KR20010103442A - 송전선로 자동 절체시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 송전선로 자동 절체시스템에 관한 것으로, 지역급전소에 위치하고 복수개 변전소의 데이터 취득장치로부터 올라온 실시간 정보를 이용하여 계속적으로 운전상황을 감시하다가 전원단 변전소 송전선로 고장으로 인한 부하단 변전소의 어느 한 쪽의 모선 정전시에 (가) 계전기 정보(단락, 지락, 주보호, 후비보호, 재폐로) 및 차단기 상태변화(ON/OFF) 정보를 이용하여 고장구간을 정확히 판단하고, (나) 비전원단 변전소 송전선로 차단기를 OFF시켜 고장구간을 분리한 후에 154kV 모선연결 차단기를 투입하여 소정의 시간내에 건전계통으로 절체함으로써 자동적으로 정전을 복구하는 주장치(10); 상기 복수개 변전소에 하나씩의 통신실에 설치하고, 해당하는 변전소의 각종 정보(차단기 ON/OFF 상태, 계전기 동작사항, 단로기 운전현황, 송전선로 조류, 변압기 부하, 모선전압)를 통신회선을 이용해 주장치가 설치된 지역 급전소로 보내주며, 주장치의 동작시에 고장구간 분리명령 및 모선차단기 투입명령을 통신라인으로 지역급전소에서 받아 현장의 해당하는 변전소의 변전기기에 조작 명령을 내리는 데이터 취득장치(20); 시스템에 최대한으로 영향을 미치지 않고 현장의 각종 아날로그 및 디지털 신호접점을 중앙의 주장치로 전송하기 위하여 신호를 인터페이스하는 데이터취득용 보조 릴레이 패널(30)이 포함되어 송전계통에서 불가피한 고장이 발생한 경우 이를 신속히 복구하여 정전 부하 및 정전시간을 최소화하기 위한 것이다.

Description

송전선로 자동 절체시스템{Automatic Power Restoration System}

본 발명은 송전선로 자동 절체시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 송전계통에서 불가피한 고장이 발생한 경우 이를 신속히 복구하여 정전 부하 및 정전시간을 최소화하기 위한 송전선로 자동 절체시스템에 관한 것이다.

전력설비(송전선, 모선 및 변압기 등)에 고장이 발생한 경우에 보호계전기가 동작하여 고장구간이 건전계통으로부터 자동적으로 분리되고, 일부 보호계전기가오·부동작한 경우에는 고장구간을 포함한 일부 건전계통도 분리되어 고장이 파급되므로 정전계통이 확대되기도 한다. 이때, 계통운용자는 고장구간이나 설비를 찾아내어 그 고장원인을 제거하고, 고장설비를 수리 및 조치하여야 할뿐만 아니라, 일단 고장구간이나 설비를 제외한 정전계통(정전구간)을 다른 건전계통에 신속히 연결하여 정전부하를 복구하여야 한다.

특히 후자의 정전구간의 정전부하 복구는 그 해결방법에서의 다양성이나 조합적인 문제 특성으로 인하여 자동화가 이루어지지 않고 있으며 현재는 계통운용자가 가진 지식이나 경험적 판단에 의하고 있다. 그러나 경험이 많은 계통운용자라도 정확한 계통상태 판단과 복구조작을 위해서는 어느 정도의 시간이 소요되게 되고, 이는 수용가의 정전시간과 직결되게 된다.

더욱이 국내의 전력수요는 경제성장과 더불어 빠른 속도로 성장해 왔다. 이러한 전력수요의 급속한 성장으로 인하여 전력의 공급로인 345kV 및 154kV 송전선로의 신·증설이 빠른 속도로 이루어져 복잡한 환상망(Loop계통)으로 구성되어 왔다. 이와 같은 환상망(Loop계통)은 방사상 계통에 비하여 전력공급의 신뢰도가 높다는 장점이 있으나, 송전계통설비의 용량증대 및 교체없이 154kV 계통의 환상망(Loop계통)운전은 고장시 고장전류가 증대시키게 되어 차단용량이 큰 차단기로의 교체를 요구하게 될뿐만 아니라, 154kV 계통의 과부하가 다중적으로 일어나는 현상이 발생할 수 있어 복구조작을 매우 어렵게 하고, 경우에 따라서는 고장이 파급되어 정전구간이 확대되는 현상을 초래할 수 있다. 이러한 현상을 막기 위해서 최근 154kV 계통에서 여러 지역을 환상망(Loop계통)에서 한 점을 분리하여 방사상계통방식으로 운전하고 있다. 이는 차단기의 차단부담을 줄이고, 광역정전으로의 확대를 방지하기 위함이다.

