KR19980076595A - 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법에 관한 것으로 특히, 사고 발생시 단일 그룹 복구 방안과 이중 그룹 복구 방안을 퍼지 평가함에 의해 최적의 복구 방안을 제시하도록 하여 신속한 사고 복구가 이루어지도록 창안한 것이다. 이러한 본 발명은 사고 구간이 발생한 경우 사고 구간을 분리하는 과정과, 상기에서 정전 구간을 판단하여 정전 구간이 있는 경우 복구 계획을 수립하는 과정과, 상기에서 복구 계획이 수립되면 그 계획에 따라 스위칭 조작을 하여 정전 구간을 정상 구간으로 복구하는 과정과, 상기에서 정전 구간이 없으면 복구 동작을 종료하는 과정을 수행한다.

Description

배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법

본 발명은 배전 자동화 시스템에 관한 것으로 특히, 배전 선로에서의 사고 구간을 복구하는 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법에 관한 것이다.

일반적으로 방사상으로 운전되고 있는 배전 계통은 고장의 분리 및 복구의 용이를 위하여 루프 구조를 갖고 있으며 많은 수의 분리 및 타이 스위치가 설치되어 있다.

배전 계통의 사고 복구란 피더(feeder)의 사고로 말미암은 정전 구간에 이웃한 정상 구간 또는 백업 피더로부터 전원을 제공하는 기능을 의미한다.

이는 배전 계통의 원격 감시 및 제어를 중앙 제어소에서 수행하고자 하는 배전 자동화 시스템에서 가장 중요한 기능중의 하나이다.

따라서, 배전 계통에서 고장이 발생하는 경우 이는 비상 상황이므로 가능한 빠른 시간내에 사고 구간을 찾아 정전 구간에 전력을 공급하여야 한다.

일반적으로 배전 시스템에 자동화 개념이 결여되어 있는 경우 사고가 발생하면 차단기가 개방(open)되어 말단 수용가까지의 정전 구간이 발생한다.

만일, 사고 구간이 발생하면 운전원이 현장으로 출력하고 차단기를 재투입하여 운전원이 이를 확인함으로써 직접 사고 구간을 찾게 된다.

상기에서 운전원은 배전 계통 고유의 성격을 이용한 경험적 탐색 방법을 이용하여 사고 구간을 복구하기 위한 최적의 해를 찾게 된다.

그러나, 이러한 종래의 기술은 운전원이 경험적 탐색 방법으로 사고 구간을 찾아야 하므로 사고 복구가 신속하게 이루어지지 않고 이로 말미암아 인력 및 시간상의 손실이 발생하는 문제점이 있다.

또한, 종래의 기술은 주로 용량 여유 또는 손실 최소와 같은 단일 평가 기준만을 고려하여 운전함에 있어서 운전원이 복합적으로 고려하는 다양한 선정 기준의 영향을 무시함에 의해 실 계통의 적용에 다소 제한을 갖게 되는 문제점이 있다.

특히, 과거 우리나라의 배전 계통은 자동화 개념이 결여되어 있어서 실제 계통의 상태를 감시 및 제어하기에는 다소 어려움이 많았고 실제 개폐기의 자체도 수동이기 때문에 해당 개폐기가 설치된 배전 계통을 원격으로 감시, 제어하기에는 불가능하였다.

따라서, 본 발명은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 사고 발생시 단일 그룹 복구 방안과 이중 그룹 복구 방안을 퍼지 평가함에 의해 최적의 복구 방안을 제시하도록 하여 신속한 사고 복구가 이루어지도록 창안한 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법을 제공함에 목적이 있다.

도 1은 단일 그룹 복구 방안을 보인 배전 계통도.

도 2는 이중 그룹 복구 방안을 보인 배전 계통도.

도 3은 본 발명에서 정전 구간 복구를 위한 신호 흐름도.

도 4는 도 3에서 복구 계획 수립을 위한 신호 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

101a..105,201a..207b : 개폐기

106..109,208..213 : 차단기

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여 사고 구간 발생을 검출하는 단계와, 상기에서 사고 구간이 발생하면 사고 구간을 분리하고 정전 구간을 판단하는 단계와, 상기에서 정전 구간에 대한 복구 계획을 수립하는 단계와, 상기에서 수립된 복구 계획에 의해 스위칭 조작을 수행하여 사고 구간을 복구하는 단계를 수행함을 특징으로 한다.

