퓨리에 변환(DFT, Discrete Fourier transform)를 이용하여 입력의 기본성분을 추정한다.
퍼지 논리부(130)는 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 전처리부(120)에서 추출된 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지한다. 퍼지 논리부(130)는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호를 위한 중심이 되는 모듈이다.
여기서, 퍼지 논리부(130)는 2개의 인터벌 타입-2(interval type-2) 퍼지 시스템으로 이루어질 수 있다. 퍼지 논리부(130)는 제1 퍼지 논리부(131) 및 제2 퍼지 논리부(132)를 포함할 수 있다.
제1 퍼지 논리부(131)는 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 전처리부(120)에서 추출된 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지할 수 있다. 제1 퍼지 논리부(131)는 복수의 전압 구간 및 복수의 전류 구간의 조합별로 고장상태 및 정상상태가 구분되고 각 상태에 맞는 선형 소속함수를 가지는 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 전처리부(120)에서 추출된 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지할 수 있다.
제2 퍼지 논리부(132)는 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 전처리부(120)에서 추출된 전압 신호 및 전류 신호가 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지할 수 있다. 제2 퍼지 논리부(132)는 전처리부(120)에서 추출된 전압 신호 및 전류 신호로부터 모드 신호 계수를 이용한 3 상 전압 또는 전류의 선형 혼합을 통해 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호를 계산하고, 그 계산된 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지할 수 있다. 제2 퍼지 논리부(132)는 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상이 복수의 구간으로 구분되고, 각 구간의 위상에 따라 순방향 고장과, 역방향 또는 정상의 범위를 갖는 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지할 수 있다.
고장구간 식별부(140)는 퍼지 논리부(130)에서 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성한다.
여기서, 고장구간 식별부(140)는 주보호부(141) 및 후비보호부(142)를 포함할 수 있다.
주보호부(141)는 퍼지 논리부(130)에서 감지된 고장상태 및 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 주보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 주보호용 트립 신호를 생성할 수 있다.
후비보호부(142)는 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 후비보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 후비보호용 트립 신호를 생성할 수 있다. 후비보호부(142)는 주보호용 트립 신호가 생성되고, 기설정된 지연 시간 이후에 후비보호용 트립 신호를 생성할 수 있다. 후비보호부(142)는 기설정된 지연 시간을 주보호 계전기와 차단기의 동작시간보다 길게 설정할 수 있다.
트립 신호 생성부(150)는 고장구간 식별부(140)에서 생성된 트립 신호를 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송한다. 트립 신호 생성부(150)는 연관된 차단기에 대한 트립 신호를 생성한다. 트립 신호 생성부(150)는 고장 감지 및 분류 하위 시스템과 고장구간 식별부(140)로부터 트립 신호를 수신하고 그 수신된 트립 신호를 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송한다. 이는 특정 계전기의 주보호 또는 후비보호 영역 내에 고장이 존재할 경우에만 연관된 차단기에 트립 신호를 보내기 위함이다. 트립 신호 생성부(150)는 주보호용 차단기가 먼저 동작하도록 하기 위하여, 후비보호용 트립 신호를 특정 시간 지연 이후에 생성하여 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치(100)는 퍼지기반 계전기(Fuzzy Based Relay, FBR)로 구현될 수 있다. 퍼지기반 계전기(Fuzzy Based Relay, FBR)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법을 구현하기 위하여 설계될 수 있다. 퍼지기반 계전기는 다음의 4가지 기능적 장치로 구성될 수 있다. 퍼지기반 계전기는 1) 데이터 수집장치, 2) 전처리 장치, 3) 인터벌 타입-2(Interval type-2) 퍼지 논리 시스템 장치(IT2FLS), 4) 출력 처리부(160)를 포함할 수 있다. 데이터 수집장치는 전압과 전류 신호를 수집하여 디지털 신호로 전환한다. 전처리 장치는 디지털 신호들로 IT2FLS의 입력값들을 계산한다. 퍼지 논리 시스템 장치는 마이크로그리드에서의 고장을 감지 및 분류하고 고장방향을 식별하는데 사용되는 2개의 분리된 인터벌 타입-2(interval type-2) 퍼지 논리 시스템으로 구성된다. 마이크로그리드에서 고장구간을 결정하기 위하여 인접한 3개의 계전기들은 고장 감지 및 방향 신호를 통신한다. 마지막으로 고장유형에 따라 트립 신호가 차단기에 전송되어 마이크로그리드의 고장구간을 분리시킨다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에서는 인터벌 타입-2(interval type-2) 퍼지 논리 시스템 기반 마이크로그리드 보호 장치(100)를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 장치(100)는 고장에 관련된 여러 불확실성을 고려하여 마이크로그리드 내에서의 고장을 감지, 분별 및 위치 파악을 위해 2개의 다른 퍼지 시스템을 이용한다. 여기서, 중첩된 모드 전압과 모드 전류 사이의 위상차는 고장방향을 식별하기 위하여 설계된 퍼지시스템에 입력된다. 마이크로그리드 각 구간에 주보호와 후비보호를 제공하기 위하여 여러 계전기들 사이에 통신회선이 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 장치(100)는 단상 탈락 사고 이후에도 마이크로그리드를 보호할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 장치(100)는 주보호가 실패하더라도 후비보호를 제공하여 마이크로그리드를 더욱 안전하게 보호할 수 있다.
