KR102387198B1 - 배전자동화용 단말장치 및 이의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 변압기 저압 각 상의 회로에 흐르는 회로별 전류를 계측하는 계측부; 상기 회로별 전류의 평균값을 합산하여 각 상별 평균 전류를 연산하고, 상기 각 상별 평균 전류의 평균값인 3상 평균 전류를 연산하는 연산부; 상기 상별 평균 전류를 비교하여 가장 큰 전류값을 가지는 제1상과 가장 작은 전류값을 가지는 제2상을 판별하는 비교부; 상기 제1상의 평균 전류와 상기 3상 평균 전류의 차이값과 가장 유사한 평균 전류값을 가지는 대상 회로를 판별하는 판별부; 및 상기 대상 회로를 상기 제2상의 예비회로에 연결하는 제어부를 포함하는 배전자동화용 단말장치를 제공한다.

Description

배전자동화용 단말장치 및 이의 제어 방법{FEEDER REMOTE TERMINAL UNIT AND ITS CONTROL METHOD}
본 발명의 일실시예는 배전자동화용 단말장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이으로, 구체적으로는 배전자동화 시스템에 적용될 수 있는 배전자동화용 단말장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
3상 4선식 전력 공급 방법에 있어서 A상-N상, B상-N상, C상-N상을 통해 220V를　부하에 전원 공급할 경우　부하별로 전력사용 여부 등에 따라　상별로　부하량에 차이가 발생하는 경우 역률이 저하됨은 물론, 전력 공급　변압기의 각 상 권선에 부분적인 과부하상태가 야기되어 전력 공급　변압기가 소손되는 등의 문제점이 발생하고 있다.
그러므로 이러한　부하　불평형율을 측정하여 설정값 이상으로　불평형　상태인 경우 시정을 위한 보수 작업을 실시함으로써 역률 저하와 전력 공급　변압기의 소손을 방지할 수 있게 되는 것인바, 시공자가 설치 시 별도로 검사를 실시하여　부하　불평형율을 판정하여야 하며, 설비의 설치 후에는 관리자가 수시로　부하　불평형율을 검사하지 않으면　부하　불평형　발생 여부를 감지하지 못하여 이로 인한 역률 저하와 전력 공급　변압기의 손상이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 지상 변압기 저압부 각 상의 부하제사용량을 동기화 시킬 수 있는 배전자동화용 단말장치 및 이의 제어 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 변압기 저압 각 상의 회로에 흐르는 회로별 전류를 계측하는 계측부; 상기 회로별 전류의 평균값을 합산하여 각 상별 평균 전류를 연산하고, 상기 각 상별 평균 전류의 평균값인 3상 평균 전류를 연산하는 연산부; 상기 상별 평균 전류를 비교하여 가장 큰 전류값을 가지는 제1상과 가장 작은 전류값을 가지는 제2상을 판별하는 비교부; 상기 제1상의 평균 전류와 상기 3상 평균 전류의 차이값과 가장 유사한 평균 전류값을 가지는 대상 회로를 판별하는 판별부; 및 상기 대상 회로를 상기 제2상의 예비회로에 연결하는 제어부를 포함하는 배전자동화용 단말장치를 제공한다.
상기 예비회로는 제5회로일 수 있다.
상기 연산부는 하기 수학식 1에 따라 상기 3상 평균 전류를 연산할 수 있다.
Figure 112020006413471-pat00001
(수학식 1에서 IAa는 A상의 평균 전류, IBb는 B상의 평균 전류, ICc는 C상의 평균전류, IaverN은 각상의 회로별 평균전류, n은 각 상의 회로 개수이다)
상기 연산부는 15분 내지 60분사이의 전류를 수집하여 상기 회로별 전류의 평균값을 연산할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변압기 저압 각 상의 회로에 흐르는 회로별 전류를 계측하는 단계; 상기 회로별 전류의 평균값을 합산하여 각 상별 평균 전류를 연산하는 단계; 상기 각 상별 평균 전류의 평균값인 3상 평균 전류를 연산하는 단계; 상기 상별 평균 전류를 비교하여 가장 큰 전류값을 가지는 제1상과 가장 작은 전류값을 가지는 제2상을 판별하는 단계; 상기 제1상의 평균 전류와 상기 3상 평균 전류의 차이값과 가장 유사한 평균 전류값을 가지는 대상 회로를 판별하는 단계; 및 상기 대상 회로를 상기 제2상의 예비회로에 연결하는 단계를 포함하는 배전자동화용 단말장치의 제어 방법를 제공한다.
본 발명인 지상 변압기를 통하여 흐르는 각 상의 전류 불평형을 방지할 수 있다.
또한, 각 상의 부하 사용량에 따라 발생하는 위상차 및 누설전류를 방지할 수 있다.
