KR102225625B1 - Real-time power system fault location estimation system and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전력계통의 고장위치 추정에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고장신호의 전파시간을 측정 및 분석하여 실시간으로 전력계통에서의 고장위치를 추정하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the estimation of the fault location of the power system, and more particularly, to estimate the fault location in the power system in real time by measuring and analyzing the propagation time of the fault signal, real-time power system fault location estimation based on the fault signal propagation time It relates to systems and methods.
일반적으로 전력계통에서 발생하는 여러 고장 현상의 발생위치를 실시간으로 추정하는 기술은 이론적으로 연구되어왔다. 예를 들어 고장신호의 전파속도를 electro mechanical wave 형태를 통해 분석하고, 각 측정위치에서의 도착시간을 측정하여 발생위치를 추정하는 방법 등이다.In general, a technique for estimating the location of various fault phenomena occurring in the power system in real time has been studied theoretically. For example, it is a method of estimating the location of occurrence by analyzing the propagation speed of a fault signal through the form of an electromechanical wave and measuring the arrival time at each measurement location.
다만, 실제 전력계통에서는 1) 전력계통에서 전파시간 측정이 가능할 정도로 높은 분해능의 측정 시스템 구현이 불가하고, 2) 전파속도를 결정하는 전력계통 상태변수들의 불확실성이 존재하고, 3) 지속적으로 변화하는 전력계통 토폴로지 등의 존재로 인해 고장신호 전파현상의 분석결과를 직접적으로 고장위치 추정에 활용하기 어려운 한계점이 존재한다.However, in the actual power system, 1) it is impossible to implement a measurement system with a high resolution that allows the propagation time measurement in the power system, 2) there is uncertainty in the state variables of the power system that determine the propagation speed, and 3) constantly changing. Due to the presence of the power system topology, it is difficult to directly use the analysis results of the fault signal propagation phenomena for direct fault location estimation.
또한, 전력계통의 고장은 계통 내의 모든 곳에서 발생 가능한데, 이 때 고장 발생 시 이는 전압, 주파수 신호에 외란으로 나타나게 된다. 이 외란신호는 전송선로를 통해 전력계통 전역으로 전파되며, PMU를 통해 외란을 인지할 수 있다. 외란의 전파속도는 Electromechanical wave 이론에 따라 전력계통의 관성, 선로 임피던스 등의 변수에 의해 결정되지만, 실제 전력계통에서 정확한 변수 값과 모델구조를 알 수 없어 정확한 속도를 계산하기 어려운 한계점이 존재한다.In addition, failure of the power system can occur anywhere in the system. In this case, when a failure occurs, it appears as a disturbance in the voltage and frequency signals. This disturbance signal is propagated throughout the power system through the transmission line, and the disturbance can be recognized through the PMU. The propagation speed of disturbance is determined by variables such as inertia and line impedance of the power system according to the electromechanical wave theory, but there is a limitation in calculating the accurate speed because the exact value of the variable and the model structure are not known in the actual power system.
이에 전력계통에서의 외란신호의 전파속도 및 시간을 직접적으로 측정하지 않고, 여러 변수들을 고려한 학습과정을 통해 보다 신뢰성이 높은 고장위치 추정 기술을 개발할 필요성이 있다.Accordingly, there is a need to develop a more reliable fault location estimation technique through a learning process that considers various variables without directly measuring the propagation speed and time of the disturbance signal in the power system.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 외란신호의 전파속도 및 시간의 직접적인 측정 없이도 고장위치 추정 기술을 구현하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention has been proposed in consideration of the above matters, and an object of the present invention is to implement a technique for estimating a fault location without direct measurement of the propagation speed and time of a disturbance signal.
또한, 본 발명은 각 전송선로에서 소요되는 전파시간을 가중치(Weight) 값으로 설정하고, 이를 기초로 한 고장 발생 모델 구조 구축을 통해 효율성 있는 고장위치 추정이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is an object of the present invention to set the propagation time required by each transmission line as a weight value, and to enable efficient fault location estimation by constructing a fault occurrence model structure based on this.
또한, 본 발명은 전력계통에 연결된 네트워크에 저장 및 업데이트된 과거 고장데이터 정보를 이용함으로써, 지속적으로 변화하는 전력계통 변화요인들을 고려한 고장위치 추정 기술을 구현하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to implement a fault location estimation technique in consideration of continuously changing power system change factors by using information of past fault data stored and updated in a network connected to the power system.
또한, 본 발명은 전송선로에서의 고장위치 추정에 최적화된 이진 탐색법(Binary search)을 이용하여 단계적 추정이 가능하도록 하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to enable stepwise estimation by using a binary search method optimized for estimating a fault location in a transmission line.
또한, 본 발명은 동기위상기 측정신호 분석에 있어서 누적신호의 기울기 값을 사용하여 변동성이 높은 측정신호에서 추세신호를 산출하여 고장위치 추정의 변동성을 고려하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to consider the variability of the fault location estimation by calculating a trend signal from a measurement signal having high variability by using the slope value of the accumulated signal in the analysis of the synchronization phase measurement signal.
또한, 본 발명은 전력계통 내의 최단경로를 도출하여 각 동기위상기 측정신소 간의 비교를 통해 구한 전파시간의 값이 고장신호의 전파시간에 해당하는지 다른 경로를 통해 도달한 전파시간의 차이인지를 구분하여 고장위치 추정의 신뢰도를 높이는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention deduces the shortest path in the power system and distinguishes whether the value of the propagation time obtained through comparison between the measurement stations of each synchronization phase corresponds to the propagation time of the faulty signal or the difference between the propagation time reached through other paths. Therefore, it aims to increase the reliability of the fault location estimation.
또한, 본 발명은 각 전송선로의 가중치값을 조합한 형태의 패턴을 구하고 각 패턴간의 상관계수 값을 계산하여 그 유사성을 판단하고 가장 적합한 패턴의 위치를 구함으로써, 고장위치 추정의 신뢰도를 높이는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention is to increase the reliability of fault location estimation by obtaining a pattern in which the weight values of each transmission line are combined, calculating a correlation coefficient value between each pattern, determining the similarity, and obtaining the most suitable pattern location. The purpose.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해할 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템은 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스(Electrical bus)의 동기위상기(PMU: Phasor measurement unit)로부터 버스 사이를 연결하는 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파정보를 측정하는 기준 고장 전파정보 측정부, 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 기초로 초기 고장 전파정보를 측정하는 초기 고장 전파정보 측정부, 상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수 비교를 통해 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 메인 고장위치 추정부를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the real-time power system fault location estimation system based on the fault signal propagation time according to the technical idea of the present invention is a synchronous phase device (PMU) of a plurality of electrical buses constituting the power system. unit) to the transmission line that connects the buses, the standard fault propagation information measuring unit that measures the standard fault propagation information, which measures the initial fault propagation information based on the past fault data information previously stored in the network connected to the power system. Failure in the transmission line by comparing the correlation coefficient corresponding to the fault propagation information measuring unit, the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring unit and the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit It may include a main fault location estimation unit for estimating the location in real time.
이 때 상기 기준 고장 전파정보 측정부는 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스의 각 동기위상기로부터 주파수신호를 측정하는 주파수신호 측정부, 상기 측정된 주파수신호의 소정 기간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 생성하여 이를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출하는 누적신호 산출부, 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출하는 기울기 값 산출부, 상기 산출된 각 동기위상기별 기울기 값 간의 차이 값을 각 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파시간 간의 차이에 해당하는 기준 가중치 값으로 정의하는 기준 고장 전파정보 정의부를 포함할 수 있다.In this case, the reference fault propagation information measuring unit is a frequency signal measuring unit that measures a frequency signal from each synchronization phase of a plurality of buses constituting a power system, and a difference signal of each sampling corresponding to before and after a predetermined period of the measured frequency signal. An accumulated signal calculation unit that generates and calculates an accumulated signal for each synchronization phase based on this, a slope value calculation unit that linearizes the calculated accumulated signal to calculate a slope value for each synchronization phase, and the calculated slope for each synchronization phase It may include a reference fault propagation information defining unit defining a difference value between the values as a reference weight value corresponding to a difference between the reference fault propagation times flowing through each transmission line.
누적신호 산출부는 아래 수학식 1로 표현되는 누적신호 산출식에 따라 상기 측정된 주파수신호의 소정 시간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출할 수 있다.The cumulative signal calculator may calculate the cumulative signal for each synchronization phase based on the difference signal of each sampling corresponding to before and after a predetermined time of the measured frequency signal according to the cumulative signal calculation equation represented by Equation 1 below.
<수학식 1><Equation 1>
(f(t): 누적신호 값, ROCOF(Rate of change of frequency): 차분신호 값, t: 시간(초), n: 신호 샘플 개수, k: 기준시간 상수)(f(t): cumulative signal value, ROCOF (rate of change of frequency): differential signal value, t: time (seconds), n: number of signal samples, k: reference time constant)
기울기 값 산출부는 아래 수학식 2로 표현되는 기울기 값 산출식에 따라 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출할 수 있다.The slope value calculator may calculate a slope value for each synchronization phase by linearizing the calculated accumulated signal according to the slope value calculation equation expressed by Equation 2 below.
<수학식 2><Equation 2>
(: 기울기 값, t: 시간(초), Nw: 시간윈도우 내의 샘플 개수, k: 임의변수, i: i번째 동기위상기)( : Slope value, t: time (seconds), Nw: number of samples in the time window, k: random variable, i: i-th sync phase)
상기 초기 고장 전파정보 측정부는 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 각 전송선로의 물리적 길이로 정의하는 초기 가중치 값 정의부, 상기 정의된 초기 가중치 값을 기초로 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 각각의 버스까지의 최단경로를 도출하는 최단경로 도출부, 상기 도출된 최단경로 상에 존재하는 적어도 하나 이상의 전송선로를 상기 기 저장된 각 전송선로로부터 구분하는 전송선로 구분부, 상기 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 상기 도출된 최단경로를 고려한 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘에 기초하여 보정한 후, 이를 초기 고장 전파정보로 정의하는 초기 고장 전파정보 정의부를 포함할 수 있다.The initial failure propagation information measuring unit is an initial weight value defining unit that defines an initial weight value of each transmission line previously stored in a network connected to the power system as a physical length of each transmission line, and is preset based on the defined initial weight value. A shortest path derivation unit that derives the shortest path from the fault location to each bus of the power system, and a transmission line division unit that divides at least one transmission line existing on the derived shortest path from each of the previously stored transmission lines , After correcting each initial weight value corresponding to the at least one divided transmission line based on a neural network learning algorithm taking into account the derived shortest path, including an initial failure propagation information definition unit defining this as initial failure propagation information. can do.
