KR102397664B1 - 배선 계통의 단선 선로에 의한 사고 예방 방법 - Google Patents

Abstract

상류측 전력계통 분배시스템과 하류측 전력계통 분배장치 사이에 연결된 전력선에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 획득하는 단계, 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 획득하는 단계, 및 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 단계를 포함하는 전력계통 제어방법을 공개한다.

Description

배선 계통의 단선 선로에 의한 사고 예방 방법{Method for preventing accidents due to disconnection of power distribution line}

본 발명은 전력 시스템 모니터링 및 처리방법에 관한 것으로서, 특히 변전소로부터 분배되는 배전선에서의 사고여부를 빠른 시간 내에 확정하는 기술에 관한 것이다.

현재 배전 자동화 시스템에서 배전 선로의 사고를 차단하는 기술은 CB(Circuit Breaker) 및 R/C(Recloser)로 선로를 보호하는 방법을 이용하고 있다. 대표적으로 R/C에서 사고 전류를 검출하여 3회까지 재폐로를 통해 배전선로의 사고를 차단하고 계통을 보호하도록 구성되어 있다. 그러나 고장유무를 판단하기 위해 개폐기 본체로부터 입수하는 전압, 전류 정보가 센서의 부정확성으로 인해 오정보를 발생함으로써, 배전센터에서 단선/결상 정보를 신뢰하지 않는 실정이다. 이로 인해 절연전선 단선 시 즉시 선로차단이 이루어지지 않아 안전사고가 우려되고, 산불 등 재해를 일으킬 위험에 놓여 있다. 이와 관련된 구체적인 기술적 구성을 이하 도 1을 통해 설명한다.

도 1은 초고압 전력을 고압 전력으로 변전하는 변전소(20), 상기 변전소로부터 분기된 복수 개의 피더들(Feeder#1~Feeder#3), 상기 피더들에 각각 연결된 리클로져들(30, RC1~RC3), 상기 리클로져들에 연결된 고압전력선(PL)들, 상기 고압전력선들에 각각 연결된 개폐기(40)들, 상기 개폐기에 각각 설치된 RTU들(51~56), 상기 피더/전력선들에 연결되어 있는 상용전력 변압기(TR)들의 연결관계를 간략히 나타낸 다이어그램이다.

개폐기(40)(예컨대, 41)에는 전력선(PL)들이 연결되어 있을 수 있는데, 이러한 전력선들(PL)이 단선되는 사고가 발생할 수 있다. 예컨대 개폐기(41)에는 상류측 전력선(PL1)과 하류측 전력선(PL11)이 연결되어 있을 수 있다. 이 중 상류측 전력선(PL1)의 단선 여부는 상기 상류측 전력선(PL1)에 연결된 리클로져(30)(예컨대, 31)에서 검출할 수 있다. 그런데 리클로져(31)는 상기 전력선(PL1)이 실제로 단선된 경우에만 단선이라고 판단하지 않고, 상기 전력선(PL1)에 아주 일시적인 문제(예컨대 전력선(PL1)에 부러진 나뭇가지가 잠깐 부딪힌 경우와 같이 바로 자연적으로 해결되는 문제)가 발생한 경우에도 단선이라고 판단하도록 되어 있을 수 있다.

상기 실제로 단선된 경우에는 상기 전력선(PL1)을 통해 공급되는 전력에 의한 전압 제로 크로싱(ZeroCrossing)이 발생하지 않을 것이지만, 상기 아주 일시적인 문제가 발생한 경우에는 상기 전력선(PL1)을 통해 공급되는 전력에 의한 전압 제로 크로싱이 지속적으로 발생할 수 있다.

상기 리클로져(31)는 일단 단선이라고 판단된 경우에는 상기 리클로져(31)에 연결된 상기 전력선(PL1)과 다른 전력선(예컨대, PL11) 간의 연결을 끊게 된다. 그런데 상술한 바와 같이 상기 전력선에 아주 일시적인 문제가 발생한 경우일 수도 있기 때문에, 상기 전력선에 의해 제공되는 교류상용전원의 3주기, 예컨대 50ms 후에는 다시 상기 전력선에 대한 전력공급을 재개할 수 있다. 상기 전력공급을 재개한 이후에 상기 전력선의 상태에 이상이 없다고 판단된 경우에는 상기 전력선에 대한 전력공급을 계속 유지할 수 있다.

그러나 상기 전력공급을 재개한 이후에도 역시 상기 전력선(PL1)이 단선되었다고 판단되는 경우에는, 상기 리클로져(31)는 다시 상기 전력선(PL1)과 다른 전력선(PL11) 간의 연결을 다시 끊을 수 있다. 즉, 이 경우에는 상기 전력선(PL1)에 자연히 해결되는 아주 일시적인 문제가 발생한 것이 아니라, 실질적이고 반영구적인 문제가 발생한 것이라고 확정하는 것이다. 그런데 이러한 확정과정에서, 문제가 발생한 상기 전력선(PL1)에 전력을 잠깐이라도 제공하는 동안 큰 사고가 발생할 수 있다. 예컨대, 전주에 벼락이 떨어져서 단선이 되면 즉시 지속적으로 전력공급을 중단해야 하는데, 단선된 선로가 나무 등에 접촉한 상태에서 잠깐이라고 전력공급을 재개하게 되면 스파크 등의 발생으로 인하여 산불 등이 발생할 수 있으며, 이는 실제로 심각한 위협이 된다.

따라서 전력계통에 실질적인 문제가 발생한 경우 그 사실을 신속히 확정하는 기술이 요구된다.

본 발명은 상용전원이 분배되는 분배전력계통에 문제가 발생한 경우, 그 사실을 신속히 확정하는 기술을 제공하고자 한다.

현행 배전자동화용 개폐기의 전압센싱 방식(하우징 또는 CPD)으로는 절연전선 단선으로 인한 고저항 지락고장을 정확히 검출할 수 없으므로, 본 발명에서는 RTU에서 고저항 지락고장을 검출할 수 있는 분석장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 관점에 따라 제공되는 배선 계통의 제어방법은, 변전소에 연결된 제1피더에 제1리클로져와 제1개폐기 사이의 제1구간의 전력선에 단선이 발생한 경우 상기 제1구간의 전력선의 단선 유무를 정확하게 찾아내는 과정을 포함하는 방법에 관한 것이다.

