KR102402548B1 - 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템 - Google Patents

자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템에 관한 것이다. 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템은 전력 설비 보호 계통에 설치된 다수 개의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)와 GOOSE 신호의 입출력을 위한 신호 입출력 모듈(12); 다수 개의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)에 의하여 생성된 COMTRADE 파일을 획득하는 파일 취득 모듈(13); 보호 계전기(18_1 내지 18_N)로부터 획득된 정보에 기초하여 전력 설비의 보호 계통의 상태를 진단 및 분석하는 진단 분석 모듈(14); 및 진단 분석 모듈(14)의 분석 결과 및 COMTRADE 파일을 저장하는 결과/파일 저장 모듈(15)을 포함하고, 결과/파일 저장 모듈(15)에 저장된 분석 결과 및 COMTRADE 파일은 클라이언트(CL)로 전송되어 분석되거나, 표시된다.

Description

자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템{An Automatic Monitoring and Analyzing Type of a Diagnosing System for a Protection System a Power Facility}
본 발명은 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템에 관한 것이고, 구체적으로 전력 설비의 보호 계통의 건전성 및 전력 계통의 고장 상태를 자동으로 감시 및 분석하여 전체 상태의 진단이 자동으로 이루어지도록 하는 전력 설비 보호 계통 진단 시스템에 관한 것이다.
전력 설비는 전기의 발전, 송전, 변전, 배전 또는 전기 사용을 위한 다양한 수단을 포함하고, 전력 설비는 다양한 장치가 서로 연결된 망 구조를 가진다. 이와 같은 망 구조를 가지는 전력 설비의 일부 또는 한 지점에서 고장 또는 오작동이 발생되는 경우 전력 계통 전체의 전체로 영향을 미칠 수 있다. 또한 이와 같은 작동 오류는 화재와 같은 위험을 발생시킬 수 있고, 전력 사용 설비에 위험 또는 손해를 발생시킬 수 있다. 그러므로 작동 오류의 발생이 예방되도록 전력 설비 보호 계통이 진단되거나, 보호 계통의 작동 오류가 최소 영역으로 제한되도록 하는 수단이 만들어질 필요가 있다. 특허공개번호 10-2013-0001059는 통신 프로토콜에 따라 서로 다른 감시 장치를 통해 전력계통을 감시하는 디지털 보호 계전기를 이용한 전력계통 감시 시스템 및 방법에 대하여 개시한다. 또한 특허등록번호 10-1713076은 전력설비 보호계전기의 보호요소 계측값 및 동작상태 표시 시스템에 대하여 개시한다. 예를 들어 플랜트의 전력 설비의 경우 전력 설비의 보호, 감시 또는 제어 기능과 함께 보호 계통의 건전성과 전력 계통의 고장이 자동으로 진단 및 분석될 필요가 있다. 또한 다양한 상황에 따른 경보 발생과 주기적으로 작동 상태에 대한 리포트가 자동으로 생성되는 것이 유리하다. 그러나 선행기술은 이와 같은 시스템에 대하여 개시하지 않는다.
본 발명은 선행기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 아래와 같은 목적을 가진다.