그러나 송전 전력계통이 복잡, 다단화 및 고밀도화됨에 따라 사고발생시에 송전선로 계통운용자의 판단에 의한 신속한 복구는 점차 어려워지고 있는 형편이다. 이제 154kV의 환상망(Loop계통)이 분리되어 운전하는 154kV 계통 방사상 운전방식이 더욱 확대적용됨에 따라 사고발생시 정전구간의 전력 공급지장의 시간단축을 위한 대책수립이 더욱 더 절실히 요구되고 있는 형편이다.

따라서 154kV 방사상 운전계통에서의 전력공급 신뢰도 향상을 위한 방안이 필요한 실정이고, 본 발명은 이와 같은 154kV 송전선로의 방사상 계통에서 고장이 발생한 경우에 이를 판단하여 고장구간과 정전구간을 판별 및 분리시켜서 정전구간의 부하를 건전구간 계통으로 절체 및 복구하는 154kV 자동 절체시스템장치에 대한 것이다.

송전계통의 환상망이 분리되는 방사상 분리계통에 본 발명장치를 설치함으로써 환상망이 가질 수 있는 고장시의 고장전류가 과도하게 증가되는 원인이 없어져 고장전류가 감소함에 따라 차단기 용량에 여유를 가질 수 있고, 또한 고장발생시 고장파급구간(정전구간)의 계통복구가 신속히 이루어짐으로써 전력계통의 공급 신뢰도가 향상되고, 또한 환상망(Loop계통) 운전시 고장발생으로 인한 과부하의 다중적 발생 즉 고장 파급 현상을 방지할 수 있다는 점 등의 장점이 있다.

송전 계통의 환상망(Loop계통)운전은 방사상 운전방식보다는 전력공급의 신뢰도가 높다는 장점이 있으나, 고장발생시에 고장전류가 증대시키게 되어 송전계통의 설비에 문제가 발생시키기 때문에 전력계통의 고장용량을 감소시키기 위하여 154kV 계통을 점차 방사상 계통 형태로 바꾸어 운전하는 추세에 있다. 그러나 방사상 계통운전방식은 고장이 발생할 경우에 고장구간이 아닌 정전구간에 대해서 다른쪽 건전계통을 통해서 즉각적으로 전력을 공급받을 수 없기 때문에, 방사상 계통운전시에 사고발생에 따른 정전구간의 전력공급 지장을 최소화할 수 있는 기술을 보유하지 못해 전력회사의 각 지역변전소나 전력급전분소에서 수동으로 건전계통의 전력수급여력 및 정전구간의 부하상태를 계산하여 수동으로 정전구간의 부하를 건전계통으로 절체함으로써 정전시간이 길어지는 문제가 나타나고 있는 것이 현재의 계통운용 실정이다.

즉 이러한 방사상 운전계통에서 고장이 발생했을 경우에 전력계통운전자가 정전구간을 고장구간에서 분리하고 정전구간에 안정적인 전력을 공급하기 위해서는 여기에 필요한 다양한 정보를 취득해야 하는데, 이들 정보의 취득경로는 현재 전력회사에 구축되어 있는 자동화 시스템(SCADA System)을 통해서 이루어지고 있어 이들 자동화 시스템(SCADA System)이 제작사별로 다르기 때문에 데이터의 취득경로가 다르다.

따라서 이들 데이터를 취합하여 처리하는데 시간이 많이 소요되고, 심지어는 상기 정전구간 복구를 위해 필요한 데이터 중에서 이미 운전중인 자동화 시스템(SCADA System)을 통해서 취득할 수 없는 정보가 있다. 따라서, 이들 정보를 취득하기 위해서 고장구간 및 정전구간내의 현장변전소를 통해서 직접 확인을해야 한다.

또한, 이와 같은 정보가 모두 취득되었다 하더라도 이들 정보를 이용하여 고장구간을 판별하고, 고장구간 및 정전구간의 분리점을 찾아내며, 건전계통의 전력수급여력을 계산하고, 건전계통을 정전구간에 연결할 수 있는지와 정전구간의 부하상태를 계산해야 하는 등 모든 작업들이 각각 이루어지고 있는 실정이다.