도 2는 전류 및 전압의 입력 변수에 따른 소속함수를 설명하기 위한 도면이다.
마이크로그리드에서 고장을 감지하고, 찾아내기 위해 제1 퍼지 논리부(131)에서 사용된 입력 변수, 즉 전압 및 전류의 소속함수가 도 2에 도시되어 있다. 제1 퍼지 논리부(131)는 IT2FLS-1로 지칭될 수 있다. 제1 퍼지 논리부(131)는 마이크로그리드에서 여러 유형의 고장들을 감지하고 분류하기 위하여 설계될 수 있다. 제1 퍼지 논리부(131)로 들어오는 입력은 3상 전압과 전류신호의 기본 성분이다. 여기서 사용된 제1 퍼지 논리부(131)는 인터벌 타입-2(interval type-2) 삼각형 소속함수를 가지는 "수게노(Sugeno)" 타입을 가질 수 있다.
각 입력신호는 도 2에 도시된 바와 같이, 매우 낮은(V. Low), 낮은(Low), 중간(Med) 그리고 높은(High) 4개의 단계로 나누어질 수 있다. 예컨대, 입력신호가 전압인 경우, 전압 소속함수는 매우 낮은 전압(VV .Low, 201), 낮은 전압(VLow, 202), 중간 전압(VMed, 203) 및 높은 전압(VHigh, 204)으로 나누어질 수 있다. 예컨대, 입력신호가 전류인 경우, 전류 소속함수는 매우 낮은 전류(IV.Low, 211), 낮은 전류(ILow, 212), 중간 전류(IMed, 213) 및 높은 전류(IHigh, 214)로 나누어질 수 있다.
제1 퍼지 논리부(131)는 각각 A, B, C 상에 대응되는 3개의 출력을 가질 수 있다. 각 출력 트립 논리는 2개의 선형 소속함수 고장 트립 하이(fault trip high)인 FTH(1)와 고장 트립 로우(fault trip low)인 FTL(0)로 구성될 수 있다. 제1 퍼지 논리부(131)는 16개의 퍼지 규칙을 이용하여 정상상태와 고장상태를 구별할 수 있다. 제1 퍼지 논리부(131)에서 사용하는 퍼지 규칙은 고장 감지 및 판별을 위해 설계된 IT2FLS-1 규칙으로서 [표 1]과 같이 주어진다.
Figure 112018022135444-pat00001
상기 [표 1]은 마이크로그리드에서 고장을 감지하고, 분류하기 위해 설계된 IT2FLS-1에서 사용되는 규칙이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 위상 각에 대한 소속함수를 설명하기 위한 도면이다.
마이크로그리드에서 고장의 방향을 결정하도록 설계된 제2 퍼지 논리부(132)에서 사용된 위상 각에 대한 입력 변수의 소속함수가 도 3에 도시되어 있다. 제2 퍼지 논리부(132)는 IT2FLS-2로 지칭될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에서는 고장방향을 결정하기 위하여 방향성 요소가 필요하다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 제2 퍼지 논리부(132)는 고장방향을 결정하기 위하여 중첩된 모드 전압과 모드 전류 신호 사이의 위상관계를 사용한다.
Figure 112018022135444-pat00002
[수학식 1] 은 3상 신호에서 모드신호를 계산한 식이다.
Figure 112018022135444-pat00003
는 모드신호를 나타낸다; α, β, 및 γ는 모드신호 계수를 나타낸다. 그리고
Figure 112018022135444-pat00004
,
Figure 112018022135444-pat00005
, 와
Figure 112018022135444-pat00006
는 3상 전압 또는 전류를 의미한다.
모드 신호는 [수학식 1]에서 주어진 바와 같이, 3상 전압 또는 전류의 적절한 선형 혼합을 통해 계산된다. 모드계수는 어떠한 2개의 위상 사이에도 직접 합 또는 직접 차가 없도록 선택된다. 그러므로 각 계수는 서로 다른 값들이 할당될 수 있다. 일례로, 본 발명의 일 실시 예에서는 1, -3, 2가 선택되는 것으로 가정한다.
제2 퍼지 논리부(132)는 이를 통해 임의의 두 위상 신호의 과도적 요소 상쇄를 방지할 수 있다. 모드 신호의 중첩된 요소를 사용해서 기존의 위상 방향 보호와 연관된 문제들을 극복할 수 있다. 종래의 방식에서 몇몇 시스템 운전 조건의 중첩된 전압과 전류 성분은 정확한 위상 관계를 제공하기에 너무 작다. 그러므로 이러한 종래의 방식들은 적절한 동작을 위해 약간의 전압 및 전류 보상이 필요하다. 고장 동안 특정 계전기에서의 모드전압과 모드전류의 고장성분 사이 위상각은 [수학식 2]에서 주어진다.