구체적으로는, 상기 제1개폐기에 연결된 제1RTU이, 상기 제1개폐기에 연결된 전력선으로부터 전압을 검출하는 회로를 이용하여 상기 회로로부터 검출된 신호의 제로 크로싱 시점을 검출하는 단계를 포함한다. 여기서 상기 제1개폐기에 연결된 전력선은 예컨대 상기 제1구간의 전력선 또는 상기 제1개폐기에 연결된 또 다른 세그먼트의 전력선으로서 상기 제1구간의 전력선과 동일한 위상을 갖는 전력선일 수 있다. 상기 배선 계통을 통해 흐르는 전력이 교류전력이고, 예컨대 60Hz의 주파수를 갖고 있다면 상기 제로 크로싱 시점 간의 간격은 1/60 = 16.7ms가 될 것이다. 따라서 한 개의 제로 크로싱 시점이 주어지면, 그 다음에 발생할 제로 크로싱 시점을 예측할 수 있다.

제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생되지 않은 시점을 브레이크 다운 검출시점이라고 지칭할 수 있다.

상기 방법은, 상기 제1RTU 또는 상기 제1개폐기가, 상기 브레이크 다운 검출시점을 기록하는 단계를 포함한다. 상기 시점은 상기 제1RTU 또는 상기 제1개폐기에 연결된 GPS를 이용하여 결정할 수 있다.

그 다음, 상기 방법은 상기 제1RTU 또는 상기 제1개폐기가, 상기 브레이크 다운 검출시점을 원격의 서버에 전송하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 서버가 상기 브레이크 다운 검출시점을 수신하면, 상기 서버는 해당 시점에서 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았다고 결정할 수 있다. 이를 위해 상기 제1RTU 또는 상기 제1개폐기가, 상기 브레이크 다운 검출시점을 상기 서버에게 전송할 때에 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았음을 나타내는 부가 정보를 함께 송신할 수 있다.

그리고 상기 방법은, 상기 제1리클로져가 상기 제1구간의 전력선에 발생한 사고를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 이 단계는 종래기술에 의해 이루어질 수 있으며, 본 발명의 권리범위가 그 구체적인 방법에 의해 완전히 제한되는 것은 아니다.

또한, 상기 방법은, 상기 제1리클로져와 상기 서버가 서로 통신하여, 상기 제1구간의 전력선에 발생한 사고가 검출되었는지 여부에 관한 제1정보와, 상기 제1개폐기에서 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았는지 여부에 관한 제2정보를 함께 이용하여 상기 제1리클로져의 다음 동작상태를 결정하는 단계를 포함한다.

상기 제1리클로져의 동작상태를 결정하는 장치는 상기 제1리클로져이거나 또는 상기 서버일 수 있다.

상기 제1리클로져의 동작상태를 결정하는 장치가 상기 제1리클로져인 경우에는, 상기 서버가 상기 브레이크 다운 검출시점을 수신한 직후 또는 상기 서버가 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았다고 결정한 직후에, 제로 크로싱 알람을 생성하는 단계가 실행될 수 있다. 그리고 상기 서버는 상기 제로 크로싱 알람을 상기 제1리클로져에게 전송하는 단계가 실행될 수 있다. 이때, 상기 제1리클로져는, 상기 제1리클로져가 상기 제1구간의 전력선에 발생한 사고를 검출한 시점과, 상기 제1리클로져가 상기 서버로부터 상기 제로 크로싱 알람을 수신한 시점 간의 간격의 절대값이 소정의 값보다 작은 경우에는 상기 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실을 확정하고, 그에 따른 후속 동작을 실행할 수 있다. 예컨대 상기 후속 동작은 상기 제1리클로져가 상기 제1피더와 상기 제1구간의 전력선 간의 연결을 지속적으로 끊는 것이다.

이와 달리, 상기 제1리클로져의 동작상태를 결정하는 장치가 상기 서버인 경우에는, 상기 제1리클로져가 상기 사고의 검출 사실 및 그 검출 시점을 상기 서버에게 전송할 수 있다. 이때, 상기 서버는, 상기 제1리클로져가 상기 제1구간의 전력선에 발생한 사고를 검출한 시점과, 상기 브레이크 다운 검출시점 간의 간격의 절대값이 소정의 값보다 작은 경우에는 상기 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실을 확정하고, 그에 따른 후속 동작을 실행할 수 있다. 예컨대 상기 후속 동작은 상기 서버가 상기 제1리클로져에게, 상기 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되었다는 사실을 알리거나, 또는 상기 제1리클로져에게 특정 명령을 전송하는 것일 수 있다. 상기 특정 명령은 예컨대 상기 제1리클로져가 상기 제1피더와 상기 제1구간의 전력선 간의 연결을 지속적으로 끊는 것이다.

상기 제1리클로져는 상기 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되었다는 사실을 상기 서버로부터 수신하면 그에 따른 후속 동작을 실행할 수 있다. 예컨대 상기 후속 동작은 상기 제1리클로져가 상기 제1피더와 상기 제1구간의 전력선 간의 연결을 지속적으로 끊는 것이다.

상기 제1리클로져가 상기 제1리클로져의 동작상태를 결정하는 경우, 상기 서버가 상기 제1리클로져의 동작상태를 결정하는 경우에 비하여 상기 동작상태의 결정이 더 신속하게 이루어질 수도 있다.

상기 제1리클로져의 동작상태의 결정은 상기 제1리클로져가 상기 제1구간의 전력선에 발생한 사고를 검출한 시점으로부터 미리 결정된 제한 시간 내에 이루어질 수 있다. 바람직한 실시예에서, 상기 제한 시간은 상기 제1구간의 전력선에 공급되는 상용전력의 교류 주파수의 3개 주기일 수 있다. 예컨대 상기 교류 주파수가 60Hz인 경우 1주기를 1/60 s이며, 이때 상기 3개 주기는 3/60 s= 50 ms 일 수 있다.

상기 제1개폐기에 연결된 전력선으로부터 전압을 검출하는 회로는 상기 제1개폐기의 전압감지센서 및 전류감지센서를 포함할 수 있다. 상기 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생되지 않았다는 결정은, 상기 전압감지센서 및 전류감지센서 모두에서 제로 크로싱이 검출되지 않은 경우에 이루어질 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 재폐로 기능을 판단하는 방법은, 제1피더에 제1리클로져와 제1개폐기 사이에 B 페이즈(phase) 단선이 발생 하였을 때 구간의 단선 유무를 정확하게 찾는 방법으로 제1RTU에서 제1개폐기로부터 전압을 검출하는 회로로부터 주파수의 제로 크로싱 신호를 검출하고, 제로 크로싱 검출 안 되는 시점의 시간을 GPS로부터 받아 기록하여 서버로 전송하는 과정을 포함한다. 이때 제1리클로져에서도 사고를 검출하여 선로를 차단 또는 차단하기 위한 과정으로 서버로 사고 내용을 전달하여 판단하는 과정에서 단순 누설전류에 의한 사고인지 단선인지를 제1개폐기의 주파수 검출을 비교하여 재폐로 기능을 판단하는 과정을 포함한다.