선행기술1: 특허공개번호 10-2013-0001059(2013.01.03. 공개, 엘에스산전 주식회사) 현장 감시 장치, 디지털 보호 계전기의 전력계통 감시 시스템 및 방법 선행기술2: 특허등록번호 10-1713076(㈜오엔엠 코리아, 2017.03.07. 공고) 전력설비 보호계전기의 보호요소 계측값 및 동작상태 표시 시스템
본 발명의 목적은 플랜트와 같은 전력 설비에 설치된 계전기, 차단기 또는 이와 유사한 개폐 수단의 작동 상태를 실시간으로 분석하여 진단하고, 전압 또는 전류의 상태를 감시하여 보호 계통의 건전성과 전력 설비 보호계통의 고장을 자동으로 진단 및 분석하여 빠른 고장 복구의 지원이 가능하도록 하는 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 진단 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템은 전력 설비 보호 계통에 설치된 다수 개의 보호 계전기와 GOOSE 신호의 입출력을 위한 신호 입출력 모듈; 다수 개의 보호 계전기에 의하여 생성된 COMTRADE 파일을 획득하는 파일 취득 모듈; 보호 계전기로부터 획득된 정보에 기초하여 전력 설비의 보호 계통의 상태를 진단 및 분석하는 진단 분석 모듈; 및 진단 분석 모듈의 분석 결과 및 COMTRADE 파일을 저장하는 결과/파일 저장 모듈을 포함하고, 결과/파일 저장 모듈에 저장된 분석 결과 및 COMTRADE 파일은 클라이언트로 전송되어 분석되거나, 표시된다.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 서로 다른 모듈 사이의 통신을 위한 중계 모듈을 더 포함하고, 클라이언트는 진단 서버와 이더넷 통신으로 연결된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 보호 계전기로부터 전송된 정보는 보호 계전기 데이터 모듈에 의하여 처리되고, 전송된 정보는 변류기, 변압기, 차단기 및 정정치 입력 수단의 정보를 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 각각의 보호 계전기는 보호 계통의 오작동의 발생에 따라 GOOSE 신호의 생성을 가능한 통신 수단을 포함하고, GOOSE 메시지는 서로 다른 위치에 배치된 서로 다른 통신 수단 사이에 공유가 된다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 진단 서버는 차단기의 보조 접점 신호와 통전 전류의 유무를 확인하여 상태 불일치를 진단한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 진단 서버는 전력 계통의 서로 다른 위치에 설치된 서로 다른 보호 계전기의 전류 또는 전압을 비교하여 실시간으로 전력 계통의 성능이 진단한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 진단 서버는 보호 계전기의 입력 값을 기준으로 전력 계통의 서로 다른 위치에 배치된 서로 다른 보호 계전기 사이의 연관 관계의 적정 상태를 진단한다.
본 발명에 따른 자동 감시 및 분석 구조의 전력설비 보호계통 진단 시스템은 ECMS(Electric Control & Monitoring System)과 연동 또는 단독으로 작동될 수 있다는 이점을 가진다. 본 발명에 따른 진단 시스템은 오동작 또는 부동작을 발생시키는 원인의 사전 검출이 가능하도록 하고, 고장 분석 및 복구 시간이 단축되도록 한다. 또한 본 발명에 따른 시스템은 장시간 전력 데이터 트랜드의 저장 및 분석이 가능하도록 하면서 효율적으로 기기의 보수 및 교체가 가능하도록 한다. 본 발명에 따른 진단 시스템은 다양한 전력 설비에 적용될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호계통 진단 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 진단 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 진단 시스템에서 고장 지점이 분석되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 진단 시스템에서 차단기의 보조 접점 신호와 통전 전류의 상태가 분석되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 진단 시스템에서 보호 계전기의 실시간 계측 성능이 진단되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 진단 시스템에서 서로 다른 보호 계전기 사이의 보호협조 상관 적정성이 진단되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 아래의 설명에서 서로 다른 도면에서 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소는 유사한 기능을 가지므로 발명의 이해를 위하여 필요하지 않는다면 반복하여 설명이 되지 않으며 공지의 구성요소는 간략하게 설명이 되거나 생략이 되지만 본 발명의 실시 예에서 제외되는 것으로 이해되지 않아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호계통 진단 시스템을 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 자동 감시 및 분석 주조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템은 전력 설비 보호 계통에 설치된 다수 개의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)와 GOOSE 신호의 입출력을 위한 신호 입출력 모듈(12); 다수 개의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)에 의하여 생성된 COMTRADE 파일을 획득하는 파일 취득 모듈(13); 보호 계전기(18_1 내지 18_N)로부터 획득된 정보에 기초하여 전력 설비의 보호 계통의 상태를 진단 및 분석하는 진단 분석 모듈(14); 및 진단 분석 모듈(14)의 분석 결과 및 COMTRADE 파일을 저장하는 결과/파일 저장 모듈(15)을 포함하고, 결과/파일 저장 모듈(15)에 저장된 분석 결과 및 COMTRADE 파일은 클라이언트(CL)로 전송되어 분석되거나 또는 표시된다.
