KR102432403B1 - Distribution line failure detection system using ground manual switch - Google Patents

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KR102432403B1
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Abstract

본 발명은 지중 배전선로 고장검출 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로, 지중 배전선로의 전류를 계측하여 고장 발생여부를 판단하는 고장검출장치 및 고장발생정보를 수신하여 단선도에 상태정보를 표시하는 운영자 PC를 포함하고, 고장검출장치는, 배전선로의 전력케이블에 부착하여 전자기 유도 방식에 의해 전원을 취득하는 전원용 변류기, 배전선로의 전력케이블에 부착하여 전류를 계측하는 전류계측용 변류기, 전류계측용 변류기가 계측한 전류에 기초하여 고장발생 여부를 판단하고 고장발생정보가 포함된 선로운영정보와 주기적으로 계측한 고장검출장치의 축전지 전압값을 암호화하는 단말장치 및 암호화된 선로운영정보 및 축전지 전압값을 운영자 PC로 전송하는 통신장치를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 개폐기 단위로 고장구간을 검출하게 됨에 따라 지중배전선로의 고장복구시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 에너지 하베스팅과 슬립모드의 활용으로 수동개폐기의 전원을 효율적으로 공급할 수 있고, 장치 간 통신 시 계통운영정보를 암호화, 복호화 하는 보안기능을 추가하여 계통운영 정보 보호를 강화할 수 있다.
The present invention relates to an underground distribution line failure detection system and an operating method thereof, a failure detection device for determining whether a failure has occurred by measuring the current of an underground distribution line, and an operator who receives the failure occurrence information and displays the status information on a single line diagram It includes a PC, and the fault detection device is a power transformer that is attached to a power cable of a distribution line and acquires power by electromagnetic induction method, a current measuring current that is attached to a power cable of a distribution line to measure current, for current measurement A terminal device that determines whether a fault has occurred based on the current measured by the current transformer and encodes the line operation information including the fault occurrence information and the battery voltage value of the fault detection device periodically measured, and the encrypted line operation information and the battery voltage value It may include a communication device for transmitting the to the operator PC.
According to the present invention, as a failure section is detected in units of switchgear, the failure recovery time of the underground distribution line can be significantly shortened, and the power of the manual switch can be efficiently supplied by utilizing energy harvesting and sleep mode, and between devices. The protection of system operation information can be strengthened by adding a security function that encrypts and decrypts system operation information during communication.

Description

지상 수동개폐기를 활용한 배전선로 고장검출 시스템{Distribution line failure detection system using ground manual switch}Distribution line failure detection system using ground manual switch

본 발명은 지중 수동개폐기에 설치된 배전선로 고장검출장치를 활용한 전류 계측을 통하여 고장발생 유무를 실시간으로 판단하고, 고장정보를 운영자에게 제공하는 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and operating method for determining whether a failure occurs in real time through current measurement using a distribution line failure detection device installed in an underground manual switchgear and providing failure information to an operator.

국내 22.9kV 특고압 배전선로에서는 고장발생 시 선로부하를 개폐하여 고장지점을 찾기 위한 수동개폐기 또는 자동화개폐기가 운용되고 있다.In domestic 22.9kV extra-high voltage distribution lines, manual switchgear or automatic switchgear to find the fault point by opening and closing the line load in the event of a fault is being operated.

특히 가공배전선로의 경우보다 지중배전선로의 경우는 고장발생 위치 판단 및 복구가 어려우므로 이를 해결하기 위해 수동개폐기 또는 자동화개폐기를 활용한 고장검출 기술에 대한 필요성이 높다.In particular, in the case of an underground distribution line than in the case of an overhead distribution line, it is difficult to determine the location of a fault and to recover it.

자동화개폐기의 경우 자동화용 단말장치가 설치되어 있어 원격지에서 배전선로의 상태감시 및 계측과, 선로 고장 시 원격으로 투입/개방 등을 제어할 수 있어 고장구간 분리 및 건전구간 복구의 수행이 용이하다.In case of automatic switchgear, automatic terminal device is installed, so it is possible to monitor and measure the status of the distribution line from a remote location, and to remotely control the closing/opening in case of a line failure, so it is easy to separate the faulty section and restore the healthy section.

다만, 지중선로의 경우 자동화개폐기 설치 시 비용이 많이 들고, 지중선로의 고장전류는 대부분 4,000A 이상으로 설비열화 등으로 소손되는 문제가 있으며, 고장구간 검출을 위한 강송 시 고장전류에 의한 2차 고장이 발생할 위험이 있다.However, in the case of an underground line, the installation of an automatic switchgear is expensive, and the fault current of the underground line is mostly over 4,000A and there is a problem that it is damaged due to equipment deterioration. There is a risk that this will happen.

한편, 수동개폐기의 경우 선로고장 발생 시 작업자가 직접 개폐기의 투입/개방을 조작하는 방식이다.On the other hand, in the case of a manual switchgear, when a line failure occurs, the operator directly manipulates the closing/opening of the switchgear.

다만, 기존의 수동개폐기에도 자동화장치를 부착하여 이를 이용한 선로 고장검출이 가능하나, 수동개폐기는 자동화개폐기와 달리 별도의 전원 공급 장치가 없어 전원확보가 어렵고, 원격제어를 위한 통신과정에서 전원이 과다하게 소요되는 문제가 존재한다.However, it is possible to detect line failure by attaching an automatic device to the existing manual switchgear. However, unlike the automatic switchgear, manual switchgear does not have a separate power supply device, so it is difficult to secure power, and the power supply is excessive in the communication process for remote control. There are problems that need to be done.

지중배전선로에서 기 설치되어 있는 수동개폐기에 고장검출장치를 설치하여 배전선로에 흐르는 전류를 계측함으로써 고장발생 유무를 실시간으로 판단하고, 고장정보(고장발생유무, Fault Indicator)를 배전센터와 지사의 배전 자동화프로그램이 설치된 운영자 PC에 실시간으로 전송하여 운영자에게 고장정보를 제공하는 시스템을 제안한다.In the underground distribution line, a fault detection device is installed in the manual switchgear installed in advance to measure the current flowing in the distribution line to determine whether a fault has occurred in real time, and fault information (fault indicator) is sent to the distribution center and branch offices. We propose a system that provides fault information to the operator by transmitting it to the operator PC in which the distribution automation program is installed in real time.

기존의 전원용 변류기는 상별 최소 15A 이상의 전류가 흘러야 필요한 전원 확보 가능했기 때문에 효율적인 에너지 하베스팅이 어려웠으나, 본 발명에서는 전원용 변류기의 형태를 개량하여 전원취득의 효율을 높인 장치를 제안한다.In the existing current transformers for power, efficient energy harvesting was difficult because the required power could be secured when at least 15A of current per phase flows.

또한, 수동개폐기의 고장검출을 위한 장치 구동을 위해서는 전원이 과다하게 소요되는 문제가 있으므로 슬립모드(Sleep mode) 전환 등을 이용하여 전력소모를 최소화한 장치를 제안한다.In addition, since there is a problem in that excessive power is required to drive the device for fault detection of a manual switchgear, a device in which power consumption is minimized by switching to a sleep mode, etc. is proposed.

여기에 주장치 서버와 수동개폐기의 자동화장치 간 통신 시 계통운영정보를 암호화하고 이를 복호화하는 보안기능을 추가하여 계통운영 정보 보호를 강화하는 방법 또한 제안한다.Here, we also propose a method to strengthen the protection of system operation information by adding a security function that encrypts and decrypts system operation information during communication between the main server and the automatic device of the manual switchgear.

본 문서에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in this document are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. There will be.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 지중 배전선로 고장검출 시스템은, 상기 지중 배전선로의 전류를 계측하여 고장 발생여부를 판단하는 고장검출장치; 및 상기 고장검출장치에서 판단한 고장발생정보를 수신하여 단선도에 상태정보를 표시하는 운영자 PC를 포함하고, An underground distribution line failure detection system according to various embodiments of the present invention includes: a failure detection device for determining whether a failure has occurred by measuring a current of the underground distribution line; and an operator PC that receives the fault occurrence information determined by the fault detection device and displays the status information on the single line diagram,