본 발명의 다른 관점에 따라 제공되는 단선 유무를 판단하는 방법은, 개폐기의 전압 및 전류 감지 센서로부터 입력되는 상용전원의 60Hz 성분의 제로 크로싱이 두 개의 센서로부터 검출되지 않는 시점에서 3주기 이하의 검출을 통해 사고로 감지하여 서버로 이벤트를 발생 시키고, 사고로 인지한 서버가 같은 피더의 리클로져로 사고 내용을 전달하여 상기 리클로져가 사고로 감지된 내용과 동일한 시간 및 위상을 비교하는 과정을 포함한다.

본 발명의 일 관점에 따라, 서버가, 리클로져와 개폐기 사이에 연결된 전력선에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생되지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 상기 개폐기에 연결된 장치로부터 수신하는 단계; 및 상기 리클로져가 검출한 상기 전력선에 발생한 사고의 발생시점에 관한 제1정보와, 상기 브레이크 다운 검출시점에 관한 제2정보를 함께 이용하여 상기 리클로져의 동작상태가 결정되도록, 상기 서버가 상기 리클로져와 통신하는 단계;를 포함하는, 리클로져의 동작 제어방법이 제공될 수 있다.

이때, 상기 통신하는 단계는, 상기 서버가, 상기 발생시점을 상기 리클로져로부터 수신하는 단계; 상기 서버가, 상기 발생시점과 상기 브레이크 다운 검출시점 간의 간격의 소정의 값보다 작은 경우에는 상기 전력선에 사고가 발생했다는 것을 확정하는 단계; 및 상기 서버가, 상기 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되었다는 사실 또는 특정 명령을 상기 리클로져에게 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 통신하는 단계는, 상기 서버가, 상기 브레이크 다운 검출시점을 수신한 직후 또는 상기 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았다고 결정한 직후에, 상기 브레이크 다운 검출시점을 포함하는 제로 크로싱 알람을 생성하여 상기 제로 크로싱 알람을 상기 리클로져에게 전송하는 단계;를 포함하며, 상기 리클로져는, 상기 발생시점과 상기 브레이크 다운 검출시점 간의 간격이 소정의 값보다 작은 경우에는 상기 전력선에 사고가 발생했다는 것을 확정하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되는 시점은, 상기 리클로져가 상기 전력선에 발생한 사고의 발생시점을 검출한 검출시점으로부터 소정의 시간 이내이며, 상기 소정의 시간은 상기 교류전력의 주파수의 3배수일 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라, 통신부 및 처리부를 포함하는 리클로져 동작 제어 서버가 제공될 수 있다. 이때, 상기 처리부는, 상기 통신부를 통해, 리클로져와 개폐기 사이에 연결된 전력선에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생되지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 상기 개폐기에 연결된 장치로부터 수신하는 단계를 수행하도록 되어 있고, 그리고 상기 리클로져가 검출한 상기 전력선에 발생한 사고의 발생시점에 관한 제1정보와, 상기 브레이크 다운 검출시점에 관한 제2정보를 함께 이용하여 상기 리클로져의 동작상태가 결정되도록, 상기 통신부를 통해 상기 리클로져와 통신하는 단계를 수행하도록 되어 있다.

이때, 상기 처리부는, 상기 통신하는 단계에서, 상기 발생시점을 상기 리클로져로부터 수신하는 단계; 상기 발생시점과 상기 브레이크 다운 검출시점 간의 간격의 소정의 값보다 작은 경우에는 상기 전력선에 사고가 발생했다는 것을 확정하는 단계; 및 상기 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되었다는 사실 또는 특정 명령을 상기 리클로져에게 전송하는 단계;를 실행하도록 되어 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따라, 리클로져; 개폐기; 및 서버;를 포함하는 배전 관리 시스템이 제공될 수 있다. 이때, 상기 개폐기 또는 상기 개폐기에 로컬로 연결된 장치는, 상기 리클로져와 상기 개폐기 사이에 연결된 전력선에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생되지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 상기 서버에게 전송하도록 되어 있다. 그리고, 상기 리클로져는, 상기 전력선에 발생한 사고의 발생시점을 검출하여 상기 발생시점을 상기 서버에게 전송하도록 되어 있다. 그리고 상기 서버는, 상기 발생시점과 상기 브레이크 다운 검출시점 간의 간격의 소정의 값보다 작은 경우에는 상기 전력선에 사고가 발생했다는 것을 확정하도록 되어 있고, 상기 전력선에 사고가 발생했다는 것이 확정되면 상기 확정에 관한 정보를 상기 리클로져에게 전송하도록 되어 있다. 그리고 상기 리클로져는, 상기 확정에 관한 정보를 수신하면 상기 전력선에 대한 전력공급을 재개하지 않도록 되어 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따라, 리클로져; 개폐기; 및 서버;를 포함하는 배전 관리 시스템이 제공될 수 있다. 이때, 상기 개폐기 또는 상기 개폐기에 로컬로 연결된 장치는, 상기 리클로져와 상기 개폐기 사이에 연결된 전력선에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생되지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 상기 서버에게 전송하도록 되어 있다. 그리고 상기 서버는, 상기 브레이크 다운 검출시점을 수신한 직후 또는 상기 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았다고 결정한 직후에, 상기 브레이크 다운 검출시점을 포함하는 제로 크로싱 알람을 생성하여 상기 제로 크로싱 알람을 상기 리클로져에게 전송하도록 되어 있다. 그리고 상기 리클로져는, 상기 발생시점과 상기 브레이크 다운 검출시점 간의 간격이 소정의 값보다 작은 경우에는 상기 전력선에 사고가 발생했다는 것을 확정하도록 되어 있으며, 상기 전력선에 사고가 발생했다는 것이 확정되면 상기 전력선에 대한 전력공급을 재개하지 않도록 되어 있다.

본 발명의 일 관점에 따라, 전력계통 제어장치가, 상류측 전력계통 분배시스템(100)과 하류측 전력계통 분배장치(150) 사이에 연결된 전력선(70)에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 획득하는 단계; 상기 전력계통 제어장치가, 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 획득하는 단계; 및 상기 전력계통 제어장치가, 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 단계;를 포함하는, 전력계통 제어방법이 제공될 수 있다.