그리고 전력계통운영자는 상기와 같은 정보와 상기에서 이루어진 판단과정을 통해서 정전구간을 건전계통에 연결하기 위해서 수동으로 지령을 내려 현장 정전구간내의 변전소에 해당 송전계통 차단기를 투입할 수 있도록 하고 있다. 물론, 여기서 파악한 것은 고장구간의 고장발생이 영구적인 경우에 해당한다.

현재 전력회사에서 수행하고 있는 방식을 언급하면서, 환상망계통이거나 방사상계통 등의 모든 송전계통의 운영에서 특정 구간에서 영구 고장이 발생할 경우에는 상기에서 언급한 바와 같이 고장구간 및 정전구간의 판단정보를 받아서 계통운용자가 경험과 여러 가지 조작 절차서에 따라 수동으로 정전구간을 복구한다.

또한, 154kV 계통의 Loop 운전에 따른 계통 고장용량의 증가로 차단기 용량초과 개소가 증가되고 있는 실정인바 그 대책의 일환으로 154kV 계통의 공급신뢰도 저하를 감수하고 154kV 모선분리 운전방식 또는 선로차단기 OFF 운전방식을 점진적으로 학대적용하고 있는 추세이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위하여 안출한 것으로, 154kV 모선 분리운전 또는 선로 차단기 OFF 운전 개소에서 154kV 송전선로 고장(재폐로 실패시)으로 인한 부하단 변전소 154kV 모선 정전 및 154/22.9kV M.TR 정전 발생시 고장구간 분리후에 154kV 모선 차단기 또는 선로 차단기를 투입하여 약 6초만에 자동적으로 정전을 복구시키는 송전선로 자동 절체시스템을 제공하기 위한 것이 목적이다.

도 1은 본 발명에 따른 송전선로 자동 절체시스템의 개념도,

도 2는 본 발명에 따른 송전선로 자동 절체시스템의 실계통 적용을 나타낸 계통도,

도 3a, 3b, 3c는 본 발명에 따른 송전선로 자동 절체시스템의 실시예를 나타낸 동작 설명도.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10: 주장치 20: 데이터 취득장치

30: 데이터취득용 보조 릴레이 패널

본 발명은 상기의 목적을 위하여, 지역급전소에 위치하고 복수개 변전소의 데이터 취득장치로부터 올라온 실시간 정보를 이용하여 계속적으로 운전상황을 감시하다가 전원단 변전소 송전선로 고장으로 인한 부하단 변전소의 어느 한 쪽의 모선 정전시에 (가) 계전기 정보(단락, 지락, 주보호, 후비보호, 재폐로) 및 차단기 상태변화(ON/OFF) 정보를 이용하여 고장구간을 정확히 판단하고, (나) 비전원단 변전소 송전선로 차단기를 OFF시켜 고장구간을 분리한 후에 154kV 모선연결 차단기를 투입하여 소정의 시간내에 건전계통으로 절체함으로써 자동적으로 정전을 복구하는 주장치; 상기 복수개 변전소에 하나씩의 통신실에 설치하고, 해당하는 변전소의 각종 정보(차단기 ON/OFF 상태, 계전기 동작사항, 단로기 운전현황, 송전선로 조류, 변압기 부하, 모선전압)를 통신회선을 이용해 주장치가 설치된 지역 급전소로 보내주며, 주장치의 동작시에 고장구간 분리명령 및 모선차단기 투입명령을 통신라인으로 지역급전소에서 받아 현장의 해당하는 변전소의 변전기기에 조작 명령을 내리는 데이터 취득장치; 시스템에 최대한으로 영향을 미치지 않고 현장의 각종 아날로그 및 디지털 신호접점을 중앙의 주장치로 전송하기 위하여 신호를 인터페이스하는 데이터취득용 보조 릴레이 패널이 포함된 송전선로 자동 절체시스템을 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 송전선로 자동 절체시스템에 관하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 도 1은 본 발명에 따른 송전선로 자동 절체시스템의 개념도이고, 도 2는 실계통 적용을 나타낸 계통도이다.

송전선로 자동 절체시스템의 주장치(10)는 지역급전소에 위치하며 4개 변전소의 데이터 취득장치로부터 올라온 실시간(Real Time) 정보를 이용하여 계속적으로 운전상황을 감시하다가 전원단 변전소 송전선로 고장으로 인한 부하단 변전소 한쪽 모선 정전시에 먼저, 단락, 지락, 주보호, 후비보호, 재폐로 등의 계전기 정보 및 차단기 상태변화(ON/OFF) 정보를 이용하여 고장구간을 정확히 판단한 후에 비전원단 변전소 송전선로 차단기를 OFF시켜 고장구간을 분리한 다음에 154kV 모선연결 차단기를 투입하여 약 6초만에 건전계통으로 절체함으로써 자동적으로 정전을 복구해 주는 기능을 한다.