Figure 112018022135444-pat00007
여기서, Φ는 전압과 전류 사이의 위상 각을 의미한다.
Figure 112018022135444-pat00008
는 중첩 모드전압,
Figure 112018022135444-pat00009
는 중첩 모드전류를 나타낸다.
상기 [수학식 2]는 고장방향 판별을 위해 설계된 IT2FLS-2의 입력으로 사용되는 중첩 모드전압 및 전류간의 위상 관계를 계산한다.
측정오차를 줄이고 계전기의 민감도를 높이기 위하여 방향성 기준을 재설정하였고 이는 [수학식 3]에서 주어진다.
Figure 112018022135444-pat00010
상기 [수학식 3]은 측정 오차 및 계전기 감도 문제를 고려한 실제 시나리오에서의 위상 관계를 나타낸다. 여기서,
Figure 112018022135444-pat00011
는 차단하는 위상(blocking angle)을 의미한다.
Figure 112018022135444-pat00012
값은 계통에 따라 0°에서 30°까지의 범위를 가진다. 마이크로그리드는 여러 운전 시나리오를 가지므로 차단각에 대한 고정된 값을 할당하는 것은 어려운 일이다. 그러므로 본 발명의 실시 예는 마이크로그리드에서 고장방향을 결정하기 위하여 제2 퍼지 논리부(132)를 사용한다. 제2 퍼지 논리부(132)의 입력은 중첩된 모드 전압과 모드전류 신호 사이의 위상(Φ)이다. 제2 퍼지 논리부(132)의 입력은 도 3에 도시된 바와 같이, 삼각 소속함수를 이용하여 매우 낮은 위상(301)인
Figure 112018022135444-pat00013
, 낮은 위상(302)인
Figure 112018022135444-pat00014
, 중간 위상(303)인
Figure 112018022135444-pat00015
, 높은 위상(304)인
Figure 112018022135444-pat00016
, 및 매우 높은 위상(305)인
Figure 112018022135444-pat00017
인 5개의 단계로 나누어진다.
출력 트립 논리는 순방향 고장 FF(1)과 역방향 또는 고장없음 NF(0)의 두 가지 범위로 구성된다. 이 퍼지 시스템은 대응되는 계전기 위치에 대하여 고장 위치를 결정하기 위하여 5개의 규칙을 사용한다. 그 규칙은 아래와 같이 주어진다.
a. 만약 Φ이
Figure 112018022135444-pat00018
이면 고장없음(NF)을 나타낸다.
b. 만약 Φ이
Figure 112018022135444-pat00019
이면 고장없음(NF)을 나타낸다.
c. 만약 Φ이
Figure 112018022135444-pat00020
이면 고장없음(NF)을 나타낸다.
d. 만약 Φ이
Figure 112018022135444-pat00021
이면 순방향 고장(FF)을 나타낸다.
e. 만약 Φ이
Figure 112018022135444-pat00022
이면 고장없음(NF)을 나타낸다.
제1 퍼지 논리부(131)와 제2 퍼지 논리부(132)의 출력은 고장구간을 결정하고 트립신호를 생성하기 위하여 출력 처리부(160)에서 처리된다. 출력 처리부(160)는 2개의 하위 블록 즉, 고장구간 식별부(FZIB)(140)와 트립 신호 생성부(150)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 지원을 통해 고장영역을 판별하는 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에서 보여주는 고장영역 판별을 위한 퍼지기반 계전기(R1)의 논리 매커니즘을 나타낸다. 점선은 계전기 간의 통신 회선(Communication Link)을 이용한 통신 연계를 나타낸다.
고장구간 식별 과정을 살펴보면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 장치(100)는 3개의 인접한 계전기(예컨대, R1, R2, R4 등) 사이의 데이터 통신을 기초로 마이크로 그리드를 보호한다. 각 계전기는 2개의 신호, 고장감지 신호(FDet)와 고장방향 신호(FDir)를 다른 두 계전기에 보낸다. 각 계전기의 고장구간 식별부(FZIB)(140)는 다른 두 계전기로부터 신호를 받고 도 4에서 주어진 논리를 사용하여 구장구간을 결정한다. 도 4를 보면 고장구간 식별부(140)는 2개의 보호장치, 주보호부(141)와 후비보호부(142)를 가진다는 것을 확인할 수 있다. 주보호부(141)는 영역 1(Zone-1)에서의 고장에 대하여 동작한다. 주보호부(141)는 만약 영역 1(Zone-1)의 양쪽 끝에 존재하는 계전기들이 정방향에 고장을 감지한다면, 순시적으로 트립 신호 Smz(trip)를 생성한다. 후비보호부(142)는 영역 2(Zone-2)에서의 고장에 대하여 동작하고 특정 시간 지연 이후에 트립 신호 Sbz(trip)를 생성한다. 이 시간 지연은 영역 2(Zone-2)의 주보호가 먼저 동작하도록 하기 위해서 필요하다. 지연 시간은 주보호 계전기와 차단기 동작시간보다 길어야 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
단계 S101에서, 마이크로그리드 보호 장치(100)는 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집한다.