이때, 상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 앞서는 경우, 상기 전력선에 상기 브레이크 다운 검출시점과 연관된 사고가 발생했다고 판단함으로써 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않는 것으로 결정하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 늦은 경우, 상기 브레이크 다운이 발생한 원인이 상기 전력선에 연관된 사고 때문이 아니라, 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선에 제공되는 전력을 차단하였기 때문이라고 판단함으로써 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하는 것으로 결정하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고, 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는 상기 전력선(70)으로부터 제공되는 상기 교류전력을 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)에 연결된 다른 전력선에 제공하거나 차단하도록 되어 있으며, 그리고 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 경우 상기 전력선에 제공되는 전력을 차단하도록 되어 있으며, 그 후 미리 결정된 조건에 따라 상기 전력선에 전력을 재공급하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 전력선(70)에 전력을 재공급하지 않기로 결정되면, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 미리 결정된 조건을 무시하고 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100) 중 상기 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하거나 재공급하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130)는 차단기 (CB, Circuit Breaker) 또는 재폐로차단기 (RC, Recloser)이며, 그리고 상기 상류측 전력계통 분배장치(130)는, 상기 상류측 전력계통 분배장치(130)가 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 결정하여 상기 전력계통 제어장치에게 제공하도록 되어 있을 수 있다.

이때, 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는, 상기 전력선(70)에 연결된 개폐기; 상기 전력선(70)으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 센서; 및 상기 센서로부터 출력된 신호에서 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 결정하여 상기 브레이크 다운 검출시점을 상기 전력계통 제어장치에게 전송하는 통신부;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고, 그리고 상기 전력계통 제어장치는, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100) 중 상기 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130)일 수 있다.

이때, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고, 그리고 상기 전력계통 제어장치는, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100) 중 상기 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130) 및 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)와는 별도로 존재하는 서버(10)일 수 있다.

이때, 상기 전력계통 제어방법은, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하는 것으로 결정된 경우, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하도록 하기 위하여, 상기 전력계통 제어장치가 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)에게 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하라는 신호를 제공하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

이때, 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는 상기 브레이크 다운 검출시점을 결정하기 위하여 사용되는 하류측 GPS 장치를 포함하고, 그리고 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 사고파형 감지시점을 결정하기 위하여 사용되는 상류측 GPS 장치를 포함할 수 있다.

이때, 상기 전력선(70)의 일단은 하류측 전력계통 분배장치(150) 연결될 수 있다. 그리고 상기 전력선(70)의 타단은 상류측 전력계통 분배시스템(100)에 포함된 장치로서, 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하거나 재공급하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130)에 연결될 수 있다.

이때, 상기 전력계통 제어장치가, 상기 사고파형 감지시점을 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)으로부터 획득할 수 있다. 이때, 특히 상기 전력계통 제어장치는 상기 사고파형 감지시점을, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)에 포함된 장치로서, 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하거나 재공급하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130)로부터 획득할 수 있다.

상기 상류측 전력계통 분배장치(130)는 차단기 (CB, Circuit Breaker) 또는 재폐로차단기 (RC, Recloser)일 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따라 통신부 및 처리부를 포함하는 전력계통 제어장치가 제공될 수 있다. 상기 처리부는, 상류측 전력계통 분배시스템(100)과 하류측 전력계통 분배장치(150) 사이에 연결된 전력선(70)에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 상기 통신부를 통해 획득하는 단계를 수행하도록 되어 있고; 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 획득하는 단계를 수행하도록 되어 있고; 그리고 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 단계를 수행하도록 되어 있다.

이때, 상기 처리부는, 상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 늦은 경우, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하는 것으로 결정하도록 되어 있고, 그리고 상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 앞서는 경우, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않는 것으로 결정하도록 되어 있다.

본 발명이 또 다른 관점에 따라 상기 전력계통 제어장치; 및 하류측 전력계통 분배장치;를 포함하는 전력계통 제어 시스템이 제공될 수 있다. 이때, 상기 하류측 전력계통 분배장치는, 상기 전력선(70)에 연결된 개폐기, 상기 전력선(70)으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 센서, 및 상기 센서로부터 출력된 신호에서 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 결정하여 상기 브레이크 다운 검출시점을 상기 전력계통 제어장치에게 전송하는 통신부를 포함한다.

본 발명에 따르면 상용전원이 분되는 분배전력계통에 문제가 발생한 경우, 그 사실을 신속히 확정하는 기술을 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 배전선로 절연전선 단선 시 재폐로 대기시간(수 사이클) 이내에 선로를 차단하여 안전사고를 예방하고 화재 등으로 인한 재난에 대비할 수 있다.

본 발명에 따르면, RTU에서 단선사고 검출 시 신속하게 주장치로 전송하여 CB와 R/C를 락아웃(LOCK-OUT) 시킴으로써 안전성을 확보할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기존 시스템을 유지하면서 이를 기반으로 검출 장치를 추가하여 발명의 효과를 얻을 수 있으므로 투자비를 절감할 수 있다.

도 1은 초고압 전력을 고압 전력으로 변전하는 변전소, 상기 변전소로부터 분기된 복수 개의 피더들, 상기 피더들에 각각 연결된 리클로져들, 상기 리클로져들에 연결된 고압전력선들, 상기 고압전력선들에 각각 연결된 개폐기들, 상기 개폐기에 각각 설치된 RTU들, 상기 피더/전력선들에 연결되어 있는 상용전력 변압기들의 연결관계를 간략히 나타낸 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단선 검출회로(1) 및 애자(60)의 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1애자, 제2애자, 및 제3애자를 통한 단선 검출회로들 및 상용전원 주파수, 제로 크로싱 구형파를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 RTU, 리클로져, 및 서버에서 재폐로 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리클로져의 동작 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 5의 단계(S160)를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 5의 단계(S160)를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력계통 제어 시스템의 구성을 나타낸 다이어그램이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 전력계통 제어 시스템의 구성을 나타낸 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력계통 제어방법을 나타낸 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다. 그러나 본 발명은 본 명세서에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 실시예의 이해를 돕기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 의도된 것이 아니다. 또한, 이하에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단선 검출회로(1) 및 애자(60)의 구성을 나타낸 것이다.

애자(60)는 송전선 등에서 전기를 절연하기 위해 이용되는 기구로서, 도 1의 개폐기(40)에 체결되는 구성일 수 있다. 예컨대, 한 개의 개폐기(40)에는 세 개의 애자(60)가 체결될 수 있다.

애자(60)는 전압감지센서(61) 및 전류감지센서(62)를 포함할 수 있다.