상기 4개 변전소로부터 데이터를 수신받거나 조작명령을 전송하기 위해 1개 변전소당 하나씩의 모뎀을 취부하여 운용하고, 전원은 무정전 전원공급장치를 이용한 AC 110V를 모뎀 전원으로 사용하며, DC 125V 전원을 받아 주장치(10) 내부에 필요한 DC 24V와 5V전원을 각각 이용한다.

주장치(10)의 세부적인 구성으로, 로직 및 연산 CPU 보드는 MVME162(MOTOROLA 68040 CPU) 보드를 사용하고, SRAM 보드는 데이터 저장용 메모리 보드를 사용하며, 파워유니트는 PCM 단국장치 인터페이스용 DSU 모듈을 적용하였다.

상기 로직 및 연산 CPU 보드의 사양은 25M HzMC680040 32-Bit CPU, 8KB 캐시 메모리, MMU, FPU 코프로세서, A32/D64 VME 버스 마스터/슬레이브 인터페이스, 4MB Shared DRAM, 512KB 배터리 백업용 메모리, 4개의 시리얼 통신포트(EIA-232-D DTE, DCE), 2개의 인더스트리 팩포트, 6개의 32Bit 타이머 및 감시용 타이머, 3Bit 로컬 버스 DMA를 이용한 이더넷 트랜시버 인터페이스, VME 표준 4-레벨 리퀘스터, 7-레벨 인터럽터 및 7-레벨 인터럽트 핸들러, 실시간 OS 및 실시간 디버거(Debugger) 및 진단용 펌웨어(Firmware)가 제공된다.

또한, 주장치의 기구는 함체가 가로 800mm ×세로 600mm × 높이 2200mm이고, 서브랙(Subrack)은 규격이 19", 6U으로 MVME162 보드(4HP) 및 SRAM 보드(4HP)이다.

다음으로, 데이터 취득장치(20)는 4개 변전소에 하나씩 통신실에 설치하고, 해당하는 변전소의 각종 정보(예를 들어, 차단기의 ON/OFF 상태, 계전기 동작사항, 단로기 운전현황, 송전선로 조류, 변압기 부하, 모선전압 등)를 통신회선을 이용해 주장치(10)가 설치된 지역 급전소로 보내준다.

또한, 주장치(10)의 동작시에 고장구간 분리명령 및 모선차단기 투입명령을 통신라인으로 지역급전소에서 받아 현장의 해당하는 변전소의 변전기기에 조작 명령을 내리는 역할을 한다.

데이터 취득장치(20)는 몇가지의 구성요소를 갖고 있고, 그 중에서 통신 및 입출력 제어 CPU 보드는 데이터 수집보드에서 얻은 전류 및 전압 신호를 공유메모리로부터 제공받아 각 신호를 통합하여 연산을 수행하는 역할을 한다. 또한 통신및 입출력 제어 CPU 보드는 통신기능을 하며 I/O 보드를 관리하여 각종 데이터를 수집하는 역할을 한다.

통신 및 입출력 제어 CPU 보드의 구성으로, 33.3MHz, 16Bit 68000, 통신프로세서, ON-CHIP RAM인 CUP(MC68302)와, RAM(메인 메모리: 1MBit X 2 = 256KBYTE)(DUAL-PORT RAM : 256KBit X 2 = 64 KBYTE) 및 ROM(EPROM: 256K, 512K, 1M, 2M, 4M X 2)으로 구성된 메모리와, RS422-2 채널 (1200 - 347K 보오) 및 RS232-1 채널 (1200 - 38.4K 보오)을 갖는 SERIAL 통신포트와, J2 컨넥터 - 16Bit 패러럴 버스를 갖는 I/O 버스와, VAM 인터페이스(D16/A24)가 포함되어 있다.

데이터 취득장치(20)의 구성으로, 아날로그 입력보드는 각 센서와 시스템 사이의 인터페이스를 수행한다. 16채널(디퍼렌셜) 형태의 아날로그 전압 및 전류 또는 32 채널의 단일 종단(Single Ended) 형태의 전압입력을 받는다. 각 센서의 아날로그 입력을 12Bit의 디지털(Digital) 값으로 변환하여 CPU 보드에 전송한다.