단계 S102에서, 마이크로그리드 보호 장치(100)는 수집된 전압 신호 및 전류 신호의 기본 성분을 추출한다.
단계 S103에서, 마이크로그리드 보호 장치(100)는 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지한다.
단계 S104에서, 마이크로그리드 보호 장치(100)는 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 수신한다.
단계 S105에서, 마이크로그리드 보호 장치(100)는 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성한다.
단계 S106에서, 마이크로그리드 보호 장치(100)는 생성된 트립 신호를 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 모의 마이크로그리드의 단선도를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 방법을 모의해보기 위해 사용되는 마이크로그리드의 단선도를 보여준다. 여러 위치에서의 고장은 본 발명의 일 실시 예의 유효성을 입증해준다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 계전기는 도 6에 표시된 MATLAB/SIMULINK의 모의 시스템에서 구현된다. 모의 시스템에서 모든 위치에 대한 완벽한 고장 분석이 실행된다. 본 발명의 일 실시 예에서 고장 종류로써 1선 지락고장(LG), 선간 단락 고장(LL), 2선 지락고장(LLG), 3상 고장(LLL 또는 LLLG) 그리고 고저항 고장(HIFs)을 고려하였다. 더욱이, 회로 차단기(Circuit Breaker)와 마이크로그리드 보호 계전기의 실패를 시뮬레이션하여 후비보호의 유효성을 검증하였다. 차단기 동작시간은 2.5 사이클로 고려한 반면, 통신지연은 3ms로 설정하였다. 후비보호 동작을 위해 제공되는 시간 지연은 관련 회로 차단기의 작동 시간을 포함하여 0.3초이다.
도 7은 단독 운전 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 26에서 발생한 3상 고장에 의한 R54의 전압과 전류파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 단독 운전 모드에서 작동하는 모의 마이크로그리드의 3상 고장에 대한 계전기 R54에서 얻은 전압(Voltage) 및 전류(Current) 파형을 보여준다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 계전기가 고장이 발생한 후(701), 3.5 사이클 내로 고장을 제거(702)하는 것을 보여준다.
단독운전 모드를 살펴보기로 한다. 도 7은 마이크로그리드(MG)의 단독 운전 모드 동안 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 방법의 유효성을 검증하는 것을 보여준다. 이 경우, 주보호는 마이크로그리드(MG)의 모든 유형의 고장을 성공적으로 격리시킬 수 있다.
고장이 발생하면(701), 주보호 계전기는 반 주기 내에서 모든 고장을 감지하고, 한 주기 내에서 트립 신호를 관련 회로 차단기로 전송할 수 있다. 회로 차단기는 고장 구역을 나머지 마이크로그리드와 분리하기 위해 2.5 사이클이 더 필요하다. 마이크로그리드(MG)의 라인 26(Line26)에서 3상 고장 동안 정상적인 동작을 한 계전기 R54 위치에서 관찰된 전압과 전류가 도 7에 도시되어 있다.
도 7은 고장 제거(702) 후, 부하 전류가 증가함을 보여준다. 이것은 풍력 발전기가 고장 이전에 라인 26(Line26)을 통해 일부 부하에 전력을 공급했기 때문이다. 고장 구역을 분리하면, 전류가 흐를 수 있는 경로가 차단되고 부하가 대체 경로에서 전력을 끌어온다. 이러한 상황에서 과전류 계전기는 적절하지 않다. 고장 전류 크기에 대한 민감도에 따라 과전류 계전기의 블라인딩 또는 오동작이 발생한다.
도 8은 단독 운전 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 26에서 3상 고장 동안 R26과 R62의 위상차를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 단독 운전 모드에서 작동하는 모의 마이크로그리드의 라인 26(Line26)에서 3상 고장에 대한 계전기 R26과 R62에서의 전압 및 전류 간의 위상차(810)를 나타낸다. R26과 R62에서의 전압 및 전류 간의 위상차(810)는 R26에서의 전압 및 전류 간의 위상(811)과 R62에서의 전압 및 전류 간의 위상(812) 간의 위상차로 나타낸다. 도 8에 도시된 각도가 순방향 고장의 기준에 해당하므로, 정확한 방향을 제공한다는 것을 보여준다.
R26 및 R62에서 모드 전압과 전류 간의 위상차는 도 8에 나타나있다. 위상차는 순방향 고장 기준에 해당하기 때문에, 고장방향을 성공적으로 식별한 것이다.