다수 개의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)가 전력 계통 보호 설비의 작동 상태의 보호를 위하여 전력 계통의 다양한 위치에 설치될 수 있다. 보호 계전기(18_1 내지 18_N)는 전력 계통의 보호를 위한 다양한 기능을 가질 수 있고, 예를 들어 IED(Intelligent Electronic Device)와 컴퓨터 네트워크 사이의 통신을 연결하여 설정하는 기능, 전력 계통을 감시하면서 전력 계통에 설치된 다양한 모듈 또는 부품을 조작하는 기능, IED를 원격으로 수정 또는 보완하는 기능, 고장 상태 데이터를 자동으로 취득하는 기능, 이벤트 데이터를 자동으로 취득하는 기능, 고장 데이터를 자동으로 취득하는 기능, 이벤트 데이터를 자동으로 취득하는 기능, 주기적 감시 또는 진단에 따른 COMTRADE 파일을 취득하여 분석하는 기능, 오작동 상태 또는 이와 유사한 상태가 발생된 경우 COMTRADE 파일을 자동으로 취득하여 분석하는 기능, 자동으로 고장을 분석하면서 작동 상태의 정상 여부를 판단하는 기능, IED 정정 데이터 오류를 감시하면서 이와 함께 서로 다른 IED 사이의 보호 협조 상태를 감시하는 기능 및 주기적 또는 고장 상태가 발생되는 경우 분석 리포터를 자동으로 생성하는 기능을 가질 수 있다. IED는 예를 들어 다양한 전자 소자 또는 부품을 포함할 수 있고, IED는 또한 계전기를 포함할 수 있다. 다수 개의 IED가 전력 계통에 설치될 수 있고, 각각의 IED는 보호 또는 감시 기능을 가지면서 통신 기능을 가질 수 있다. 보호 계전기(18_1 내지 18_N)에 의한 전력 설비의 감시 과정에서 GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event) 메시지가 발생될 수 있고, GOOSE 메시지는 서로 다른 보호 계전기(18_1 내지 18_N)에 의하여 공유되거나, 진단 서버(SV)의 요청에 의하여 발생될 수 있다. 이와 같이 발생된 GOOSE 신호 또는 GOOSE 신호의 요청이 GOOSE 신호 입출력 모듈(12)에 의하여 입력 또는 출력이 될 수 있다. 각각의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)에 의하여 전력 계통의 전압 또는 전류가 탐지되어 작동 상태가 탐지될 수 있고, 이와 같은 감시 정보가 COMTRADE(Common Format for Transient Data Exchange for Power Systems) 파일로 만들어질 수 있다. 그리고 만들어진 COMTRADE 파일은 COMTRADE 파일 취득 모듈(13)을 통하여 진단 서버(SV)로 전송될 수 있다. 진단 서버(SV)에 중계 모듈(11)이 설치될 수 있고, 중계 모듈(11)에 의하여 서로 다른 모듈 사이에 데이터 통신이 이루어질 수 있다. 예를 들어 GOOSE 신호 입출력 모듈(12)에 의하여 획득된 정보가 진단/분석 모듈(14)로 전송될 수 있다. 또한 진단/분석 모듈(14)에 의한 진단 또는 분석 결과가 중계 모듈(11)을 통하여 결과/파일 저장 모듈(15)로 전송될 수 있다. 중계 모듈(11)은 예를 들어 IPC 통신(inter-processor communication) 또는 SQL(structured query language) 형태로 진단 서버(SV)에 설치된 서로 다른 모듈 사이에 데이터 교환이 이루어지도록 할 수 있다. GOOSE 신호 입출력 모듈(12)에 의하여 획득된 정보 또는 데이터가 중계 모듈(11)을 통하여 진단/분석 모듈(14)로 전송될 수 있다. 진단/분석 모듈(14)은 전송된 각각의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)으로부터 취득된 정보에 기초하여 보호 계통의 상태를 진단하여 분석할 수 있다. 