최단경로 도출부는 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 이용하여 상기 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 적어도 하나 이상의 최단경로를 도출할 수 있다.The shortest path derivation unit may derive at least one or more shortest paths from the preset fault location to the bus of the power system using a Dijkstra algorithm.
상기 메인 고장위치 추정부는 상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출하는 고장 버스 산출부, 상기 산출된 고장 버스를 연결하는 전송선로를 이진탐색(Binary search)하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 서브 고장위치 추정부를 포함할 수 있다.The main fault location estimation unit calculates a fault bus in which a correlation coefficient corresponding to the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring unit and the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit is maximum. A faulty bus calculation unit may include a sub fault location estimating unit for estimating a fault location in the transmission line in real time by performing a binary search on a transmission line connecting the calculated faulty bus.
고장 버스 산출부는 아래 수학식 3 및 수학식 4에 기초하여 상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출할 수 있다.The fault bus calculation unit is a correlation coefficient corresponding to the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring unit based on Equations 3 and 4 below, and the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit. It is possible to calculate the faulty bus where is the maximum.
<수학식 3><Equation 3>
(x, y|r: 전력계통 위치 변수, W(x,y,r): 가중치 벡터, M(x,y,r): 측정신호 기울기차 벡터, NL: 벡터 샘플 개수, i: 시그마 변수, wi: i번째 가중치, : 가중치벡터 평균값, mi: i번째 측정 기울기값, : 측정벡터 평균값)(x, y|r: power system position variable, W(x,y,r): weight vector, M(x,y,r): measurement signal gradient difference vector, NL: number of vector samples, i: sigma variable, wi: the ith weight, : Weight vector average value, mi: ith measurement slope value, : Average value of measurement vector)
<수학식 4><Equation 4>
, ,
(x: 버스번호, W(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, y: 버스번호, W(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터)(x: bus number, W(x,x,0): weight vector calculated from bus x position, M(x,x,0): measurement gradient vector calculated from bus x position, y: bus number, W( y,y,0): weight vector calculated at bus y position, M(y,y,0): measurement gradient vector calculated at bus y position)
서브 고장위치 추정부는 아래 수학식 5에 기초하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다.The sub-failure location estimating unit may estimate the location of the failure in the transmission line in real time based on Equation 5 below.
<수학식 5><Equation 5>
(r’: 버스 x로부터의 단위거리, rx: r’로부터 버스 x에 근접한 지점의 단위거리, ry: r’로부터 버스 y에 근접한 지점의 단위거리, W(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, D(n): 이진탐색 방향산출 함수, n: 시그마 변수, Nb: 이진탐색 횟수)(r': unit distance from bus x, rx: unit distance from r'to the point close to bus x, ry: unit distance from r'to the point near bus y, W(x,y,r'): ( Weight vector calculated at x,y,r') position, M(x,y,r'): measurement gradient vector calculated at (x,y,r') position, D(n): binary search direction calculation function , n: sigma variable, Nb: number of binary searches)
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템은 상기 기준 고장 전파정보 정의부로부터 정의된 기준 가중치 값을 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 저장하여 과거 고장데이터 정보를 업데이트하는 업데이트부를 더 포함할 수 있다.On the other hand, in order to achieve the above object, the real-time power system fault location estimation system based on the fault signal propagation time according to the technical idea of the present invention connects the reference weight value defined by the reference fault propagation information definition unit to the power system. It may further include an update unit for updating past fault data information by storing it in the network.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법은 기준 고장 전파정보 측정부에서 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스(Electrical bus)의 동기위상기(PMU: Phasor measurement unit)로부터 버스 사이를 연결하는 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파정보를 측정하는 기준 고장 전파정보 측정단계, 초기 고장 전파정보 측정부에서 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 기초로 초기 고장전파정보를 측정하는 초기 고장 전파정보 측정단계, 메인 고장위치 추정부에서 상기 기준 고장 전파정보 측정단계로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정단계로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수 비교를 통해 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 메인 고장위치 추정단계를 포함할 수 있다.In order to achieve the above object, the real-time power system fault location estimation method based on the fault signal propagation time according to the technical idea of the present invention is the synchronization of a plurality of electric buses constituting the power system in the reference fault propagation information measuring unit. The reference fault propagation information measurement step of measuring the reference fault propagation information flowing from the phaser (Phasor measurement unit) to the transmission line connecting the buses, the past previously stored in the network connected to the power system by the initial fault propagation information measuring unit From the initial fault propagation information measuring step of measuring initial fault propagation information based on fault data information, the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring step in the main fault location estimation unit, and the initial fault propagation information measuring step. It may include a main fault location estimating step of estimating a fault location in the transmission line in real time by comparing a correlation coefficient corresponding to the measured initial failure propagation information.
이 때 상기 기준 고장 전파정보 측정단계는 주파수신호 측정부에서 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스의 각 동기위상기로부터 주파수신호를 측정하는 주파수신호 측정단계, 누적신호 산출부에서 상기 측정된 주파수신호의 소정 기간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 생성하여 이를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출하는 누적신호 산출단계, 기울기 값 산출부에서 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출하는 기울기 값 산출단계, 기준 고장 전파정보 정의부에서 상기 산출된 각 동기위상기별 기울기 값 간의 차이 값을 각 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파시간 간의 차이에 해당하는 기준 가중치 값으로 정의하는 기준 고장 전파정보 정의단계를 포함할 수 있다.In this case, the reference fault radio wave information measuring step is a frequency signal measuring step of measuring a frequency signal from each synchronization phase of a plurality of buses constituting a power system in the frequency signal measuring unit, and the measured frequency signal in the accumulated signal calculating unit. An accumulated signal calculation step of generating a difference signal for each sampling corresponding to before and after a predetermined period of time and calculating an accumulated signal for each synchronization phase based on this, and a slope value for each synchronization phase by linearizing the calculated accumulated signal in a slope value calculator A reference fault in which the difference between the slope values calculated by the reference fault propagation information definition unit for calculating the slope value of the reference fault propagation information definition unit is defined as a reference weight value corresponding to the difference between the reference fault propagation times flowing through each transmission line. It may include the step of defining radio information.
누적신호 산출단계는 아래 수학식 1로 표현되는 누적신호 산출식에 따라 상기 측정된 주파수신호의 소정 시간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출할 수 있다.The cumulative signal calculation step may calculate the cumulative signal for each synchronization phase based on the difference signal of each sampling corresponding to before and after a predetermined time of the measured frequency signal according to the cumulative signal calculation equation represented by Equation 1 below.
<수학식 1><Equation 1>
(f(t): 누적신호 값, ROCOF(Rate of change of frequency): 차분신호 값, t: 시간(초), n: 신호 샘플 개수, k: 기준시간 상수)(f(t): cumulative signal value, ROCOF (rate of change of frequency): differential signal value, t: time (seconds), n: number of signal samples, k: reference time constant)
기울기 값 산출단계는 아래 수학식 2로 표현되는 기울기 값 산출식에 따라 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출할 수 있다.In the slope value calculation step, a slope value for each synchronization phase may be calculated by linearizing the calculated cumulative signal according to the slope value calculation equation represented by Equation 2 below.
<수학식 2><Equation 2>
(: 기울기 값, t: 시간(초), Nw: 시간윈도우 내의 샘플 개수, k: 임의변수, i: i번째 동기위상기)( : Slope value, t: time (seconds), Nw: number of samples in the time window, k: random variable, i: i-th sync phase)
상기 초기 고장 전파정보 측정단계는 초기 가중치 값 정의부에서 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 각 전송선로의 물리적 길이로 정의하는 초기 가중치 값 정의단계, 최단경로 도출부에서 상기 정의된 초기 가중치 값을 기초로 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 각각의 버스까지의 최단경로를 도출하는 최단경로 도출단계, 전송선로 구분부에서 상기 도출된 최단경로 상에 존재하는 적어도 하나 이상의 전송선로를 상기 기 저장된 각 전송선로로부터 구분하는 전송선로 구분단계, 상기 고장 전파정보 정의부에서 상기 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 상기 도출된 최단경로를 고려한 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘에 기초하여 보정한 후, 이를 초기 고장 전파정보로 정의하는 초기 고장 전파정보 정의단계를 포함할 수 있다.The initial failure propagation information measurement step is an initial weight value definition step of defining an initial weight value of each transmission line previously stored in a network connected to the power system as a physical length of each transmission line in the initial weight value definition unit, and a shortest path derivation unit In the shortest path derivation step of deriving the shortest path from the preset fault location to each bus of the power system based on the defined initial weight value, at least one existing on the shortest path derived from the transmission line division unit A transmission line classification step of dividing the above transmission lines from each of the previously stored transmission lines, and a neural network in which each initial weight value corresponding to the at least one divided transmission line is determined by the faulty propagation information definition unit in consideration of the derived shortest path After correcting based on the learning algorithm, it may include an initial failure propagation information definition step of defining it as initial failure propagation information.
최단경로 도출단계는 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 이용하여 상기 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 적어도 하나 이상의 최단경로를 도출할 수 있다.In the step of deriving the shortest path, at least one or more shortest paths from the preset fault location to the bus of the power system may be derived using a Dijkstra algorithm.
상기 메인 고장위치 추정단계는 고장 버스 산출부에서 상기 기준 고장 전파정보 측정단계로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정단계로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출하는 고장 버스 산출단계, 서브 고장위치 추정부에서 상기 산출된 고장 버스를 연결하는 전송선로를 이진탐색(Binary search)하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 서브 고장위치 추정단계를 포함할 수 있다. In the main fault location estimation step, the correlation coefficient corresponding to the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring step in the fault bus calculation unit and the initial fault propagation information measured from the initial fault propagation information measuring step is the maximum. A faulty bus calculation step of calculating a faulty bus that is a faulty bus, a sub fault location in which the fault location in the transmission line is estimated in real time by binary search of the transmission line connecting the faulty bus by the sub fault location estimation unit It may include an estimation step.
상기 고장 버스 산출단계는 아래 수학식 3 및 수학식 4에 기초하여 상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출할 수 있다.The failure bus calculation step is based on Equations 3 and 4 below, corresponding to the reference failure propagation information measured from the reference failure propagation information measuring unit, and the initial failure propagation information measured by the initial failure propagation information measuring unit. The faulty bus with the maximum correlation coefficient can be calculated.