아날로그 입력보드(Analog Input Board)의 일반적인 사양 및 특징으로, A/D 컨버터(MAX574), 12Bit 리졸루션(Resolution), 25초의 컨버전(Conversion) 시간, -10V~+10V, 0~10V, 0~20V, -5~+5V 전압 또는 임의 범위의 전류신호를 갖는 입력타입(Input Type), 아날로그 MUX(ADG507(2개)AD 7512), 입력채널(Differensial 16CH), Single-Ended 32CH, Differensial AMP(AD524), Gain(1,10,100,1000, User Tunable), Sample/Holder(LF398)를 갖는다.

또한, VME 인터페이스는 스탠더드 에드레싱/쇼트 어드레싱(A16/D8, A24/D16)의 인터페이스 방법, PAL 프로그래밍의 AM 코드, A15-A18 256 간격으로 설정가능(딥스위치)한 보드베이스, 보드 ID 벡터 및 Stautus Read 기능(베이스 AD+0h), VMS상에서 전력을 사용하고, 공급전력은 DC 5V, ±12V이다.

또한, 데이터 취득장치(20)의 A/D 변환부는 아날로그 MUX부분, 디퍼렌셜 AMP부분, 샘플/홀더부분 및 A/D 변환부분으로 구성된다.

디지털 입력보드(Digital Input Board)는 10mA-30mA의 정방향 전류, 5mA-15mA의 콜렉터전류, 18초의 응답시간을 갖는 PC817의 포토커플러와, DC12-24V DC, DC100-110V의 입력범위와, 32채널의 입력채널이 포함된다. 또한, VME 인터페이스는 스탠더드 어드레싱(A24/D16)의 인터페이스 방법, PAL 프로그래밍의 AM 코드, A15-A18까지 설정가능(딥스위치)한 보드베이스, 보드 ID 벡터 Read 기능(베이스 AD+0h)(벡터값은 PAL로 설정가능), VME 버스상에서 5V 전원만 공급하고, 5V 전원은 보드의 회로를 구동하는 전원으로 사용한다.

이러한 디지털 입력보드의 입력부는 점퍼부분과 프로텍트부분 및 포토커플러부분이 있고, 상기 점퍼 부분은 입력의 형태를 결정하고, 입력 전압의 정도를 설정하는 기능을 한다. 또한, 디지털 입력 채널 1(DIN CH.1)~채널 16(DIN CH.16)의 입력전압은 DC12~DC24V로 설정되어 있고, DIN CH.17~DIN CH.32는 DC24V와 DC100V으로 선택하여 입력할 수 있으며, 어느 정도의 입력 전압의 가감은 보상이 된다. 또한, 프로텍트 부분은 외부의 잘못된 전압(역전압)입력은 보드의 회로에 손상을 가할 수가 있다. 이를 방지하기 위한 목적으로, 환류 다이오드(Diode)를 사용하였다. 또한, 포토커플러 부분은 과전압으로 인하여 VME 마스터측에 손상이 가는 것을 방지하고, 접지(Ground)를 분리하기 위한 목적으로 포토커플러를 사용하는 것이다. 포토커플러의 입력 전류를 10mA 정도로 고정하기 위해서, 포토커플러부 입력 전압을 분배하는 저항을 포토커플러의 앞단에 달았다.

다음으로, 디지털 출력보드(Digital Output Board)는 10mA-30mA의 정방향 전류, 5mA-15mA의 콜렉터전류, 18초의 응답시간을 갖는 PC715의 포토커플러가 포함되어 있다. 디지털 출력보드의 출력부는 보드에 부착된 릴레이를 사용한 접점출력을 제공한다. 이 접점은 NC(Normally Close), NO(normally Open)를 가지고 있으며, 알람이나 램프의 조작을 위한 접점으로 사용할 수 있다, NC와 NO의 선택은 점퍼를 이용하여 결정할 수 있다.

또한, 출력데이터의 MSB에 0을 써줌으로써 LED를 구동시킬 수 있다. 여기에 대해서는 LED 표시부에서 자세히 설명되어 있다. 또한, 전원은 5V 단일 전원을 사용한다.

데이터 취득장치(20)의 규격으로, 함체는 가로 800mm × 세로 600mm × 높이 2200mm이고, 함체 내부의 카드 상태를 주시할 수 있도록 앞쪽문에 주시용 창을 설치하였으며, 서브랙은 규격이 19", 6U이고, 구성으로 CPU보드, AI보드, AO보드, DI보드, DO보드, RD보드, CAL보드는 각각 4HP로 구성된다.