도 9는 라인 45에서 2선 지락고장 발생 시 R45가 동작실패하고 성공적으로 후비보호가 동작했을 때의 R59에서의 전압 및 전류파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 모의 마이크로그리드에서 2선 지락고장이 라인 45(Line 45)에 고장이 발생하고(901), 선로의 주보호 계전기가 작동에 실패한다(902), 주보호 계전기가 작동에 실패했을 때(902), 후비보호 동작이 성공적으로 수행되어 고장이 제거된다(903). 이와 같이, 고장 발생 시, 주부호의 동작이 실패하고 성공적으로 후비보호가 동작했을 때의 R59에서의 전압 및 전류 파형을 보여준다.
도 10은 계통 연계 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 01에서 3상 고장에 대해 모선-2에서의 전압과 전류를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 3상 고장이 모의 마이크로그리드의 라인 01(Line01)에 고장이 발생했을 때(1001), 관련 계전기가 성공적으로 작동하여 고장이 제거(1002)되는 동안 모선-2에서의 전압과 전류 파형을 보여준다.
본 발명의 일 실시 예에서는 주보호 및 회로 차단기 오류의 경우도 후비보호 체계의 유효성을 검사하기 위해 구현된다. 이 경우 고장은 분리되기 전에 추가로 0.3초 더 지속된다. 공간 제약으로 인해, R45가 작동하지 않을 때 라인 45(Line45)에서 2선 지락고장(LLG)에 대한 결과를 제공하였다. 도 10은 고장 동안의 R59에서의 3상 전압과 전류를 보여준다. 이 경우에는 다른 모든 계전기에서도 비슷한 파형이 나타나지만, 위치에 따라 전류의 크기가 다르다. 도 10에서 확대된 도면은 고장 분리 후, 전류가 증가하는 것을 보여주며 이는 고장 구역이 분리된 후 분산전원(DER) 간에 전류가 재분배되기 때문이다.
도 11은 계통 연계 모드로 동작하는 모의 마이크로그리드의 라인 01에서 3상 고장 시 R10와 R01의 위상차를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 계통 연계 모드로 작동하는 모의 마이크로그리드의 라인 01(Line01)에서의 3상 고장에 대한 계전기 R01 및 R10에서의 전압 및 전류 간의 위상 차를 보여준다. 즉, 3상 고장에 대한 계전기 R01에서의 전압 및 전류 간의 위상차(1101)와 R10에서의 전압 및 전류 간의 위상차(1102)차를 보여준다. 위상각이 순방향 고장의 기준에 해당하므로, 정확한 방향을 제공한다는 것을 나타낸다.
계통 연계 모드를 살펴보기로 한다. 고장 전류는 계통 연계 모드에서 상당히 높고, 유틸리티 그리드가 분산전원(DER, Distributed Energy Resource)보다 상당히 큰 단락 용량을 가지기 때문에 마이크로그리드는 더 큰 과도현상을 겪는다. 계통 연계 모드에 대한 광범위한 시뮬레이션을 수행하였으며, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 방법은 마이크로그리드(MG)의 다양한 유형의 고장을 성공적으로 격리시킬 수 있다. 3상 고장이 마이크로그리드(MG)의 라인 01(Line01)에 발생했을 때, 모선-2에서의 전압과 전류는 도 10에 나타나있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 방법은 3.5 사이클 이내에 고장 구역을 격리시킬 수 있다. 도 10의 확대한 그림에서 확인할 수 있듯이, 고장이 제거된 후 전압이 떨어진다. 이것은 단독 운전이 발생한 마이크로그리드(MG)의 나머지 부분에서 발전이 부족하기 때문이다.
도 12는 라인 112에서 2선 지락고장 발생 시 R112가 실패하고 후비보호가 성공적으로 동작했을 때 분산전원 연계점에서 얻은 전압과 전류 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 모의 마이크로그리드에서 2선 지락고장이 라인 112(Line 112)에 고장이 발생하고(1201), 선로의 주보호 계전기 R112가 주보호 작동에 실패한다(1202). 선로의 주보호 계전기 R112가 주보호 작동에 실패한 경우(1202), 후비보호 동작이 성공적으로 수행되어 고장이 제거된다(1203). 주보호 동작이 성공적으로 수행되는 경우(1203), 고장 발생 시의 분산전원 연계점(PCC, Point of Common Coupling)에서의 전압 및 전류 파형을 보여준다.
R01과 R10에서 모드 전압과 전류 간의 위상 비교는 도 11에 나타나있다. R01에서는 계통이 고장전류 및 전압에 기여를 한다. 반면, R10에서는 분산전원(DER)만 고장전류 및 전압에 영향을 미치기 때문에 R01의 위상각이 R10보다 더 크다.
도 13은 라인 34에서 1선 지락고장이 발생하고 단독 운전하는 나머지 계통의 라인 45에서 2선 지락고장이 발생했을 때 R62에서 측정한 전압과 전류 파형을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 단상 탈락 사건 동안의 전압 및 전류 파형을 보여준다.