<수학식 3><Equation 3>
(x, y|r: 전력계통 위치 변수, W(x,y,r): 가중치 벡터, M(x,y,r): 측정신호 기울기차 벡터, NL: 벡터 샘플 개수, i: 시그마 변수, wi: i번째 가중치, : 가중치벡터 평균값, mi: i번째 측정 기울기값, : 측정벡터 평균값)(x, y|r: power system position variable, W(x,y,r): weight vector, M(x,y,r): measurement signal gradient difference vector, NL: number of vector samples, i: sigma variable, wi: the ith weight, : Weight vector average value, mi: ith measurement slope value, : Average value of measurement vector)
<수학식 4><Equation 4>
, ,
(x: 버스번호, W(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, y: 버스번호, W(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터)(x: bus number, W(x,x,0): weight vector calculated from bus x position, M(x,x,0): measurement gradient vector calculated from bus x position, y: bus number, W( y,y,0): weight vector calculated at bus y position, M(y,y,0): measurement gradient vector calculated at bus y position)
상기 서브 고장위치 추정단계는 아래 수학식 5에 기초하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다.In the sub-failure location estimation step, a failure location in the transmission line may be estimated in real time based on Equation 5 below.
<수학식 5><Equation 5>
(r’: 버스 x로부터의 단위거리, rx: r’로부터 버스 x에 근접한 지점의 단위거리, ry: r’로부터 버스 y에 근접한 지점의 단위거리, W(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, D(n): 이진탐색 방향산출 함수, n: 시그마 변수, Nb: 이진탐색 횟수)(r': unit distance from bus x, rx: unit distance from r'to the point close to bus x, ry: unit distance from r'to the point near bus y, W(x,y,r'): ( Weight vector calculated at x,y,r') position, M(x,y,r'): measurement gradient vector calculated at (x,y,r') position, D(n): binary search direction calculation function , n: sigma variable, Nb: number of binary searches)
한편, 상기 전력계통에 연결된 네트워크는 업데이트부에 의해 상기 기준 고장 전파정보 정의단계로부터 정의된 기준 가중치 값이 저장되어 과거 고장데이터 정보가 업데이트되는 네트워크라 할 수 있다.Meanwhile, the network connected to the power system may be referred to as a network in which past fault data information is updated by storing a reference weight value defined in the step of defining the reference fault propagation information by an update unit.
이상에서 설명한 바와 같은 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템 및 방법에 따르면, According to the real-time power system fault location estimation system and method based on the fault signal propagation time as described above,
첫째, 외란신호의 전파속도 및 시간의 직접적인 측정 없이도 고장위치 추정 기술을 구현할 수 있는 효과를 가진다.First, it has the effect of implementing a fault location estimation technique without direct measurement of the propagation speed and time of the disturbance signal.
둘째, 각 전송선로에서 소요되는 전파시간을 가중치(Weight) 값으로 설정하고, 이를 기초로 한 고장 발생 모델 구조 구축을 통해 효율성 있는 고장위치 추정이 가능한 효과를 가진다.Second, the propagation time required by each transmission line is set as a weight value, and an efficient fault location estimation is possible by constructing a fault occurrence model structure based on this.
셋째, 전력계통에 연결된 네트워크에 저장 및 업데이트된 과거 고장데이터 정보를 이용함으로써, 지속적으로 변화하는 전력계통 변화요인들을 고려한 고장위치 추정 기술을 구현할 수 있는 효과를 가진다.Third, by using the information of past fault data stored and updated in the network connected to the power system, it has the effect of implementing a fault location estimation technique in consideration of continuously changing power system change factors.
넷째, 전송선로에서의 고장위치 추정에 최적화된 이진 탐색법(Binary search)을 이용하여 단계적 추정이 가능한 효과를 가진다.Fourth, it has the effect of enabling stepwise estimation by using a binary search method optimized for estimating a fault location in a transmission line.
다섯째, 동기위상기 측정신호 분석에 있어서 누적신호의 기울기 값을 사용하여 변동성이 높은 측정신호에서 추세신호를 산출하여 고장위치 추정의 변동성을 고려할 수 있는 효과를 가진다.Fifth, in the analysis of the synchronization phase measurement signal, the trend signal is calculated from the measurement signal having high variability using the slope value of the accumulated signal, thereby having the effect of taking into account the variability of the fault location estimation.
여섯째, 전력계통 내의 최단경로를 도출하여 각 동기위상기 측정신소 간의 비교를 통해 구한 전파시간의 값이 고장신호의 전파시간에 해당하는지 다른 경로를 통해 도달한 전파시간의 차이인지를 구분하여 고장위치 추정의 신뢰도를 높일 수 있는 효과를 가진다.Sixth, by deriving the shortest path in the power system and determining whether the value of the propagation time obtained through comparison between the measurement stations of each synchronization phase corresponds to the propagation time of the fault signal or the difference between the propagation time reached through another path, the fault location It has the effect of increasing the reliability of estimation.
일곱째, 각 전송선로의 가중치값을 조합한 형태의 패턴을 구하고 각 패턴간의 상관계수 값을 계산하여 그 유사성을 판단하고 가장 적합한 패턴의 위치를 구함으로써, 고장위치 추정의 신뢰도를 높일 수 있는 효과를 가진다.Seventh, the effect of increasing the reliability of the fault location estimation is obtained by obtaining a pattern in the form of a combination of the weight values of each transmission line, calculating the correlation coefficient between each pattern, determining the similarity, and obtaining the most suitable pattern location. Have.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템을 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예로서, 전력계통에서 고장신호가 전파되는 경우를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시예로서, 4개의 동기위상기(PMU)를 통해 서로 다른 2개의 고장상황 주파수 신호 측정 결과를 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 따른 주파수 신호 측정 결과를 기초로 누적신호를 산출한 결과를 나타낸 도면.
도 5는 도 4에 따른 누적신호 산출 결과를 기초로 ROCOF(rate of change of frequency)의 선형 근사치 및 임계값(Thresholds) 사이의 비율을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시예로서, 최단경로 상에 존재하는 전송선로를 구분한 결과를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시예로서, 이진탐색(Binary search)을 통한 고장위치 추정 과정을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법을 나타낸 순서도.
도 9는 도 8에 따른 기준 고장 전파정보 측정단계(S100)를 나타낸 순서도.
도 10은 도 8에 따른 초기 고장 전파정보 측정단계(S200)를 나타낸 순서도.
도 11은 도 8에 따른 메인 고장위치 추정단계(S300)를 나타낸 순서도.1 is a block diagram showing a real-time power system fault location estimation system based on a fault signal propagation time according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a case in which a fault signal propagates in a power system as an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing measurement results of two different fault condition frequency signals through four synchronization phase machines (PMUs) as an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a result of calculating an accumulated signal based on the frequency signal measurement result according to FIG. 3.
FIG. 5 is a diagram illustrating a ratio between a linear approximation value of a rate of change of frequency (ROCOF) and a threshold value based on a result of calculating the accumulated signal according to FIG. 4.
6 is a diagram showing a result of dividing a transmission line existing on a shortest path as an embodiment of the present invention.
7 is a diagram illustrating a process of estimating a fault location through binary search as an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of estimating a real-time power system fault location based on a fault signal propagation time according to an embodiment of the present invention.
9 is a flow chart showing a reference fault propagation information measuring step (S100) according to FIG.
10 is a flow chart showing the initial failure propagation information measuring step (S200) according to FIG.
11 is a flow chart showing a main fault location estimation step (S300) according to FIG.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부 도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명의 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야할 것이다.In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the implementation of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings illustrating preferred embodiments of the present invention and the contents described in the accompanying drawings. Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims are based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain it in the best way of his own invention. It should be interpreted as a corresponding meaning and concept. In addition, when it is determined that the detailed description of known functions and configurations thereof related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, it should be noted that the detailed description thereof has been omitted.
광대역 전력계통은 버스(Electrical bus)와 버스들을 연결하는 전송선로의 네트워크로 분석할 수 있다. 이 때 PMU(Phasor measurement unit)은 각 버스에서 30~60Hz 샘플링 주파수로 GPS를 통해 시간 동기화된 Phasor 형태의 전압, 전류, 주파수 신호를 측정하는 기기라 할 수 있다.The broadband power system can be analyzed as a network of transmission lines connecting the buses with an electrical bus. At this time, the PMU (Phasor measurement unit) can be said to be a device that measures voltage, current, and frequency signals in the form of a phase synchronized through GPS at a sampling frequency of 30 to 60 Hz on each bus.
이러한 개념에 기초하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described based on this concept as follows.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템을 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a system for estimating a real-time power system fault location based on a fault signal propagation time according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템은 크게 기준 고장 전파정보 측정부(100), 초기 고장 전파정보 측정부(200) 및 메인 고장위치 추정부(300)를 포함할 수 있다.1, the real-time power system fault location estimation system based on a fault signal propagation time according to an embodiment of the present invention is largely a reference fault propagation
기준 고장 전파정보 측정부(100)는 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스(Electrical bus)의 동기위상기(PMU: Phasor measurement unit)로부터 버스 사이를 연결하는 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파정보를 측정할 수 있다.The reference fault propagation
보다 상세하게, 기준 고장 전파정보 측정부(100)는 주파수신호 측정부(110), 누적신호 산출부(130), 기울기 값 산출부(150) 및 기준 고장 전파정보 정의부(170)를 포함할 수 있다.In more detail, the reference fault propagation
주파수신호 측정부(110)는 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스의 각 동기위상기로부터 주파수 신호를 측정할 수 있다. 이는 외란신호(고장신호)를 직접적으로 측정하지 않고, 전송선로를 통해 전파되는 외란신호를 동기위상기(PMU)를 통해 간접적으로 측정하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The frequency
주파수신호 측정부(110)의 실시예는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명할 수 있다.An embodiment of the frequency
도 2는 본 발명의 실시예로서, 전력계통에서의 고장신호가 전파되는 경우를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예로서, 4개의 동기위상기(PMU)를 통해 서로 다른 2개의 고장상황 주파수 신호 측정 결과를 나타낸 도면이다. 이 때 도 3(a)은 첫 번째 이벤트(고장상황)의 주파수 신호이고, 도 3(b)은 두 번째 이벤트(고장상황)의 주파수 신호이다.2 is a diagram showing a case in which a fault signal is propagated in the power system as an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an embodiment of the present invention, two different faults through four synchronous phase units (PMUs). It is a diagram showing the result of measuring the situation frequency signal. At this time, FIG. 3(a) is a frequency signal of a first event (failure situation), and FIG. 3(b) is a frequency signal of a second event (failure situation).