필요에 따라 진단/분석 모듈(14)은 적어도 하나의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)에 대하여 GOOSE 신호를 요청할 수 있다. 진단/분석 모듈(14)에 의하여 분석된 결과가 중계 모듈(11)을 통하여 결과/파일 저장 모듈(15)로 전송될 수 있다. 또한 COMTRADE 파일 취득 모듈(13)에 의하여 획득된 COMTRADE 파일이 결과/파일 저장 모듈(15)로 전송될 수 있다. 결과/파일 저장 모듈(15)은 분석 결과 또는 COMTRADE 파일을 저장하는 데이터베이스 기능을 할 수 있다. 이에 의하여 진단/분석 모듈(14)은 진단 또는 분석 과정에서 결과/파일 저장 모듈(15)에 저장된 다양한 데이터를 참조할 수 있다. 또한 전력 설비의 보호와 관련된 다양한 클라이언트(CL)에 의하여 결과/파일 저장 모듈(15)에 접근하여 저장된 데이터를 참조할 수 있다. 예를 들어 클라이언트(CL)는 COMTRADE 파일을 분석하는 파일 분석 모듈(171) 및 이를 시각적으로 표시하는 디스플레이 수단을 가진 분석 결과 표시 모듈(172)을 포함하는 관련 기관이 될 수 있다. 또는 클라이언트(CL)는 전력 설비 전체를 관리하는 시스템 통합 엔지니어링 모듈(173)을 포함하는 ECMS(Electric Control & Monitoring System) 서버가 될 수 있다. 전력 설비 또는 전력 설비의 보호와 관련된 다양한 기관, 장치 또는 서버가 클라이언트(CL)가 될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 클라이언트(CL)는 예를 들어 이더넷 통신과 같은 통신 수단을 통하여 결과/파일 저장 모듈(15)에 저장된 데이터베이스에 접근할 수 있다. 그리고 파일 분석 모듈(171)에 의하여 COMMTRADE 파일을 분석하고, 분석 결과 표시 모듈(172)에 의하여 시각적으로 표시하거나, 정보화를 할 수 있다.
진단 서버(SV)에 다양한 작동을 위한 다양한 수단이 설치될 수 있고, 예를 들어 저장 매체 관리 모듈(16) 또는 이와 유사한 서버 작동 또는 유지를 위한 관리 수단이 설치될 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 아래에서 이와 같은 진단 서버(SV)의 작동 구조에 대하여 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 진단 시스템의 작동 구조의 실시 예를 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 보호 계전기(18_1 내지 18_N)로부터 전송된 정보는 보호 계전기 데이터 모듈(21)에 의하여 처리되고, 전송된 정보는 변류기(CT), 변압기(PT), 차단기(CB) 및 정정치 입력 수단(CV)의 정보를 포함한다.
전력 설비의 보호 계통에 설치된 적어도 하나의 변류기(CT) 및 변압기(PT)로부터 탐지된 전류 또는 전압이 보호 계전기로 입력될 수 있고, 보호 계전기에 보호 데이터 처리 모듈(21)이 설치되어 입력된 전류 또는 전압 정보가 처리될 수 있다. 구체적으로 데이터 처리 모듈(21)에서 처리된 전류 또는 전압 정보를 데이터베이스(22)에 저장될 수 있고, 진단 모듈(23) 및 고장 분석 모듈(24)에 의하여 진단 및 고장 분석이 될 수 있다. 진단 또는 고장 분석에 따라 관련 전력 설비에 고장이 발생된 것으로 판단되면, 차단기(CB)로 트립 신호(Trip Signal)가 전송되고, 이에 따라 차단기(CB)가 작동되어 관련 전력 설비가 전체 전력 계통에서 분리되어 전체 전력 설비가 보호될 수 있고, 이와 같은 구조에 의하여 전력 설비를 위한 보호 시스템에 형성될 수 있다. 