다음은 시스템의 데이터취득용 보조 릴레이 패널(30)은 각 변전소에 설치되고, 시스템은 현장의 아날로그 및 디지털 접점신호를 읽어들여 그에 대한 데이터를 중앙의 주장치(10)로 전달하는 역할을 수행하게 된다. 이때, 기존의 시스템에 최대한으로 영향을 미치지 않고 현장의 신호를 읽어들이기 위해서 신호를 인터페이스할 수 있는 데이터취득용 보조 릴레이 패널의 설치가 불가피하게 된다.

데이터취득용 보조 릴레이 패널(30)에는 각 설비의 CB, DS, ES, 및 계전기 정보 등, 디지털 접점신호를 인터페이스할 수 있는 각종 보조 릴레이와 모선 및 변압기의 전압, 전류, 전력 등 교류의 아날로그 신호를 인터페이스할 수 있는 트랜스듀서가 설치되어 있다.

따라서, 기존에 운용되고 있는 보호계전기반, SCADA 시스템 등에는 영향을 미치지 않고 각종 아날로그 및 디지털 신호접점을 중앙의 주장치(10)로 전송할 수 있게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.

먼저, 첫 번째, 고장구간 판정은 전원단 변전소 차단기 상태변화 및 보호계전기 동작사항 정보로 고장구간을 판단하고, 계전기 정보로는 단락주보호, 단락후비보호, 지락후비보호, 재폐로계전기 ON/OFF 상태, 모선 보호계전기 정보를 취득하며, 통신회선을 이용하여 주장치가 설치된 지역 급전소로 관련데이타를 전송하고, 4개 변전소 데이터를 종합적으로 판단하여 고장구간을 정확히 판단하며, 그 결과에 따라 고장구간 분리개소가 달라진다.

두 번째, 고장구간 분리는 상기 고장구간 판단후에 부하단 변전소의 송전선로 조류가 송전선로 재폐로 실패후에 소멸되고, 154/22.9kv M.tr 전력조류(MW)가 동시에 소멸되며, 말단 변전소 모선 분리운전개소 한쪽모선 전압이 154kV/110V 정격전압에서 거의 무압에 가깝게 저하 되었을 때에 한정해서 시스템이 동작을 시작하고, 가장 먼저 고장구간 분리작업을 수행하게 된다. 왜냐하면, 송전선로 2회선이 동시에 고장발생하였을 때에 전원단 변전소 보호계전기는 고장전류 유출로 동작하여 송전선로 차단기를 OFF 하지만, 모선분리 운전개소 변전소는 비전원단으로 보호계전기 동작에 필요한 고장전류 유출이 없어 차단기가 OFF 되지 못한 상태로 남아있기 때문에 이 상태에서 모선차단기를 투입하여 건전한 계통으로 절체시에 송전선로 영구고장일 때는 정전구간을 확대시킬 소지가 있다. 그러므로 정전을 복구하기 전에 반드시 부하단 변전소 고장 송전선로 차단기를 OFF 하여 고장구간 분리작업을 해주어야만 한다.

세 번째, 정전복구는 상기에서 고장구간을 분리한 후에 부하단 변전소 모선차단기를 투입하여 건전한 송전선로 계통으로 154/22.9kv M.TR 및 수용가 T/L을 공급하여 약 6초만에 근무자가 조작하지 않아도 자동적으로 정전을 복구시켜 줄 수 있다.

네 번째로, 조류데이터 취득방법은 송전선로 조류데이터 취득방법, 154/22.9kV M.TR 조류데이터 취득방법 및 154kv 모선전압 데이터 취득방법으로 나뉘어진다.

상기 송전선로 조류데이터 취득방법은 154KV/110V BUS P.T와 송전선로 미터링(Metering) CT (보통 1200/5 또는 1500/5 사용)를 입력으로 하는 전력변환용 트랜스듀서(Transducer)를 사용하고, 0 ∼ 1mA 출력을 저항을 통한 전압으로 변성하여 각각 4개변전소에서 통신회선을 이용하여 주장치가 설치된 지역 급전소로 MW, MVAR 정보를 보내주며, 특정한 프로그램을 이용하여 조류상황을 모니터 화면 상에 나타내주어 감시가 가능하다.