전압감지센서(61)의 회로는 참조부호 A1의 구성과 같을 수 있고, 이에 따른 상용전원주파수에 대한 그래프와 전압감지센서의 제로 크로싱 구형파는 참조부호 A11, A12과 같을 수 있다.

전류감지센서(62)의 회로는 참조부호 A2의 구성과 같을 수 있고, 이에 따른 상용전원주파수에 대한 그래프와 전류감지센서 제로 크로싱 구형파는 참조부호 A21, A22와 같을 수 있다.

전압감지센서(61)와 전류감지센서(62)는 예컨대, 포토커플러/옵토커플러를 포함하는 회로로 구성될 수 있다.

다른 실시예에서, 도 1의 참조번호 A1 또는 A2에는 옵토커플러 대신에 ADC가 포함될 수 있다. 상기 ADC는 전압감지센서(61) 또는 전류감지센서(62)로부터 검출된 아날로그 전압을 디지털 값으로 변환하여 출력할 수 있다. 상기 디지털 값은, 상기 아날로그 전압이 양의 값을 갖는 경우 상기 디지털 값의 사인비트가 +1의 값을 갖고, 반대로 상기 아날로그 전압이 음의 값을 갖는 경우 상기 디지털 값의 사인비트가 -1의 값을 가질 수 있다. 따라서 시간에 따라 관찰되는 상기 디지털 값의 사인비트가 +1에서 -1로 변화되는 순간 또는 -1에서 +1로 변화되는 순간을 제로 크로싱 발생 시점인 것으로 결정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1애자, 제2애자, 및 제3애자를 통한 단선 검출회로들 및 상용전원 주파수, 제로 크로싱 구형파를 나타낸 것이다.

제1애자(60_1), 제2애자(60_2), 및 제3애자(60_3)의 구성은 도 2의 애자(60)의 구성과 동일할 수 있다.

제1애자(60_1), 제2애자(60_2), 및 제3애자(60_3)는 각각 A상, B상, C상을 위한 것이다.

제2애자(60_2)의 제2전압감지센서(63), 제2전류감지센서(64)의 회로도(B1, B2), 및 제3애자(60_3)의 제3전압감지센서(65), 제3전류감지센서(66)의 회로도(C1, C2)는 제1애자(60_1)의 제1전압감지센서(61), 제1전류감지센서(62)의 회로도(A1, A2)와 같을 수 있다.

제1전압감지센서(61)를 통한 상용전원주파수 및 제로 크로싱 구형파는 그래프 A11, A12와 같을 수 있다.

제1전류감지센서(62)를 통한 상용전원주파수 및 제로 크로싱 구형파는 그래프 A21, A22와 같을 수 있다.

제2전압감지센서(63)를 통한 상용전원주파수 및 제로 크로싱 구형파는 그래프 B11, B12와 같을 수 있다.

제2전류감지센서(64)를 통한 상용전원주파수 및 제로 크로싱 구형파는 그래프 B21, B22와 같을 수 있다.

제3전압감지센서(65)를 통한 상용전원주파수 및 제로 크로싱 구형파는 그래프 C11, C12와 같을 수 있다.

제3전류감지센서(66)를 통한 상용전원주파수 및 제로 크로싱 구형파는 그래프 C21, C22와 같을 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 RTU, 리클로져, 및 서버에서 재폐로 여부를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1, 도 3, 및 도 4를 함께 참조하여 설명한다.

예컨대, 제1리클로져(31)와 제1개폐기(41) 사이의 제1구간의 전력선에 단선이 발생한 경우 제1구간의 전력선의 단선 유무를 정확하게 찾아내기 위해서 제1개폐기(41)에 설치된 제1RTU(51)를 이용할 수 있다.

제1RTU(51)는 제1개폐기(41)에 연결된 전력선(PL1)으로부터 전압을 검출하는 회로(A1, A2, B1, B2, C1, C2)를 이용하여 상기 회로로부터 검출된 신호의 제로 크로싱 시점을 검출할 수 있다.

그래프(71)는 제1RTU(51)가 검출한 신호의 그래프로서, 정상적인 3상 주파수 파형을 나타낸 것이다.

그래프(72)는 제1RTU(51)가 검출한 신호의 그래프로서, B 페이즈(phase) 단선이 발생한 경우의 주파수 파형을 나타낸 것이다. 이때, 그래프(71)와 달리 그래프(72)에서는 B 페이즈에 대하여 제로 크로싱이 없음을 감지하였음을 알 수 있다.

그래프(73)는 제1리클로져(RC1, 31)가 검출한 신호의 그래프로서, B 페이즈(phase) 단선이 발생한 경우의 사고 파형을 나타낸 것이다.

배전자동화서버(10)(이하, 서버)는 제1리클로져(RC1, 31)로부터 사고가 발생했음을 알리는 사고 리포트 및 재폐로 요청을 수신할 수 있다.

서버(10)는 제1RTU(51)로부터 사고 데이터(제로 크로싱이 없음)를 수신할 수 있다.

서버(10)는 제1리클로져(31)로부터 수신한 사고 리포트와 제1RTU(51)로부터 수신한 사고 데이터를 종합하여 재폐로 여부를 결정하여 그에 대한 명령을 제1리클로져(31)에게 전송할 수 있다. 또는 서버(10)는 상기 제1RTU(51)로부터 수신한 제로 크로싱 유무에 대한 정보를 제1리클로져(31)에게 전송할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 리클로져의 동작 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

단계(S110)에서, 개폐기(41)에 연결된 RTU(51)이, 개폐기(41)에 연결된 전력선(예컨대, PL1)으로부터 전압을 검출하는 회로로부터 검출된 신호의 제로 크로싱 시점을 검출할 수 있다.

단계(S120)에서, RTU(51) 또는 개폐기(41)가, 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생되지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 검출할 수 있다.

배선 계통을 통해 흐르는 전력이 교류전력이고, 예컨대 60Hz의 주파수를 갖고 있다면 상기 제로 크로싱 시점 간의 간격은 1/60 = 16.7ms가 될 것이다. 따라서 한 개의 제로 크로싱 시점이 주어지면, 그 다음에 발생할 제로 크로싱 시점을 예측할 수 있다. 이때, 상기 다음에 발생할 제로 크로싱 시점이 브레이크 다운 검출시점일 수 있다.

상기 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생되지 않았다는 결정은, 도 3의 전압감지센서 및 전류감지센서 모두에서 제로 크로싱이 검출되지 않은 경우에 이루어질 수 있다.

단계(S130)에서, RTU(51) 또는 개폐기(41)가, 브레이크 다운 검출시점을 원격의 서버(10)에 전송할 수 있다.