전력설비의 보호를 위한 변류기(CT), 변압기(PT) 또는 차단기(CB)에 이상이 발생되는 경우 전력 설비의 고장 유무와 관계없이 보호 시스템 자체의 오동작 또는 부동작으로 인하여 예기치 않은 정전 상태가 발생될 수 있고, 이와 같은 정전 사태가 전력 계통 전체로 확대될 수 있다. 보호 계전기는 디지털 형태가 돌 수 있고, 전력설비의 고장 유무를 판별하기 위하여 적절한 보호 기능과 보호 기능의 판단 기준을 위한 설정 값이 입력되어 저장될 수 있다. 또한 디지털 형태의 보호 계전기 내부에 자기 진단 기능을 가지고, 이에 의하여 보호 계전기 자체의 이상 유무가 확인될 수 있지만 완전하게 신뢰하기 어렵다는 단점을 가진다. 또한 보호 기능을 위한 설정 값은 사용자에 의하여 입력되어 결정되므로, 설정 값의 건전성이 확인될 필요가 있다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따르면, 보호 계전기 데이터 모듈(21)로 변류기(CT) 또는 변압기(PT)로부터 전류 또는 전압이 입력되면, 보호 계전기 데이터 모듈(21)은 입력된 전류 또는 전압 데이터를 진단 서버의 데이터베이스(32)에 저장할 수 있다. 또한 하나의 보호 계전기에서 정정치가 발생되면 정정치가 보호 계전기 데이터 모듈(21)을 경유하여 데이터베이스(22)에 설치된 보호 계전기 정정 값 유닛(222)에 저장될 수 있다. 진단 서버는 이와 같은 정정치를 서로 다른 보호 계전기로부터 전송된 전류 또는 전압 데이터를 비교 및 분석하여 보호 계전기, 변류기(CT) 및 변압기(PT)와 같은 보호 시스템의 건전성을 확인할 수 있다. 이와 같은 건전성의 확인은 주기적으로 이루어질 수 있고, 이에 기초하여 데이터베이스(22)의 보호 계전기 정정 값 유닛(222)에 정정치를 저장할 수 있다. 전력 설비에 고장이 발생된 경우 데이터베이스(22)의 고장 데이터 유닛(225)에 저장된 데이터를 참조하여 고장 분석 모듈(24)에 의하여 고장이 분석될 수 있다. 고장 분석 모듈(24)에 의하여 고장이 판별되면 보호 계전기는 트립 신호(Trip)를 발생시키고, 보호 계전기 및 관련 보호 계전기로부터 고장 전류 또는 전류 데이터를 COMTRADE 파일 형태로 자동으로 수신하여 보호 계전기의 정상 동작 여부, 고장 종류 및 고장 위치를 분석하고, 이에 따른 리포터가 리포터 생성 모듈(243)에 의하여 생성되어 사용자에게 전달될 수 있다. 이와 같은 과정이 아래에서 구체적으로 설명된다.
보호 계전기로부터 진단 서버로 전송된 전류 또는 전압 데이터는 보호 계전기 데이터 모듈(21)로 전송될 수 있다. 보호 계전기 데이터 모듈(21)은 보호 시스템 진단 모듈(23) 및 고장 분석 모듈(24)로 관련 데이터를 전송할 수 있고, 각각의 모듈(23, 24)은 진단 서버에 설치된 데이터베이스(22)에 저장된 데이터에 기초하여 관련 데이터를 기초로 보호 시스템을 진단하고, 이에 따라 고장 여부를 판별할 수 있다. 데이터베이스(22)는 전력 설비 데이터(221); 보호 계전기 정정 값 데이터(222); 보호 요소 특징 데이터(223); 보호 요소 시험 데이터(224); 및 고장 데이터(225)를 포함할 수 있다. 데이터베이스(22)는 전력 설비 또는 보호 계전기의 분석, 진단 및 고장 판단을 위한 다양한 데이터를 포함할 수 있고. 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다. 보호 시스템 지단 모듈(23)에 진단 모듈(231)이 설치될 수 있고, 진단 모듈(231)에 의하여 관련 데이터가 진단될 수 있고, 진단 결과가 보호 시스템 건전성 모듈(232)로 전송될 수 있다. 건전성 모듈(232)에 의하여 서로 다른 보호 계전기 사이의 관련 데이터가 대비되어 건전성이 확인되고, 진단 결과 및 확인 결과가 리포터 생성 모듈(233)로 전송될 수 있다. 리포터 생성 모듈(233)은 관련 보고서를 생성하여 저장하고, 필요에 따라 디스플레이 화면을 통하여 또는 인쇄를 통하여 출력할 수 있다.