도 2에 도시된 바와 같이, 전력계통에서 발생하는 고장신호(Event)는 모든 전송선로를 통해서 전파될 수 있는데(wij: 버스 bi와 bj 사이 선로의 가중치(weight), tij: 버스 bi와 bj 사이의 시간 차(time difference)), 이 때 주파수신호 측정부(110)에서는 이러한 특징을 이용하여 주파수신호를 측정하는 구성요소라 할 수 있다.As shown in Fig. 2, a fault signal (Event) occurring in the power system can be propagated through all transmission lines (wij: weight of the line between bus bi and bj, tij: between bus bi and bj. Time difference), in this case, the frequency
그리고, 주파수신호 측정부(100)를 통해 각 동기위상기로부터 주파수신호를 측정한 결과는 도 3과 같다.In addition, a result of measuring a frequency signal from each synchronization phase through the frequency
누적신호 산출부(130)는 주파수신호 측정부(110)로부터 측정된 주파수신호의 소정 기간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 생성하여 이를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출할 수 있다. 이는 변동성이 높은 측정신호에서 추세신호를 산출하여 고장위치 추정의 변동성을 고려하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The accumulated
이 때 누적신호 산출부(130)는 아래 수학식 1로 표현되는 누적신호 산출식에 따라 상기 측정된 주파수신호의 소정 시간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출할 수 있다.At this time, the cumulative
<수학식 1><Equation 1>
(f(t): 누적신호 값, ROCOF(Rate of change of frequency): 차분신호 값, t: 시간(초), n: 신호 샘플 개수, k: 기준시간 상수)(f(t): cumulative signal value, ROCOF (rate of change of frequency): differential signal value, t: time (seconds), n: number of signal samples, k: reference time constant)
누적신호 산출부(130)의 실시예는 도 4를 참조하여 설명할 수 있다.An embodiment of the accumulated
도 4는 도 3에 따른 주파수 신호 측정 결과를 기초로 누적신호를 산출한 결과를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a result of calculating an accumulated signal based on the frequency signal measurement result according to FIG. 3.
도 4에 도시된 바와 같이, 주파수신호 측정부(110)로부터 측정된 주파수신호는 차분신호 생성을 통해 누적한 형태, 즉 누적신호로 산출될 수 있다. 도 4는 차분 값을 절대값으로 누적한 결과라 할 수 있다.As shown in FIG. 4, the frequency signal measured by the frequency
기울기 값 산출부(150)는 누적신호 산출부(130)로부터 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출할 수 있다.The slope
이 때 기울기 값 산출부(150)는 아래 수학식 2로 표현되는 기울기 값 산출식에 따라 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출할 수 있다.In this case, the
<수학식 2><Equation 2>
(: 기울기 값, t: 시간(초), Nw: 시간윈도우 내의 샘플 개수, k: 임의변수, i: i번째 동기위상기)( : Slope value, t: time (seconds), Nw: number of samples in the time window, k: random variable, i: i-th sync phase)
기준 고장 전파정보 정의부(170)는 기울기 값 산출부(150)로부터 산출된 각 동기위상기별 기울기 값을 기초로 기준 고장 전파정보를 정의할 수 있다. 보다 상세하게, 기준 고장 전파정보 정의부(170)는 각 동기위상기별 기울기 값 간의 차이 값을 각 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파시간 간의 차이에 해당하는 비(Ratio), 즉 기준 가중치 값으로 정의할 수 있는데, 여기서 정의되는 기준 가중치 값이 기준 고장 전파정보라 할 수 있다. 이는 고장 발생 모델 구조 구축을 위해 각 전송선로에서 소요되는 전파시간을 가중치(Weight) 값으로 설정하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The reference fault propagation
기울기 값 산출부(150) 및 기준 고장 전파정보 정의부(170)의 실시예는 도 5를 참조하여 설명할 수 있다.An embodiment of the slope
도 5는 도 4에 따른 누적신호 산출 결과를 기초로 ROCOF(rate of change of frequency)의 선형 근사치 및 임계값(Thresholds) 사이의 비율을 나타낸 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a ratio between a linear approximation value of a rate of change of frequency (ROCOF) and a threshold value based on a result of calculating the accumulated signal according to FIG. 4.
도 5에 도시된 바와 같이, 누적신호 산출부(130)로부터 산출된 누적신호는 선형화되어 각 동기위상기별 기울기 값이 산출되고, 각 동기위상기별 기울기 값 간의 차이 값을 각 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파시간 간의 차이에 해당하는 비(Ratio), 즉 기준 가중치 값으로 정의될 수 있다. 이 때, 기준 가중치 값의 비는 임계값에 관계없이 동일하여 임계값을 설정하지 않아도 되는 효과를 갖는다.As shown in FIG. 5, the accumulated signal calculated from the accumulated
한편, 본 발명의 실시예에 따른 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템은 업데이트부(미도시)를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the real-time power system fault location estimation system based on the fault signal propagation time according to an embodiment of the present invention may further include an update unit (not shown).
업데이트부는 기준 고장 전파정보 정의부(170)로부터 정의된 기준 가중치 값을 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 저장하여 과거 고장데이터 정보를 업데이트할 수 있다. 이는 전력계통에 연결된 네트워크에 저장 및 업데이트된 과거 고장데이터 정보를 이용함으로써, 지속적으로 변화하는 전력계통 변화요인들을 고려하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The update unit may update past failure data information by storing a reference weight value defined by the reference failure propagation
초기 고장 전파정보 측정부(200)는 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 기초로 초기 고장 전파정보를 측정할 수 있다.The initial failure propagation
보다 상세하게, 초기 고장 전파정보 측정부(200)는 초기 가중치 값 정의부(210), 최단경로 도출부(230), 전송선로 구분부(250) 및 초기 고장 전파정보 정의부(270)를 포함할 수 있다.In more detail, the initial failure propagation
초기 가중치 값 정의부(210)는 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 각 전송선로의 물리적 길이로 정의할 수 있다. 이는 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 정규화하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The initial weight
최단경로 도출부(230)는 초기 가중치 값 정의부(210)로부터 정의된 초기 가중치 값을 기초로 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 각각의 버스까지의 최단경로를 도출할 수 있다. 이는 전력계통 내의 최단경로를 도출하여 각 동기위상기 측정신소 간의 비교를 통해 구한 전파시간의 값이 고장신호의 전파시간에 해당하는지 다른 경로를 통해 도달한 전파시간의 차이인지를 구분하여 고장위치 추정의 신뢰도를 높이기 위한 구성요소라 할 수 있다. 이 때 기 설정된 고장위치는 임의로 기 설정된 고장위치라 할 수 있다.The shortest
한편, 임의의 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 최단경로는, 버스별로 모든 최단경로를 도출하여 설정된 고장위치로부터 산출 가능한 전력계통 내의 모든 최단경로 조합을 구하는 것이라 할 수 있다.On the other hand, the shortest path from an arbitrary preset fault location to the bus of the power system can be said to derive all the shortest paths for each bus and obtain all combinations of the shortest paths in the power system that can be calculated from the set fault location.
이 때 최단경로 도출부(230)는 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 이용하여 상기 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 적어도 하나 이상의 최단경로를 도출할 수 있다. 이 때 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘은 최단경로 도출 시 각 동기위상기 사이의 최단경로를 가중치 값과 연결정보를 통하여 산출하기 위해 적합한 알고리즘이라 할 수 있다.In this case, the shortest
전송선로 구분부(250)는 최단경로 도출부(230)로부터 도출된 최단경로 상에 존재하는 적어도 하나 이상의 전송선로를 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로로부터 구분할 수 있다. 그 이유는 최단경로 상에 존재하는 전송선로의 양 끝단에서 측정한 시간차의 가중치는 고장신호가 전파되는데 걸린 시간의 비에 부합되는데, 최단경로 상에 존재하지 않는 전송선로의 양 끝단에서 측정한 시간차의 가중치는 다른 경로를 통해 도달한 전파신호의 시간차로 해당 전송선로의 시간차에 부합하지 않기 때문이다.The transmission
전송선로 구분부(250)의 실시예는 도 6을 참조하여 설명할 수 있다.An embodiment of the transmission
도 6은 본 발명의 실시예로서, 최단경로 상에 존재하는 전송선로를 구분한 결과를 나타낸 도면이다. 도 6(a)은 최단경로 상의 전송선로의 가중치 값들의 조합이고, 도 6(b)은 동일한 전송선로들에서 측정한 시간차의 대응값이라 할 수 있다. 이 때 x축에 해당하는 line number는 각 전송선로에 번호를 부여해서 정렬한 값이며, y축은 고장신호 전파방향이라 할 수 있다.6 is a diagram showing a result of dividing a transmission line existing on a shortest path as an embodiment of the present invention. FIG. 6(a) is a combination of weight values of transmission lines on the shortest path, and FIG. 6(b) is a corresponding value of time differences measured in the same transmission lines. At this time, the line number corresponding to the x-axis is a value obtained by assigning a number to each transmission line, and the y-axis is the direction of propagation of fault signals.
예를 들어, 번호가 큰 버스의 신호 값에서 번호가 작은 버스의 신호 값을 뺀 값이 양의 값이면, 번호가 큰 버스에서 번호가 작은 버스 방향으로 고장신호가 전파하는 것이라 할 수 있다. 반대로, 번호가 큰 버스의 신호 값에서 번호가 작은 버스의 신호 값을 뺀 값이 음의 값이면, 번호가 작은 버스에서 번호가 큰 버스 방향으로 고장신호가 전파하는 것이라 할 수 있다. For example, if a value obtained by subtracting a signal value of a bus with a small number from a signal value of a bus with a large number is a positive value, it can be said that a fault signal propagates from a bus with a large number to a bus with a small number. Conversely, if the value obtained by subtracting the signal value of the small numbered bus from the signal value of the large numbered bus is a negative value, it can be said that the fault signal propagates from the small numbered bus to the large numbered bus.
도 6을 참조하면, x축 값 20, 40과 같이 전파방향이 0인 전송선로는 도출된 최단경로가 없는 전송선로라 할 수 있다.Referring to FIG. 6, a transmission line having a propagation direction of 0 such as x-axis values 20 and 40 may be regarded as a transmission line without a derived shortest path.
초기 고장 전파정보 정의부(270)는 전송선로 구분부(250)로부터 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 기초로 초기 고장 전파정보를 정의할 수 있다. 보다 상세하게, 초기 고장 전파정보 정의부(270)는 상기 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 보정한 후, 보정된 가중치 값을 초기 고장 전파정보로 정의할 수 있다. 이는 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 활용하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The initial failure propagation
이 때 각 초기 가중치 값 보정은 상기 최단경로 도출부(230)로부터 도출된 최단경로를 고려하여 보정할 수 있다. 그리고 보정은 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘을 이용할 수 있다.At this time, each initial weight value correction may be corrected in consideration of the shortest path derived from the shortest
각 초기 가중치 값을 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘을 이용하여 보정하는 예시는 아래 표 1과 같다.An example of correcting each initial weight value using a neural network learning algorithm is shown in Table 1 below.