상기 고장검출장치는, 상기 배전선로의 전력케이블에 부착하여 전자기 유도 방식에 의해 전원을 취득하는 전원용 변류기; 상기 배전선로의 전력케이블에 부착하여 전류를 계측하는 전류계측용 변류기; 상기 전류계측용 변류기가 계측한 전류에 기초하여 고장발생 여부를 판단하고, 상기 고장발생정보가 포함된 선로운영정보와 주기적으로 계측한 상기 고장검출장치의 축전지 전압값을 암호화하는 단말장치; 및 상기 암호화된 선로운영정보 및 축전지 전압값을 상기 운영자 PC로 전송하는 통신장치를 포함할 수 있다.The failure detection device may include: a current transformer for a power supply attached to a power cable of the distribution line to acquire power by an electromagnetic induction method; a current measuring current transformer attached to the power cable of the distribution line to measure the current; a terminal device for determining whether a fault has occurred based on the current measured by the current measuring current transformer, and for encrypting the line operation information including the fault occurrence information and the periodically measured storage battery voltage value of the fault detecting device; and a communication device for transmitting the encrypted line operation information and the battery voltage value to the operator PC.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전원용 변류기는, 취득한 전원의 손실이 최소화되도록 분리형이 아닌 일체형 원형의 코어철편; 및 상기 배전선로의 전력케이블에 부착한 상태로 상기 코어철편의 설치와 철거가 용이한 원형의 분리형 외함을 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the current transformer for power may include: a core iron piece of an integral circular shape, not a separate type, so as to minimize the loss of the acquired power; and a circular detachable enclosure that facilitates installation and removal of the core iron piece in a state of being attached to the power cable of the distribution line.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전류계측용 변류기는, 상기 배전선로의 전력케이블에 흐르는 전류를 계측하는 CT부; 및 상기 CT부를 상기 전력케이블에 탈부착하는 고정부를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the current measuring current transformer includes: a CT unit for measuring a current flowing in a power cable of the distribution line; and a fixing unit for attaching and detaching the CT unit to the power cable.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 전류계측용 변류기는, 100A 이상 1000A 이하의 전류값을 계측할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the current measuring current transformer may measure a current value of 100A or more and 1000A or less.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 단말장치는, 상기 전류계측용 변류기에서 계측한 전류값에 기초하여 상기 배전선로의 고장발생여부를 판단하는 고장판단부; 상기 전원용 변류기를 이용하여 획득한 전기 에너지를 상기 고장검출장치에 공급하는 전원부; 및 상기 통신장치를 제어하고, 상기 고장판단부에서 판단한 고장발생정보가 포함된 선로운영정보와 주기적으로 계측한 상기 고장검출장치의 축전지 전압값을 암호화하는 통신부를 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the terminal device may include a fault determination unit configured to determine whether a fault has occurred in the distribution line based on a current value measured by the current measuring current transformer; a power supply unit supplying the electrical energy obtained by using the power current transformer to the failure detection device; and a communication unit that controls the communication device and encrypts the line operation information including the fault occurrence information determined by the fault determination unit and the battery voltage value of the fault detection device periodically measured.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 암호화된 선로운영정보와 축전지 전압값을 배전센터의 게이트웨이를 통하여 상기 운영자 PC로 전송할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the encrypted line operation information and the battery voltage value may be transmitted to the operator PC through the gateway of the distribution center.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 고장검출장치에서 수신한 선로운영정보 및 축전지 전압값에 기초하여 단선도 상에 고장정보를 표시하고, 상태창에 통신상태 및 축전지 전?陋だ? 표시할 수 있다.According to various embodiments of the present invention, failure information is displayed on the single-line diagram based on the line operation information and the storage battery voltage value received from the failure detection device, and the communication state and the battery power? can be displayed

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 고장검출장치와 상기 운영자 PC 간의 통신주기는 1시간에서 24시간 사이의 범위에서 1시간 단위로 변경가능하고, 기본 설정값은 1시간으로 설정할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the communication period between the failure detection device and the operator PC may be changed in units of 1 hour in the range of 1 hour to 24 hours, and the default setting value may be set to 1 hour.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 단말장치는, 전원사용을 최소화하기 위해 상기 축전지의 전압이 설정값 이하로 감소하는 경우에는 슬립모드(Sleep mode)로 전환하여 상기 배전선로의 고장발생을 실시간으로 모니터링 하는 기능만을 수행하고, 상기 고장발생이 감지되면 웨이크업 모드(Wake-up mode)로 전환하여 고장발생정보를 상기 운영자 PC로 전송하기 전 암호화 과정을 수행할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the terminal device switches to a sleep mode when the voltage of the storage battery decreases below a set value in order to minimize the use of power to detect the occurrence of a failure of the distribution line in real time. It is possible to perform only a function of monitoring as a function and perform an encryption process before transmitting the failure occurrence information to the operator PC by switching to a wake-up mode when the occurrence of the failure is detected.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 통신장치는, 저전력만을 소모하는 슬립모드(Sleep mode) 상태를 유지하다가, 상기 단말장치로부터 운영자 PC로 선로운영정보와 고장검출장치 상태정보를 전송하라는 명령 신호를 수신하거나 상기운영자 PC로부터 제어명령 신호를 수신하면 웨이크업 모드(Wake-up mode)로 전환하여 상기 선로운영정보와 고장검출장치 상태정보를 상기 운영자 PC로 전송할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the communication device maintains a sleep mode that consumes only low power, and transmits the line operation information and the fault detection device status information from the terminal device to the operator PC. Upon receiving or receiving a control command signal from the operator PC, it may switch to a wake-up mode and transmit the line operation information and the fault detection device status information to the operator PC.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 고장검출장치와 상기 운영자 PC 각각에 암호화 및 복호화가 가능한 보안 모듈을 더 포함하고, 상기 운영자 PC와 상기 게이트웨이 사이의 통신은 보안을 강화하기 위해 시리얼(Serial) 통신방식으로 수행할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, a security module capable of encryption and decryption is further included in each of the failure detection device and the operator PC, and communication between the operator PC and the gateway is serial to enhance security. This can be done through communication.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 지중 배전선로 고장검출 시스템의 운용방법은, 상기 배전선로에 흐르는 전류와 고장발생정보를 포함한 선로운영정보를 획득하는 단계; 고장검출장치의 축전지 전압을 측정하여 상기 고장검출장치의 상태정보를 획득하는 단계; 상기 선로운영정보 및 고장검출장치의 상태정보를 운영자 PC로 전송하는 단계; 상기 운영자 PC에서 정상적으로 상기 선로운영정보 및 고장검출장치의 상태정보를 수신한 경우, 상기 고장검출장치로 수신응답을 송신하는 단계; 및 상기 수신응답이 설정한 시간 이내에 오지 않는 경우, 상기 선로운영정보 및 고장검출장치의 상태정보를 운영자 PC로 재전송하는 단계를 포함할 수 있다.A method of operating an underground distribution line failure detection system according to various embodiments of the present disclosure includes: obtaining line operation information including current flowing in the distribution line and failure occurrence information; obtaining state information of the fault detection device by measuring a battery voltage of the fault detection device; transmitting the line operation information and status information of the failure detection device to an operator PC; transmitting a reception response to the fault detection device when the operator PC normally receives the line operation information and the status information of the fault detection device; and if the reception response does not come within a set time, retransmitting the line operation information and status information of the failure detection device to an operator PC.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 운영자 PC에서 상기 고장검출장치로 상기 선로운영정보 및 고장검출장치의 상태정보를 요청하는 경우에는, 상기 고장검출장치가 상기 요청에 대한 수신응답을 운영자 PC로 송신하는 단계; 및 상기 고장검출장치가 요청받은 선로운영정보 및 고장검출장치의 상태정보를 운영자 PC로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when the operator PC requests the line operation information and the status information of the failure detection device from the operator PC to the failure detection device, the failure detection device transmits a reception response to the request to the operator PC. transmitting; and transmitting, by the fault detection device, the requested line operation information and status information of the fault detection device to an operator PC.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 고장발생정보를 리셋하는 경우에는, 상기 운영자 PC에서 상기 고장검출장치로 고장발생정보 리셋 명령을 전송하는 단계; 상기 리셋 명령을 수신한 고장검출장치가 상기 리셋 명령에 대한 수신응답을 운영자 PC로 송신하는 단계; 상기 수신응답이 설정한 시간 이내에 오지 않는 경우, 운영자 PC가 상기 리셋 명령을 고장검출장치로 재전송하는 단계; 상기 고장검출장치가 고장발생정보를 리셋하는 단계; 상기 고장검출장치가 리셋 정보를 운영자 PC로 전송하는 단계; 상기 운영자 PC가 상기 리셋 정보를 수신한 경우 단선도에 표시된 상기 고장발생정보를 삭제하는 단계; 및 상기 운영자 PC가 상기 고장검출장치로 수신응답을 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when resetting the failure occurrence information, transmitting a failure occurrence information reset command from the operator PC to the failure detection device; transmitting, by the failure detection device, which has received the reset command, a reception response to the reset command to an operator PC; retransmitting, by the operator PC, the reset command to a failure detection device when the received response does not come within a set time; resetting, by the fault detection device, fault occurrence information; transmitting, by the failure detection device, reset information to an operator PC; deleting, by the operator PC, the fault occurrence information displayed in the single-line diagram when the reset information is received; and transmitting, by the operator PC, a reception response to the failure detection device.

본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 상기 설정한 시간은 30초, 상기 재전송의 최대 횟수는 3회로 둘 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the set time may be set to 30 seconds, and the maximum number of retransmissions may be set to 3 times.

다양한 실시 예들에 따라, 개폐기 단위로 고장구간을 검출하게 됨에 따라 고장구간 분리를 위한 변전소 회로 차단이나 자동화개폐기 투입과 같은 작업이 필요 없게 되어, 고장복구시간을 현저히 단축시킬 수 있다.According to various embodiments, since the fault section is detected in units of the switchgear, it is not necessary to cut the substation circuit for separating the fault section or to put in the automatic switchgear, thereby remarkably shortening the fault recovery time.

다양한 실시 예들에 따라, 고장구간 판단을 위한 변전소 회로 차단 또는 자동화개폐기 강송 등이 필요하지 않게 되어 2차로 설비가 소손되는 것을 예방할 수 있다.According to various embodiments, it is possible to prevent secondary equipment from being damaged because it is not necessary to cut the circuit of the substation for determining the fault section or to send the automatic switchgear.

다양한 실시 예들에 따라, 지중선로 수동개폐기를 자동화개폐기로 교체하는 비용에 비하여 훨씬 적은 비용(약 1/20)으로, 수동개폐기를 활용하여 빠르고 정확한 선로 고장구간 검출이 가능하다.According to various embodiments, it is possible to quickly and accurately detect a faulty section of a line by using a manual switch at a much lower cost (about 1/20) compared to the cost of replacing the underground line manual switch with an automatic switch.

다양한 실시 예들에 따라, 슬립모드 및 웨이크 업 모드를 활용하여 단말장치와 통신장치의 소비전력을 제어함으로써 수동개폐기에서 에너지 하베스팅 기술을 효율적으로 활용할 수 있다.According to various embodiments, by controlling the power consumption of the terminal device and the communication device by using the sleep mode and the wake-up mode, the energy harvesting technology can be efficiently utilized in the manual switch.

다양한 실시 예들에 따라, 주장치 서버와 수동개폐기의 자동화장치 간 통신 시 계통운영정보를 암호화하고 이를 복호화하는 보안기능을 추가하여 계통운영 정보 보호를 강화할 수 있다.According to various embodiments, the system operation information protection can be strengthened by adding a security function for encrypting and decrypting the system operation information during communication between the main server server and the automatic device of the manual switch.

본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtainable in the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs from the description below. will be.

도 1은, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치의 내부 구성과 운영자 PC와의 통신 개념을 도시한 도면이다.
도 2는, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은, 다양한 실시 예들에 따른, 전원용 변류기를 이루고 있는 각 구성을 도시한 도면이다.
도 4는, 다양한 실시 예들에 따른, 전원용 변류기와 전원용 변류기가 배전선로에 부착된 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5는, 다양한 실시 예들에 따른, 전류계측용 변류기를 이루고 있는 각 구성을 도시한 도면이다.
도 6은, 다양한 실시 예들에 따른, 전류계측용 변류기와 전류계측용 변류기가 배전선로에 부착된 실시 예를 도시한 도면이다.
도 7은, 다양한 실시 예들에 따른, 수동개폐기에 설치된 고장검출장치와 배전센터에 설치된 운영자 PC 간의 정보교환 방식을 도시한 도면이다.
도 8은, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치와 운영자 PC 간 선로운영 및 장치상태정보에 관한 양방향 통신과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치와 운영자 PC 간 고장발생신호의 리셋명령에 관한 양방향 통신과정을 나타낸 흐름도이다.
도10은, 다양한 실시 예들에 따른, 암호화모듈에 의한 암호화 및 복호화의 양방향 통신 과정을 도시한 도면이다.
도11은, 다양한 실시 예들에 따른, 개폐기 단위 고장구간 검출의 과정을 도시한 도면이다.
도면의 설명과 관련하여, 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일 또는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
1 is a diagram illustrating an internal configuration of a failure detection device and a communication concept with an operator PC, according to various embodiments of the present disclosure.
2 is a diagram illustrating an embodiment of a failure detection device according to various embodiments of the present disclosure;
3 is a view showing each configuration constituting a current transformer for power, according to various embodiments of the present disclosure.
4 is a diagram illustrating an embodiment in which a current transformer for power and a current transformer for power are attached to a distribution line according to various embodiments of the present disclosure.
5 is a view showing each configuration constituting a current measuring current transformer according to various embodiments of the present disclosure.
6 is a diagram illustrating an embodiment in which a current measuring current transformer and a current measuring current transformer are attached to a distribution line according to various embodiments of the present disclosure.
7 is a diagram illustrating an information exchange method between a failure detection device installed in a manual switch and an operator PC installed in a distribution center according to various embodiments of the present disclosure.
8 is a flowchart illustrating a two-way communication process regarding line operation and device status information between a fault detection device and an operator PC, according to various embodiments of the present disclosure.
9 is a flowchart illustrating a bidirectional communication process related to a reset command of a fault occurrence signal between a fault detection device and an operator PC according to various embodiments of the present disclosure.
10 is a diagram illustrating a bidirectional communication process of encryption and decryption by an encryption module according to various embodiments of the present disclosure.
11 is a diagram illustrating a process of detecting a failure section in a switchgear unit according to various embodiments of the present disclosure;
In connection with the description of the drawings, the same or similar reference numerals may be used for the same or similar components.

이하 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명된다.Hereinafter, various embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략할 수 있다. Regardless of the reference numerals, the same or similar components are assigned the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof may be omitted.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 '모듈' 또는 '부'는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, '모듈' 또는 '부'는 소프트웨어 또는 FPGA(field programmable gate array) 또는 ASIC(application specific integrated circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하나, 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 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 포함할 수 있다. 하나의 구성요소, '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.The suffix 'module' or 'part' for the components used in the following description is given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and does not have a meaning or role distinct from each other by itself. In addition, 'module' or 'unit' refers to software or hardware components such as field programmable gate array (FPGA) or application specific integrated circuit (ASIC), but is not limited to software or hardware. A 'unit' or 'module' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example, 'part' or 'module' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, and processes, functions, properties, and programs. may include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functionality provided in one component, 'unit' or 'module' may be combined into a smaller number of components and 'unit' or 'module' or additional components and 'unit' or 'module' can be further separated.

본 발명의 몇몇 실시 예들과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 기록 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 기록 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC은 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다.The steps of a method or algorithm described in connection with some embodiments of the present invention may be directly implemented in hardware executed by a processor, a software module, or a combination of the two. A software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of recording medium known in the art. An exemplary recording medium is coupled to the processor, the processor capable of reading information from, and writing information to, the storage medium. Alternatively, the recording medium may be integral with the processor. The processor and recording medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC). The ASIC may reside within the user terminal.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms including ordinal numbers such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘연결되어’ 있다거나 ‘접속되어’ 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 ‘직접 연결되어’ 있다거나 ‘직접 접속되어’ 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When it is said that an element is 'connected' or 'connected' to another element, it is understood that it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in between. it should be On the other hand, when it is mentioned that a certain element is 'directly connected' or 'directly connected' to another element, it should be understood that there is no other element in the middle.

우선 본 명세서에서 사용되는 용어들에 대하여 간략히 설명한다.First, the terms used in this specification will be briefly described.

개폐기는 배전선로에 설치하여 배전선로의 고장복구, 휴전작업, 부하전환 등 필요시에 배전선로의 개폐용으로 사용되며, 원격제어 가부에 따라 자동화개폐기와 수동개폐기로 구분된다.The switchgear is installed on the distribution line and used to open and close the distribution line when necessary, such as fault recovery of the distribution line, truce work, and load conversion.

배전자동화시스템(Distribution Automation System, DAS)이란 배전선로에 설치되어 있는 배전선로 자동화용 단말장치에서 취득한 배전설비 현장정보(상태정보, 전류·전압, 고장유무 등)를 통신장치를 통해 바로 주 장치에 제공하고, 현장 배전선로를 실시간으로 모니터링할 수 있는 종합 시스템을 의미한다.Distribution Automation System (DAS) refers to distribution facility site information (status information, current/voltage, failure presence, etc.) acquired from a distribution line automation terminal device installed on a distribution line directly to the main device through a communication device. It means a comprehensive system that can provide and monitor on-site distribution lines in real time.

변류기(Current Transformer, CT)란 변압기와 같이 철심에 1차, 2차 코일이 감긴 구성으로 되어 있고, 회로에 흐르는 큰 전류를 정해진 비율에 따라 정격전류 이하의 작은 전류로 변환하는 장치로, 전류의 측정가능 범위를 확대하기 위하여 사용한다.A current transformer (CT) is a device in which primary and secondary coils are wound around an iron core like a transformer, and it converts a large current flowing in a circuit into a small current less than the rated current according to a predetermined ratio. It is used to expand the measurable range.

에너지 하베스팅(Energy Harvesting)이란 버려지는 에너지를 모아 전력으로 활용하는 기술을 말하며, 변류기(CT)를 활용한 자가발전 장치로 전원의 공급이 어려운 고전압 전력선 환경에서 각종 통신장치 구동전원을 공급할 수 있다.Energy harvesting refers to a technology that collects wasted energy and uses it as power. It is a self-generation device using a current transformer (CT), and it can supply driving power for various communication devices in a high-voltage power line environment where it is difficult to supply power. .

단선도(Single Line Diagram, SLD)란 각종 전기접속도의 기본이 되는 것으로서 기기와 계통과의 전기적 접속관계를 단선으로 나타내고, 기타 감시를 위한 계기, 계전기의 접속 및 종류 등을 표시한 도면을 의미한다.Single Line Diagram (SLD) is the basis of various electrical connection diagrams. It refers to a diagram that shows the electrical connection relationship between devices and the system with a single line, and shows the connection and types of instruments and relays for other monitoring. do.

시리얼(Serial)통신이란 연속적으로 통신 채널이나 컴퓨터 버스를 거쳐 한 번에 하나의 비트 단위로 데이터를 전송하는 과정을 의미한다.Serial communication refers to a process of continuously transmitting data one bit at a time through a communication channel or a computer bus.

이하 다양한 실시 예들이 첨부된 도면 순서에 따라 상세히 설명된다.Hereinafter, various embodiments will be described in detail according to the accompanying drawings.

도 1은, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치(100)의 내부 구성과 운영자 PC(200)와의 통신 개념을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an internal configuration of a failure detection device 100 and a communication concept with an operator PC 200 according to various embodiments of the present disclosure.

도 1을 참조하면, 지중 배전선로 고장검출 시스템은 수동개폐기(10) 측의 고장검출장치(100)와 배전센터(20) 측의 운영자 PC(200)를 포함할 수 있다. 여기서 고장검출장치(100)는 지중 배전선로의 전류를 계측하여 고장 발생여부를 판단할 수 있고, 운영자 PC(200)는 고장검출장치(100)에서 판단한 고장발생정보를 수신하여 단선도에 상태정보를 표시할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the underground distribution line failure detection system may include a failure detection device 100 on the manual switch 10 side and an operator PC 200 on the distribution center 20 side. Here, the fault detection device 100 can determine whether a fault has occurred by measuring the current of the underground distribution line, and the operator PC 200 receives the fault occurrence information determined by the fault detection device 100 and displays the status information in the single line diagram. can be displayed.

고장검출장치(100)는 단말장치(110), 전원용 변류기(120), 전류계측용 변류기(130) 및 통신장치(140)를 포함할 수 있다.The failure detection device 100 may include a terminal device 110 , a current transformer 120 for power, a current measurement current transformer 130 , and a communication device 140 .

여기서, 단말장치(110)는 전류계측용 변류기(130)가 계측한 전류에 기초하여 고장발생 여부를 판단하고, 고장발생정보(Fault Indicator, F.I)가 포함된 선로운영정보와 주기적으로 계측한 고장검출장치(100)의 축전지 전압값을 암호화하는 기능을 수행할 수 있다.Here, the terminal device 110 determines whether a fault has occurred based on the current measured by the current measuring current transformer 130 , and the line operation information including fault occurrence information (Fault Indicator, F.I) and the periodically measured fault It is possible to perform a function of encrypting the voltage value of the storage battery of the detection device 100 .

단말장치(110)는 고장판단부(111), 전원부(112) 및 통신부(113)를 포함할 수 있다.The terminal device 110 may include a failure determination unit 111 , a power supply unit 112 , and a communication unit 113 .

고장판단부(111)는 전류계측용 변류기(130)에서 계측한 전류값에 기초하여 배전선로의 고장발생여부를 실시간으로 모니터링하고, 고장검출장치(100)의 축전기에 저장된 전압을 주기적으로 측정하여 고장검출장치(100)의 상태정보를 판단할 수 있다.The fault determination unit 111 monitors whether a fault has occurred in the distribution line in real time based on the current value measured by the current measuring current transformer 130, and periodically measures the voltage stored in the capacitor of the fault detection device 100. It is possible to determine the state information of the failure detection device 100 .

전원부(112)는 전원용 변류기(120)를 이용하여 획득한 전기 에너지를 고장검출장치(100)에 공급하여 작동시킬 수 있다. 이 때, 기존의 전원용 변류기는 상별로 최소 15A 이상의 전류가 흘러야만 필요한 전원 확보가 가능하였으나, 본 발명에서는 전원 손실이 적은 일체형 원형의 전원용 변류기(120)를 이용하여 상별 5A의 전류만으로도 필요한 전원의 확보가 가능하다. 이에 대해서는 하기에서 다시 설명한다.The power supply unit 112 may supply the electrical energy obtained by using the current transformer 120 for power to the failure detection device 100 to operate it. At this time, in the existing current transformer for power supply, it is possible to secure the required power only when a current of at least 15A per phase flows. it is possible to obtain This will be described again below.

통신부(113)는 통신장치(140)를 제어할 수 있고, 상기 고장판단부(111)에서 판단한 고장발생정보가 포함된 선로운영정보와 주기적으로 계측한 고장검출장치(100)의 축전지 전압값을 암호화하는 동작을 수행할 수 있다. 이러한 암호화 동작은 하기에서 설명할 암호화 모듈(141)에서 별도로 수행할 수도 있다.The communication unit 113 can control the communication device 140, and the line operation information including the fault occurrence information determined by the fault determination unit 111 and the battery voltage value of the fault detection device 100 measured periodically. An encryption operation can be performed. This encryption operation may be separately performed by the encryption module 141, which will be described below.

전원용 변류기(120)는 배전선로의 전력케이블에 부착되어 에너지 하베스팅, 더 상세히는 전자기 유도 방식에 의해 고장검출장치(100)의 구동을 위한 전원을 취득할 수 있다.The current transformer 120 for power may be attached to a power cable of a distribution line to obtain power for driving the failure detection device 100 by energy harvesting, more specifically, electromagnetic induction.

전원용 변류기(120)는 코어철편(121)과 분리형 외함(122)으로 구성될 수 있다. 본 발명의 코어철편(121)은 일체형 원형으로 이루어져 있어서 종래의 U자형(반원형)에 비하여 끊기는 부분이 없어 철편의 저항이 작으므로 취득한 전원의 손실을 최소화 할 수 있어 전원 취득의 효율이 높은 장점이 있다. 분리형 외함(122)은 원형이면서도 반원부분씩 분리가 가능하여 전력케이블에 탈부착이 용이하고, 코어철편(121)의 설치와 철거가 가능하여 기존의 수동개폐기(10) 전력케이블에 별도 부착이 용이하다.The current transformer 120 for power may be composed of a core iron piece 121 and a detachable enclosure 122 . Since the core iron piece 121 of the present invention is made of an integrated circular shape, there is no breakage compared to the conventional U-shaped (semi-circular), and the resistance of the iron piece is small, so the loss of acquired power can be minimized, and the efficiency of power acquisition is high. have. The detachable enclosure 122 has a circular shape and can be separated by semi-circular parts, so it is easy to attach and detach from the power cable. .

전류계측용 변류기(130)는 배전선로의 전력케이블에 부착하여 전류를 계측할 수 있다. 전류계측용 변류기(130)는 배전선로의 전력케이블에 흐르는 전류를 계측하는 CT부(131) 및 CT부(131)와 전력케이블 간의 탈부착을 담당하는 고정부(132)로 구성될 수 있다. 이와 같이 CT부(131)와 고정부(132)가 별도로 구성되어 전력케이블에 탈부착이 용이하다. The current measuring current transformer 130 may measure the current by attaching it to the power cable of the distribution line. Current measuring current transformer 130 may be composed of a CT unit 131 for measuring the current flowing in the power cable of the distribution line, and the fixed unit 132 responsible for attaching and detaching between the CT unit 131 and the power cable. As described above, the CT unit 131 and the fixing unit 132 are separately configured to facilitate attachment and detachment to the power cable.

전류계측용 변류기(130)는 100A 이상 1000A 이하의 전류값을 계측할 수 있고, 이 범위를 벗어나는 경우 포화되어 정확한 계측이 불가하다.Current measuring current transformer 130 can measure a current value of 100A or more and 1000A or less, and if it is out of this range, it is saturated and accurate measurement is impossible.

통신장치(140)는 암호화된 선로운영정보와 축전지 전압값을 배전센터(20)의 게이트웨이(250)를 통하여 상기 운영자 PC(200)로 전송할 수 있다. 해킹 방지를 위하여 사내망(40)에 있는 PC는 타 시스템과 연계되는 않는 독립망으로 구성할 수 있고, 게이트웨이(250)와 운영자 PC(200)간의 통신은 시리얼(Serial) 방식이 적용될 수 있다.The communication device 140 may transmit the encrypted line operation information and the storage battery voltage value to the operator PC 200 through the gateway 250 of the distribution center 20 . In order to prevent hacking, the PC in the internal network 40 may be configured as an independent network that is not linked to other systems, and a serial method may be applied to communication between the gateway 250 and the operator PC 200 .

운영자 PC(200)는 배전센터(20)나 배전운영실에 설치될 수 있고, 고장검출 프로그램(210)을 탑재할 수 있다. 여기서 배전자동화시스템(Distribution Automation System, DAS)의 프로그램(제어, 단선도, 알람 등)과 계통DB를 활용할 수 있으므로 별도의 프로그램 제작 및 DB 구축이 필요하지 않은 장점이 있다.The operator PC 200 may be installed in the distribution center 20 or the distribution operation room, and may be equipped with a failure detection program 210 . Here, the distribution automation system (DAS) program (control, single-line diagram, alarm, etc.) and system DB can be utilized, so there is an advantage that separate program production and DB construction are not required.

운영자 PC(200)는 탑재된 고장검출 프로그램(210)을 이용하여 고장검출장치(100)에서 수신한 선로운영정보 및 축전지 전압값에 기초하여 단선도 상에 고장정보를 표시하고, 상태창에 통신상태 및 축전지 전?陋だ? 표시할 수 있다.The operator PC 200 displays the failure information on the single-line diagram based on the line operation information and the storage battery voltage value received from the failure detection device 100 using the mounted failure detection program 210, and communicates in the status window. Condition and battery before?陋だ? can be displayed

또한, 고장검출장치(100)와 상기 운영자 PC(200) 간의 통신주기는 1시간에서 24시간 사이의 범위에서 변경이 가능하고, 기본 설정값은 1시간으로 설정할 수 있다.In addition, the communication period between the failure detection device 100 and the operator PC 200 may be changed in the range of 1 hour to 24 hours, and the default setting value may be set to 1 hour.

에너지 하베스팅 기술과 관련하여, 수동개폐기(10)에 부착된 고장검출장치(100)의 구동전원은 전원용 변류기(120)에서 취득된 전원을 활용하여 축전지에 저장한 전기에너지를 전원으로 사용할 수 있다. 따라서 고장검출장치(100)의 소비전력을 최소화시키는 것이 필요하며 특히 고장검출장치(100)의 구성 중에서 단말장치(110)와 통신장치(140)가 대부분의 전력을 사용하므로 이 두 장치의 소비전력을 제어하는 것이 필요하다.In relation to the energy harvesting technology, the driving power of the failure detection device 100 attached to the manual switch 10 utilizes the power acquired from the power current transformer 120 to use the electrical energy stored in the storage battery as the power source. . Therefore, it is necessary to minimize the power consumption of the fault detection device 100, and in particular, the terminal device 110 and the communication device 140 use most of the power in the configuration of the fault detection device 100, so the power consumption of these two devices. is necessary to control

단말장치(110)의 경우, 운영자 PC(200)로 전송하는 선로운영정보(전류, 고장전류, 고장발생정보(Fault Indicator, F.I)) 및 장치상태정보(축전지 전압) 중에서 중요정보인 고장발생정보(Fault Indicator)와 축전지 전압정보만을 전송하는 기능을 포함할 수 있다. 필요한 정보만을 필요한 경우에만 전송함으로써 소비전력을 저감시킬 수 있다. 또한, 시간, 일, 월 단위로 통신주기를 설정하여 통신횟수를 최소화하여 전력사용량을 저감시킬 수 있다.In the case of the terminal device 110, fault occurrence information, which is important information among the line operation information (current, fault current, fault occurrence information (Fault Indicator, F.I)) and device status information (storage battery voltage), transmitted to the operator PC 200 (Fault Indicator) and a function of transmitting only battery voltage information may be included. By transmitting only necessary information when necessary, power consumption can be reduced. In addition, it is possible to reduce the power consumption by minimizing the number of communication by setting the communication period in units of hours, days, and months.

또한, 축전지 전압이 설정값(예를 들어, 5.7V) 이하로 감소하는 경우 단말장치(110)는 배전선로 고장발생의 실시간 모니터링 기능만을 수행하는 슬립모드(Sleep mode)로 전환할 수 있다. 이 때, 고장이 발생하면 웨이크업 모드(Wake-up mode)로 전환하여 고장발생정보(Fault Indicator, F.I)를 운영자 PC(200)로 전송할 수 있다. 여기서, 슬립모드(Sleep mode)의 경우 운영자 PC(200)와의 통신주기에 따른 자동 스케줄링이 중지됨으로써 축전지 전원부족으로 고장검출장치(100)가 셧다운 되는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the battery voltage decreases below a set value (eg, 5.7V), the terminal device 110 may switch to a sleep mode in which only a real-time monitoring function of the occurrence of a failure in the distribution line is performed. In this case, when a failure occurs, it may switch to a wake-up mode and transmit the fault occurrence information (Fault Indicator, F.I) to the operator PC 200 . Here, in the case of the sleep mode, automatic scheduling according to the communication period with the operator PC 200 is stopped, thereby preventing the failure detection device 100 from being shut down due to insufficient power of the storage battery.

통신장치(140)의 경우, 상시 슬립모드(Sleep mode) 상태로 동작할 수 있고, 단말장치(110)로부터 운영자 PC(200)로 선로운영정보와 고장검출장치(100) 상태정보 전송신호를 수신하거나, 운영자 PC(200)로부터 제어신호를 수신하면 웨이크업 모드(Wake-up mode)로 전환할 수 있다.In the case of the communication device 140, it can operate in a normal sleep mode (Sleep mode), and receives the line operation information and the fault detection device 100 status information transmission signal from the terminal device 110 to the operator PC 200. Alternatively, upon receiving a control signal from the operator PC 200 , it may be switched to a wake-up mode.

이와 같이 단말장치(110) 및 통신장치(140)의 슬립모드(Sleep mode) 기능을 통하여 고장검출장치(100)의 전력 사용량을 최소화 할 수 있다.As described above, the power consumption of the failure detection device 100 can be minimized through the sleep mode function of the terminal device 110 and the communication device 140 .

도 2는, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치(100)의 일 실시예를 도시한 도면이다. 2 is a diagram illustrating an embodiment of the failure detection apparatus 100 according to various embodiments of the present disclosure.

도 2를 참조하면, 고장검출장치(100)는 1개의 단말장치(110)와 단말장치(110)의 통신부(113)와 연결된 LTE 모뎀(142) 안테나, 3개의 전원용 변류기(120)와 9개의 전류계측용 변류기(130)가 하나의 세트를 이루어 작동될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the failure detection device 100 includes one terminal device 110 , an LTE modem 142 antenna connected to the communication unit 113 of the terminal device 110 , three power transformers 120 , and nine Current measuring current transformer 130 may be operated as one set.

여기서, 지중 배전선로의 수동개폐기(10)의 경우 전원측 회로가 들어와서 3개로 분기되어 나가고 각각이 3상으로 이루어져 있으므로, 전원용 변류기(120)는 전원측 회로의 각 상에 부착되므로 3개가 필요하고, 전류계측용 변류기(130)는 분기되어 나가는 3개의 회로의 각 상에 부착되어 각 선로의 전류를 계측하므로 총 9개가 필요하게 된다.Here, in the case of the manual switchgear 10 of the underground distribution line, the power-side circuit enters and branches out into three, and each consists of three phases, so the current transformer 120 for power is attached to each phase of the power-side circuit, so three are required, Current measuring current transformer 130 is attached to each phase of the three branched out circuits to measure the current of each line, so a total of nine are required.

도 3은, 다양한 실시 예들에 따른, 전원용 변류기(120)를 이루고 있는 각 구성을 도시한 도면이다.3 is a view showing each configuration constituting the current transformer 120 for power according to various embodiments of the present disclosure.

도 3을 참조하면, 전원용 변류기(120)는 일체형 원형의 코어철편(121)과 분리형 외함(122)으로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3 , the current transformer 120 for power may be composed of an integral circular core iron piece 121 and a detachable enclosure 122 .

도 3(a)에서, 코어철편(121)은 일체형 원형으로 형성될 수 있다. 종래에는 전력케이블에 후크식으로 끼우는 형태로 U자형(반원형)을 이루는 것이 일반적이었으나, 본 발명에서는 원형으로 구성하여 중간이 끊어짐으로 인한 저항 증가를 방지하여 에너지 하베스팅 시에 보다 높은 전원 취득 효율을 가져올 수 있다. 종래에는 구동 전원으로 활용하기 위해서는 상별 15A 이상의 전류가 필요하였으나, 일체형 원형 전원용 변류기(120)로 인한 효율 향상으로 상별 5A 이상의 전류만으로도 구동 전원으로 활용이 가능하다.In Figure 3 (a), the core iron piece 121 may be formed in an integral circular shape. Conventionally, it is common to form a U-shape (semi-circle) in the form of hooking the power cable, but in the present invention, it is configured in a circular shape to prevent an increase in resistance due to a break in the middle, resulting in higher power acquisition efficiency during energy harvesting. can bring Conventionally, a current of 15A or more per phase is required to be used as a driving power source, but due to efficiency improvement due to the integrated circular power current transformer 120, only a current of 5A or more per phase can be used as a driving power source.

도 3(b)에서, 외함(122)은 전력케이블에 부착할 수 있도록 분리되는 형태이고, 일체형 원형의 코어철편(121)을 설치할 수 있는 내부공간과 커버를 포함할 수 있다.In FIG. 3(b), the enclosure 122 is in a form that is separated so as to be attached to the power cable, and may include an inner space and a cover in which the integral circular core iron piece 121 can be installed.

도 4는, 다양한 실시 예들에 따른, 전원용 변류기(120)와 전원용 변류기(120)가 배전선로에 부착된 실시 예를 도시한 도면이다.4 is a diagram illustrating an embodiment in which a current transformer 120 for power and a current transformer 120 for power are attached to a distribution line according to various embodiments of the present disclosure.

도 4를 참조하면, 도 4(a)에서, 코어철편(121)이 외함(122)에 설치되어 전원용 변류기(120)를 구성할 수 있다. 고장검출장치(100) 내의 단말장치(110)의 전원부(112)와 연결할 수 있는 케이블을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4 , in FIG. 4A , the core iron piece 121 may be installed in the enclosure 122 to configure the current transformer 120 for power. It may include a cable that can be connected to the power supply unit 112 of the terminal device 110 in the failure detection device 100 .

도 4(b)에서, 배전선로의 전력케이블에 전원용 변류기(120)를 부착하고, 전력케이블에 흐르는 전류가 변화되면 코어철편(121)에 전자기 유도현상이 일어나서 유도기전력이 발생하게 되고, 에너지 하베스팅을 통해서 이를 고장검출장치(100)의 구동을 위한 전원으로 활용할 수 있다.In Fig. 4(b), when a current transformer 120 for power is attached to the power cable of the distribution line, and the current flowing in the power cable is changed, an electromagnetic induction phenomenon occurs in the core iron piece 121 to generate an induced electromotive force, energy harvest This can be used as a power source for driving the failure detection device 100 through the setting.

도 5는, 다양한 실시 예들에 따른, 전류계측용 변류기(130)를 이루고 있는 각 구성을 도시한 도면이다.5 is a view showing each configuration constituting the current measuring current transformer 130 according to various embodiments.

도 5를 참조하면, 전류계측용 변류기(130)는 CT부(131) 및 고정부(132)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the current measuring current transformer 130 may include a CT unit 131 and a fixing unit 132 .

도 5(a)에서, CT부(131)는 배전선로의 전력케이블에 흐르는 전류를 실시간으로 계측하고, 지락고장(500) 등으로 인한 큰 고장전류 발생시에도 이를 계측할 수 있다. 100A 미만, 1000A 초과 전류에서는 포화특성을 보이므로, 100A 이상 1000A 이하의 전류값을 계측할 수 있다.In FIG. 5( a ), the CT unit 131 can measure the current flowing in the power cable of the distribution line in real time, and can measure it even when a large fault current occurs due to a ground fault 500 or the like. At currents less than 100A and more than 1000A, it shows saturation characteristics, so it is possible to measure current values of 100A or more and 1000A or less.

도 5(b)에서, 고정부(132)는 CT부(131)를 전력케이블에 부착시킬 수 있고, 다양한 두께의 전력케이블에 부착이 가능하도록 조절가능한 스크류형 클램프를 포함할 수 있다.In FIG. 5(b) , the fixing part 132 may attach the CT unit 131 to the power cable, and may include an adjustable screw-type clamp to be attached to the power cable of various thicknesses.

CT부(131)와 고정부(132)가 독립적으로 존재하여 전력케이블에 탈부착하는 것이 용이한 장점이 있다.Since the CT unit 131 and the fixing unit 132 exist independently, there is an advantage that it is easy to attach and detach the power cable.

도 6은, 다양한 실시 예들에 따른, 전류계측용 변류기(130)와 전류계측용 변류기(130)가 배전선로에 부착된 실시 예를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an embodiment in which a current measuring current transformer 130 and a current measuring current transformer 130 are attached to a distribution line according to various embodiments of the present disclosure.

도 6를 참조하면, 도 6(a)에서 전류계측용 변류기(130)의 경우 3상의 전력 케이블에 각각 부착되어 3개가 함께 사용될 수 있고, 도 6(b)에서 고정부(132)의 스크류형 클램프로 전류계측용 변류기(130)를 전력케이블의 두께에 맞추어 안정적으로 고정할 수 있다.Referring to FIG. 6 , in the case of the current measuring current transformer 130 for current measurement in FIG. 6( a ), three may be used together by being attached to each of the three-phase power cables, and in FIG. 6( b ) the screw type of the fixing part 132 . It is possible to stably fix the current measuring current transformer 130 according to the thickness of the power cable with the clamp.

도 7은, 다양한 실시 예들에 따른, 수동개폐기(10)에 설치된 고장검출장치(100)와 배전센터(20)에 설치된 운영자 PC(200) 간의 정보교환 방식을 도시한 도면이다.7 is a diagram illustrating an information exchange method between the failure detection device 100 installed in the manual switch 10 and the operator PC 200 installed in the distribution center 20 according to various embodiments of the present disclosure.

도 7을 참조하면, 수동개폐기(10) 측에는 고장검출장치(100)와 통신장치(140)가 포함될 수 있는데, 통신장치(140)는 암호화 모듈(141)과 LTE 모뎀(142)으로 구성될 수 있다. 암호화 모듈(141)과 LTE 모뎀(142) 간에는 시리얼(Serial) 통신이 이루어진다.Referring to FIG. 7 , the manual switch 10 side may include a failure detection device 100 and a communication device 140 , and the communication device 140 may include an encryption module 141 and an LTE modem 142 . have. Serial communication is performed between the encryption module 141 and the LTE modem 142 .

고장검출장치(100)에서 운영자 PC(200)로 전송하는 정보에는 선로운영정보(전류, 고장전류, 고장발생정보(Fault Indicator,F.I))와 고장검출장치(100) 상태정보(축전지 전압)이 포함될 수 있다.The information transmitted from the fault detection device 100 to the operator PC 200 includes line operation information (current, fault current, fault occurrence information (Fault Indicator, F.I)) and fault detection device 100 status information (storage battery voltage). may be included.

선로운영정보의 경우, 전류는 10A 단위로 계측하고 기존 전류 대비 30A 초과 시 운영자 PC(200)로 전류변화 정보를 전송할 수 있다. 운영자 PC(200)로 전류변화 정보를 전송하는 전류 기준값은 30A 단위로 설정을 변경할 수 있다. In the case of line operation information, the current is measured in units of 10A, and when the current exceeds 30A compared to the existing current, the current change information can be transmitted to the operator PC 200 . The current reference value for transmitting the current change information to the operator PC 200 may change the setting in units of 30A.

전류값이 400A 이상으로 계측되는 경우 고장전류로 판단할 수 있다. 고장전류 판단의 기준값은 10A 단위로 설정을 변경할 수 있다. 고장검출장치(100)가 고장전류로 판단한 경우 고장발생정보를 생성하여 고장전류값과 함께 운영자 PC(200)로 전송할 수 있다.If the current value is measured over 400A, it can be judged as a fault current. The reference value for fault current judgment can be changed in units of 10A. When the fault detection device 100 determines that the fault current is a fault current, fault occurrence information may be generated and transmitted to the operator PC 200 together with the fault current value.

고장검출장치(100) 상태정보는 축전지 전압으로 판단할 수 있다. 축전지 전압은 단말장치(110)의 전원부(112)에서 계측하며 0.1V 단위로 계측할 수 있다. 축전지 전압이 5V 이하로 내려가면 불량으로 판정할 수 있다. 계측단위는 0.1V 에서 1V 사이의 단위로 설정할 수 있다.The state information of the failure detection device 100 may be determined by the battery voltage. The battery voltage is measured by the power supply unit 112 of the terminal device 110 and may be measured in units of 0.1V. If the battery voltage drops below 5V, it can be judged as defective. The measurement unit can be set between 0.1V and 1V.

기존의 자동화개폐기는 전류, 전압계측장치와 전원공급장치를 내장하고 있어 전류, 전압, 고조파, 고장전류 등 필요한 선로운영정보를 실시간으로 취득할 수 있다. 이에 반해서 본 발명에서 제안하는 수동개폐기(10)를 활용한 고장검출 시스템은 고장검출장치(100)를 수동개폐기(10)에 별도로 부착하여 배전선로 고장발생 여부 및 고장검출장치(100) 상태정보 확인을 위한 최소한의 필요한 정보를 취득할 수 있으므로 기 설치된 수동개폐기(10)를 자동화개폐기(520)로 전환하는 것에 비하여 비용을 크게 저감시킬 수 있는 장점이 있다.Existing automatic switchgear has built-in current and voltage measuring devices and power supply, so it is possible to acquire necessary line operation information such as current, voltage, harmonics, and fault current in real time. On the other hand, the failure detection system using the manual switch 10 proposed in the present invention attaches the failure detection device 100 to the manual switch 10 separately to check whether a failure has occurred in the distribution line and the status information of the failure detection device 100 Since it is possible to obtain the minimum necessary information for the switch, there is an advantage that the cost can be greatly reduced compared to the conversion of the pre-installed manual switch 10 to the automatic switch 520 .

수동개폐기(10) 측 고장검출장치(100)에서 전송된 선로운영정보와 고장검출장치(100) 상태정보는 암호화 모듈(141)을 거치며 암호화 되고, 시리얼 통신을 통해 LTE 모뎀(142)을 거쳐서 사외망(30)에 해당하는 통신사 망을 통하여 배전센터(20)로 전송될 수 있다. 여기서 배전센터(20)의 경우 보안상 사내망(40)을 이용하고 있으므로 통신사 망에서 전용선을 통하여 사내망(40)으로 접속되고, 암호화 모듈이 포함된 게이트웨이(250)를 지나며 복호화 되고, 시리얼 통신 방식으로 운영자 PC(200)로 선로운영정보와 고장검출장치(100) 상태정보가 전송될 수 있다. 이러한 방식으로 보안을 강화하면서 선로운영정보와 고장검출장치(100) 상태정보를 알람형식으로 통신망을 활용하여 실시간으로 운영자 PC(200)에 전송하거나, 또는 운영자 PC(200)에서 고장검출장치(100)로 선로운영정보와 장치상태정보의 전송을 요청할 경우 고장검출장치(100)가 요청정보를 전송할 수 있다.The line operation information and the state information of the failure detection device 100 transmitted from the manual switch 10 side failure detection device 100 are encrypted through the encryption module 141, and through the LTE modem 142 through serial communication. It may be transmitted to the distribution center 20 through a communication company network corresponding to the network 30 . Here, in the case of the distribution center 20, since the internal network 40 is used for security, it is connected to the internal network 40 through a dedicated line from the communication company network, passes through the gateway 250 including an encryption module, is decrypted, and serial communication In this way, the line operation information and the state information of the failure detection device 100 may be transmitted to the operator PC 200 . In this way, while reinforcing security, the line operation information and the state information of the failure detection device 100 are transmitted to the operator PC 200 in real time by using the communication network in the form of an alarm, or the failure detection device 100 from the operator PC 200 ) to request transmission of line operation information and device status information, the failure detection device 100 may transmit the request information.

도 8은, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치(100)와 운영자 PC(200) 간 선로운영정보 및 장치상태정보에 관한 양방향 통신과정을 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a two-way communication process regarding line operation information and device status information between the failure detection device 100 and the operator PC 200 according to various embodiments of the present disclosure.

도 8을 참조하면, 동작 S300에서, 고장검출장치(100)가 계측한 선로운영정보(전류, 고장전류, 고장발생정보) 및 고장검출장치(100) 상태정보(축전지 전압)를 운영자 PC(200)로 전송할 수 있다.8, in operation S300, the line operation information (current, fault current, fault occurrence information) measured by the fault detection device 100 and the fault detection device 100 status information (storage battery voltage) are transmitted to the operator PC 200 ) can be transmitted.

동작 S310에서, 운영자 PC(200)는 정보수신이 완료된 경우에는 정보 수신응답을 고장검출장치(100)로 전송할 수 있다.In operation S310 , the operator PC 200 may transmit an information reception response to the failure detection device 100 when the information reception is completed.

동작 S320에서, 고장검출장치(100)는 운영자 PC(200)로부터 수신응답을 받은 경우에는 정보를 재전송하지 않지만, 수신응답이 일정시간(예를 들어, 발송 후 30초) 이내에 오지 않는 경우 동일한 정보를 재전송할 수 있다.In operation S320, the failure detection device 100 does not retransmit the information when receiving a reception response from the operator PC 200, but the same information when the reception response does not come within a predetermined time (eg, 30 seconds after transmission) can be retransmitted.

동작 S330에서, 고장검출장치(100)는 재전송 횟수를 설정할 수 있다. 예를 들어, 3회로 설정한 경우 최대 3회까지 선로운영정보 및 장치상태정보의 전송을 시도할 수 있다.In operation S330, the failure detection apparatus 100 may set the number of retransmissions. For example, if three times are set, transmission of line operation information and device status information may be attempted up to three times.

다른 실시 예로서, 운영자 PC(200)에서 먼저 고장검출장치(100)로 선로운영정보와 고장검출장치(100) 상태정보를 요청할 수 있다. 여기서, 고장검출장치(100)는 정보요청에 대한 수신응답을 운영자 PC(200)로 전송한 후 요청받은 정보를 전송할 수 있다. 이 경우 역시 운영자 PC(200)는 수신응답이 일정시간(예를 들어, 정보요청 후 30초) 이내에 오지 않을 경우 동일한 정보요청을 고장검출장치(100)로 재전송할 수 있다.As another embodiment, the operator PC 200 may first request the line operation information and the state information of the failure detection apparatus 100 to the failure detection device 100 . Here, the failure detection apparatus 100 may transmit the requested information after transmitting a reception response to the information request to the operator PC 200 . In this case, too, the operator PC 200 may retransmit the same information request to the failure detection device 100 when the reception response does not come within a predetermined time (eg, 30 seconds after the information request).

이러한 방법을 통하여 고장검출장치(100)와 운영자 PC(200)간 선로운영정보 및 장치상태정보 송수신의 신뢰성을 높일 수 있다.Through this method, it is possible to increase the reliability of transmission and reception of line operation information and device state information between the failure detection device 100 and the operator PC 200 .

도 9는, 다양한 실시 예들에 따른, 고장검출장치(100)와 운영자 PC(200) 간 고장발생신호의 리셋명령에 관한 양방향 통신과정을 나타낸 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating a bidirectional communication process related to a reset command of a fault occurrence signal between the fault detection device 100 and the operator PC 200 according to various embodiments of the present disclosure.

도 9를 참조하면, 동작 S400에서, 운영자 PC(200)가 고장검출장치(100)로 고장발생정보 리셋 명령을 전송할 수 있다.Referring to FIG. 9 , in operation S400 , the operator PC 200 may transmit a fault occurrence information reset command to the fault detection device 100 .

동작 S410에서, 고장검출장치(100)는 리셋 명령 수신시 즉시 명령 수신응답을 운영자 PC(200)로 전송하고 고장발생정보를 삭제하는 리셋 동작을 수행할 수 있다.In operation S410 , the failure detection device 100 may immediately transmit a command reception response to the operator PC 200 upon receiving the reset command and perform a reset operation of deleting the failure occurrence information.

동작 S420에서, 고장검출장치(100)는 리셋 동작 완료 후 리셋 정보를 운영자 PC(200)로 전송할 수 있다.In operation S420 , the failure detection device 100 may transmit reset information to the operator PC 200 after the reset operation is completed.

여기서, 운영자 PC(200)가 동작 S410의 고장검출장치(100)의 명령 수신응답을 일정 시간(예를 들어, 명령 전송 후 30초) 이내에 받지 못하는 경우 운영자 PC(200)는 고장검출장치(100)로 동일한 리셋 명령을 재전송 할 수 있다. 이 때 운영자 PC(200)는 최대 재전송 횟수를 설정할 수 있다. 예를 들어, 3회로 설정한 경우 최대 3회까지 리셋 명령 전송을 시도할 수 있다.(S430,440)Here, when the operator PC 200 does not receive the command reception response of the failure detection device 100 in operation S410 within a predetermined time (for example, 30 seconds after command transmission), the operator PC 200 performs the failure detection device 100 ) to retransmit the same reset command. In this case, the operator PC 200 may set the maximum number of retransmissions. For example, if three times are set, the reset command transmission may be attempted up to three times (S430, 440).

동작 S450에서, 운영자 PC(200)가 정상적으로 고장검출장치(100)의 리셋 정보를 수신한 경우, 운영자 PC(200)의 단선도에 표기된 고장발생정보를 삭제할 수 있다.In operation S450 , when the operator PC 200 normally receives the reset information of the failure detection device 100 , the failure occurrence information indicated in the single line diagram of the operator PC 200 may be deleted.

동작 S460에서, 운영자 PC(200)는 고장발생정보 삭제완료 후 고장검출장치(100)로 수신응답을 전송할 수 있다.In operation S460 , the operator PC 200 may transmit a reception response to the failure detection device 100 after deletion of the failure occurrence information is completed.

이러한 방법을 통하여 운영자 PC(200)의 배전선로 단선도에 표시된 고장발생정보와 고장검출장치(100)의 고장발생정보는 함께 삭제되어 리셋되므로 운영자 PC(200)와 고장검출장치(100) 사이의 고장발생정보의 매칭이 유지될 수 있다.Through this method, the fault occurrence information displayed in the distribution line disconnection diagram of the operator PC 200 and the fault occurrence information of the fault detection device 100 are deleted and reset together, so that between the operator PC 200 and the fault detection device 100 Matching of the failure occurrence information can be maintained.

추가적으로, LTE 등 무선통신망을 사용하는 경우에는 고장검출장치(100)와 운영자 PC(200)와의 통신신뢰성을 확보하기 위해 기본적으로 30초 간 통신 상태를 유지하면서, 통신상태 유지시간은 초 단위로 설정이 가능하다.Additionally, in the case of using a wireless communication network such as LTE, in order to secure communication reliability between the failure detection device 100 and the operator PC 200, the communication state is basically maintained for 30 seconds, and the communication state maintenance time is set in seconds. This is possible.

도 10은, 다양한 실시 예들에 따른, 암호화모듈(141)에 의한 암호화 및 복호화의 양방향 통신 과정을 도시한 도면이다.10 is a diagram illustrating a bidirectional communication process of encryption and decryption by the encryption module 141 according to various embodiments of the present disclosure.

도 10을 참조하면, 고장검출장치(100)측과 운영자 PC(200)측 각각에 선로운영정보와 장치상태정보 및 제어신호를 암호화, 복호화 할 수 있는 암호화 모듈(141)을 내장할 수 있다. 여기서 암호화 모듈(141)은 별도로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 10 , an encryption module 141 capable of encrypting and decrypting line operation information, device state information, and control signals may be embedded in each of the failure detection device 100 side and the operator PC 200 side. Here, the encryption module 141 may be configured separately.

암호화 모듈(141)은 고장검출장치(100)에서 운영자 PC(200)로 정보전송 시 고장검출장치(100)의 단말장치(110)에서 전송하고자 하는 선로운영정보와 장치상태정보를 암호화하고, 암호화된 정보를 통신망을 활용하여 운영자 PC(200)로 전송할 수 있다. 운영자 PC(200)측에서는 상호 약속된 인증키로 암호화된 정보를 복호화 할 수 있다. 이와 반대로, 운영자 PC(200)에서 고장검출장치(100)로 제어신호 또는 정보를 전송하는 경우에도 동일방식이 적용될 수 있다.The encryption module 141 encrypts the line operation information and device state information to be transmitted from the terminal device 110 of the failure detection device 100 when transmitting information from the failure detection device 100 to the operator PC 200, and encrypts The received information may be transmitted to the operator PC 200 by utilizing the communication network. The operator PC 200 side may decrypt the encrypted information with the mutually agreed authentication key. Conversely, the same method may be applied to a case where a control signal or information is transmitted from the operator PC 200 to the failure detection device 100 .

운영자 PC(200)와 게이트웨이(250) 간에는 시리얼(Serial) 통신방식을 적용하여 정보보안이 강화될 수 있다. Information security may be strengthened by applying a serial communication method between the operator PC 200 and the gateway 250 .

구체적으로, 외부 인터넷망과 직접 연결된 게이트웨이(250)와 운영자 PC(200) 간 시리얼 통신방식을 적용함으로써 보안에 취약한 IP(Internet Protocol) 통신방식의 단점을 보완할 수 있다.Specifically, by applying the serial communication method between the gateway 250 and the operator PC 200 directly connected to the external Internet network, it is possible to compensate for the disadvantages of the IP (Internet Protocol) communication method, which is weak in security.

도 11은, 다양한 실시 예들에 따른, 개폐기 단위 고장구간 검출의 과정을 도시한 도면이다.11 is a diagram illustrating a process of detecting a failure section in a switchgear unit according to various embodiments of the present disclosure.

도 11을 참조하면, 사각형은 수동개폐기(10), 원형은 자동화개폐기(520)를 나타낸다. Referring to FIG. 11 , the square represents the manual switch 10 and the circle represents the automatic switch 520 .

일반적으로 배전선로에 고장이 발생하면 배전센터(20)에서 자동화개폐기(520) 단위로 고장구간을 분리하고, 고장구간 색출을 위해 배전운영실에서 수동개폐기(10)를 분리하는 작업을 수행할 수 있다. 그 후 배전센터(20)에서 차단기(Circuit Breaker, CB) 또는 자동화개폐기(520)의 투입을 제어하고, 배전센터(20)에서 건전구간 송전 작업을 할 수 있다.In general, when a failure occurs in the distribution line, the failure section is separated in units of the automatic switchgear 520 in the distribution center 20, and the manual switch 10 can be separated from the distribution operation room to find the faulty section. . Thereafter, the power distribution center 20 may control the input of a circuit breaker (CB) or an automatic switch 520 , and the power distribution center 20 may perform power transmission in a healthy section.

여기서, 고장구간 분리를 위해서 2~3회 정도 변전소의 차단기 또는 자동화개폐기(520)의 투입작업이 필요한데, 본 발명의 제안기술을 이용하면 이러한 변전소 CB 또는 자동화개폐기(520) 강송작업이 필요하지 않으므로, 설비 소손과 같은 2차 피해를 방지할 수 있다.Here, it is necessary to put in the circuit breaker or the automatic switch 520 of the substation about 2 to 3 times to isolate the faulty section. , secondary damage such as equipment damage can be prevented.

예를 들어, 배전선로의 구로#14와 구로#13 사이에서 지락고장(500)이 발생한 경우 고장구간에서는 4000A 이상의 큰 고장전류가 흐르게 되는데, 기존에는 자동화개폐기(520)인 구로#20, 구로#36에서만 큰 전류의 감지가 가능하여 고장발생정보(Fault Indicator, F.I)를 인지할 수 있었으나, 본 발명에서는 수동개폐기(10)에 고장검출장치(100)를 부착함으로써 수동개폐기(10)인 구로#14에서도 고장발생정보를 인지할 수 있다. 이로써 고장구간을 더욱 세부적으로 알 수 있으므로 고장복구시간을 단축시킬 수 있는 장점이 있다.For example, when a ground fault 500 occurs between Guro #14 and Guro #13 of the distribution line, a large fault current of 4000 A or more flows in the fault section. Only 36, a large current could be sensed, and fault information (Fault Indicator, F.I) could be recognized. However, in the present invention, by attaching the fault detection device 100 to the manual switch 10, the manual switch 10, Guro# In Fig. 14, fault occurrence information can be recognized. This has the advantage of reducing the failure recovery time because the failure section can be known in more detail.

상술한 방법에 기초하여, 개폐기 단위로 고장구간을 검출하게 됨에 따라 고장구간 분리를 위한 변전소 회로 차단이나 자동화개폐기(520) 투입과 같은 작업이 필요 없게 되어, 지중배전선로의 고장복구시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 에너지 하베스팅과 슬립모드의 활용으로 수동개폐기(10)의 전원을 효율적으로 공급할 수 있고, 장치 간 통신 시 계통운영정보를 암호화, 복호화 하는 보안기능을 추가하여 계통운영 정보 보호를 강화할 수 있다.Based on the method described above, as the fault section is detected in units of the switchgear, there is no need to cut the substation circuit for separating the fault section or to put the automatic switch 520 in, thereby significantly shortening the fault recovery time of the underground distribution line. By using energy harvesting and sleep mode, the power of the manual switch 10 can be efficiently supplied, and the system operation information protection can be strengthened by adding a security function that encrypts and decrypts the system operation information during device-to-device communication. can

10: 수동개폐기
20: 배전센터
30: 사외망
40: 사내망
100: 고장검출장치
110: 단말장치
111: 고장판단부
112: 전원부
113: 통신부
120: 전원용 변류기
121: 코어철편
122: 외함
130: 전류계측용 변류기
131: CT부
132: 고정부
140: 통신장치
141: 암호화 모듈
142: LTE 모뎀
200: 운영자 PC
210: 고장검출 프로그램
250: 게이트웨이
500: 지락고장
520: 자동화개폐기
10: manual switch
20: distribution center
30: off-premises network
40: internal network
100: fault detection device
110: terminal device
111: fault determination unit
112: power supply
113: communication department
120: current transformer for power
121: core iron piece
122: enclosure
130: current measuring current transformer
131: CT unit
132: fixed part
140: communication device
141: encryption module
142: LTE modem
200: operator PC
210: fault detection program
250: gateway
500: ground fault
520: automatic switchgear

Claims (15)

지중 배전선로 고장검출 시스템에 있어서,
상기 지중 배전선로의 전류를 계측하여 고장 발생여부를 판단하는 고장검출장치; 및
배전센터나 배전운영실에 설치되어, 상기 고장검출장치에서 판단한 고장발생정보를 수신하여 단선도에 상태정보를 표시하는 운영자 PC를 포함하고,
상기 고장검출장치는 기 설치되어 있는 수동개폐기에 대하여 설치되며,
상기 배전선로의 전력케이블에 부착하여 전자기 유도 방식에 의해 전원을 취득하는 전원용 변류기;
상기 배전선로의 전력케이블에 부착하여 전류를 계측하는 전류계측용 변류기;
상기 전류계측용 변류기가 계측한 전류에 기초하여 고장발생 여부를 판단하고, 상기 고장발생정보가 포함된 선로운영정보와 주기적으로 계측한 상기 고장검출장치의 축전지 전압값을 암호화하는 단말장치; 및
상기 암호화된 선로운영정보 및 축전지 전압값을 상기 운영자 PC로 전송하는 통신장치를 포함하고,
상기 단말장치는,
상기 전류계측용 변류기에서 계측한 전류값에 기초하여 상기 배전선로의 고장발생여부를 실시간으로 모니터링하고, 상기 고장검출장치의 축전기에 저장된 전압을 주기적으로 측정하여 상기 고장검출장치의 상태정보를 판단하는 고장판단부;
상기 전원용 변류기를 이용하여 획득한 전기 에너지를 상기 고장검출장치에 공급하는 전원부; 및
상기 통신장치를 제어하고, 상기 고장판단부에서 판단한 고장발생정보가 포함된 선로운영정보와 주기적으로 계측한 상기 고장검출장치의 축전지 전압값을 암호화하는 통신부를 포함하되,
배전선로 고장발생의 실시간 모니터링 기능만을 수행하는 슬립모드(Sleep mode)에서 고장이 발생하면 웨이크업 모드(Wake-up mode)로 전환하여 고장발생정보를 상기 운영자 PC로 전송하는 지중 배전선로 고장검출 시스템.
In the underground distribution line failure detection system,
a fault detection device for determining whether a fault has occurred by measuring the current of the underground distribution line; and
and an operator PC installed in a distribution center or a distribution operation room, receiving the failure occurrence information determined by the failure detection device and displaying the status information on a single line diagram,
The failure detection device is installed with respect to a pre-installed manual switch,
a current transformer for power that is attached to the power cable of the distribution line and acquires power by electromagnetic induction;
a current measuring current transformer attached to the power cable of the distribution line to measure the current;
a terminal device for determining whether a fault has occurred based on the current measured by the current measuring current transformer, and for encrypting the line operation information including the fault occurrence information and the periodically measured storage battery voltage value of the fault detecting device; and
A communication device for transmitting the encrypted line operation information and the battery voltage value to the operator PC,
The terminal device is
Based on the current value measured by the current measuring current measuring current value, the power distribution line is monitored in real time whether a fault has occurred, and the voltage stored in the capacitor of the fault detection device is periodically measured to determine the status information of the fault detection device. fault determination unit;
a power supply unit supplying the electrical energy obtained by using the power current transformer to the failure detection device; and
A communication unit that controls the communication device and encrypts the line operation information including the fault occurrence information determined by the fault determination unit and the storage battery voltage value of the fault detection device periodically measured,
If a failure occurs in the sleep mode, which performs only real-time monitoring of distribution line failure, it switches to the wake-up mode and transmits the failure occurrence information to the operator PC. .
제1항에 있어서,
상기 전원용 변류기는,
취득한 전원의 손실이 최소화되는 일체형 원형의 코어철편; 및
상기 배전선로의 전력케이블에 부착한 상태로 상기 코어철편의 설치와 철거가 용이한 원형의 분리형 외함을 포함하는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
According to claim 1,
The current transformer for the power supply,
One-piece circular core iron piece that minimizes the loss of acquired power; and
An underground distribution line failure detection system comprising a circular detachable enclosure that is easy to install and remove the core iron piece in a state of being attached to the power cable of the distribution line.
제1항에 있어서,
상기 전류계측용 변류기는,
상기 배전선로의 전력케이블에 흐르는 전류를 계측하는 CT부; 및
상기 CT부를 상기 전력케이블에 탈부착하는 고정부를 포함하는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
According to claim 1,
The current measuring current transformer,
a CT unit for measuring the current flowing in the power cable of the distribution line; and
An underground distribution line failure detection system comprising a fixing unit for attaching and detaching the CT unit to the power cable.
제3항에 있어서,
상기 전류계측용 변류기는,
100A 이상의 전류값을 계측할 수 있는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
4. The method of claim 3,
The current measuring current transformer,
An underground distribution line failure detection system that can measure current values of 100A or more.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 통신장치는,
상기 암호화된 선로운영정보와 축전지 전압값을 배전센터의 게이트웨이를 통하여 상기 운영자 PC로 전송하는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
According to claim 1,
The communication device is
Transmitting the encrypted line operation information and the storage battery voltage value to the operator PC through the gateway of the distribution center, an underground distribution line failure detection system.
제1항에 있어서,
상기 운영자 PC는,
상기 고장검출장치에서 수신한 선로운영정보 및 축전지 전압값에 기초하여 단선도 상에 고장정보를 표시하고, 상태창에 통신상태 및 축전지 전?陋だ? 표시하는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
According to claim 1,
The operator PC,
On the basis of the line operation information and the battery voltage value received from the failure detection device, the failure information is displayed on the single-line diagram, and the communication status and the battery voltage value are displayed on the status window. Displayed, underground distribution line fault detection system.
제7항에 있어서,
상기 고장검출장치와 상기 운영자 PC 간의 통신주기는 1시간에서 24시간 사이의 범위에서 1시간 단위로 변경가능하고, 기본 설정값은 1시간인, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
8. The method of claim 7,
The communication cycle between the failure detection device and the operator PC can be changed in units of 1 hour in the range of 1 hour to 24 hours, and the default setting value is 1 hour, the underground distribution line failure detection system.
제1항에 있어서,
상기 단말장치는,
상기 축전지의 전압이 설정값 이하로 감소하는 경우에는 슬립모드(Sleep mode)로 전환하여 상기 배전선로의 고장발생을 실시간으로 모니터링 하는 기능만을 수행하고, 상기 고장발생이 감지되면 웨이크업 모드(Wake-up mode)로 전환하여 고장발생정보를 상기 운영자 PC로 전송하기 전 암호화 과정을 수행하는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
According to claim 1,
The terminal device is
When the voltage of the storage battery decreases below a set value, it switches to a sleep mode and performs only a function of monitoring the occurrence of a failure of the distribution line in real time, and when the occurrence of the failure is detected, a wake-up mode (Wake- up mode) to perform an encryption process before transmitting the failure information to the operator PC, an underground distribution line failure detection system.
제6항에 있어서,
상기 통신장치는,
저전력만을 소모하는 슬립모드(Sleep mode) 상태를 유지하다가, 상기 단말장치로부터 운영자 PC로 선로운영정보와 고장검출장치 상태정보를 전송하라는 명령 신호를 수신하거나, 상기 운영자 PC로부터 제어명령 신호를 수신하면 웨이크업 모드(Wake-up mode)로 전환하여 상기 선로운영정보와 고장검출장치 상태정보를 상기 운영자 PC로 전송하는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
7. The method of claim 6,
The communication device is
While maintaining a sleep mode that consumes only low power, when receiving a command signal to transmit line operation information and fault detection device status information from the terminal device to the operator PC, or receiving a control command signal from the operator PC An underground distribution line failure detection system that converts to a wake-up mode and transmits the line operation information and the failure detection device status information to the operator PC.
제6항에 있어서,
상기 고장검출장치와 상기 운영자 PC 각각에 암호화 및 복호화가 가능한 보안 모듈을 더 포함하고,
상기 운영자 PC와 상기 게이트웨이 사이의 통신은 시리얼(Serial) 통신방식으로 수행하는, 지중 배전선로 고장검출 시스템.
7. The method of claim 6,
Further comprising a security module capable of encryption and decryption in each of the failure detection device and the operator PC,
Communication between the operator PC and the gateway is performed by a serial communication method, an underground distribution line failure detection system.
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