또한, 계통의 안정도를 향상시킬 수 있다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 배전자동화용 단말장치의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예예 따른 배전자동화용 단말장치의 개념도이다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 배전자동화용 단말장치의 구성 블록도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 배전자동화용 단말장치 제어 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
실시예에서, 배전 자동화 시스템이란 배전설비 현장에 분포되어 있는 배전선로 개폐기, 차단기를 정보 통신 기술을 이용하여 주장치에서 원격 감시, 제어하고 배전선로 고장발생(배전선로의 단락, 지락사고 등)시에 고장구간을 자동을 검출 할 수 있는 장치의 집합체를 말한다.
배전자동화 시스템은 배전선로에 설치되는 개폐기, 차단기, 배전자동화용 단말장치, 통신장치와 운영실에서 배전자동화 기기를 원격 감시 제어하기 위한 주장치로 구성될 수 있다. 배전자동화 시스템은 주장치와 통신장치간의 데이터 통신에 의해 현장에 설치된 배전자동화용 단말장치로부터 배전선로의 각종 데이터를 취득하고 이를 이용하여 배전계통을 감시 관리하게 된다.
도1은 본 발명의 실시예에 따른 배전자동화용 단말장치의 사시도이다. 도1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 배전자동화용 단말장치(100)는 배전자동화기기의 제어함(10)에 조작부(400), 통신장치(200) 및 비상전원으로 동작하는 축전지(500)와 함께 설치될 수 있다.
조작부(400)는 차단기 및 개폐기의 동작상태를 배전자동화용 단말장치(100)에 전달하고 배전자동화용 단말장치(100)의 제어신호를 수신하여 차단기 및 개폐기를 제어하는 역할을 수행할 수 있다. 조작부(400)의 일측면은 배전자동화용 단말장치(100)와 연결되고, 다른 일측면은 제어 케이블을 통해 개폐기 및 차단기와 연결된다. 배전자동화용 단말장치(100)가 개폐기 및 차단기를 투개방하기 위한 제어신호를 생성하는 경우, 제어신호는 조작부(400)에 연결된 제어 케이블을 통해 개폐기 및 차단기로 전달될 수 있다.
축전지(500)는 배전자동화 기기에 전력을 공급하는 외부전원이 고장 등으로 인하여 상실되는 경우 비상전원으로 동작하여 배전자동화 기기가 정상적으로 동작할 수 있도록 전력을 공급할 수 있다.
통신장치(200)는 배전자동화용 단말장치(100)로부터 생성된 정보를 주장치로 전송하고, 관리자의 제어 명령을 주장치로부터 배전자동화용 단말장치(100)로 전송하기 위한 통신 기능을 수행할 수 있다. 통신장치(200)는 광케이블 모뎀 등을 통한 유선방식일 수 있으며, TRS 모뎀 등을 통한 무선방식 일 수 있다.
배전자동화용 단말장치(100)는 배전선로의 데이터를 계측하고 통신장치(200)를 통하여 계측된 데이터를 전송할 수 있다. 배전자동화용 단말장치(100)는 이벤트 발생시 주장치로 이벤트 발생을 보고하고 주장치의 제어명령에 따라 개폐기의 투개방을 제어할 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예예 따른 배전자동화용 단말장치의 개념도이고, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 배전자동화용 단말장치(100)의 구성 블록도이다. 도2 및 도3을 참조하면, 실시예에 따른 배전자동화용 단말장치(100)는 계측부(110), 연산부(120), 비교부(130), 판별부(140) 및 제어부(150)를 포함하여 구성될 수 있다.
계측부는 변압기 저압 각 상의 회로에 흐르는 회로별 전류를 계측할 수 있다. 계측부(110)가 계측하는 배전선로의 데이터는 전류, 전압, 고장전류, 역률 등을 포함할 수 있다. 또한 고장표시기 및 단선/결상과 위상불일치 등 계통과 설비에 대한 상태 계측을 수행할 수 있다. 예를 들면, 계측부는 로그스키코일을 포함할 수 있다. 계측부는 각 상의 회로별로 체결된 로그스크 코일을 통해 계측을 수행할 수 있다.
실시예에서 변압기 저압부에 연결된 각 상에는 5개의 회로가 배치되어 있다. 계측부는 각 상의 회로별로 전류를 계측하여 연산부로 전달할 수 있다.
실시예에서 제5회로는 예비회로로서 각 상에 연결되어 있지 않음을 확인할수 있다.