<표 1><Table 1>
표 1은 본 발명의 실시예에 따른 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘의 예시이다. 표 1을 참조하면, W은 가중치 매트릭스(weight matrix), M은 동기위상기로부터 측정된 매트릭스(measurement matrix)라 할 수 있다. (#event)은 전체 데이터의 고장사례 개수이고, (#lines)은 전력계통의 전송선로 개수라 할 수 있으며, shortest paths은 최단경로, 은 최단경로 보정을 위한 가중치값 업데이트 보정상수, 은 동일 최단경로에서 가중치값 업데이트를 위한 보정상수라 할 수 있다.Table 1 is an example of a neural network learning algorithm according to an embodiment of the present invention. Referring to Table 1, W may be a weight matrix, and M may be a measurement matrix measured from a synchrophasor. (#event) is the number of failure cases of all data, (#lines) is the number of transmission lines in the power system, and shortest paths are the shortest paths, Is the weight value update correction constant for the shortest path correction, May be referred to as a correction constant for updating the weight value in the same shortest path.
이 때 W은 상기 초기 가중치 값에 해당하며, W’은 보정된 초기 가중치 값이라 할 수 있다.In this case, W corresponds to the initial weight value, and W'may be referred to as a corrected initial weight value.
표 1을 참조하면, 초기 가중치 값은 상기 알고리즘에 기초하여 최단경로를 조정하면서, 세부적인 보정 작업이 수행될 수 있다.Referring to Table 1, the initial weight value may be adjusted in detail while adjusting the shortest path based on the algorithm.
메인 고장위치 추정부(300)는 상기 기준 고장 전파정보 측정부(100)로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부(200)로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수 비교를 통해 상기 전력계통을 구성하는 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다.The main fault
보다 상세하게, 메인 고장위치 추정부(300)는 고장 버스 산출부(310) 및 서브 고장위치 추정부(330)를 포함할 수 있다.In more detail, the main failure
고장 버스 산출부(310)는 상기 기준 고장 전파정보 측정부(100)로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부(200)로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출할 수 있다. 이는 각 전송선로의 가중치값을 조합한 형태의 패턴을 구하고 각 패턴간의 상관계수 값을 계산하여 그 유사성을 판단하고 가장 적합한 패턴의 위치를 구함으로써, 고장위치 추정의 신뢰도를 높이기 위한 구성요소라 할 수 있다.The fault
이 때 고장 버스 산출부(310)는 아래 수학식 3 및 수학식 4에 기초하여 상기 기준 고장 전파정보 측정부(100)로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부(200)로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출할 수 있다.At this time, the fault
<수학식 3><Equation 3>
(x, y|r: 전력계통 위치 변수, W(x,y,r): 가중치 벡터, M(x,y,r): 측정신호 기울기차 벡터, NL: 벡터 샘플 개수, i: 시그마 변수, wi: i번째 가중치, : 가중치벡터 평균값, mi: i번째 측정 기울기값, : 측정벡터 평균값)(x, y|r: power system position variable, W(x,y,r): weight vector, M(x,y,r): measurement signal gradient difference vector, NL: number of vector samples, i: sigma variable, wi: the ith weight, : Weight vector average value, mi: ith measurement slope value, : Average value of measurement vector)
<수학식 4><Equation 4>
, ,
(x: 버스번호, W(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, y: 버스번호, W(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터)(x: bus number, W(x,x,0): weight vector calculated from bus x position, M(x,x,0): measurement gradient vector calculated from bus x position, y: bus number, W( y,y,0): weight vector calculated at bus y position, M(y,y,0): measurement gradient vector calculated at bus y position)
서브 고장위치 추정부(330)는 고장 버스 산출부(310)로부터 산출된 고장 버스를 연결하는 전송선로를 이진탐색(Binary search)하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다. 이는 전송선로에서의 고장위치 추정에 최적화된 이진탐색법을 이용하여 단계적인 고장위치 추정 기능을 구현하기 위한 구성요소라 할 수 있다.The sub-fault
이 때 서브 고장위치 추정부(330)는 아래 수학식 5에 기초하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다. 이는 도 5와 같다.In this case, the sub-failure
<수학식 5><Equation 5>
(r’: 버스 x로부터의 단위거리, rx: r’로부터 버스 x에 근접한 지점의 단위거리, ry: r’로부터 버스 y에 근접한 지점의 단위거리, W(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, D(n): 이진탐색 방향산출 함수, n: 시그마 변수, Nb: 이진탐색 횟수)(r': unit distance from bus x, rx: unit distance from r'to the point close to bus x, ry: unit distance from r'to the point near bus y, W(x,y,r'): ( Weight vector calculated at x,y,r') position, M(x,y,r'): measurement gradient vector calculated at (x,y,r') position, D(n): binary search direction calculation function , n: sigma variable, Nb: number of binary searches)
서브 고장위치 추정부(330)의 실시 예는 도 7을 참조하여 설명할 수 있다.An embodiment of the sub-failure
도 7은 본 발명의 실시예로서, 이진탐색(Binary search)을 통한 고장위치 추정 과정을 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating a process of estimating a fault location through binary search as an embodiment of the present invention.
도 7에 도시된 바와 같이, 고장위치 추정은 단계별로 선로를 두 구간으로 구분하여 양구간 중심위치의 상관계수를 비교할 수 있다. 그리고 상관계수를 비교할 때마다 한 구간으로 좁혀나가는 방식으로 단계별 고장위치 추정을 수행할 수 있다.As shown in FIG. 7, in the estimation of a fault location, a line can be divided into two sections step by step, and the correlation coefficients of the center positions of the two sections can be compared. In addition, each time the correlation coefficient is compared, it is possible to perform step-by-step failure location estimation by narrowing down to one section.
이 때 이진탐색은 기본 4단계까지 수행하며, 이는 계산속도에 따라 추가적인 계산을 하는 등 탐색 횟수는 용이하게 변경 가능하다.At this time, the binary search is performed up to four basic steps, and the number of searches can be easily changed, such as performing additional calculations according to the calculation speed.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of estimating a fault location in a real-time power system based on a fault signal propagation time according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법은 크게 기준 고장 전파정보 측정단계(S100), 초기 고장 전파정보 측정단계(S200) 및 메인 고장위치 추정단계(S300)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, a method for estimating a real-time power system fault location based on a fault signal propagation time according to an embodiment of the present invention includes a reference fault propagation information measuring step (S100), an initial fault propagation information measuring step (S200) and a main fault It may include a position estimation step (S300).
기준 고장 전파정보 측정단계는 기준 고장 전파정보 측정부(100)에서 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스(Electrical bus)의 동기위상기(PMU: Phasor measurement unit)로부터 버스 사이를 연결하는 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파정보를 측정할 수 있다(S100).The reference fault propagation information measurement step is performed by the reference fault propagation
보다 상세하게, 기준 고장 전파정보 측정단계(S100)는 도 9를 참조하여 설명할 수 있다.In more detail, the reference failure propagation information measuring step (S100) may be described with reference to FIG. 9.
도 9는 도 8에 따른 기준 고장 전파정보 측정단계(S100)를 나타낸 순서도이다.9 is a flow chart showing a reference fault propagation information measuring step (S100) according to FIG.
도 9에 도시된 바와 같이, 기준 고장 전파정보 측정단계(S100)는 주파수신호 측정단계(S110), 누적신호 산출단계(S130), 기울기 값 산출단계(S150) 및 기준 고장 전파정보 정의단계(S170)를 포함할 수 있다.As shown in Fig. 9, the reference fault propagation information measuring step (S100) includes a frequency signal measuring step (S110), an accumulated signal calculating step (S130), a slope value calculating step (S150), and a reference fault propagation information defining step (S170). ) Can be included.
주파수신호 측정단계는 주파수신호 측정부(110)에서 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스의 각 동기위상기로부터 주파수 신호를 측정할 수 있다(S110). 이는 외란신호(고장신호)를 직접적으로 측정하지 않고, 전송선로를 통해 전파되는 외란신호를 동기위상기(PMU)를 통해 간접적으로 측정하기 위한 단계라 할 수 있다.In the frequency signal measurement step, the frequency
누적신호 산출단계는 누적신호 산출부(130)에서 주파수신호 측정단계(S110)로부터 측정된 주파수신호의 소정 기간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 생성하여 이를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출할 수 있다(S130). 이는 변동성이 높은 측정신호에서 추세신호를 산출하여 고장위치 추정의 변동성을 고려하기 위한 단계라 할 수 있다.In the cumulative signal calculation step, the cumulative
이 때 누적신호 산출단계(S130)는 아래 수학식 1로 표현되는 누적신호 산출식에 따라 상기 측정된 주파수신호의 소정 시간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출할 수 있다.In this case, the accumulated signal calculation step (S130) calculates the accumulated signal for each synchronization phase based on the difference signal of each sampling corresponding to before and after a predetermined time of the measured frequency signal according to the accumulated signal calculation equation expressed by Equation 1 below. Can be calculated.
<수학식 1><Equation 1>
(f(t): 누적신호 값, ROCOF(Rate of change of frequency): 차분신호 값, t: 시간(초), n: 신호 샘플 개수, k: 기준시간 상수)(f(t): cumulative signal value, ROCOF (rate of change of frequency): differential signal value, t: time (seconds), n: number of signal samples, k: reference time constant)
기울기 값 산출단계는 기울기 값 산출부(150)에서 누적신호 산출단계(S130)로부터 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출할 수 있다(S150).In the slope value calculation step, the slope
이 때 기울기 값 산출단계(S150)는 아래 수학식 2로 표현되는 기울기 값 산출식에 따라 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출할 수 있다.In this case, the slope value calculation step S150 may linearize the calculated accumulated signal according to the slope value calculation equation expressed by Equation 2 below to calculate a slope value for each synchronization phase.