상기 154/22.9kV M.TR 조류데이터 취득방법은 22.9kV/100V 버스 P.T와 주변압기 2차 미터링(Metering) CT (보통 2000/5 사용)를 입력으로 하는 전력변환용 트랜스듀서를 사용하고, 0 ∼ 1mA 출력을 저항을 통한 전압으로 변성하여 각각 4개 변전소에서 통신회선을 이용하여 주장치가 설치된 지역 급전소로 MW, MVAR 정보를 보내주며, 특정한 프로그램을 이용하여 조류상황을 모니터 화면 상에 나타내주어 감시가 가능하다.

상기 154kv 모선전압 데이터 취득방법은 전력변환용 트랜스듀서를 사용하고, 0 ∼ 1mA 출력을 저항을 통한 전압으로 변성하여 각각 4개 변전소에서 통신회선을 이용하여 주장치가 설치된 지역 급전소로 MW, MVAR 정보를 보내주며, 특정한 프로그램을 이용하여 조류상황을 모니터 화면 상에 나타내주어 감시가 가능하다. 또한 A, B, C 3상 정보를 사용하고, 3상전압 모두가 정격전압의 10% 이하로 저하시만 무압으로 인정한다.

다섯 번째로는 송전선로 자동절체로 인한 과부하 예상시의 선택적 복구로, 시스템이 동작하여 건전계통으로 정전부하를 공급하고자 할 때에 송전선로 송전가능 용량보다 사고 직전 조류데이타가 건전계통과 정전부하의 합이 초과할 때는 154/22.9kV M.TR을 선택적으로 투입하여 자동 절체로 인한 과부하 방지기능을 구비하고 있다. 여기에서 주로 사용하는 전선종류별 154kV 송전선로의 송전가능 용량은 ACSR 410 X2B은 400MW 이고, ACSR 330 X2B 은 346MW 이다.

여섯 번째는 4개변전소 데이터 취득장치 및 지역급전소 주장치 사이의 통신 방법으로, 변전소에 각각 하나씩의 모뎀이 취부되고, 이 정보는 각각 해당변전소의 통신카드인 KD4 카드(Card)에 56kbps의 고속 데이터 전송을 위해 OCUDP-56 카드를사용하며, 광통신라인을 거쳐 다시 OCUDP-56 카드를 통해 모뎀을 통해 시스템과 데이터를 송수신하고, 현재 운전상황이 데이터 서비스 유니트(Data Service Unit)를 거쳐 감시 화면에 나타나게 된다.

본 발명의 실시예로, 도 3a, 3b, 3c의 전체계통도를 참조하면, 본 발명의 송전선로 자동 절체시스템은 현재 수원전력관리처 반월계통에 설치를 완료하였고, 다양한 모의시험을 거쳐 시스템 성능을 검증한 후에 실계통운전에 들어갈 것이다. 수원전력관리처 급전소에 주장치를 운영하고, 154kv 모선분리운전중인 반월변전소를 중심으로 시화, 일동 및 서서울 4개변전소에 데이터 취득장치를 설치하여 각종 정보를 통신회선을 이용하여 주장치쪽으로 전송하며, 한쪽모선 정전시에 송전선로 자동 절체시스템의 조작명령을 해당 변전소로 전달할 것이다.

본 발명의 송전선로 자동 절체시스템는 현재 고장용량 초과로 154kv 모선분리 운전중인 반월계통에 적용함으로써, 한쪽모선 정전시 근무자가 사고구간 판단후에 조작시에 소요되던 수분 내지 수십분의 정전 시간을 약 6초로 단축할 수 있게 되었다.

상술한 바와 같이 본 발명의 송전선로 자동 절체시스템는 4개변전소 정보를 취득하기 위한 데이터 취득장치와 이를 조합적으로 판단하고 명령을 내리는 주장치 등으로 구성되어, 고장용량 초과 등으로 인한 모선분리운전 개소에서 전원단 변전소 송전선로 2회선 동시사고 등으로 야기된 부하단 변전소 한쪽모선 정전시에 근무자를 대신하여 고장구간 분리후에 약 6초만에 자동적으로 정전을 복구시켜 주는 것으로, 수용가 정전시간 단축에 크게 기여한 효과가 있다.