우선, 라인 34에서 1선 지락고장이 발생하고(1301), 라인 34에서 발생된 1선 지락고장이 제거된다(1302). 이후, 단독 운전하는 나머지 계통의 라인 45에서 2선 지락고장이 발생한다(1311). 단상 탈락 사건 동안 2선 지락고장이 제거된다(1312).
도 14는 단독 운전 모드에서의 모드 전압 및 전류의 위상 비교를 설명하기 위한 도면이다.
도 14의 (a)에는 도 6의 라인 34(Line34)에서 1선 지락고장 발생 시, 모드 전압 및 전류의 위상 비교가 나타나 있다. R34에서 측정한 모드 전압과 전류 간의 위상차(1401)와 R43에서 측정한 모드 전압과 전류 간의 위상차(1402)가 도 14의 (a)에 나타나 있다.
도 14의 (b)에는 도 6의 라인 45(Line45)에서 2선 지락고장 발생 시, 모드 전압 및 전류의 위상 비교가 나타나 있다. R45에서 측정한 모드 전압과 전류 간의 위상차(1411)와 R54에서 측정한 모드 전압과 전류 간의 위상차(1412)가 도 14의 (b)에 나타나 있다. 도 14는 모의 마이크로그리드에서 단상 탈락 사건이 발생했을 때 전압과 전류 간의 위상을 비교한 결과가 나타나 있다.
단상 탈락의 경우를 살펴보기로 한다. 본 발명의 실시 예에서는 단상 고장이 발생하여 3상 회로 중 하나의 상이 동작하지 않을 때에도 유효하다. 단상 탈락은 라인 34(Line34)에서 1선 지락고장이 모의되고, 또 다른 라인 45(Line45)에서 2선 지락고장을 모의한 후, 1선 지락고장에 대한 보호가 성공적으로 동작하였을 때 달성할 수 있다. 앞서 언급한 경우에 대한 R62에서의 전압 및 전류가 도 13에 나타나있다. 도 13로부터, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마이크로그리드 보호 장치(100)가 두 가지 고장을 성공적으로 제거함을 알 수 있다. 이러한 고장에 대한 모드 전압과 전류 간의 위상 비교가 도 14에 나타나 있다.
상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 예들에 따른 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법은, 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체로서, 상기 명령어들은 상기 프로세서로 하여금, 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 단계, 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호의 기본 성분을 추출하는 단계, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계, 상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 단계, 및 상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 단계를 포함하는 실행하도록 구성되는, 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로는 컴퓨터 시스템에 의하여 해독될 수 있는 데이터가 저장된 모든 종류의 기록 매체를 포함한다. 예를 들어, ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), 자기 테이프, 자기 디스크, 플래시 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
구체적으로, 설명된 특징들은 디지털 전자 회로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 또는 그들의 조합들 내에서 실행될 수 있다. 특징들은 예컨대, 프로그래밍 가능한 프로세서에 의한 실행을 위해, 기계 판독 가능한 저장 디바이스 내의 저장장치 내에서 구현되는 컴퓨터 프로그램 제품에서 실행될 수 있다. 그리고 특징들은 입력 데이터 상에서 동작하고 출력을 생성함으로써 설명된 실시예들의 함수들을 수행하기 위한 지시어들의 프로그램을 실행하는 프로그래밍 가능한 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 설명된 특징들은, 데이터 저장 시스템으로부터 데이터 및 지시어들을 수신하기 위해, 및 데이터 저장 시스템으로 데이터 및 지시어들을 전송하기 위해 결합된 적어도 하나의 프로그래밍 가능한 프로세서, 적어도 하나의 입력 디바이스, 및 적어도 하나의 출력 디바이스를 포함하는 프로그래밍 가능한 시스템 상에서 실행될 수 있는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들 내에서 실행될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 소정 결과에 대해 특정 동작을 수행하기 위해 컴퓨터 내에서 직접 또는 간접적으로 사용될 수 있는 지시어들의 집합을 포함한다. 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 해석된 언어들을 포함하는 프로그래밍 언어 중 어느 형태로 쓰여지고, 모듈, 소자, 서브루틴(subroutine), 또는 다른 컴퓨터 환경에서 사용을 위해 적합한 다른 유닛으로서, 또는 독립 조작 가능한 프로그램으로서 포함하는 어느 형태로도 사용될 수 있다.
지시어들의 프로그램의 실행을 위한 적합한 프로세서들은, 예를 들어, 범용 및 특수 용도 마이크로프로세서들 둘 모두, 및 단독 프로세서 또는 다른 종류의 컴퓨터의 다중 프로세서들 중 하나를 포함한다. 또한 설명된 특징들을 구현하는 컴퓨터 프로그램 지시어들 및 데이터를 구현하기 적합한 저장 디바이스들은 예컨대, EPROM, EEPROM, 및 플래쉬 메모리 디바이스들과 같은 반도체 메모리 디바이스들, 내부 하드 디스크들 및 제거 가능한 디스크들과 같은 자기 디바이스들, 광자기 디스크들 및 CD-ROM 및 DVD-ROM 디스크들을 포함하는 비휘발성 메모리의 모든 형태들을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 ASIC들(application-specific integrated circuits) 내에서 통합되거나 또는 ASIC들에 의해 추가될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 일련의 기능 블록들을 기초로 설명되고 있지만, 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 실시 예들의 조합은 전술한 실시 예에 한정되는 것이 아니며, 구현 및/또는 필요에 따라 전술한 실시예들 뿐 아니라 다양한 형태의 조합이 제공될 수 있다.