상기 복구 계획 수립 단계는 스위칭수, 최대 부하율, 비상 대비도, 건전 구간 절체 및 보호 기기 협조 등의 실제 요소를 고려하여 최적의 해를 구하는 것을 특징으로 한다.

즉, 복구 계획 수립 단계는 단일 그룹 복구 방안이 존재하는지 판단하는 과정과, 상기에서 단일 그룹 복구 방안이 존재하는 경우 단일 그룹과 이중 그룹을 퍼지 평가하는 과정과, 상기에서 단일 그룹 복구 방안이 존재하지 않는 경우 이중 그룹 복구 방안이 존재하는지 판단하는 과정과, 상기에서 이중 그룹 복구 방안이 존재하는 경우 이중 그룹과 삼중 그룹을 퍼지 평가하는 과정과, 상기에서 이중 그룹 복구 방안이 존재하지 않는 경우 삼중 그룹과 단일 그룹을 퍼지 평가하는 과정을 반복하여 최적의 해를 구하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도3 는 본 발명의 실시예를 위한 신호 흐름도로서 이에 도시한 바와 같이, 사고 구간이 발생한 경우 사고 구간을 분리하는 과정과, 상기에서 정전 구간을 판단하여 정전 구간이 있는 경우 복구 계획을 수립하는 과정과, 상기에서 복구 계획이 수립되면 그 계획에 따라 스위칭 조작을 하여 정전 구간을 정상 구간으로 복구하는 과정과, 상기에서 정전 구간이 없으면 복구 동작을 종료하는 과정을 수행한다.

이와같이 구성한 본 발명의 실시예에 대한 동작 및 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 복구 방안 개폐기의 조작 순서는 선로 운전 자동화 알고리즘에 의해서 제시된 최적의 조작 순서이기 때문에 운전원은 배전 사령실에서 주어진 조작 순서에 의해서만 제어를 수행하게 된다.

즉, 배전 계통에서 고장이 발생하는 경우 도3 의 신호 흐름도와 같은 정전 구간 복구를 위한 과정을 수행하게 된다.

먼저, 배전 계통에서 고장이 발생하면 사고 구간 양단의 개폐기를 개방하여 사고 구간을 분리시키고 사고 발생이전에 사고 피더측과 백업 피더측을 분리하고 있던 개방된 차단기를 닫아 고장 구간의 윗단을 정상 구간으로 복구시키게 된다.

이 후, 정전 구간이 있는지 탐색하게 된다.

이때, 정전 구간이 없으면 복구 완료로 판단하여 복구 동작을 종료하게 된다.

만일, 정전 구간이 있으면 정전 구간을 파악하여 정전 구간 복구에 필요한 대상 구간을 선정하고 그 대상 구간에 대한 데이터를 준비한다.

이때, 대상 구간이 선정되면 복구 계획을 수립하여 스위칭 조작을 수행함에 의해 정전 구간을 복구하게 된다.

따라서, 정전 구간 복구를 위한 스위칭 조작은 정전 구간이 모두 복구될 때까지 반복적으로 수행되며 만일, 스위칭 조작이 실패하는 경우 다시 복구 계획을 수립하여 스위칭 조작을 행함으로써 정전 구간을 복구하게 된다.

이러한 과정을 반복함에 의해 모든 정전 구간이 해소되면 정전 구간 복구를 위한 동작을 종료하게 된다.

상기에서 복구 계획은 다음과 같은 의사 결정 단계를 거쳐 수립된다.

1단계에서는 어떤 스위치를 분리 스위치로 할 것이며 가능한 복구 계획중 어느 것이 가장 좋은 계획인가를 판단한다.

예를 들면, 도1 과 같은 단일 그룹 복구의 경우 3개의 백업 피더가 존재할 때 3개의 복구 방안이 존재하게 된다.

2단계에서는 도1 과 같은 단일 그룹 복구의 경우 3개의 복구 방안중에서 가장 최적의 복구 방안을 구하게 된다.

상기에서 사고 구간 복구 계획은 도4 의 신호 흐름도와 같은 과정을 수행하여 퍼지 평가를 실시함에 의해 수립되어진다.

단일 그룹 복구 계획이 존재하는 경우 단일 그룹과 이중 그룹을 복구 계획 후보로 선정하여 퍼지 평가를 실시하고 이중 그룹 복구 계획이 존재하는 경우 이중 그룹과 삼중 그룹을 복구 계획 후보로 선정하여 퍼지 평가를 실시하며 이중 그룹 복구 계획이 존재하지 않는 경우 삼중 그룹과 단일 그룹을 복구 계획 후보로 선정하여 퍼지 평가를 실시함에 의해 선정된 복구 방안중 최적의 해를 구하게 된다.