고장 분석 모듈(24)에 분석 모듈(241)이 설치되어 보호 계전기의 오작동 또는 부작동과 같은 고장이 분석될 수 있고, 만약 고장이 난 것으로 분석되면 분석 결과가 처리 모듈(242)로 전송될 수 있다. 처리 모듈(242)은 고장 상태를 판별하면서 고장 위치를 판단할 수 있다. 또한 처리 모듈은 보호 계전기를 정상 상태로 복구하기 위한 복구 조치를 관련자에게 전송할 수 있다. 그리고 이와 같은 고장 상태 또는 처리 결과와 관련하여 리포터 생성 모듈(243)에 의하여 리포터가 생성될 수 있다. 보호 계전기 데이터 모듈(21)로부터 전송된 정보에 기초하여 진단 서버는 다양한 방법으로 전력 설비의 보호 계통을 진단 또는 분석하거나, 고장 판단을 할 수 있고, 본 발명은 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
도 3은 본 발명에 따른 진단 시스템에서 고장 지점이 분석되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 전력 계통에 다수 개의 버스(bus)(31a, 31b, 31c)가 계층 구조로 형성될 수 있고, 서로 다른 층에 계전기(32, 33a, 33b, 33c, 34a, 34b, 35a, 35b)가 배치될 수 있다. 또한 서로 다른 계전기(32 내지 35b) 사이에 변압기(36a, 36b, 36c)가 배치될 수 있다. 다양한 원인으로 인하여 전력 계통에 고장이 발생될 수 있고, 고장 위치(BP)가 진단 서버(11)에 의하여 확인될 수 있다, 구체적으로 고장 위치(BP)에서 고장이 발생되면(P31), 제3 버스(31c)에 연결된 계전기(33b, 35b)에 의하여 확인될 수 있다. 예를 들어 제3 버스(31c)의 하위 계층에 연결된 계전기(35b)에서 GOOSE(Generic Object Oriented Substation Event) 메시지가 발생될 수 있다. GOOSE 메시지는 각각의 계전기(32 내지 36b)에 의하여 공유될 수 있고, GOOSE 메시지의 발생은 적어도 하나의 계전기(32)의 요청에 의하여 발생될 수 있다. 적어도 하나의 계전기(32 내지 35b)는 적어도 하나의 IED가 될 수 있고, 고장 처리를 위한 모듈의 요청에 의하여 GOOSE 메시지가 발생되어 고장 처리 모듈로 전송될 수 있다(P32). 고장 처리 모듈에 의하여 고장 위치(BP)의 고장 여부의 확인을 위하여 예를 들어 도 3의 오른쪽에 도시된 것처럼 진단 과정에서 전압 위상 또는 전류 위상 도표(37, 38)가 참조될 수 있고, 계전기(32 내지 35b)가 배치된 전력 계통을 기준으로 전압 또는 전류 위상이 탐지될 수 있다. 그리고 이에 기초하여 고장 위치(BP)의 고장 여부가 진단될 수 있고, 이에 기초하여 관련 계전기(예를 들어 35b)가 작동될 수 있다. 이와 같은 고장 위치(BP)에 대한 진단이 진단 서버(11)에서 자동으로 이루어질 수 있고, 진단 결과에 기초하여 리포트가 생성될 수 있다(P23). 진단 서버(SV)에 의한 진단을 실시간으로 다양한 위치 또는 전력 기기에 대하여 이루어질 수 있고 이에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 4는 본 발명에 따른 진단 시스템에서 차단기의 보조 접점 신호와 통전 전류의 상태가 분석되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 진단 서버(11)는 차단기의 보조 접점 신호와 통전 전류의 유무를 확인하여 상태 불일치를 진단할 수 있다. 도 4의 좌측을 참조하면, A 및 B는 각각 차단기(CB)가 닫힌 상태 및 열린 상태를 나타낸다. 그리고 각각의 상태에서 시간의 경과에 따른 보조 접점의 상태 값이 표시된다. 