이때, 단계(S120)과 단계(S130) 사이에, RTU(51) 또는 개폐기(41)가, 상기 브레이크 다운 검출시점을 기록하는 단계가 추가될 수 있다. 상기 시점은 RTU(51) 또는 개폐기(41)에 연결된 GPS를 이용하여 결정할 수 있다.

단계(S140)에서, 서버(10)가 브레이크 다운 검출시점을 수신하면, 서버(10)가 해당 시점에서 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았다고 결정할 수 있다. 이를 위해 단계(S130)에서, RTU(51) 또는 개폐기(41)가, 상기 브레이크 다운 검출시점을 서버(10)에게 전송할 때에 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았음을 나타내는 부가 정보를 함께 송신할 수 있다.

단계(S150)에서, 리클로져(31)가 제1구간의 전력선(PL1)에 발생한 사고를 검출할 수 있다.

단계(S160)에서, 리클로져(31)와 서버(10)가 서로 통신하여, 제1구간의 전력선(PL1)에 발생한 사고가 검출되었는지 여부에 관한 제1정보와, 개폐기(41)에서 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았는지 여부에 관한 제2정보를 함께 이용하여 리클로져(31)의 다음 동작상태를 결정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 도 5의 단계(S160)를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

단계(S160)는 아래의 단계들을 포함할 수 있다.

단계(S210)에서, 서버(10)가 브레이크 다운 검출시점을 수신한 직후 또는 상기 서버(10)가 제로 크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않았다고 결정한 직후에, 서버(10)가 제로 크로싱 알람을 생성할 수 있다.

단계(S220)에서, 서버(10)가 제로 크로싱 알람을 리클로져(31)에게 전송할 수 있다.

단계(S230)에서, 리클로져(31)는, 리클로져(31)가 제1구간의 전력선에 발생한 사고를 검출한 시점과, 리클로져(31)가 서버(10)로부터 제로 크로싱 알람을 수신한 시점 간의 간격의 절대값이 소정의 값보다 작은 경우에는, 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실을 확정하고 그에 따른 후속 동작을 실행할 수 있다. 예컨대 상기 후속 동작은 상기 리클로져(31)가 제1피더(Feeder#1)와 상기 제1구간의 전력선 간의 연결을 지속적으로 끊는 것일 수 있다.

이때, 상기 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되는 시점은, 리클로져(31)가 상기 전력선에 발생한 사고의 발생시점을 검출한 검출시점으로부터 소정의 시간 이내일 수 있다. 상기 소정의 시간은 상기 교류전력의 주파수의 3배수일 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 5의 단계(S160)를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 6의 실시예에서는 리클로져의 동작상태를 리클로져가 결정하는 반면 도 7의 실시예에서는 리클로져의 동작상태를 서버가 결정할 수 있다.

단계(S160)는 아래의 단계들을 포함할 수 있다.

단계(S310)에서, 리클로져(31)가 제1구간의 전력선에 발생한 사고의 검출 사실 및 그 검출 시점을 서버(10)에게 전송할 수 있다.

단계(S320)에서, 서버(10)는, 리클로져(31)가 제1구간의 전력선에 발생한 사고를 검출한 시점과, 브레이크 다운 검출시점 간의 간격의 절대값이 소정의 값보다 작은 경우에는 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실을 확정할 수 있다.

이때, 상기 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되는 시점은, 리클로져(31)가 상기 전력선에 발생한 사고의 발생시점을 검출한 검출시점으로부터 소정의 시간 이내일 수 있다. 상기 소정의 시간은 상기 교류전력의 주파수의 3배수일 수 있다. 예컨대 상기 교류전력의 주파수가 60Hz인 경우 1주기를 1/60 s이며, 이때 상기 3개 주기는 3/60 s= 50 ms 일 수 있다.

단계(S330)에서, 서버(10)가 리클로져(31)에게, 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되었다는 사실을 알리거나, 또는 리클로져(31)에게 특정 명령을 전송할 수 있다. 상기 특정 명령은 예컨대 리클로져(31)가 제1피더(Feeder#1)와 상기 제1구간의 전력선 간의 연결을 지속적으로 끊는 것일 수 있다.

제1리클로져는 상기 제1구간의 전력선에 사고가 발생했다는 사실이 확정되었다는 사실을 상기 서버로부터 수신하면 그에 따른 후속 동작을 실행할 수 있다. 예컨대 상기 후속 동작은 리클로져(31)가 제1피더(Feeder#1)와 상기 제1구간의 전력선 간의 연결을 지속적으로 끊는 것일 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력계통 제어 시스템의 구성을 나타낸 다이어그램이다.

본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력계통 제어 시스템은, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 상류측 전력계통 분배 시스템(100), 전력계통 제어장치, 및 하류측 전력계통 분배장치(150)를 포함할 수 있다.

상기 전력계통 제어장치는 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에 포함된 것일 수도 있고, 또는 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100) 및 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)와는 별로도 제공되는 서버(배전자동화 서버)(10)일 수 있다.

상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100) 및 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는 각각 제1통신채널(81) 및 제2통신채널(82)을 통해 네트워크(80)에 접속할 수 있다. 또한 상기 서버(10)가 상기 전력계통 제어 시스템에 참여하는 경우, 상기 서버(10) 역시 네트워크(80)에 접속할 수 있다.

상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)은 변전소(20)로부터 출력된 전력을 전력선들에게 배전 공급하는 기능, 공급되던 전력을 차단하는 기능, 차단된 전력을 재공급하는 기능을 수행할 수 있다.

상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 경우 상기 전력선에 제공되는 전력을 차단하도록 되어 있으며, 그 후 미리 결정된 조건에 따라 상기 전력선에 전력을 재공급하도록 되어 있을 수 있다. 또한 상기 전력계통 제어장치가 상기 전력선(70)에 전력을 재공급하지 않기로 결정하면, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 미리 결정된 조건을 무시하고 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않도록 되어 있을 수 있다.

상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는, 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)과 상기 하류측 전력계통 분배장치(150) 사이에 연결된 전력선(70)에 연결된 개폐기(40), 상기 전력선(70)으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 센서(61, 62), 및 상기 센서(61, 62)로부터 출력된 신호에서 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 결정하여 상기 브레이크 다운 검출시점을 상기 전력계통 제어장치에게 전송하는 통신부를 포함할 수 있다. 상기 통신부는 도 1에 제시된 RTU(51)과 일체로 제공되거나 RTU(51)에 로컬 연결된 장치일 수 있다. 상기 센서(61, 62)는 상기 개폐기(40)에 연결된 상류측 전력선과 하류측 전력선 중 상기 상류측 전력선을 통해 제공되는 전력공급 상태를 감지하기 위한 것일 수 있다.