상기에서 퍼지 평가를 수행하는 경우 스위칭 수, 최대 부하율, 비상 대비도, 건전 구간 절체 및 보호 기기 협조 등과 같은 여러 실제적인 요소를 고려하여 제시된 복구 방안중 최적의 해를 구하게 된다.

상기에서 퍼지 평가를 위한 5가지의 기준 요소는 다음과 같은 조건을 만족하여야 한다.

1) 스위칭수 : 사고 구간 복구는 원격 조정 스위칭에 의해 실현되는 것으로, 통신 신뢰도를 고려할 때 스위칭 수는 최소화가 되어야 한다.

2) 최대 부하율 : 백업 피더의 최대 부하율은 적을수록 좋다.

3) 정상 부하 절체 : 정전 부하의 복구로 인하여 정상 부하의 영향을 최소화하여야 하며 정상 부하 절체는 적어야 한다.

4) 비상 대비도 : 복구후의 계통에 대하여 다른 피더에 있어서의 고장등 또 다른 사고에 대한 대책 수립이 용이하도록 함이 좋다.

이는 정전 구간 복구에 이용된 백업 피더에 대하여 가급적 그 선로의 백업 피더의 수가 일정 수 이상이 되도록 하며 백업 피더의 총 부하 담당 여유가 자기 부하보다 크도록 유지함으로써 얻어진다.

5) 보호기기 협조 : 정전 구간을 백업 피더로 절체함으로써 정전 구간내의 보호 기기와 백업 피더의 보호 기기간에 보호 협조가 이루어져야 한다.

여기서, 단일 그룹 복구(SGR)는 전 정전 구간을 하나의 백업 피더로 절체하는 방법이고 이중 그룹 복구(DGR)와 삼중 그룹 복구(TGR)는 정전 구간을 마진 비율로 나누어 두 개 또는 세 개의 백업 피더로 나누어 절체하는 방법이다.

도1 및 도2 는 배전 계통에서 사고가 발생하였을 때 정전 구간을 다른 피더로 연결시켜 건전 구간으로 복구하는 배전 계통도로서, 도1 은 단일 그룹 복구 모델이고 도2 는 이중 그룹 복구 모델이다.

도1 및 도2 의 배전 계통도에서 '101a..105,201a..207b'은 배전 계통에서의 자동화 개폐기를 표시하는데, 검은색은 닫힘 상태를 표시하고 흰색은 열림 상태를 표시한다.

또한, '106..109,208..213'은 차단기를 표시하고 선은 배전 선로를 표시하며 번개표는 사고 발생을 의미한다.

그리고, 사고 피더는 사고가 발생한 배전 선로를 의미하며 백업 피더는 사고가 발생하지 않은 다른 배전 선로를 의미한다.

실제 배전 계통에서는 각각의 피더는 타이 스위치로 구분되어 있다. 여기서, 타이 스위치는 열림 상태가 정상 상태이다.

도1 의 단일 그룹 복구 방법은 정전 부하보다 큰 마진을 가진 백업 피더가 있을 경우 전 정전 구간을 하나의 백업 피더로 절체하여 복구하는 방법으로서 요구되는 스위칭 수는 1회이다.

최대 가능한 해의 수는 백업 피더의 수와 같다.

도1 의 단일 그룹 복구를 위한 계통도에서 정상적인 경우 개폐기(101a,102a,103a)는 열림 상태이고 개폐기(104a, 104b,105)는 닫힘 상태이며 차단기(106..109)는 닫힘 상태이다.

만일, 사고가 발생하면 사고 피더측의 차단기(108)는 열림 상태가 되고 사고 구간 양단의 개폐기(104a,104b)도 열림 상태가 된다.

이 후, 차단기(108)를 닫으면 사고 구간의 윗단은 정상 구간이 된다.

그리고, 사고 구간의 아랫단은 개폐기(101a)를 닫아 정전 구간을 정상 구간으로 복구시키게 된다.

도2 의 이중 그룹 복구를 위한 계통도로서 2개의 백업 피더가 가진 마진의 합이 정전 구간보다 큰 경우 정전 구간을 분할하여 복구하는 방법이다.

정상적인 경우 개폐기(201a,202a,203a, 204a,205a)는 열림 상태이고 개폐기(206a, 206b,207a,207b)는 닫힘 상태이며 차단기(208..213)는 닫힘 상태이다.