<수학식 2><Equation 2>
(: 기울기 값, t: 시간(초), Nw: 시간윈도우 내의 샘플 개수, k: 임의변수, i: i번째 동기위상기)( : Slope value, t: time (seconds), Nw: number of samples in the time window, k: random variable, i: i-th sync phase)
기준 고장 전파정보 정의단계는 기준 고장 전파정보 정의부(170)에서 기울기 값 산출단계(S150)로부터 산출된 각 동기위상기별 기울기 값을 기초로 기준 고장 전파정보를 정의할 수 있다(S170). 보다 상세하게, 기준 고장 전파정보 정의단계(S170)는 각 동기위상기별 기울기 값 간의 차이 값을 각 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파시간 간의 차이에 해당하는 비(Ratio), 즉 기준 가중치 값으로 정의할 수 있는데, 여기서 정의되는 기준 가중치 값이 기준 고장 전파정보라 할 수 있다. 이는 고장 발생 모델 구조 구축을 위해 각 전송선로에서 소요되는 전파시간을 가중치(Weight) 값으로 설정하기 위한 단계라 할 수 있다.In the step of defining the reference fault propagation information, the reference fault propagation information may be defined based on the slope value for each synchronization phase calculated from the slope value calculation step S150 in the reference fault propagation information definition unit 170 (S170 ). In more detail, the reference fault propagation information definition step (S170) is defined as a ratio corresponding to the difference between the reference fault propagation times flowing through each transmission line, that is, a reference weight value, for the difference value between the slope values for each synchronization phase. The reference weight value defined here may be referred to as the reference failure propagation information. This can be said to be a step for setting the propagation time required by each transmission line as a weight value in order to establish a failure occurrence model structure.
이 때 고장 발생 모델 구조 구축은 전력계통에 연결된 네트워크라 할 수 있다. 전력계통 네트워크는 업데이트부(미도시)에 의해 기준 고장 전파정보 정의단계(S170)로부터 정의된 기준 가중치 값이 저장되어 과거 고장데이터 정보가 업데이트되는 네트워크라 할 수 있다. 이는 전력계통에 연결된 네트워크에 저장 및 업데이트된 과거 고장데이터 정보를 이용함으로써, 지속적으로 변화하는 전력계통 변화요인들을 고려하기 위한 특징이라 할 수 있다.In this case, the construction of the failure occurrence model structure can be said to be a network connected to the power system. The power system network may be referred to as a network in which past failure data information is updated by storing a reference weight value defined in the reference failure propagation information definition step S170 by an update unit (not shown). This can be said to be a feature to consider continuously changing power system change factors by using information of past fault data stored and updated in a network connected to the power system.
초기 고장 전파정보 측정단계는 초기 고장 전파정보 측정부(200)에서 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 기초로 초기 고장 전파정보를 측정할 수 있다(S200).In the initial failure propagation information measuring step, the initial failure propagation
보다 상세하게, 초기 고장 전파정보 측정단계(S200)는 도 10을 참조하여 설명할 수 있다.In more detail, the initial failure propagation information measuring step (S200) may be described with reference to FIG. 10.
도 10은 도 8에 따른 초기 고장 전파정보 측정단계(S200)를 나타낸 순서도이다.10 is a flow chart showing the initial failure propagation information measurement step (S200) according to FIG.
도 10에 도시된 바와 같이, 초기 고장 전파정보 측정단계(S200)는 초기 가중치 값 정의단계(S210), 최단경로 도출단계(S230), 전송선로 구분단계(S250) 및 초기 고장 전파정보 정의단계(S270)를 포함할 수 있다.10, the initial failure propagation information measurement step (S200) includes an initial weight value definition step (S210), a shortest path derivation step (S230), a transmission line classification step (S250), and an initial failure propagation information definition step ( S270) may be included.
초기 가중치 값 정의단계는 초기 가중치 값 정의부(210)에서 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 각 전송선로의 물리적 길이로 정의할 수 있다(S210). 이는 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 정규화하기 위한 단계라 할 수 있다.In the initial weight value defining step, the initial weight
최단경로 도출단계는 최단경로 도출부(230)에서 초기 가중치 값 정의단계(S210)로부터 정의된 초기 가중치 값을 기초로 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 각각의 버스까지의 최단경로를 도출할 수 있다(S230). 이는 전력계통 내의 최단경로를 도출하여 각 동기위상기 측정신소 간의 비교를 통해 구한 전파시간의 값이 고장신호의 전파시간에 해당하는지 다른 경로를 통해 도달한 전파시간의 차이인지를 구분하여 고장위치 추정의 신뢰도를 높이기 위한 단계라 할 수 있다. 이 때 기 설정된 고장위치는 임의로 기 설정된 고장위치라 할 수 있다.In the shortest path derivation step, the shortest path to each bus of the power system can be derived from a preset fault location based on the initial weight value defined in the initial weight value definition step (S210) in the shortest
한편, 임의의 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 최단경로는, 버스별로 모든 최단경로를 도출하여 설정된 고장위치로부터 산출 가능한 전력계통 내의 모든 최단경로 조합을 구하는 것이라 할 수 있다.On the other hand, the shortest path from an arbitrary preset fault location to the bus of the power system can be said to derive all the shortest paths for each bus and obtain all combinations of the shortest paths in the power system that can be calculated from the set fault location.
이 때 최단경로 도출단계(S230)는 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 이용하여 상기 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 적어도 하나 이상의 최단경로를 도출할 수 있다. 이 때 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘은 최단경로 도출 시 각 동기위상기 사이의 최단경로를 가중치 값과 연결정보를 통하여 산출하기 위해 적합한 알고리즘이라 할 수 있다.In this case, the shortest path derivation step (S230) may derive at least one or more shortest paths from the preset fault location to the bus of the power system using a Dijkstra algorithm. At this time, the Dijkstra algorithm can be said to be an appropriate algorithm to calculate the shortest path between each synchronization phase through the weight value and connection information when the shortest path is derived.
전송선로 구분단계는 전송선로 구분부(250)에서 최단경로 도출단계(S230)로부터 도출된 최단경로 상에 존재하는 적어도 하나 이상의 전송선로를 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로로부터 구분할 수 있다(S250). 그 이유는 최단경로 상에 존재하는 전송선로의 양 끝단에서 측정한 시간차의 가중치는 고장신호가 전파되는데 걸린 시간의 비에 부합되는데, 최단경로 상에 존재하지 않는 전송선로의 양 끝단에서 측정한 시간차의 가중치는 다른 경로를 통해 도달한 전파신호의 시간차로 해당 전송선로의 시간차에 부합하지 않기 때문이다.In the transmission line classification step, at least one transmission line existing on the shortest path derived from the shortest path derivation step (S230) in the transmission
초기 고장 전파정보 정의단계는 초기 고장 전파정보 정의부(270)에서 전송선로 구분단계(S250)로부터 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 기초로 초기 고장 전파정보를 정의할 수 있다(S270). 보다 상세하게, 초기 고장 전파정보 정의단계(S270)는 상기 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 보정한 후, 보정된 가중치 값을 초기 고장 전파정보로 정의할 수 있다. 이는 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 활용하기 위한 단계라 할 수 있다.In the initial failure propagation information definition step, the initial failure propagation information may be defined based on each initial weight value corresponding to at least one transmission line separated from the transmission line classification step (S250) in the initial failure propagation
이 때 각 초기 가중치 값 보정은 상기 최단경로 도출단계(S230)로부터 도출된 최단경로를 고려하여 보정할 수 있다. 그리고 보정은 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘을 이용할 수 있다. 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘의 이용 예시는 상기 표 1의 설명을 참조할 수 있다.At this time, each initial weight value correction may be corrected in consideration of the shortest path derived from the shortest path derivation step (S230). And correction can use a neural network learning algorithm. For an example of using the neural network learning algorithm, the description of Table 1 may be referred to.
메인 고장위치 추정단계는 메인 고장위치 추정부(300)에서 상기 기준 고장 전파정보 측정단계(S100)로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정단계(S200)로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수 비교를 통해 상기 전력계통을 구성하는 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다(S300).The main fault location estimation step includes the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring step (S100) in the main fault
보다 상세하게, 메인 고장위치 추정단계(S300)는 도 11을 참조하여 설명할 수 있다.In more detail, the main failure location estimation step (S300) may be described with reference to FIG. 11.
도 11은 도 8에 따른 메인 고장위치 추정단계(S300)를 나타낸 순서도이다.11 is a flow chart showing a main fault location estimation step (S300) according to FIG.
도 11에 도시된 바와 같이, 메인 고장위치 추정단계(S300)는 고장 버스 산출단계(S310) 및 서브 고장위치 추정단계(S330)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 11, the main fault location estimation step (S300) may include a fault bus calculation step (S310) and a sub fault location estimation step (S330).
고장 버스 산출단계는 고장 버스 산출부(310)에서 상기 기준 고장 전파정보 측정단계(S100)로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정단계(S200)로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출할 수 있다(S310). 이는 각 전송선로의 가중치값을 조합한 형태의 패턴을 구하고 각 패턴간의 상관계수 값을 계산하여 그 유사성을 판단하고 가장 적합한 패턴의 위치를 구함으로써, 고장위치 추정의 신뢰도를 높이기 위한 단계라 할 수 있다.The faulty bus calculation step includes the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring step (S100) in the faulty
이 때 고장 버스 산출단계(S310)는 아래 수학식 3 및 수학식 4에 기초하여 상기 기준 고장 전파정보 측정단계(S100)로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정단계(S200)로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출할 수 있다.At this time, the fault bus calculation step (S310) includes the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring step (S100) based on Equations 3 and 4 below, and the initial fault propagation information measuring step (S200). It is possible to calculate the fault bus with the maximum correlation coefficient corresponding to the initial fault propagation information measured from.
<수학식 3><Equation 3>
(x, y|r: 전력계통 위치 변수, W(x,y,r): 가중치 벡터, M(x,y,r): 측정신호 기울기차 벡터, NL: 벡터 샘플 개수, i: 시그마 변수, wi: i번째 가중치, : 가중치벡터 평균값, mi: i번째 측정 기울기값, : 측정벡터 평균값)(x, y|r: power system position variable, W(x,y,r): weight vector, M(x,y,r): measurement signal gradient difference vector, NL: number of vector samples, i: sigma variable, wi: the ith weight, : Weight vector average value, mi: ith measurement slope value, : Average value of measurement vector)
<수학식 4><Equation 4>
, ,
(x: 버스번호, W(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, y: 버스번호, W(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터)(x: bus number, W(x,x,0): weight vector calculated from bus x position, M(x,x,0): measurement gradient vector calculated from bus x position, y: bus number, W( y,y,0): weight vector calculated at bus y position, M(y,y,0): measurement gradient vector calculated at bus y position)
서브 고장위치 추정단계는 서브 고장위치 추정부(330)에서 고장 버스 산출단계(S310)로부터 산출된 고장 버스를 연결하는 전송선로를 이진탐색(Binary search)하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다(S330). 이는 전송선로에서의 고장위치 추정에 최적화된 이진탐색법을 이용하여 단계적인 고장위치 추정 기능을 구현하기 위한 단계라 할 수 있다.In the sub fault location estimation step, the sub fault
이 때 서브 고장위치 추정단계(S330)는 아래 수학식 5에 기초하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정할 수 있다. 이는 도 5와 같다.In this case, in the sub-failure location estimation step (S330), a failure location in the transmission line may be estimated in real time based on Equation 5 below. This is the same as in FIG. 5.