전술한 실시 예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 실시 예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.
이상 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위가 상기 도면 또는 실시예에 의해 한정되는 것을 의미하지는 않으며 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 마이크로그리드 보호 장치
110: 데이터 수집부
120: 전처리부
130: 퍼지 논리부
131: 제1 퍼지 논리부
132: 제2 퍼지 논리부
140: 고장구간 식별부
141: 주보호부
142: 후비보호부
150: 트립 신호 생성부
160: 출력 처리부

Claims (22)

  1. 마이크로그리드 보호 장치에 의해 수행되는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법에 있어서,
    마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 단계;
    전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계;
    상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계는, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 단계; 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호가 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 단계를 포함하고,
    상기 고장방향을 감지하는 단계는, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 모드 신호 계수를 이용한 3상 전압 또는 전류의 선형 혼합을 통해 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호를 계산하고, 상기 계산된 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 단계는,
    상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호를 저역 통과 필터링시키고 아날로그-디지털 변환을 수행하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    이산 퓨리에 변환(DFT, Discrete Fourier transform)를 이용하여 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호의 기본파 성분을 추출하는 단계를 더 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고장상태를 감지하는 단계는,
    복수의 전압 구간 및 복수의 전류 구간의 조합별로 고장상태 및 정상상태가 구분되고 각 상태에 맞는 선형 소속함수를 가지는 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고장방향을 감지하는 단계는,
    중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상이 복수의 구간으로 구분되고, 각 구간의 위상에 따라 순방향 고장과, 역방향 또는 정상의 범위를 갖는 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 단계를 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 트립 신호를 생성하는 단계는,
    상기 감지된 고장상태 및 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 주보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 주보호용 트립 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 후비보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 후비보호용 트립 신호를 생성하는 단계를 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 후비보호용 트립 신호를 생성하는 단계는,
    상기 주보호용 트립 신호가 생성되고, 기설정된 지연 시간 이후에 후비보호용 트립 신호를 생성하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 후비보호용 트립 신호를 생성하는 단계는,
    상기 기설정된 지연 시간을 주보호 계전기와 차단기의 동작시간보다 길게 설정하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  11. 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 데이터 수집부;
    전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 퍼지 논리부;
    상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 고장구간 식별부; 및
    상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 트립 신호 생성부를 포함하고,
    상기 퍼지 논리부는, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 제1 퍼지 논리부; 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호가 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 제2 퍼지 논리부를 포함하고,
    상기 제2 퍼지 논리부는, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 모드 신호 계수를 이용한 3상 전압 또는 전류의 선형 혼합을 통해 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호를 계산하고, 상기 계산된 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 수집부는,
    상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호를 저역 통과 필터링시키고 아날로그-디지털 변환을 수행하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    이산 퓨리에 변환(DFT, Discrete Fourier transform)를 이용하여 상기 수집된 전압 신호 및 전류 신호의 기본파 성분을 추출하는 전처리부를 더 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 퍼지 논리부는,
    복수의 전압 구간 및 복수의 전류 구간의 조합별로 고장상태 및 정상상태가 구분되고 각 상태에 맞는 선형 소속함수를 가지는 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  16. 삭제
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 퍼지 논리부는,
    중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상이 복수의 구간으로 구분되고, 각 구간의 위상에 따라 순방향 고장과, 역방향 또는 정상의 범위를 갖는 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 고장구간 식별부는,
    상기 감지된 고장상태 및 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 주보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 주보호용 트립 신호를 생성하는 주보호부; 및
    상기 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드의 후비보호 영역에서의 고장구간을 식별하여 후비보호용 트립 신호를 생성하는 후비보호부를 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 후비보호부는,
    상기 주보호용 트립 신호가 생성되고, 기설정된 지연 시간 이후에 후비보호용 트립 신호를 생성하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 후비보호부는,
    상기 기설정된 지연 시간을 주보호 계전기와 차단기의 동작시간보다 길게 설정하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
  21. 마이크로그리드 보호 장치에 의해 수행되는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법에 있어서,
    마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 단계;
    전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계;
    상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 고장상태 및 고장방향을 감지하는 단계는, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 단계; 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호가 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 단계를 포함하고,
    상기 고장방향을 감지하는 단계는, 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상이 복수의 구간으로 구분되고, 각 구간의 위상에 따라 순방향 고장과, 역방향 또는 정상의 범위를 갖는 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 단계를 포함하는 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법.