연산부(120)는 회로별 전류의 평균값을 합산하여 전류의 평균값을 합산값인 각 상별 평균 전류 및 각 상별 평균 전류의 평균값인 3상 평균 전류를 연산할 수 있다.
실시예에서 회로별 전류의 평균값은 소정 시간 동안 계측된 회로별 전류값의 평균값을 의미할 수 있다. 예를 들면, 연산부(120)는 15분, 30분, 45분 또는 60분 주기로 계측된 회로별 전류값의 평균치를 연산함으로써 회로별 전류의 평균값을 산출할 수 있다.
실시예에서 각 상별 평균 전류는 특정 상의 소정 시간 동안의 전류 평균값을 의미할 수 있다. 연산부(120)는 회로별 전류의 평균값을 합산하여 각 상별 평균 전류를 연산할 수 있다.
예를 들면, 연산부(120)는 연산부(120)는 하기 수학식 2에 따라 3상 평균 전류를 연산할 수 있다.
Figure 112020006413471-pat00002
수학식 2에서 IAa는 A상의 평균 전류, IBb는 B상의 평균 전류, ICc는 C상의 평균전류, IaverN은 각상의 회로별 평균전류, n은 각 상의 회로 개수이다.
또한, 연산부(120)는 산출된 각 상별 평균 전류의 평균치를 연산함으로써 3상 평균 전류를 연산할 수 있다. 예를 들면, 연산부(120)는 하기 수학식 3에 따라 3상 평균전류를 연산할 수 있다.
Figure 112020006413471-pat00003
수학식 3에서 I3a는 3상 평균 전류이다.
비교부(130)는 상별 평균 전류를 비교하여 가장 큰 전류값을 가지는 제1상과 가장 작은 전류값을 가지는 제2상을 판별할 수 있다.
판별부(140)는 제1상의 평균 전류와 3상 평균 전류의 차이값과 가장 유사한 평균 전류값을 가지는 대상 회로를 판별할 수 있다. 판별부(140)는 가장 큰 전류값을 가지는 제1상의 평균 전류와 3상 평균 전류의 차이값을 연산할 수 있다. 예를 들면, 판별부(140)는 하기 수학식 4에 따라 제1상의 평균 전류와 3상 평균 전류의 차이값을 연산할 수 있다.
Figure 112020006413471-pat00004
수학식 4에서 I3a는 3상 평균 전류이고, IMAX는 제1상의 평균 전류이고, α는 차이값이다. 판별부(140)는 차이값 α와 회로별 전류의 평균값을 상호 비교하여 가장 유사한 회로별 전류의 평균값을 판별할 수 있다. 이 때, 가장 유사한 회로별 전류의 평균값을 가진 회로는 대상 회로로 설정될 수 있다.
제어부(150)는 대상 회로를 제2상의 예비회로에 연결할 수 있다. 제어부(150)는 판별부(140)에서 판별한 대상 회로를 가장 작은 전류값을 가지는 제2상의 예비회로로 연결할 수 있다. 이 때, 제2상의 예비회로는 제2상의 5회로를 의미할 수 있다.
제어부(150)는 15분, 30분, 45분 또는 60분을 주기로 대상 회로를 제2상의 예비회로로 연결하도록 함으로써 각 상의 부하가 동기화 될 수 있도록 제어할 수 있다. 이 때, 제2상의 예비회로로 연결된 대상 회로는 이후 동기화 과정에서 예비회로로 사용될 수 있다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 배전자동화용 단말장치 제어 방법의 순서도이다.
먼저, 변압기 저압 각 상의 회로에 흐르는 회로별 전류를 계측한다(S401).
다음으로, 회로별 전류의 평균값을 합산하여 각 상별 평균 전류를 연산한다(S402).
다음으로, 각 상별 평균 전류의 평균값인 3상 평균 전류를 연산한다(S403).
다음으로, 상별 평균 전류를 비교하여 가장 큰 전류값을 가지는 제1상과 가장 작은 전류값을 가지는 제2상을 판별한다(S404).
다음으로, 제1상의 평균 전류와 3상 평균 전류의 차이값과 가장 유사한 평균 전류값을 가지는 대상 회로를 판별한다(S405).
다음으로, 대상 회로를 제2상의 예비회로에 연결한다(S406).
다음으로, 15분, 30분, 45분 또는 60분을 주기로 대상 회로를 제2상의 예비회로로 연결하도록 함으로써 각 상의 부하가 동기화 될 수 있도록 제어한다. 이 때, 제2상의 예비회로로 연결된 대상 회로는 이후 동기화 과정에서 예비회로로 사용될 수 있다(S407).
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는　기록매체　내지 저장매체도 들 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 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: 배전자동화용 단말장치
110: 계측부
120: 연산부
130: 비교부
140: 판별부
150: 제어부