<수학식 5><Equation 5>
(r’: 버스 x로부터의 단위거리, rx: r’로부터 버스 x에 근접한 지점의 단위거리, ry: r’로부터 버스 y에 근접한 지점의 단위거리, W(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, D(n): 이진탐색 방향산출 함수, n: 시그마 변수, Nb: 이진탐색 횟수)(r': unit distance from bus x, rx: unit distance from r'to the point close to bus x, ry: unit distance from r'to the point near bus y, W(x,y,r'): ( Weight vector calculated at x,y,r') position, M(x,y,r'): measurement gradient vector calculated at (x,y,r') position, D(n): binary search direction calculation function , n: sigma variable, Nb: number of binary searches)
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야할 것이다.Although described and illustrated in connection with a preferred embodiment for illustrating the technical idea of the present invention above, the present invention is not limited to the configuration and operation as illustrated and described as described above, and deviates from the scope of the technical idea. It will be appreciated by those skilled in the art that many changes and modifications can be made to the present invention without. Accordingly, all such appropriate changes and modifications should be considered to be within the scope of the present invention.
100 : 기준 고장 전파정보 측정부
110 : 주파수 신호 측정부 130 : 누적신호 산출부
150 : 기울기 값 산출부 170 : 기준 고장 전파정보 정의부
200 : 초기 고장 전파정보 측정부
210 : 초기 가중치 값 정의부 230 : 최단경로 도출부
250 : 전송선로 구분부 270 : 초기 고장 전파정보 정의부
300 : 메인 고장위치 추정부
310 : 고장 버스 산출부 330 : 서브 고장위치 추정부100: reference fault radio wave information measuring unit
110: frequency signal measuring unit 130: accumulated signal calculating unit
150: slope value calculation unit 170: reference fault propagation information definition unit
200: initial failure radio wave information measuring unit
210: initial weight value definition unit 230: shortest path derivation unit
250: transmission line division unit 270: initial failure radio wave information definition unit
300: main fault location estimation unit
310: fault bus calculation unit 330: sub fault location estimation unit
Claims (20)
상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 기초로 초기 고장 전파정보를 측정하는 초기 고장 전파정보 측정부;를 포함하고,
상기 초기 고장 전파정보 측정부는,
상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 각 전송선로의 물리적 길이로 정의하는 초기 가중치 값 정의부; 와
상기 정의된 초기 가중치 값을 기초로 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 각각의 버스까지의 최단경로를 도출하는 최단경로 도출부;를 포함하며,
상기 도출된 최단경로 상에 존재하는 적어도 하나 이상의 전송선로를 상기 기 저장된 각 전송선로로부터 구분하는 전송선로 구분부; 와
상기 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 상기 도출된 최단경로를 고려한 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘에 기초하여 보정한 후, 이를 초기 고장 전파정보로 정의하는 초기 고장 전파정보 정의부;를 포함하며,
상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수 비교를 통해 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 메인 고장위치 추정부;를 포함하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.A reference fault propagation information measuring unit for measuring reference fault propagation information flowing from a Phasor measurement unit (PMU) of a plurality of electric buses constituting a power system to a transmission line connecting the buses;
Including; an initial failure propagation information measuring unit for measuring initial failure propagation information based on past failure data information previously stored in the network connected to the power system,
The initial failure propagation information measuring unit,
An initial weight value defining unit defining an initial weight value of each transmission line previously stored in a network connected to the power system as a physical length of each transmission line; Wow
Includes; a shortest path derivation unit for deriving the shortest path to each bus of the power system from a preset fault location based on the defined initial weight value,
A transmission line dividing unit for dividing at least one transmission line existing on the derived shortest path from each of the previously stored transmission lines; Wow
An initial failure propagation information defining unit for correcting each initial weight value corresponding to the at least one divided transmission line based on a neural network learning algorithm taking into account the derived shortest route, and then defining the initial failure propagation information as initial failure propagation information; Includes,
Estimating a fault location in the transmission line in real time by comparing the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring unit and a correlation coefficient corresponding to the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit. A real-time power system fault location estimation system based on a fault signal propagation time comprising a main fault location estimation unit.
전력계통을 구성하는 복수 개의 버스의 각 동기위상기로부터 주파수신호를 측정하는 주파수신호 측정부;
상기 측정된 주파수신호의 소정 기간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 생성하여 이를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출하는 누적신호 산출부;
상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출하는 기울기 값 산출부; 및
상기 산출된 각 동기위상기별 기울기 값 간의 차이 값을 각 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파시간 간의 차이에 해당하는 기준 가중치 값으로 정의하는 기준 고장 전파정보 정의부;를 포함하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.The method of claim 1, wherein the reference failure propagation information measuring unit,
A frequency signal measuring unit for measuring a frequency signal from each of the synchronization phasers of a plurality of buses constituting a power system;
An accumulated signal calculator configured to generate a difference signal for each sampling corresponding to before and after a predetermined period of the measured frequency signal and calculate an accumulated signal for each synchronization phase based on the difference signal;
A slope value calculator configured to linearize the calculated accumulated signal to calculate a slope value for each synchronization phase; And
Real-time based fault signal propagation time including; a reference fault propagation information defining unit defining a difference value between the calculated slope values for each sync phase as a reference weight value corresponding to a difference between reference fault propagation times flowing through each transmission line Power system fault location estimation system.
상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출하는 고장 버스 산출부; 및
상기 산출된 고장 버스를 연결하는 전송선로를 이진탐색(Binary search)하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 서브 고장위치 추정부;를 포함하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.The method of claim 1, wherein the main failure location estimation unit,
A fault bus calculation unit for calculating a fault bus having a maximum correlation coefficient corresponding to the reference fault propagation information measured by the reference fault propagation information measuring unit and the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit; And
A real-time power system fault location based on a fault signal propagation time including; a sub fault location estimating unit for estimating the fault location in the transmission line in real time by binary search of the transmission line connecting the calculated fault bus Estimation system.
아래 수학식 1로 표현되는 누적신호 산출식에 따라 상기 측정된 주파수신호의 소정 시간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.
<수학식 1>
(f(t): 누적신호 값, ROCOF(Rate of change of frequency): 차분신호 값, t: 시간(초), n: 신호 샘플 개수, k: 기준시간 상수)The method of claim 2, wherein the accumulated signal calculating unit,
Real-time power based on fault signal propagation time for calculating the accumulated signal for each synchronization phase based on the difference signal of each sampling corresponding to before and after a predetermined time of the measured frequency signal according to the cumulative signal calculation equation represented by Equation 1 below. System fault location estimation system.
<Equation 1>
(f(t): cumulative signal value, ROCOF (rate of change of frequency): differential signal value, t: time (seconds), n: number of signal samples, k: reference time constant)
아래 수학식 2로 표현되는 기울기 값 산출식에 따라 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.
<수학식 2>
(: 기울기 값, t: 시간(초), Nw: 시간윈도우 내의 샘플 개수, k: 임의변수, i: i번째 동기위상기)The method of claim 2, wherein the slope value calculation unit,
A real-time power system fault location estimation system based on a fault signal propagation time for calculating a slope value for each synchronization phase by linearizing the calculated accumulated signal according to the slope value calculation formula represented by Equation 2 below.
<Equation 2>
( : Slope value, t: time (seconds), Nw: number of samples in the time window, k: random variable, i: i-th sync phase)
다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 이용하여 상기 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 적어도 하나 이상의 최단경로를 도출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.The method of claim 1, wherein the shortest path derivation unit,
A real-time power system fault location estimation system based on a fault signal propagation time for deriving at least one or more shortest paths from the preset fault location to the bus of the power system using a Dijkstra algorithm.
상기 기준 고장 전파정보 정의부로부터 정의된 기준 가중치 값을 상기 전력계통에 연결된 네트워크에 저장하여 과거 고장데이터 정보를 업데이트하는 업데이트부;를 더 포함하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.The method of claim 2,
Real-time power system fault location estimation system based on a fault signal propagation time further comprising; an update unit for updating past fault data information by storing a reference weight value defined by the reference fault propagation information definition unit in a network connected to the power system .
아래 수학식 3 및 수학식 4에 기초하여 상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.
<수학식 3>
(x, y|r: 전력계통 위치 변수, W(x,y,r): 가중치 벡터, M(x,y,r): 측정신호 기울기차 벡터, NL: 벡터 샘플 개수, i: 시그마 변수, wi: i번째 가중치, : 가중치벡터 평균값, mi: i번째 측정 기울기값, : 측정벡터 평균값)
<수학식 4>
,
(x: 버스번호, W(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, y: 버스번호, W(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터)The method of claim 4, wherein the faulty bus calculation unit,
The correlation coefficient corresponding to the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring unit and the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit based on Equations 3 and 4 below becomes maximum. A real-time power system fault location estimation system based on fault signal propagation time to calculate faulty buses.
<Equation 3>
(x, y|r: power system position variable, W(x,y,r): weight vector, M(x,y,r): measurement signal gradient difference vector, NL: number of vector samples, i: sigma variable, wi: the ith weight, : Weight vector average value, mi: ith measurement slope value, : Average value of measurement vector)
<Equation 4>
,
(x: bus number, W(x,x,0): weight vector calculated from bus x position, M(x,x,0): measurement gradient vector calculated from bus x position, y: bus number, W( y,y,0): weight vector calculated at bus y position, M(y,y,0): measurement gradient vector calculated at bus y position)
아래 수학식 5에 기초하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 시스템.
<수학식 5>
(r’: 버스 x로부터의 단위거리, rx: r’로부터 버스 x에 근접한 지점의 단위거리, ry: r’로부터 버스 y에 근접한 지점의 단위거리, W(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, D(n): 이진탐색 방향산출 함수, n: 시그마 변수, Nb: 이진탐색 횟수)The method of claim 4, wherein the sub-failure location estimation unit,
A real-time power system fault location estimation system based on a fault signal propagation time for estimating a fault location in the transmission line in real time based on Equation 5 below.