  22. 마이크로그리드에서 측정된 전압 신호 및 전류 신호를 수집하는 데이터 수집부;
    전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태 및 고장방향을 감지하는 퍼지 논리부;
    상기 감지된 고장상태 및 고장방향과, 인접한 계전기에서 감지된 다른 고장상태 및 다른 고장방향을 이용하여 마이크로그리드에서의 고장구간을 식별하여 트립 신호를 생성하는 고장구간 식별부; 및
    상기 생성된 트립 신호를 상기 식별된 고장구간과 연관된 차단기에 전송하는 트립 신호 생성부를 포함하고,
    상기 퍼지 논리부는, 전압 및 전류 조합별로 고장상태가 구분된 제1 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호로부터 고장상태를 감지하는 제1 퍼지 논리부; 및 위상별로 고장방향이 구분된 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 전압 신호 및 전류 신호가 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는 제2 퍼지 논리부를 포함하고,
    상기 제2 퍼지 논리부는, 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상이 복수의 구간으로 구분되고, 각 구간의 위상에 따라 순방향 고장과, 역방향 또는 정상의 범위를 갖는 제2 퍼지 규칙을 이용하여, 상기 중첩된 모드 전압 신호 및 모드 전류 신호 사이의 위상관계로부터 고장방향을 감지하는, 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 장치.
KR1020180025867A 2018-03-05 2018-03-05 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치 KR102160071B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180025867A KR102160071B1 (ko) 2018-03-05 2018-03-05 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180025867A KR102160071B1 (ko) 2018-03-05 2018-03-05 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190105393A KR20190105393A (ko) 2019-09-17
KR102160071B1 true KR102160071B1 (ko) 2020-09-25

Family

ID=68070142

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180025867A KR102160071B1 (ko) 2018-03-05 2018-03-05 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102160071B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114039337B (zh) * 2021-10-26 2023-12-15 云南电网有限责任公司 一种解决单ct配置线路末端故障无法快切的方法
CN116068333B (zh) * 2022-12-28 2023-11-07 安徽正广电电力技术有限公司 基于模糊理论的多判据融合故障选线装置及选线方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100685704B1 (ko) * 2005-01-22 2007-02-23 (주)케이디티 수배전반의 정보시각화를 위한 퍼지알고리즘 기법의 전력파라미터 산출방법
KR100883777B1 (ko) * 2007-01-26 2009-02-18 명지대학교 산학협력단 배전자동화시스템에서 단말장치의 고장표시 생성방법
KR101689833B1 (ko) 2015-05-19 2017-01-10 주식회사 프로텍 Bga 반도체 패키지의 전자파 차폐막 형성 방법 및 이에 사용되는 베이스 테이프

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190105393A (ko) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Alencar et al. A method to identify inrush currents in power transformers protection based on the differential current gradient
US7196884B2 (en) Apparatus and method for detecting the loss of a current transformer connection coupling a current differential relay to an element of a power system
Jena et al. An integrated approach for directional relaying of the double-circuit line
KR102032114B1 (ko) Dc 배전 시스템들의 보호를 위한 방법 및 장치
KR102160071B1 (ko) 퍼지 기반 마이크로그리드 보호 방법 및 장치
US20200319262A1 (en) Time Domain Distance Protection Based on Polarity Comparison for Power Transmission Lines
Kundu et al. Real-time analysis of power system protection schemes using synchronized data
JP2004080839A (ja) 地絡方向継電器および地絡方向継電装置
CN112415314A (zh) 一种继电保护系统隐性故障识别方法
MX2009002646A (es) Aparato, sistemas y metodos para detectar confiablemente fallas dentro de un sistema de distribucion de energia.
JP7008551B2 (ja) 故障判定装置、および保護継電装置
KR101989350B1 (ko) 중첩 무효 에너지 측정을 통한 마이크로그리드 보호계전기 및 그 제어 방법
AU2018286627B2 (en) Method for detecting earth-fault conditions in a power conversion apparatus
JPH01190215A (ja) 相選択器
de Alencar et al. Power transformer differential protection through gradient of the differential current
KR102110378B1 (ko) 디지털보호계전기 내부연산오류에 의한 오동작을 방지하는 비율차동보호 장치 및 방법
Ashraf et al. Formal verification of single dual setting overcurrent directional relay based line protection logic for smart grids
Uddin et al. An FPGA-based cost-effective digital differential relay for wind farm protection
JP4177802B2 (ja) 地絡方向継電装置
CN105870890A (zh) 数字保护继电器
US10474142B2 (en) Detection of cross-country faults
Zitouni et al. Distance relay reliability enhancement using false trip root cause analysis
Apostolov et al. Requirements for testing of power swing blocking functions in protection IEDs
Zitouni Power transformer differential relay reliability assessment using false trip root cause analysis
Dustegor et al. A distributed fault protection method for power grid with high penetration of renewable energy sources

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant