KR102485092B1 - 배전계통 단선 검출 장치와 방법 - Google Patents

배전계통 단선 검출 장치와 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전계통 단선 검출 장치에 관한 것으로, 배전계통에 연결된 파형계측 개소에서 계측된 전압 및 전류 정보를 입력받는 파형 입력부; 상기 파형 입력부로부터 전달받은 전압, 전류 정보를 전처리하여 종합 연산부로 전달하는 파형 전처리부; 상기 파형 전처리부로부터 전달받은 상별 전압, 전류, 위상, 또는 이들의 조합을 바탕으로, 사용자가 설정한 단선 검출기준에 따라 지정된 연산을 수행하고, 검출기준별 가중치를 적용하여 단선 발생 유무를 판정하는 종합 연산부; 및 사용자의 설정에 따라, 상기 종합 연산부에 적용되는 검출기준 중 어느 하나의 검출기준을 활성화 또는 비활성화 할 수 있으며, 각 검출기준별로 요구되는 내부 파라미터 및 가중치를 설정하는 사용자 설정부;를 포함한다.

Description

배전계통 단선 검출 장치와 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DETECTING OPEN PHASE CONDUCTORS IN DISTRIBUTION SYSTEMS}
본 발명은 배전계통 단선 검출 장치와 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상전압 크기 조건 비교를 이용한 단선 검출, 전압 및 전류의 미소시간 변화율과 전압 및 전류 상차각 미소시간 변화율 등을 이용한 단선 검출, 및 분산형 전원 연계 조건을 고려한 단선 검출을 수행함으로써, 분산형 전원이 연계된 배전계통에서의 단선 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 하는, 배전계통 단선 검출 장치와 방법에 관한 것이다.
일반적으로 다중접지 배전선로에서 단선(Open Conductor, 이하 "O.C" 병용)이 발생한 경우, 단선점에서 아크가 순간적으로 발생하며 단선 이후 전선간 또는 전선과 접지체간 혼촉이 발생하면 단락고장 또는 지락고장이 발생하는 특징이 있다.
한편, 배전계통의 단선 특징은, 단선점 통전 전류에 따라 아크의 크기가 상이하며, 단선 발생 이후 혼촉되는 물체에 따라 단락고장 또는 지락고장을 수반한다.
이에 따라 종래에는 사용자가 미리 설정한 판단기간 동안 상전압의 기준치와 산출 값의 비교를 통한 단선 발생 징후를 판단하는 방법이 있으며, 상전압의 크기를 이용한 단선 검출 방법을 개발하여, 배전자동화기기 단말장치에 적용되고 있다.
예컨대 상기 배전자동화기기의 단말장치 또는 제어부에서 상전압 크기의 50%이하를 4초 이상 계측 시 단선으로 판정하여 알람을 출력한다.
보다 구체적으로, 종래의 배전계통감시제어시스템(DAS 또는 ADMS)의 주장치(이하 주장치)의 단말장치 또는 제어부는, 상전압 계측치만을 고려하여 단선을 판단(또는 검출)하여 상기 주장치로 단선 알람을 전달한다.
이러한 종래의 상전압 계측치를 바탕으로 하는 단선 검출방법은 단일 전원으로부터 전원을 공급받는 배전계통 기반으로 개발된 방법이다. 그런데 현재 배전계통에는 태양광, 풍력발전 등 분산형 전원 병입이 증대되고 있다. 따라서 배전계통에 분산형 전원 연계로 인해, 종래의 단선 검출(또는 판단) 방법은 단선 검출 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.
예컨대 종래의 단선 검출 방법은, 도 1의 (a) 내지 (c)에 도시된 바와 같이, 단선 지점과 분산형 전원이 연계된 지점에 따라 단선이 검출될 수도 있고, 단선이 검출되지 않을 수도 있는 문제점이 있다.
도 1은 분산형 전원 연계 배전계통에서 단선이 발생하게 될 경우, 종래의 상전압 기반 단선 검출방법의 예상 동작 특성을 설명하기 위하여 보인 예시도이다.
도 1의 (a)는 분산형 전원이 연계되지 않은 배전계통을 보인 예시도이며, 도 1의 (b)는 분산형 전원이 변전소 전원(S/S) 측과 동일하게 단선 지점 이전에 배치된 배전계통을 보인 예시도이며, 도 1의 (c)는 분산형 전원이 단선 지점 이후에 배치된 배전계통을 보인 예시도이다.
따라서 도 1의 (a)와 도 1의 (b)는 단선이 발생했을 때 단선 지점 이후에 설치된 제2, 및 제3 단선 검출기(예 : S2, S3)는 저전압을 경험할 수 있으므로 단말장치에서 단선 발생 전/후의 상전압 비교를 통한 단선 검출이 가능하다.
그러나 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이, 분산형 전원이 단선 지점 이후에 존재하는 경우, 단선이 발생했을 때 단선 지점 이전에 설치된 제1, 및 제2 단선 검출기(예 : S1, S2)는 변전소 전원(S/S) 측으로부터 정상 전압을 공급받아 저전압을 경험하지 않게 된다. 하지만 제3 단선 검출기(예 : S3)의 경우, 단선 지점 이후에 설치되어 있지만, 분산형 전원의 역조류로 인해 저전압을 경험하지 않을 가능성이 발생하므로, 종래의 상전압 기반 단선 검출 방법에 의해서는 단선 검출이 불가능할 수 있는 문제점이 있다.
이에 따라 분산형 전원이 연계된 배전계통에서도 신뢰도 있게 안정적으로 단선을 검출하기 위한 방법이 필요한 상황이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 10-2142288호(2020.08.03. 등록, 분산전원 계통연계 장치의 제어 시스템)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 상전압 크기 조건 비교를 이용한 단선 검출, 전압 및 전류의 미소시간 변화율과 전압 및 전류 상차각 미소시간 변화율 등을 이용한 단선 검출, 및 분산형 전원 연계 조건을 고려한 단선 검출을 수행함으로써, 분산형 전원이 연계된 배전계통에서의 단선 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 하는, 배전계통 단선 검출 장치와 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전계통 단선 검출 장치는, 배전계통에 연결된 파형계측 개소에서 계측된 전압 및 전류 정보를 입력받는 파형 입력부; 상기 파형 입력부로부터 전달받은 전압, 전류 정보를 전처리하여 종합 연산부로 전달하는 파형 전처리부; 상기 파형 전처리부로부터 전달받은 상별 전압, 전류, 위상, 또는 이들의 조합을 바탕으로, 사용자가 설정한 단선 검출기준에 따라 지정된 연산을 수행하고, 검출기준별 가중치를 적용하여 단선 발생 유무를 판정하는 종합 연산부; 및 사용자의 설정에 따라, 상기 종합 연산부에 적용되는 검출기준 중 어느 하나의 검출기준을 활성화 또는 비활성화 할 수 있으며, 각 검출기준별로 요구되는 내부 파라미터 및 가중치를 설정하는 사용자 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 상전압 크기 비교 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후, 각 상별 전압 크기(
Figure 112021026403675-pat00001
)가 기 설정된 전압 임계값(
Figure 112021026403675-pat00002
)보다 작고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00003
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k1)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 전압 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후,
Figure 112021026403675-pat00004
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00005
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k2)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00006
는 V0(전압 영상분), V1(전압 정상분), 또는 V2(전압 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
Figure 112021026403675-pat00007
로 표현한 것이며,
Figure 112021026403675-pat00008
은 미소시간 설정값,
Figure 112021026403675-pat00009
은 전압 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 전류 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후,
Figure 112021026403675-pat00010
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00011
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k3)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00012
는 I0(전류 영상분), I1(전류 정상분), 또는 I2(전류 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
Figure 112021026403675-pat00013
로 표현한 것이며,
Figure 112021026403675-pat00014
는 미소시간 설정값,
Figure 112021026403675-pat00015
는 전류 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 상차각 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후
Figure 112021026403675-pat00016
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00017
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k4)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00018
는 상기 파형 전처리부에 있는 전압 전류 상차각들을 대표하기 위한 것으로서, 상기 상차각은 4종(
Figure 112021026403675-pat00019
,
Figure 112021026403675-pat00020
,
Figure 112021026403675-pat00021
,
Figure 112021026403675-pat00022
)이 존재하며,
Figure 112021026403675-pat00023
는 미소시간 설정값,
Figure 112021026403675-pat00024
는 상차각 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 사용자 정의 모델(UDM) 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후,
Figure 112021026403675-pat00025
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00026
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k5)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00027
은 사용자 정의 모델 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 단선 판정부를 통합하는 상기 종합 연산부는, 사용자에 의해 활성화된 단선 검출기준별 연산 결과값(
Figure 112021026403675-pat00028
) 및 가중치 설정값(
Figure 112021026403675-pat00029
)을 곱하여 합산한 최종 단선 판정 연산값(
Figure 112021026403675-pat00030
)을 산출하고, 상기 최종 단선 판정 연산값(
Figure 112021026403675-pat00031
)이 최종 판정 임계값(
Figure 112021026403675-pat00032
) 이상이면, 최종적으로 단선 검출 결과를 판정(
Figure 112021026403675-pat00033
)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전계통 단선 검출 방법은, 파형 입력부가 배전계통에 연결된 파형계측 개소에서 계측된 전압 및 전류 정보를 입력받는 단계; 파형 전처리부가 상기 파형 입력부로부터 전달받은 전압, 전류 정보를 전처리하여 종합 연산부로 전달하는 단계; 종합 연산부가 상기 파형 전처리부로부터 전달받은 상별 전압, 전류, 위상, 또는 이들의 조합을 바탕으로, 사용자가 설정한 단선 검출기준에 따라 지정된 연산을 수행하고, 검출기준별 가중치를 적용하여 단선 발생 유무를 판정하는 단계; 및 사용자 설정부가, 사용자의 설정에 따라, 상기 종합 연산부에 적용되는 검출기준 중 어느 하나의 검출기준을 활성화 또는 비활성화 할 수 있으며, 각 검출기준별로 요구되는 내부 파라미터 및 가중치를 설정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 상전압 크기 비교 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후, 각 상별 전압 크기(
Figure 112021026403675-pat00034
)가 기 설정된 전압 임계값(
Figure 112021026403675-pat00035
)보다 작고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00036
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k1)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 전압 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후,
Figure 112021026403675-pat00037
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00038
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k2)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00039
는 V0(전압 영상분), V1(전압 정상분), 또는 V2(전압 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
Figure 112021026403675-pat00040
로 표현한 것이며,
Figure 112021026403675-pat00041
은 미소시간 설정값,
Figure 112021026403675-pat00042
은 전압 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 전류 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후,
Figure 112021026403675-pat00043
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00044
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k3)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00045
는 I0(전류 영상분), I1(전류 정상분), 또는 I2(전류 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
Figure 112021026403675-pat00046
로 표현한 것이며,
Figure 112021026403675-pat00047
는 미소시간 설정값,
Figure 112021026403675-pat00048
는 전류 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 상차각 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후
Figure 112021026403675-pat00049
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00050
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k4)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00051
는 상기 파형 전처리부에 있는 전압 전류 상차각들을 대표하기 위한 것으로서, 상기 상차각은 4종(
Figure 112021026403675-pat00052
,
Figure 112021026403675-pat00053
,
Figure 112021026403675-pat00054
,
Figure 112021026403675-pat00055
)이 존재하며,
Figure 112021026403675-pat00056
는 미소시간 설정값,
Figure 112021026403675-pat00057
는 상차각 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여, 상기 종합 연산부는, 상기 활성화되는 검출기준에 따라 사용자 정의 모델(UDM) 기반 단선 검출 시, 지정된 변수들에 대한 초기화 후,
Figure 112021026403675-pat00058
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00059
)보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k5)를 갱신하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되, 여기서
Figure 112021026403675-pat00060
은 사용자 정의 모델 임계값을 의미하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여, 판선 판정부를 포함하는 상기 종합 연산부는, 사용자에 의해 활성화된 단선 검출기준별 연산 결과값(
Figure 112021026403675-pat00061
) 및 가중치 설정값(
Figure 112021026403675-pat00062
)을 곱하여 합산한 최종 단선 판정 연산값(
Figure 112021026403675-pat00063
)을 산출하고, 상기 최종 단선 판정 연산값(
Figure 112021026403675-pat00064
)이 최종 판정 임계값(
Figure 112021026403675-pat00065
) 이상이면, 최종적으로 단선 검출 결과를 판정(
Figure 112021026403675-pat00066
)하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상전압 크기 조건 비교를 이용한 단선 검출, 전압 및 전류의 미소시간 변화율과 전압 및 전류 상차각 미소시간 변화율 등을 이용한 단선 검출, 및 분산형 전원 연계 조건을 고려한 단선 검출을 수행함으로써, 분산형 전원이 연계된 배전계통에서의 단선 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한다.
도 1은 분산형 전원 연계 배전계통에서 단선이 발생하게 될 경우, 종래의 상전압 기반 단선 검출방법의 예상 동작 특성을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 배전계통 단선 검출 장치가 적용될 수 있는 배전계통을 보인 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 단선 검출 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 종합 연산부가 검출기준 #1에 기초하여 단선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 5는 상기 도 3에 있어서, 종합 연산부가 검출기준 #2에 기초하여 단선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 상기 도 3에 있어서, 종합 연산부가 검출기준 #3에 기초하여 단선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 상기 도 3에 있어서, 종합 연산부가 검출기준 #4에 기초하여 단선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 상기 도 3에 있어서, 종합 연산부가 검출기준 #5에 기초하여 단선을 검출하는 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 상기 도 3에 있어서, 단선 판정부의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배전계통 단선 검출 장치와 방법의 일 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 배전계통 단선 검출 장치가 적용될 수 있는 배전계통을 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 배전계통에는 선로 상의 임의의 고장을 제거하고 분리하기 위한 차단기(Circuit Breaker, CB), 배전자동화개폐기(GA), 리크로저(recloser, RA), 고장구간차단기(Epoxy Insulated Fault Interrupter, EFI), 그리고 배전자동화개폐기(GA)의 단말장치형 단선 검출 장치, 제어부형 단선 검출 장치, 및 주장치형 단선 검출 장치로 구성될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따른 배전계통 단선 검출 장치는, 상기 배전계통의 단말장치에 적용되거나, 제어부에 적용되거나, 주장치에 적용되어, 배전계통의 단선 상태를 검출(또는 판정)한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 단선 검출 장치의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 배전계통 단선 검출 장치는, 파형 입력부(410), 파형 전처리부(420), 사용자 설정부(430), 종합 연산부(440), 및 단선 판정부(450)를 포함한다.
이러한 본 실시예에 따른 배전계통 단선 검출 장치는, 상별 전압(예 : Va, Vb, Vc, Vn), 전류(예 : ia, ib, ic, in), 위상 또는 이들의 조합을 바탕으로, 사용자가 설정한 단선 검출기준 조합(예 : 검출기준#1 상전압 크기 비교, 검출기준#2 전압 미소 변화율, 검출기준#3 전류 미소 변화율, 검출기준#4 상차각 미소 변화율, 검출기준#5 사용자 정의 모델)에 따라 일련의 연산을 수행하고, 검출기준별 가중치 적용을 통하여 최종적으로 단선 발생 유/무를 판정한다.
상기 파형 입력부(410)는 단말장치, 제어부, 또는 주장치에 연결된 파형계측 개소(미도시)의 전압(va,vb, vc) 및 전류(ia,ib,ic) 정보를 파형 전처리부(420)로 전달한다.
상기 파형 전처리부(420)는 상기 파형 입력부(410)로부터 전달받은 전압, 전류 샘플값을 종합 연산부(440)로 전달하기 위한 전처리를 수행한다.
이 때, 종합 연산부(440)에 최종적으로 전달하게 되는 결과물(즉, 전압, 전류, 각 상별 전압과 전류의 상차각)은 다음과 같다.
전압 : 각 상별 크기(VRMS), 영상(v0), 정상(v1), 그리고 역상(v2) 성분,
전류 : 각 상별 크기(IRMS), 영상(i0), 정상(i1), 그리고 역상(i2) 성분,
각 상별 전압과 전류의 상차각(
Figure 112021026403675-pat00067
)
상기 사용자 설정부(430)는 사용자의 설정에 따라 종합 연산부(440)에 정의된 검출기준 중 임의의 기준을 활성화 또는 비활성화 할 수 있으며, 각 검출기준별로 요구되는 내부 파라미터(예 : 임계값, 초기화 시간, 미소시간, 지정 횟수 등) 및 가중치를 설정할 수 있다.
상기 종합 연산부(440)에서 설정 가능한 단선 검출기준은 다음과 같다.
또한, 이하 언급되지 않은 검출기준별 연산간격(
Figure 112021026403675-pat00068
)은 설치 개소(단말장치, 제어부 또는 주장치)의 제어 사양에 따라 그 값이 변동될 수 있으며, 이로 인한 미소시간 설정값(
Figure 112021026403675-pat00069
)의 제약 조건은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112021026403675-pat00070
먼저 검출기준 #1로서, 상전압 크기 비교 기반 단선 검출 방법에 대해서 도 4의 흐름도를 참조하여 설명한다.
각 상별 전압의 크기(실효치 : Va, Vb, 그리고 Vc)를 모니터링 하여, 그 값이 미리 설정된 임계값(Vset) 이하로 검출되는 횟수(k1)가 지정된 횟수(n1)를 초과하면 단선이 검출되었다고 판단한다(
Figure 112021026403675-pat00071
).
이 때 검출 횟수(k1)는 조건 불일치 시 일정 시간(
Figure 112021026403675-pat00072
) 경과 후 초기화되며, 아래 수학식 2와 같은 조건에서 증가되거나 감소된다. 그리고 상기 검출 횟수(k1)가 지정된 횟수(n1)를 초과하는지 여부에 따라 수학식 3과 같이 단선을 검출하거나(ON) 검출하지 않는다(OFF).
Figure 112021026403675-pat00073
Figure 112021026403675-pat00074
즉, 도 4를 참조하면, 지정된 변수들(T, k1,
Figure 112021026403675-pat00075
)에 대한 초기화 후(S101), 단선 검출 장치가 활성화 되면(S102의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)와 상기 사용자 설정부(430)로부터 각기 전달받은 입력 데이터에 기초하여 지정된 연산을 수행한다. 즉, 상기 종합 연산부(440)는 각 상별 전압 크기(
Figure 112021026403675-pat00076
)가 기 설정된 전압 임계값(
Figure 112021026403675-pat00077
)보다 작고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00078
)보다 작은지 체크한다(S103).
상기 S103 단계의 체크 결과를 만족하면(S103의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k1)를 갱신(증가)하고(S104), 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상인지 체크한다(S105).
상기 S105 단계의 체크 결과, 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이면(S105의 예) 단선이 검출된 것으로 판정하고(S106), 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이 아니면(S105의 아니오) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S110).
한편 상기 S103 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S103의 아니오), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k1)를 갱신(감소)하고(S107), 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00079
) 이상이거나 혹은 상기 검출 횟수(k1)가 0 이하인지 체크한다(S108).
상기 S108 단계의 체크 결과를 만족하면(S108의 예) 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k1)를 0으로 초기화한 후(S109) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하고(S110), 상기 S108 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S108의 아니오) 곧바로 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S110).
다음 검출기준 #2로서, 전압 미소시간 변화율 기반 단선 검출 방법에 대해서 도 5의 흐름도를 참조하여 설명한다.
상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)를 통하여 전달된 정상, 영상, 및 역상 전압 성분을 기반으로, 미리 설정한 미소시간(
Figure 112021026403675-pat00080
) 기준 영상, 및 역상 전압 성분 변화율을 계산한다.
그리고 상기 계산 결과값을 기 설정된 임계값(
Figure 112021026403675-pat00081
)과 비교하여, 검출 횟수(k2)가 지정된 횟수(n2)를 초과하면 단선이 검출되었다고 판단한다(
Figure 112021026403675-pat00082
).
이 때 검출 횟수(k2)는 조건 불일치 시 일정 시간(
Figure 112021026403675-pat00083
) 이후 초기화되며, 아래 수학식 4와 같은 조건에서 증가되거나 감소된다. 그리고 상기 검출 횟수(k2)가 지정된 횟수(n2)를 초과하는지 여부에 따라 수학식 5와 같이 단선을 검출하거나(ON) 검출하지 않는다(OFF).
Figure 112021026403675-pat00084
Figure 112021026403675-pat00085
즉, 도 5를 참조하면, 지정된 변수들(T, k2,
Figure 112021026403675-pat00086
)에 대한 초기화 후(S201), 단선 검출 장치가 활성화 되면(S202의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)와 상기 사용자 설정부(430)로부터 각기 전달받은 입력 데이터에 기초하여 지정된 연산을 수행한다. 즉, 상기 종합 연산부(440)는
Figure 112021026403675-pat00087
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00088
)보다 작은지 체크한다(S203). 여기서
Figure 112021026403675-pat00089
는 V0(전압 영상분) 또는 V1(전압 정상분) 또는 V2(전압 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
Figure 112021026403675-pat00090
로 표현한 것이다.
상기 S203 단계의 체크 결과를 만족하면(S203의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k2)를 갱신(증가)하고(S204), 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상인지 체크한다(S205).
상기 S205 단계의 체크 결과, 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이면(S205의 예) 단선이 검출된 것으로 판정하고(S206), 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이 아니면(S205의 아니오) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S210).
한편 상기 S203 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S203의 아니오), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k2)를 갱신(감소)하고(S207), 상기 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00091
) 이상이거나 혹은 상기 검출 횟수(k2)가 0 이하인지 체크한다(S208).
상기 S208 단계의 체크 결과를 만족하면(S208의 예) 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k2)를 0으로 초기화한 후(S209) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하고(S210), 상기 S208 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S208의 아니오) 곧바로 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S210).
다음 검출기준 #3으로서, 전류 미소시간 변화율 기반 단선 검출 방법에 대해서 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다.
상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)를 통하여 전달된 정상, 영상, 그리고 역상 전류 성분을 기반으로, 미리 설정한 미소 시간(
Figure 112021026403675-pat00092
) 기준 전류의 영상, 및 역상 전류 변화율을 계산한다.
그리고 상기 계산 결과값을 설정된 임계값(
Figure 112021026403675-pat00093
)과 비교하여, 검출 횟수(k3)가 지정된 횟수(n3)를 초과하면 단선이 검출되었다고 판단한다(
Figure 112021026403675-pat00094
).
이 때 검출 횟수(k3)는 조건 불일치 시 일정 시간(
Figure 112021026403675-pat00095
) 이후 초기화되며, 아래 수학식 6과 같은 조건에서 증가되거나 감소된다. 그리고 상기 검출 횟수(k3)가 지정된 횟수(n3)를 초과하는지 여부에 따라 수학식 7과 같이 단선을 검출하거나(ON) 검출하지 않는다(OFF).
Figure 112021026403675-pat00096
Figure 112021026403675-pat00097
즉, 도 6을 참조하면, 지정된 변수들(T, k3,
Figure 112021026403675-pat00098
)에 대한 초기화 후(S301), 단선 검출 장치가 활성화 되면(S302의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)와 상기 사용자 설정부(430)로부터 각기 전달받은 입력 데이터에 기초하여 지정된 연산을 수행한다. 즉, 상기 종합 연산부(440)는
Figure 112021026403675-pat00099
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00100
)보다 작은지 체크한다(S303). 여기서
Figure 112021026403675-pat00101
는 I0(전류 영상분) 또는 I1(전류 정상분) 또는 I2(전류 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
Figure 112021026403675-pat00102
로 표현한 것이다.
상기 S303 단계의 체크 결과를 만족하면(S303의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k3)를 갱신(증가)하고(S304), 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상인지 체크한다(S305).
상기 S305 단계의 체크 결과, 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이면(S305의 예) 단선이 검출된 것으로 판정하고(S306), 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이 아니면(S305의 아니오) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S310).
한편 상기 S303 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S303의 아니오), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k3)를 갱신(감소)하고(S307), 상기 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00103
) 이상이거나 혹은 상기 검출 횟수(k3)가 0 이하인지 체크한다(S308).
상기 S308 단계의 체크 결과를 만족하면(S308의 예) 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k3)를 0으로 초기화한 후(S309) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하고(S310), 상기 S308 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S308의 아니오) 곧바로 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S310).
다음 검출기준 #4로서, 상차각 미소시간 변화율 기반 단선 검출 방법에 대해서 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다.
상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)를 통하여 전달된 전압 및 전류의 상차각을 기반으로, 미리 설정한 미소시간(
Figure 112021026403675-pat00104
) 기준 각 상차각별 변화율을 계산한다.
이후, 상기 계산 결과값을 미리 설정된 임계값 (
Figure 112021026403675-pat00105
)과 비교하여, 검출 횟수(k4)가 지정된 횟수(n4)를 초과하면 단선이 검출되었다고 판단한다(
Figure 112021026403675-pat00106
).
이 때 검출 횟수(k4)는 조건 불일치 시 일정 시간(
Figure 112021026403675-pat00107
) 이후 초기화되며, 아래 수학식 8과 같은 조건에서 증가되거나 감소된다. 그리고 상기 검출 횟수(k4)가 지정된 횟수(n4)를 초과하는지 여부에 따라 수학식 9와 같이 단선을 검출하거나(ON) 검출하지 않는다(OFF).
Figure 112021026403675-pat00108
Figure 112021026403675-pat00109
즉, 도 7을 참조하면, 지정된 변수들(T, k4,
Figure 112021026403675-pat00110
)에 대한 초기화 후(S401), 단선 검출 장치가 활성화 되면(S402의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)와 상기 사용자 설정부(430)로부터 각기 전달받은 입력 데이터에 기초하여 지정된 연산을 수행한다. 즉, 상기 종합 연산부(440)는
Figure 112021026403675-pat00111
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00112
)보다 작은지 체크한다(S403). 여기서
Figure 112021026403675-pat00113
는 상기 파형 전처리부(420)에 있는 전압 전류 상차각들을 대표하기 위한 것으로서, 상기 상차각은 4종(
Figure 112021026403675-pat00114
,
Figure 112021026403675-pat00115
,
Figure 112021026403675-pat00116
,
Figure 112021026403675-pat00117
)이 존재한다.
상기 S403 단계의 체크 결과를 만족하면(S403의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k4)를 갱신(증가)하고(S404), 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상인지 체크한다(S405).
상기 S405 단계의 체크 결과, 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이면(S405의 예) 단선이 검출된 것으로 판정하고(S406), 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이 아니면(S405의 아니오) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S410).
한편 상기 S403 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S403의 아니오), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k4)를 갱신(감소)하고(S407), 상기 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00118
) 이상이거나 혹은 상기 검출 횟수(k4)가 0 이하인지 체크한다(S408).
상기 S408 단계의 체크 결과를 만족하면(S408의 예) 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k4)를 0으로 초기화한 후(S409) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하고(S410), 상기 S408 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S408의 아니오) 곧바로 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S410).
다음 검출기준 #5로서, 사용자 정의 모델 기반 단선 검출 방법에 대해서 도 8의 흐름도를 참조하여 설명한다.
상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)를 통하여 전달된 전압, 전류 및 전압·전류 상차각을 기반으로, 사용자 정의 함수 및 조건(산술 및 논리 연산)을 생성할 수 있으며, 이를 단선 검출기준으로 사용할 수 있다.
여기서 UDM은 상기 정의된 검출기준(#1 ~ #4)외 신규 검출기준 설정이 필요할 경우에 검출기준 #5로서 활용하기 위한 것으로서, 사용자가 검출기준을 새로이 설정할 수 있도록 하는 것을 의미한다.
예컨대 (단일 조건 연산) 전류 불평형률 연산을 통한 단선 검출기준 설정 예로서, 상기 파형 전처리부(420)의 입력 데이터 목록 중 전류의 정상 및 역상 성분을 이용하여, 사용자 정의 함수 및 조건(산술 및 논리 연산)을 생성할 수 있다.
- 사용자 정의 함수(UDM) 생성 : 전류 불평형률 연산
- 조건 : 전류 불평형률 설정값 이상 & 설정시간 이상
Figure 112021026403675-pat00119
여기서,
Figure 112021026403675-pat00120
Figure 112021026403675-pat00121
예컨대 (복합 조건 연산) 전압 및 전류 불평형률을 통한 단선 검출기준 설정 예로서, 상기 파형 전처리부(420)의 입력 데이터 목록 중 전압, 전류의 각 정상 및 역상 성분을 이용하여, 사용자 정의 함수 및 조건(산술 및 논리 연산)을 생성할 수 있다.
- 사용자 정의 함수(UDM1) 생성 : 전압 불평형률 연산
- 사용자 정의 함수(UDM2) 생성 : 전류 불평형률 연산
- 조건 : 전압 불평형률 설정값 이상 & 전류 불평형률 설정값 이상 & 설정시간 이상
Figure 112021026403675-pat00122
여기서,
Figure 112021026403675-pat00123
Figure 112021026403675-pat00124
이상으로 상기 예를 포함하여, 상기 파형 전처리부(420)의 입력 데이터 목록과 산술 및 논리 연산의 조합을 통한 사용자 정의 단선검출 기준을 설정할 수 있으며, 참고로, 사용자 정의 모델 내 산술 및 논리연산 조합 및 설정은 배전계통 고신뢰형 다기준 단선 검출 및 판정 방법을 적용하는 장치의 H/W 제원을 따른다.
상기 사용자 정의 모델을 통하여 생성된 함수의 연산 결과 및 조건 비교를 통하여 단선 검출을 연산하게 되며, 초기화 또한 사용자 임의로 지정할 수 있다.
즉, 도 8을 참조하면, 지정된 변수들(T, k5,
Figure 112021026403675-pat00125
)에 대한 초기화 후(S501), 단선 검출 장치가 활성화 되면(S502의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 파형 전처리부(420)와 상기 사용자 설정부(430)로부터 각기 전달받은 입력 데이터에 기초하여 지정된 연산을 수행한다. 즉, 상기 종합 연산부(440)는
Figure 112021026403675-pat00126
이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00127
)보다 작은지 체크한다(S503). 여기서 UDM은 사용자 정의 모델(User Defined Model)을 의미한다.
상기 S503 단계의 체크 결과를 만족하면(S503의 예), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k5)를 갱신(증가)하고(S504), 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상인지 체크한다(S505).
상기 S505 단계의 체크 결과, 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이면(S505의 예) 단선이 검출된 것으로 판정하고(S506), 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이 아니면(S505의 아니오) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S510).
한편 상기 S503 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S503의 아니오), 상기 종합 연산부(440)는 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k5)를 갱신(감소)하고(S507), 상기 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
Figure 112021026403675-pat00128
) 이상이거나 혹은 상기 검출 횟수(k5)가 0 이하인지 체크한다(S508).
상기 S508 단계의 체크 결과를 만족하면(S508의 예) 상기 시간(T)과 상기 검출 횟수(k5)를 0으로 초기화한 후(S509) 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하고(S510), 상기 S508 단계의 체크 결과를 만족하지 않으면(S508의 아니오) 곧바로 단선이 검출되지 않은 것으로 판정한다(S510).
도 9는 상기 도 3에 있어서, 단선 판정부의 동작 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
상기 단선 판정부(450)는, 상기 종합 연산부(440)에 통합될 수 있으며, 사용자에 의해 활성화된 단선 검출기준별 연산 결과값(
Figure 112021026403675-pat00129
) 및 가중치 설정값(
Figure 112021026403675-pat00130
)을 바탕으로 각 상별 단선을 최종 판정하는 역할을 수행한다.
최종 단선 판정 연산값(
Figure 112021026403675-pat00131
) 및 판정 결과값(
Figure 112021026403675-pat00132
)은 식 14 및 식 15와 같다.
Figure 112021026403675-pat00133
Figure 112021026403675-pat00134
즉, 도 9를 참조하면, 상기 종합 연산부(440)는 사용자에 의해 활성화된 단선 검출기준별 연산 결과값(
Figure 112022070900374-pat00135
)에 가중치 설정값(
Figure 112022070900374-pat00136
)을 합산하여 곱한 최종 단선 판정 연산값(
Figure 112022070900374-pat00137
)을 산출하고(S601), 상기 최종 단선 판정 연산값(
Figure 112022070900374-pat00138
)이 최종 판정 임계값(
Figure 112022070900374-pat00139
) 이상이면(S602의 예), 최종적으로 단선 검출 결과를 판정(
Figure 112022070900374-pat00140
)한다(S603).
상기와 같이 본 실시예는 상전압 크기 조건 비교를 이용한 단선 검출, 전압 및 전류의 미소시간 변화율과 전압 및 전류 상차각 미소시간 변화율 등을 이용한 단선 검출, 및 분산형 전원 연계 조건을 고려한 단선 검출을 수행함으로써, 분산형 전원이 연계된 배전계통에서의 단선 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 한다.
또한 본 실시예에 따른 단선 검출 기술을 배전계통에 적용할 경우, 기존 상전압 기반의 일차원적인 단선 검출방법 대비 검출기준별 가중치 연산을 통한 단선 발생 징후를 종합적으로 판정할 수 있게 되므로 분산형 전원 연계 유/무와 상관없이 단선 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 실시예에 따른 단선 검출 기술은 사용자가 미리 설정한 단선 검출 종류별 가중치를 설정함으로써, 단선에 의한 특이점 발생 징후를 용이하게 판단할 수 있게 됨으로써 단선 검출 신뢰도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍 가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
410 : 파형 입력부 420 : 파형 전처리부
430 : 사용자 설정부 440 : 종합 연산부
450 : 단선 판정부

Claims (14)

  1. 배전계통에 연결된 파형계측 개소에서 계측된 전압 및 전류 정보를 입력받는 파형 입력부;
    상기 파형 입력부로부터 전달받은 전압, 전류 정보를 전처리하여 종합 연산부로 전달하는 파형 전처리부;
    상기 파형 전처리부로부터 전달받은 상별 전압, 전류, 위상, 또는 이들의 조합을 바탕으로, 사용자가 설정한 단선 검출기준에 따라 지정된 연산을 수행하고, 검출기준별 가중치를 적용하여 단선 발생 유무를 판정하는 종합 연산부; 및
    사용자의 설정에 따라, 상기 종합 연산부에 적용되는 검출기준 중 어느 하나의 검출기준을 활성화 또는 비활성화 할 수 있으며, 각 검출기준별로 요구되는 내부 파라미터 및 가중치를 설정하는 사용자 설정부;를 포함하되,
    상기 종합 연산부는,
    사용자에 의해 활성화된 단선 검출기준별 연산 결과값(
    Figure 112022070900374-pat00216
    )에 가중치 설정값(
    Figure 112022070900374-pat00217
    )을 합산하여 곱한 최종 단선 판정 연산값(
    Figure 112022070900374-pat00218
    )을 산출하고,
    상기 최종 단선 판정 연산값(
    Figure 112022070900374-pat00219
    )이 최종 판정 임계값(
    Figure 112022070900374-pat00220
    ) 이상이면, 최종적으로 단선 검출 결과를 판정(
    Figure 112022070900374-pat00221
    )하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 상전압 크기 비교 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후, 각 상별 전압 크기(
    Figure 112022070900374-pat00141
    )가 기 설정된 전압 임계값(
    Figure 112022070900374-pat00142
    )보다 작고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00143
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k1)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 전압 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후,
    Figure 112022070900374-pat00144
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00145
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k2)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00146
    는 V0(전압 영상분), V1(전압 정상분), 또는 V2(전압 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
    Figure 112022070900374-pat00147
    로 표현한 것이며,
    Figure 112022070900374-pat00148
    은 미소시간 설정값,
    Figure 112022070900374-pat00149
    은 전압 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 전류 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후,
    Figure 112022070900374-pat00150
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00151
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k3)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00152
    는 I0(전류 영상분), I1(전류 정상분), 또는 I2(전류 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
    Figure 112022070900374-pat00153
    로 표현한 것이며,
    Figure 112022070900374-pat00154
    는 미소시간 설정값,
    Figure 112022070900374-pat00155
    는 전류 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 상차각 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후
    Figure 112022070900374-pat00156
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00157
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k4)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00158
    는 상기 파형 전처리부에 있는 전압 전류 상차각들을 대표하기 위한 것으로서, 상기 상차각은 4종(
    Figure 112022070900374-pat00159
    ,
    Figure 112022070900374-pat00160
    ,
    Figure 112022070900374-pat00161
    ,
    Figure 112022070900374-pat00162
    )이 존재하며,
    Figure 112022070900374-pat00163
    는 미소시간 설정값,
    Figure 112022070900374-pat00164
    는 상차각 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 사용자 정의 모델(UDM) 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후,
    Figure 112022070900374-pat00165
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00166
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k5)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00167
    은 사용자 정의 모델 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 장치.