정상(N) 또는 경보(A)에 해당하는지 여부가 상태 값에 의하여 확인될 수 있고, 정해진 시간 동안(Δt) 차단기(CB)의 상태 값이 획득될 수 있다. 차단기의 상태 값이 (0.1) 또는 (1.0)이 되면 전류가 흐르지 않는 상태가 되고, 차단기의 상태 값이 (0,0) 또는 (1,1)이 되면 차단기에 전류가 흐르는 상태가 된다. 이와 같이 차단기의 보조 접점 신호를 탐지하여 차단기의 상태 불일치 여부가 확인될 수 있다. 도 4의 오른쪽을 참조하면, 실제 차단기의 동작 시간과 정격 차단 시간이 비교될 수 있고, 이에 의하여 차단 시간 지연 상태가 진단될 수 있다. E 및 F는 각각 동작 실행(DO) 후 차단기가 닫힌 상태 및 열린 상태를 나타낸다. 실제 차단기의 작동 시간이 미리 결정된 시간 동안(Δtime) 획득될 수 있고, 그에 기초하여 정상(N), 주의(W) 또는 경보(A) 상태에 해당하는지 여부가 확인될 수 있다. 다양한 형태의 개폐 수단이 진단 서버에 의하여 확인될 수 있고, 진단 방법에 의하여 본 발명은 제한되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 진단 시스템에서 보호 계전기의 실시간 계측 성능이 진단되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 진단 서버는 전력 계통의 서로 다른 위치에 설치된 서로 다른 보호 계전기(55a 내지 55d)의 전류 또는 전압을 비교하여 실시간으로 전력 계통의 성능이 진단한다. 위에서 설명된 것처럼, 보호 계전기(55a 내지 55d)는 IED의 형태로 만들어질 수 있고, 보호 계전기(55a 내지 55d)는 버스(53)에 연결되어 계층 구조로 형성될 수 있다. 도 5의 (가) 및 (나)를 참조하면, 버스(53)의 앞쪽에 제1, 2 보호 계전기(55a, 55b)가 전력 기기(52)의 앞뒤로 직렬로 연결되고, 버스(53)의 뒤쪽에 부하(54a, 54b)로 공급되는 전력을 개폐시키는 제3, 4 보호 계전기(55c, 55d)가 설치될 수 있다. 각각의 보호 계전기(55a 내지 55d)에 의하여 유입 또는 유출 전압 또는 전류가 측정될 수 있다. 예를 들어 제1, 2 보호 계전기(55a, 55b)에서 측정 값이 1.0 pu(per-unit)가 되고 제3, 4 보호 계전기(55c, 55d)의 측정 값이 각각 0.5 pu가 되는 경우 정상 상태가 된다. 이에 비하여 도 5의 (나)에 도시된 것처럼, 제2 보호 계전기(55b)의 측정 값이 0.8 pu가 되지만, 제3, 4 보호 계전기(55c, 55d)의 합이 1.0 pu가 되는 경우 전력 기기(52)에서 오작동이 발생되었거나, 전력 계통에 고장 지점이 발생되었다는 것을 알 수 있다. 이와 같이 보호 계전기(55a 내지 55d)의 전후 전류, 전압 또는 전력을 비교 분석하여 실시간으로 계측 성능이 진단될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 진단 시스템에서 서로 다른 보호 계전기 사이의 상관 적정성이 진단되는 과정의 실시 예를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 버스(63)의 뒤쪽에 서로 병렬로 두 개의 입력 기기(61a, 61b)가 연결되고, 버스(63)의 앞쪽에 전력 기기(65)가 연결될 수 있다. 그리고 전력 기기(65)의 앞쪽과 뒤쪽에 직렬로 보호 계전기(66a, 66b)가 연결될 수 있고, 보호 계전기(66a, 66b)에 의하여 유입 또는 유출되는 전류, 전압 또는 전력이 측정될 수 다. 전력 기기(65)의 뒤쪽에 고장 점(64)이 형성될 수 있고, 고장 점(64)은 입력 기기(61a, 61b)로부터 유입되는 예를 들어 유입 전류에 대하여 서로 다른 고장 전류를 발생시킬 수 있다. 