그리고 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는 상기 전력선(70)으로부터 제공되는 상기 교류전력을 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)에 연결된 다른 전력선에 제공하거나 차단하도록 되어 있을 수 있다.

상기 전력계통 제어장치는 통신부 및 처리부를 포함할 수 있다.

이때, 상기 처리부는, 상기 전력선(70)에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 상기 통신부를 통해 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)로부터 획득하는 단계를 수행하도록 되어 있을 수 있다. 상기 브레이크 다운 검출시점은 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)의 상기 통신부로부터 획득할 수 있다.

또한, 상기 처리부는, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 획득하는 단계를 수행하도록 되어 있을 수 있다.

만일 상기 전력계통 제어장치가 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에 포함된 것이라면, 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100) 내의 정보교환 프로토콜에 따라 상기 사고파형 감지시점을 획득할 수 있다.

또는 만일 상기 전력계통 제어장치가 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100) 및 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)와는 별로도 제공되는 서버(배전자동화 서버)인 경우에는, 상기 전력계통 제어장치는 네트워크(80)를 통해 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)로부터 상기 사고파형 감지시점을 획득할 수 있다. 이때, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하는 것으로 결정된 경우, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하도록 하기 위하여, 상기 전력계통 제어장치가 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)에게 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하라는 신호를 제공할 수 있다.

또한, 상기 처리부는, 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 단계를 수행하도록 되어 있을 수 있다.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제공되는 전력계통 제어 시스템의 구성을 나타낸 다이어그램이다.

도 9에 나타낸 전력계통 제어 시스템은 도 8에 나타낸 전력계통 제어 시스템 중 상류측 전력계통 분배 시스템(100)의 구성을 구체화한 것이다.

상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)은 상기 변전소(20)로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하거나 재공급하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치들(130)을 포함할 수 있다. 상기 상류측 전력계통 분배장치(130)는 차단기 (CB, Circuit Breaker) 또는 재폐로차단기 (RC, Recloser)일 수 있다.

이때, 상기 상류측 전력계통 분배장치(130)는, 상기 상류측 전력계통 분배장치(130)가 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 결정하여 상기 전력계통 제어장치에게 제공하도록 되어 있을 수 있다.

도 8에 제시한 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)은 상기 차단기 (CB, Circuit Breaker) 또는 재폐로차단기 (RC, Recloser)를 의미하는 것일 수 있다.

상기 전력계통 제어장치가 상기 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에 포함된 경우라면 상기 전력계통 제어장치는 상기 차단기 (CB, Circuit Breaker) 또는 재폐로차단기 (RC, Recloser)일 수 있다

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 타이밍도이다.

도 10의 (a)는 상기 전력선(70)에 실제 단선 사고가 발생한 경우를 나타내고 도 10의 (b)는 상기 전력선(70)이 단선되지는 않고 예컨대 부러진 나뭇가지가 전력선(70)을 잠깐 건드린 경우를 나타낸 것이다.

도 10의 (a)에서 상측 그래프(2000)은 전력선(70)의 단선 이벤트가 발생한 시점(t1)을 나타낸 것이다. 전력선(70)이 단선되면 전력선(70)에 대한 전력공급을 차단해야 하며, 물리적인 복구가 완료되기 전까지는 전력선(70)에 전력을 재공급하면 안 된다.

도 10의 (a)에서 중간 그래프(1501)에 제시된 실선 화살표들은, 전력선(70)을 통해 제공되는 전력에 의해 하류측 전력계통 분배장치(150)에서 검출되는 제로크로싱 발생시점을 나타낸 것이다. 도 10의 (a)에서 그래프(1501)에 제시된 점선 화살표는 전력선(70)을 통해 제공되는 전력에 의한 제로크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않은 최초의 시점(t2)을 나타낸 것이다. 전력선(70)이 단선되었기 때문에 단선직후 바로 제로크로싱이 나타나지 않는다.

도 10의 (a)에서 하측 그래프(1001)에 제시된 실선 화살표는 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에서 전력선(70)으로부터의 사고파형을 감지하여 전력선(70)에 대한 전력공급을 차단한 시점(t3)을 나타낸 것이다.

도 10의 (b)에서 상측 그래프(2000)은 전력선(70)이 단선되지는 않았지만, 예컨대 전력선(70)에 다른 물체가 순간적으로 접촉한 이벤트가 발생한 시점(t1)을 나타낸 것이다. 전력선(70)이 단선된 경우가 아니기 때문에, 상류측 전력계통 분배 시스템(100)은 전력선(70)에 대한 전력공급을 일시적으로 차단하더라도, 전력선(70)에 전력을 재공급할 수 있다.

도 10의 (b)에서 중간 그래프(1001)에 제시된 실선 화살표는 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에서 전력선(70)으로부터의 사고파형을 감지하여 전력선(70)에 대한 전력공급을 차단한 시점(t3)을 나타낸 것이다. 비록 사고파형을 감지하여 전력선(70)에 대한 전력공급을 차단하였더라도, 실제 단선이 된 것은 아니기 때문에 전력선(70)에 대한 전력공급을 소정의 시간이 흐른 후에 재공급할 수 있다. 재공급 시점은 도 10의 (b)에 표시하지는 않았다.

도 10의 (b)에서 하측 그래프(1502)에 제시된 실선 화살표들은, 전력선(70)을 통해 제공되는 전력에 의해 하류측 전력계통 분배장치(150)에서 검출되는 제로크로싱 발생시점을 나타낸 것이다. 도 10의 (b)에서 그래프(1502)에 제시된 점선 화살표는 전력선(70)을 통해 제공되는 전력에 의한 제로크로싱이 발생해야 함에도 불구하고 발생하지 않은 최초의 시점(t4)을 나타낸 것이다. 전력선(70)이 단선되지는 않았지만, 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에서 전력선(70)에 대한 전력공급을 중단하였기 때문에 브레이크 다운이 검출될 수 있는 것이다.

도 10의 (a)에 제시된 것과 같이 예컨대 하류측 전력계통 분배장치 근처에서 단선 이벤트가 발생하면 하류측 전력계통 분배장치(150)에서 획득하는 브레이크 다운 검출시점(t2)은 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에서 획득하는 사고파형 감지시점(t3)보다 앞선다. 이 경우, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않는 것으로 결정하도록 되어 있을 수 있다.