만일, 사고가 발생하면 사고 피더측의 차단기(213) 및 개폐기(206a,206b)를 열림 상태로 하여 사고 구간을 분리하게 된다.

이 후, 차단기(213)를 닫힘 상태로 하여 사고 구간의 윗단을 정상 구간으로 복구한다.

그리고, 사고 구간 복구를 위한 알고리즘을 수행하여 부하 분할점을 찾음과 아울러 복구 방안을 수립하게 된다.

이때, 부하 분할점을 찾으면 예로, 개폐기(207a)로 판단하고 백업 피더1,2 를 복구용 피더로 판별한 경우 상기 개폐기(207a)를 열림 상태로 하여 정전 구간의 부하를 2개로 분리하고 개폐기(201a,202a)를 닫힘 상태로 하여 정전 구간을 정상 구간으로 복구하게 된다.

상기 개폐기(207a)는 부하 분할 스위치로서 개폐기(201a,202a)들간의 직선 경로상에서 복구 계획 실행후 백업 피더의 부하율이 같아지는 지점의 스위치이다.

상기에서 전 정전 구간을 복구하려는 경우 3회의 스위칭 조작이 필요하며 가능한 해의 수는 정전 구간에 연결된 모든 백업 피더중에서 두 개를 선정하는 조합의 수이다.

즉, 상기와 같은 동작을 수행하는 본 발명을 간략히 설명하면 다음과 같다.

만일, 사고가 발생하는 경우 정전 구간의 부하율이 하나의 백업 피더로 감당할 수 있는지 판단하게 된다.

이에 따라, 하나의 백업 피더로 감당할 수 있다고 판단한 경우 단일 그룹 복구 방안을 수행하여 정전 구간을 정상 구간으로 복구하게 된다.

그리고, 정전 구간의 부하율이 하나의 백업 피더로 감당할 수 없다고 판단한 경우 정전 구간을 분할하기 위한 부하 분할 스위치를 선정하여 정전 구간을 분리하게 된다.

이 후, 각 분리된 정전 구간과 동일한 개수의 백업 피더로 정상 구간으로 복구하게 된다.

이러한 제시된 복구 방안중 여러 실제적인 요소 - 스위칭 수, 비상 대비도, 건전 부하 절체, 최대 부하율, 보호기기 협조 등을 고려하여 퍼지 평가를 수행하여 최적의 해를 제공한다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 사고 구간이 발생하는 경우 여러 실제적인 요소를 고려하여 적절한 백업 피더의 선정 및 스위칭 순서를 결정하고 원격으로 스위칭 조작을 수행하여 정전 구간을 복구함으로써 유지 보수를 용이하게 함은 물론 배전 계통의 안정성과 신뢰도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 사고 구간 발생을 검출하는 제1 단계와, 상기에서 사고 구간이 발생하면 사고 구간을 분리하고 정전 구간을 판단하는 제2 단계와, 상기에서 정전 구간에 대한 복구 계획을 수립하는 제3 단계와, 상기에서 수립된 복구 계획에 의해 스위칭 조작을 수행하여 정전 구간을 복구하는 제4 단계를 수행함을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법.
2. 제1항에 있어서, 복구 계획 수립을 위한 제2 단계는 스위칭수, 최대 부하율, 비상 대비도, 건전 구간 절체 및 보호 기기 협조 등의 실제 요소를 고려하여 최적의 해를 구하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 정전 구간의 부하율을 판단하는 제1 과정과, 상기에서 부하율이 하나의 백업 피더로 감당할 수 있는 경우 단일 그룹 복구 방안을 수립하는 제2 과정과, 상기에서 부하율이 하나의 백업 피더로 감당할 수 없는 경우 다수개의 구간으로 분리하여 그에 대응하는 백업 피더를 결정하는 제3 과정을 수행하여 최적의 해를 구하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법.
4. 제3항에 있어서, 단일 그룹 복구 방안인 경우 단일 그룹과 이중 그룹을 퍼지 평가하여 최적의 해를 구하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법.
5. 제3항에 있어서, 이중 그룹 복구 방안인 경우 이중 그룹과 삼중 그룹을 퍼지 평가하여 최적의 해를 구하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법.
6. 제3항에 있어서, 단일 그룹 및 이중 그룹 복구 방안이 아닌 경우 삼중 그룹과 단일 그룹을 퍼지 평가하여 최적의 해를 구하는 것을 특징으로 하는 배전 자동화 시스템의 사고 구간 복구 방법.