  7. 삭제
  8. 파형 입력부가 배전계통에 연결된 파형계측 개소에서 계측된 전압 및 전류 정보를 입력받는 단계;
    파형 전처리부가 상기 파형 입력부로부터 전달받은 전압, 전류 정보를 전처리하여 종합 연산부로 전달하는 단계;
    종합 연산부가 상기 파형 전처리부로부터 전달받은 상별 전압, 전류, 위상, 또는 이들의 조합을 바탕으로, 사용자가 설정한 단선 검출기준에 따라 지정된 연산을 수행하고, 검출기준별 가중치를 적용하여 단선 발생 유무를 판정하는 단계; 및
    사용자 설정부가, 사용자의 설정에 따라, 상기 종합 연산부에 적용되는 검출기준 중 어느 하나의 검출기준을 활성화 또는 비활성화 할 수 있으며, 각 검출기준별로 요구되는 내부 파라미터 및 가중치를 설정하는 단계;를 포함하되,
    상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여,
    상기 종합 연산부는,
    사용자에 의해 활성화된 단선 검출기준별 연산 결과값(
    Figure 112022070900374-pat00222
    )에 가중치 설정값(
    Figure 112022070900374-pat00223
    )을 합산하여 곱한 최종 단선 판정 연산값(
    Figure 112022070900374-pat00224
    )을 산출하고,
    상기 최종 단선 판정 연산값(
    Figure 112022070900374-pat00225
    )이 최종 판정 임계값(
    Figure 112022070900374-pat00226
    ) 이상이면, 최종적으로 단선 검출 결과를 판정(
    Figure 112022070900374-pat00227
    )하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여,
    상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 상전압 크기 비교 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후, 각 상별 전압 크기(
    Figure 112022070900374-pat00174
    )가 기 설정된 전압 임계값(
    Figure 112022070900374-pat00175
    )보다 작고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00176
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k1)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k1)가 기 설정된 검출 횟수(n1) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여,
    상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 전압 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후,
    Figure 112022070900374-pat00177
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00178
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k2)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k2)가 기 설정된 검출 횟수(n2) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00179
    는 V0(전압 영상분), V1(전압 정상분), 또는 V2(전압 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
    Figure 112022070900374-pat00180
    로 표현한 것이며,
    Figure 112022070900374-pat00181
    은 미소시간 설정값,
    Figure 112022070900374-pat00182
    은 전압 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여,
    상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 전류 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후,
    Figure 112022070900374-pat00183
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00184
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k3)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k3)가 기 설정된 검출 횟수(n3) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00185
    는 I0(전류 영상분), I1(전류 정상분), 또는 I2(전류 역상분)을 표현한 것으로서, 개별 값을 대표하기 위해
    Figure 112022070900374-pat00186
    로 표현한 것이며,
    Figure 112022070900374-pat00187
    는 미소시간 설정값,
    Figure 112022070900374-pat00188
    는 전류 성분별 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 방법.
  12. 제 8항에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여,
    상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 상차각 미소시간 변화율 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후
    Figure 112022070900374-pat00189
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00190
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k4)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k4)가 기 설정된 검출 횟수(n4) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00191
    는 상기 파형 전처리부에 있는 전압 전류 상차각들을 대표하기 위한 것으로서, 상기 상차각은 4종(
    Figure 112022070900374-pat00192
    ,
    Figure 112022070900374-pat00193
    ,
    Figure 112022070900374-pat00194
    ,
    Figure 112022070900374-pat00195
    )이 존재하며,
    Figure 112022070900374-pat00196
    는 미소시간 설정값,
    Figure 112022070900374-pat00197
    는 상차각 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 방법.
  13. 제 8항에 있어서, 상기 단선 발생 유무를 판정하기 위하여,
    상기 종합 연산부는,
    상기 활성화되는 검출기준에 따라 사용자 정의 모델(UDM) 기반 단선 검출 시,
    지정된 변수들에 대한 초기화 후,
    Figure 112022070900374-pat00198
    이고, 시간(T)이 기 설정된 초기화 시간(
    Figure 112022070900374-pat00199
    )보다 작은지 체크하여 이를 만족하면, 상기 시간(T)과 검출 횟수(k5)를 갱신하고,
    상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이면 단선이 검출된 것으로 판정하고, 상기 갱신된 검출 횟수(k5)가 기 설정된 검출 횟수(n5) 이상이 아니면 단선이 검출되지 않은 것으로 판정하되,
    여기서
    Figure 112022070900374-pat00200
    은 사용자 정의 모델 임계값을 의미하는 것을 특징으로 하는 배전계통 단선 검출 방법.
  14. 삭제
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