<Equation 5>
(r': unit distance from bus x, rx: unit distance from r'to the point close to bus x, ry: unit distance from r'to the point near bus y, W(x,y,r'): ( Weight vector calculated at x,y,r') position, M(x,y,r'): measurement gradient vector calculated at (x,y,r') position, D(n): binary search direction calculation function , n: sigma variable, Nb: number of binary searches)
상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 과거 고장데이터 정보를 기초로 초기 고장 전파정보를 측정하는 초기 고장 전파정보 측정단계;를 포함하고,
상기 초기 고장 전파정보 측정단계는,
상기 전력계통에 연결된 네트워크에 기 저장된 각 전송선로의 초기 가중치 값을 각 전송선로의 물리적 길이로 정의하는 초기 가중치 값 정의단계; 와
상기 정의된 초기 가중치 값을 기초로 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 각각의 버스까지의 최단경로를 도출하는 최단경로 도출단계;를 포함하며,
상기 도출된 최단경로 상에 존재하는 적어도 하나 이상의 전송선로를 상기 기 저장된 각 전송선로로부터 구분하는 전송선로 구분단계; 와
상기 구분된 적어도 하나 이상의 전송선로에 해당하는 각 초기 가중치 값을 상기 도출된 최단경로를 고려한 뉴럴 네트워크 학습 알고리즘에 기초하여 보정한 후, 이를 초기 고장 전파정보로 정의하는 초기 고장 전파정보 정의단계;를 포함하며,
상기 기준 고장 전파정보 측정단계로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수 비교를 통해 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 메인 고장위치 추정단계;를 포함하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.A reference fault propagation information measuring step of measuring reference fault propagation information flowing from a Phasor measurement unit (PMU) of a plurality of electrical buses constituting a power system to a transmission line connecting the buses;
Including; initial failure propagation information measuring step of measuring initial failure propagation information based on past failure data information previously stored in the network connected to the power system,
The initial failure propagation information measuring step,
An initial weight value defining step of defining an initial weight value of each transmission line previously stored in a network connected to the power system as a physical length of each transmission line; Wow
Including; a shortest path derivation step of deriving the shortest path to each bus of the power system from a preset fault location based on the defined initial weight value,
A transmission line classifying step of dividing at least one transmission line existing on the derived shortest path from each of the previously stored transmission lines; Wow
An initial failure propagation information defining step of correcting each initial weight value corresponding to the at least one divided transmission line based on a neural network learning algorithm in consideration of the derived shortest route, and then defining the initial failure propagation information as initial failure propagation information; Includes,
Estimating a fault location in the transmission line in real time by comparing the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring step and a correlation coefficient corresponding to the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit. Main fault location estimation step; Real-time power system fault location estimation method based on a fault signal propagation time including.
주파수신호 측정부에서 전력계통을 구성하는 복수 개의 버스의 각 동기위상기로부터 주파수신호를 측정하는 주파수신호 측정단계;
누적신호 산출부에서 상기 측정된 주파수신호의 소정 기간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 생성하여 이를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출하는 누적신호 산출단계;
기울기 값 산출부에서 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출하는 기울기 값 산출단계; 및
기준 고장 전파정보 정의부에서 상기 산출된 각 동기위상기별 기울기 값 간의 차이 값을 각 전송선로로 흐르는 기준 고장 전파시간 간의 차이에 해당하는 기준 가중치 값으로 정의하는 기준 고장 전파정보 정의단계;를 포함하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.The method of claim 11, wherein the step of measuring the reference failure propagation information,
A frequency signal measuring step of measuring a frequency signal from each sync phase of a plurality of buses constituting a power system in a frequency signal measuring unit;
An accumulated signal calculating step of generating a difference signal for each sampling corresponding to before and after a predetermined period of the measured frequency signal by the accumulated signal calculating unit and calculating an accumulated signal for each synchronization phase based on the generated difference signal;
A slope value calculation step of calculating a slope value for each synchronization phase by linearizing the calculated accumulated signal in a slope value calculation unit; And
Including; a reference fault propagation information defining step of defining a difference value between the calculated slope values for each sync phase in the reference fault propagation information definition unit as a reference weight value corresponding to a difference between reference fault propagation times flowing through each transmission line; Real-time power system fault location estimation method based on fault signal propagation time.
고장 버스 산출부에서 상기 기준 고장 전파정보 측정단계로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정단계로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출하는 고장 버스 산출단계; 및
서브 고장위치 추정부에서 상기 산출된 고장 버스를 연결하는 전송선로를 이진탐색(Binary search)하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 서브 고장위치 추정단계;를 포함하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.The method of claim 11, wherein the step of estimating the main fault location comprises:
A fault for calculating a fault bus in which a correlation coefficient corresponding to the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring step and the initial fault propagation information measured from the initial fault propagation information measuring step in the fault bus calculation unit is maximum Bus calculation step; And
In a fault signal propagation time including; a sub fault location estimation step of estimating a fault location in the transmission line in real time by binary search of the transmission line connecting the calculated fault bus by the sub fault location estimator. Real-time power system fault location estimation method based.
아래 수학식 1로 표현되는 누적신호 산출식에 따라 상기 측정된 주파수신호의 소정 시간 전후에 해당하는 각 샘플링의 차분신호를 기초로 각 동기위상기별 누적신호를 산출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.
<수학식 1>
(f(t): 누적신호 값, ROCOF(Rate of change of frequency): 차분신호 값, t: 시간(초), n: 신호 샘플 개수, k: 기준시간 상수)The method of claim 12, wherein the calculating of the accumulated signal comprises:
Real-time power based on fault signal propagation time for calculating the accumulated signal for each synchronization phase based on the difference signal of each sampling corresponding to before and after a predetermined time of the measured frequency signal according to the cumulative signal calculation equation represented by Equation 1 below. System fault location estimation method.
<Equation 1>
(f(t): cumulative signal value, ROCOF (rate of change of frequency): differential signal value, t: time (seconds), n: number of signal samples, k: reference time constant)
아래 수학식 2로 표현되는 기울기 값 산출식에 따라 상기 산출된 누적신호를 선형화하여 각 동기위상기별 기울기 값을 산출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.
<수학식 2>
(: 기울기 값, t: 시간(초), Nw: 시간윈도우 내의 샘플 개수, k: 임의변수, i: i번째 동기위상기)The method of claim 12, wherein the calculating of the slope value comprises:
A real-time power system fault location estimation method based on a fault signal propagation time for calculating a slope value for each synchronization phase by linearizing the calculated accumulated signal according to the slope value calculation formula represented by Equation 2 below.
<Equation 2>
( : Slope value, t: time (seconds), Nw: number of samples in the time window, k: random variable, i: i-th sync phase)
다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 이용하여 상기 기 설정된 고장위치로부터 상기 전력계통의 버스까지의 적어도 하나 이상의 최단경로를 도출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.The method of claim 11, wherein the step of deriving the shortest path comprises:
A real-time power system fault location estimation method based on a fault signal propagation time for deriving at least one or more shortest paths from the preset fault location to a bus of the power system using a Dijkstra algorithm.
업데이트부에 의해 상기 기준 고장 전파정보 정의단계로부터 정의된 기준 가중치 값이 저장되어 과거 고장데이터 정보가 업데이트되는 네트워크인 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.The method of claim 12, wherein the network connected to the power system,
A real-time power system fault location estimation method based on a fault signal propagation time, which is a network in which past fault data information is updated by storing a reference weight value defined in the reference fault propagation information defining step by an update unit.
아래 수학식 3 및 수학식 4에 기초하여 상기 기준 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 기준 고장 전파정보와, 상기 초기 고장 전파정보 측정부로부터 측정된 초기 고장 전파정보에 해당하는 상관계수가 최대가 되는 고장 버스를 산출하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.
<수학식 3>
(x, y|r: 전력계통 위치 변수, W(x,y,r): 가중치 벡터, M(x,y,r): 측정신호 기울기차 벡터, NL: 벡터 샘플 개수, i: 시그마 변수, wi: i번째 가중치, : 가중치벡터 평균값, mi: i번째 측정 기울기값, : 측정벡터 평균값)
<수학식 4>
,
(x: 버스번호, W(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,x,0): 버스 x 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, y: 버스번호, W(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(y,y,0): 버스 y 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터)The method of claim 14, wherein the step of calculating the faulty bus comprises:
The correlation coefficient corresponding to the reference fault propagation information measured from the reference fault propagation information measuring unit and the initial fault propagation information measured by the initial fault propagation information measuring unit based on Equations 3 and 4 below becomes maximum. Real-time power system fault location estimation method based on fault signal propagation time to calculate faulty bus.
<Equation 3>
(x, y|r: power system position variable, W(x,y,r): weight vector, M(x,y,r): measurement signal gradient difference vector, NL: number of vector samples, i: sigma variable, wi: the ith weight, : Weight vector average value, mi: ith measurement slope value, : Average value of measurement vector)
<Equation 4>
,
(x: bus number, W(x,x,0): weight vector calculated from bus x position, M(x,x,0): measurement gradient vector calculated from bus x position, y: bus number, W( y,y,0): weight vector calculated at bus y position, M(y,y,0): measurement gradient vector calculated at bus y position)
아래 수학식 5에 기초하여 상기 전송선로에서의 고장위치를 실시간으로 추정하는 고장신호 전파시간에 기초한 실시간 전력계통 고장위치 추정 방법.
<수학식 5>
(r’: 버스 x로부터의 단위거리, rx: r’로부터 버스 x에 근접한 지점의 단위거리, ry: r’로부터 버스 y에 근접한 지점의 단위거리, W(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 가중치 벡터, M(x,y,r’): (x,y,r’) 위치에서 산출한 측정 기울기 벡터, D(n): 이진탐색 방향산출 함수, n: 시그마 변수, Nb: 이진탐색 횟수)The method of claim 14, wherein the step of estimating the sub-failure location comprises:
A real-time power system fault location estimation method based on a fault signal propagation time for estimating a fault location in the transmission line in real time based on Equation 5 below.
<Equation 5>
(r': unit distance from bus x, rx: unit distance from r'to the point close to bus x, ry: unit distance from r'to the point near bus y, W(x,y,r'): ( Weight vector calculated at x,y,r') position, M(x,y,r'): measurement gradient vector calculated at (x,y,r') position, D(n): binary search direction calculation function , n: sigma variable, Nb: number of binary searches)
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KR1020190127295A KR102225625B1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Real-time power system fault location estimation system and method |
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---|---|---|---|
KR1020190127295A KR102225625B1 (en) | 2019-10-14 | 2019-10-14 | Real-time power system fault location estimation system and method |
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-
2019
- 2019-10-14 KR KR1020190127295A patent/KR102225625B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9746511B2 (en) | 2015-11-25 | 2017-08-29 | Hitachi, Ltd. | Estimating the locations of power system events using PMU measurements |
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