Claims (6)

1. 지역급전소에 위치하고 복수개 변전소의 데이터 취득장치로부터 올라온 실시간 정보를 이용하여 계속적으로 운전상황을 감시하다가 전원단 변전소 송전선로 고장으로 인한 부하단 변전소의 어느 한 쪽의 모선 정전시에

   (가) 계전기 정보(단락, 지락, 주보호, 후비보호, 재폐로) 및 차단기 상태변화(ON/OFF) 정보를 이용하여 고장구간을 정확히 판단하고,

   (나) 비전원단 변전소 송전선로 차단기를 OFF시켜 고장구간을 분리한 후에 154kV 모선연결 차단기를 투입하여 소정의 시간내에 건전계통으로 절체함으로써 자동적으로 정전을 복구하는 주장치;

   상기 복수개 변전소에 하나씩의 통신실에 설치하고, 해당하는 변전소의 각종 정보(차단기 ON/OFF 상태, 계전기 동작사항, 단로기 운전현황, 송전선로 조류, 변압기 부하, 모선전압)를 통신회선을 이용해 주장치가 설치된 지역 급전소로 보내주며, 주장치의 동작시에 고장구간 분리명령 및 모선차단기 투입명령을 통신라인으로 지역급전소에서 받아 현장의 해당하는 변전소의 변전기기에 조작 명령을 내리는 데이터 취득장치;

   시스템에 최대한으로 영향을 미치지 않고 현장의 각종 아날로그 및 디지털 신호접점을 중앙의 주장치로 전송하기 위하여 신호를 인터페이스하는 데이터취득용 보조 릴레이 패널이 포함된 것을 특징으로 하는 송전선로 자동 절체시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 주장치는 4개 변전소로부터 데이터를 수신받거나 조작명령을 전송하기 위해 1개의 변전소당 하나씩의 모뎀을 취부하여 운용하고, 전원은 무정전 전원공급장치를 이용한 AC 110V를 모뎀 전원으로 사용하며, DC 125V 전원으로 주장치 내부에 필요한 DC 24V 및 5V전원을 각각 이용하는 것을 특징으로 하는 송전선로 자동 절체시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 주장치는 고장구간을 분리한 후에 건전계통으로 절체하는 시간은 6초인 것을 특징으로 하는 송전선로 자동 절체시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 주장치는 로직 및 연산을 위한 CPU보드와,

   데이터 저장용 메모리 보드인 SRAM보드와,

   PCM 단국장치 인터페이스용 DSU 모듈인 파워유니트와,

   외관 보호를 위한 함체 및 서브랙이 포함된 것을 특징으로 하는 송전선로 자동 절체시스템.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터 취득장치는 CUP, 메모리, 시리얼 통신 인터페이스, I/O 버스 및VAM 인터페이스가 포함되어 데이터 수집보드에서 얻은 전류 및 전압신호를 공유 메모리로부터 제공받아 각 신호를 통합하여 연산을 수행하고, 통신기능을 하며 I/O 보드를 관리하여 각종 데이터를 수집하는 통신 및 입출력 제어용 CPU 보드와,

   A/D 및 D/A 변환기, 복수의 입력채널, VME 인터페이스가 포함되어 센서와 시스템 사이의 인터페이스를 수행하고, 복수 채널 형태의 아날로그 전압 및 전류 또는 복수 채널의 단일 종단 형태의 전압입력을 받으며, 센서의 아날로그 입력을 12비트의 디지털 값으로 변환하여 CPU 보드에 전송하는 아날로그 입력보드와,

   입력의 형태를 결정하고 입력 전압의 정도를 설정하는 점퍼부, 외부의 잘못된 전압(역전압) 입력은 디지털 입력보드의 회로에 손상을 가하는 것을 방지하기 위한 환류 다이오드를 사용한 프로텍터부 및 과전압으로 인하여 VME 마스터측에 손상이 가는 것을 방지하고 접지를 분리하기 위한 포토커플러부가 구성된 디지털 입력보드와,

   보드에 부착된 릴레이를 사용한 접점출력을 제공하고, 이 접점은 NC(Normally Close) 및 NO(Normally Open)를 가지고 있으며, 알람이나 램프의 조작을 위한 접점으로 사용하고, 출력데이터의 MSB에 0을 써줌으로써 LED를 구동시키는 디지털 출력보드와,

   외관 보호를 위한 함체 및 서브랙이 포함된 것을 특징으로 하는 송전선로 자동 절체시스템.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터취득용 보조 릴레이 패널에는 각 설비의 CB, DS, ES, 및 계전기 정보에 관한 디지털 접점신호를 인터페이스할 수 있는 각종 보조 릴레이와, 모선 및 변압기의 전압, 전류 및 전력에 관한 교류의 아날로그 신호를 인터페이스할 수 있는 트랜스듀서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 송전선로 자동 절체시스템.