Claims (6)

  1. 변압기 저압 각 상의 회로에 흐르는 회로별 전류를 계측하는 계측부;
    상기 회로별 전류의 평균값을 합산하여 각 상별 평균 전류를 연산하고, 상기 각 상별 평균 전류의 평균값인 3상 평균 전류를 연산하는 연산부;
    상기 상별 평균 전류를 비교하여 가장 큰 전류값을 가지는 제1상과 가장 작은 전류값을 가지는 제2상을 판별하는 비교부;
    상기 제1상의 평균 전류와 상기 3상 평균 전류의 차이값과 가장 유사한 평균 전류값을 가지는 대상 회로를 판별하는 판별부; 및
    상기 대상 회로를 상기 제2상의 예비회로에 연결하는 제어부를 포함하며,
    상기 판별부는 하기 수학식 1에 따라 상기 제1상의 평균 전류와 상기 3상 평균 전류의 차이값을 산출하고, 상기 차이값과 회로별 전류의 평균값을 상호 비교하여 가장 유사한 회로별 전류의 평균값을 판별하며, 가장 유사한 회로별 전류의 평균값을 가진 회로를 상기 대상 회로로 설정하는 배전자동화용 단말장치.
    [수학식 1]
    Figure 112021140888578-pat00010

    (수학식 1에서 I3a는 3상 평균 전류이고, IMAX는 제1상의 평균 전류이고, α는 차이값이다)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예비회로는 각 상에 연결되어 있지 않은 제5회로인 배전자동화용 단말장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 하기 수학식 2에 따라 상기 3상 평균 전류를 연산하는 배전자동화용 단말장치.
    [수학식 2]
    Figure 112021140888578-pat00011

    (수학식 2에서 IAa는 A상의 평균 전류, IBb는 B상의 평균 전류, ICc는 C상의 평균전류, IaverN은 각상의 회로별 평균전류, n은 각 상의 회로 개수이다)
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연산부는 15분 내지 60분사이의 전류를 수집하여 상기 회로별 전류의 평균값을 연산하는 배전자동화용 단말장치.
  5. 변압기 저압 각 상의 회로에 흐르는 회로별 전류를 계측하는 단계;
    상기 회로별 전류의 평균값을 합산하여 각 상별 평균 전류를 연산하는 단계;
    상기 각 상별 평균 전류의 평균값인 3상 평균 전류를 연산하는 단계;
    상기 상별 평균 전류를 비교하여 가장 큰 전류값을 가지는 제1상과 가장 작은 전류값을 가지는 제2상을 판별하는 단계;
    상기 제1상의 평균 전류와 상기 3상 평균 전류의 차이값과 가장 유사한 평균 전류값을 가지는 대상 회로를 판별하는 단계; 및
    상기 대상 회로를 상기 제2상의 예비회로에 연결하는 단계를 포함하며,
    상기 대상 회로를 판별하는 단계는,
    하기 수학식 3에 따라 상기 제1상의 평균 전류와 상기 3상 평균 전류의 차이값을 산출하고, 상기 차이값과 회로별 전류의 평균값을 상호 비교하여 가장 유사한 회로별 전류의 평균값을 판별하며, 가장 유사한 회로별 전류의 평균값을 가진 회로를 상기 대상 회로로 설정하는 배전자동화용 단말장치의 제어 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112021140888578-pat00012

    (수학식 3에서 I3a는 3상 평균 전류이고, IMAX는 제1상의 평균 전류이고, α는 차이값이다)』
  6. 제5항의 배전자동화용 단말장치의 제어 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한　기록매체.
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