도 10의 (b)에 제시된 것과 같이 예컨대 하류측 전력계통 분배장치 근처에서 단선은 아니지만 특이적 이벤트가 발생하면 하류측 전력계통 분배장치(150)에서 획득하는 브레이크 다운 검출시점(t4)은 상류측 전력계통 분배 시스템(100)에서 획득하는 사고파형 감지시점(t3)보다 늦게 된다. 이때, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하는 것으로 결정하도록 되어 있을 수 있다.

도 10에 나타낸 시점을 결정하기 위하여 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는 상기 브레이크 다운 검출시점을 결정하기 위하여 사용되는 하류측 GPS 장치를 포함하고, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 사고파형 감지시점을 결정하기 위하여 사용되는 상류측 GPS 장치를 포함할 수 있다. 하류측 GPS 장치와 상류측 GPS 장치 간의 시차가 존재하는 경우 이를 동기화하기 위한 동기화부가 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100) 내에 제공될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 전력계통 제어방법을 나타낸 순서도이다.

단계(S410)에서, 전력계통 제어장치가, 상류측 전력계통 분배시스템(100)과 하류측 전력계통 분배장치(150) 사이에 연결된 전력선(70)에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 획득할 수 있다.

단계(S420)에서, 상기 전력계통 제어장치가, 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 획득할 수 있다.

단계(S430)에서, 상기 전력계통 제어장치가, 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 전력을 재공급할지 여부를 결정할 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예들을 이용하여, 본 발명의 기술 분야에 속하는 자들은 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에 다양한 변경 및 수정을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 특허청구범위의 각 청구항의 내용은 본 명세서를 통해 이해할 수 있는 범위 내에서 인용관계가 없는 다른 청구항에 결합될 수 있다.

Claims (14)

1. 전력계통 제어장치가, 상류측 전력계통 분배시스템(100)과 하류측 전력계통 분배장치(150) 사이에 연결된 전력선(70)에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 획득하는 단계;
   상기 전력계통 제어장치가, 상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 획득하는 단계; 및
   상기 전력계통 제어장치가, 상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 단계;
   를 포함하는,
   전력계통 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 앞서는 경우, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않는 것으로 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력계통 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 늦은 경우, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하는 것으로 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력계통 제어방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고,
   상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는 상기 전력선(70)으로부터 제공되는 상기 교류전력을 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)에 연결된 다른 전력선에 제공하거나 차단하도록 되어 있으며, 그리고
   상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 경우 상기 전력선에 제공되는 전력을 차단하도록 되어 있으며, 그 후 미리 결정된 조건에 따라 상기 전력선에 전력을 재공급하도록 되어 있는,
   전력계통 제어방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 전력계통 제어장치가 상기 전력선(70)에 전력을 재공급하지 않기로 결정하면, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 미리 결정된 조건을 무시하고 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않도록 되어 있는 것을 특징으로 하는, 전력계통 제어방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고,
   상기 상류측 전력계통 분배시스템(100) 중 상기 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하거나 재공급하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130)는 차단기 (CB, Circuit Breaker) 또는 재폐로차단기 (RC, Recloser)이며, 그리고
   상기 상류측 전력계통 분배장치(130)는, 상기 상류측 전력계통 분배장치(130)가 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 결정하여 상기 전력계통 제어장치에게 제공하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는,
   전력계통 제어방법.
7. 제1항에 있어서,
   상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는,
   상기 전력선(70)에 연결된 개폐기;
   상기 전력선(70)으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 센서; 및
   상기 센서로부터 출력된 신호에서 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 결정하여 상기 브레이크 다운 검출시점을 상기 전력계통 제어장치에게 전송하는 통신부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는,
   전력계통 제어방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고, 그리고
   상기 전력계통 제어장치는, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100) 중 상기 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130)인 것을 특징으로 하는,
   전력계통 제어방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하도록 되어 있고, 그리고
   상기 전력계통 제어장치는, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100) 중 상기 변전소로부터 출력된 상기 교류전력을 상기 전력선(70)에 제공하거나 차단하는 장치인 상류측 전력계통 분배장치(130) 및 상기 하류측 전력계통 분배장치(150)와는 별도로 존재하는 서버(10)인 것을 특징으로 하는,
   전력계통 제어방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하는 것으로 결정된 경우, 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하도록 하기 위하여, 상기 전력계통 제어장치가 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)에게 상기 전력선(70)에 제공되는 전류를 재공급하라는 신호를 제공하는 단계;를 더 포함하는, 전력계통 제어방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 하류측 전력계통 분배장치(150)는 상기 브레이크 다운 검출시점을 결정하기 위하여 사용되는 하류측 GPS 장치를 포함하고,
    상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)은 상기 사고파형 감지시점을 결정하기 위하여 사용되는 상류측 GPS 장치를 포함하는,
    전력계통 제어방법.
12. 전력계통 제어장치로서,
    통신부 및 처리부를 포함하며,
    상기 처리부는,
    상류측 전력계통 분배시스템(100)과 하류측 전력계통 분배장치(150) 사이에 연결된 전력선(70)에 흐르는 교류전력의 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 상기 통신부를 통해 획득하는 단계를 수행하도록 되어 있고;
    상기 상류측 전력계통 분배시스템이 상기 전력선(70)에 발생한 사고파형을 감지한 시점인 상기 사고파형 감지시점을 획득하는 단계를 수행하도록 되어 있고; 그리고
    상기 브레이크 다운 검출시점와 상기 사고파형 감지시점을 기초로 상기 상류측 전력계통 분배시스템(100)이 상기 전력선(70)에 전력을 재공급할지 여부를 결정하는 단계를 수행하도록 되어 있는,
    전력계통 제어장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 처리부는,
    상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 늦은 경우, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하는 것으로 결정하도록 되어 있고, 그리고
    상기 브레이크 다운 검출시점이 상기 사고파형 감지시점보다 앞서는 경우, 상기 전력계통 제어장치는 상기 전력선에 전력을 재공급하지 않는 것으로 결정하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는,
    전력계통 제어방법.
14. 제12항 또는 제13항에 따른 전력계통 제어장치; 및
    하류측 전력계통 분배장치;
    를 포함하며,
    상기 하류측 전력계통 분배장치는,
    상기 전력선(70)에 연결된 개폐기,
    상기 전력선(70)으로부터 전류 또는 전압을 검출하는 센서, 및
    상기 센서로부터 출력된 신호에서 제로 크로싱이 발행해야 함에도 불구하고 제로 크로싱이 발생하지 않은 시점인 브레이크 다운 검출시점을 결정하여 상기 브레이크 다운 검출시점을 상기 전력계통 제어장치에게 전송하는 통신부,
    를 포함하는,
    전력계통 제어 시스템.

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