구체적으로 1.0 pu의 유입 전류에 대하여 0.6 pu, 0.4 pu 또는 0.2 pu의 고장 전류를 발생시킬 수 있다. 서로 다른 고장 전류에 대하여 제1, 2 보호 계전기(66a, 66b)의 반응 시간이 측정될 수 있고, 이에 의하여 제1, 2 보호 계전기(66a, 66b) 사이의 보호 협조 관계가 진단될 수 있다. 각각의 고장 전류에 대하여 제1, 2 보호 계전기(66a, 66b)에서 전류 데이터(67a, 67b)가 생성될 수 있고, 도 6의 오른쪽에 도시된 것처럼, 이에 기초하여 제1, 2 보호 계전기(66a, 66b) 사이의 서로 다른 고장 전류 값에 대한 보호 협조 관계의 적정성이 판단될 수 있다. 예를 들어 도 6의 오른쪽에 도시된 것처럼, 제2 보호 계전기(66b)에서 측정된 값이 제1 보호 계전기(66a)에서 측정된 200 ms를 기준으로 2 ms가 지연된다면 보호 협조 관계가 적정한 것으로 진단될 수 있다. 이에 비하여 제2 보호 계전기(66b)의 탐지 시간이 -16 ms가 되는 경우 보호 협조 관계가 적정하지 않는 것으로 진단될 수 있다. 서로 다른 보호 계전기(65a, 65b) 사이의 보호 협조 관계는 다양한 방법으로 진단될 수 있고 제시된 실시 예에 제한되지 않는다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 중계 모듈 ` 12: 입출력 모듈
13: 파일 취득 모듈 14: 진단 분석 모듈
15: 결과/파일 저장 모듈 18_1 내지 18_N: 보호 계전기

Claims (5)

  1. 전력 설비 보호 계통에 설치된 다수 개의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)와 GOOSE 신호의 입출력을 위한 신호 입출력 모듈(12);
    다수 개의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)에 의하여 생성된 COMTRADE 파일을 획득하는 파일 취득 모듈(13);
    보호 계전기(18_1 내지 18_N)로부터 획득된 정보에 기초하여 전력 설비의 보호 계통의 상태를 진단 및 분석하는 진단 분석 모듈(14); 및
    진단 분석 모듈(14)의 분석 결과 및 COMTRADE 파일을 저장하는 결과/파일 저장 모듈(15)을 포함하고,
    결과/파일 저장 모듈(15)에 저장된 분석 결과 및 COMTRADE 파일은 클라이언트(CL)로 전송되어 분석되거나 표시되고,
    서로 다른 보호 계전기로부터 전송된 전류 또는 전압 데이터를 비교 및 분석하여 보호 계전기, 변류기(CT) 및 변압기(PT)를 포함하는 전력 설비의 보호 기능의 판단 기준을 위한 설정 값의 건전성을 주기적으로 확인하는 건전성 모듈(232); 및 건전성 모듈(232)로부터 전송된 확인 결과와 관련된 보고서를 생성하는 리포터 생성 모듈(233)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 서로 다른 모듈(12, 13, 14, 15) 사이의 통신을 위한 중계 모듈(11)을 더 포함하고, 클라이언트(CL)는 진단 서버(SV)와 이더넷 통신으로 연결되는 것을 특징으로 하는 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 각각의 보호 계전기(18_1 내지 18_N)는 보호 계통의 오작동의 발생에 따라 GOOSE 신호의 생성을 가능한 통신 수단을 포함하고, GOOSE 메시지는 서로 다른 위치에 배치된 서로 다른 통신 수단 사이에 공유가 되는 것을 특징으로 하는 자동 감시 및 분석 구조의 전력 설비 보호 계통 진단 시스템.
  5. 삭제
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