KR20080049993A - Out-of-step detection method using pattern recognition - Google Patents

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김학만
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Abstract

An out-of-step detection method using pattern recognition is provided to perform strong and accurate out-of-step detection of a generator with high speed by using only an electrical quantity measured in a plant and an out-of-step estimation pattern. An out-of-step detection method using pattern recognition includes the steps of: measuring an electrical quantity in a plant which is used for the pattern recognition(S10); configuring a comparison pattern for the out-of-step detection by using the electrical quantity(S20); determining whether or not a comparison pattern coincides with an estimation pattern(S40) by comparing the comparison pattern with the estimation pattern(S30); and recognizing that the out-of-step occurs if both patterns coincide with each other(S50) and returning to the step of measuring the electrical quantity by recognizing that the out-of-step does not occur if the both patterns do not coincide with each other.

Description

패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법{out­of­step detection method using pattern recognition}Out-of-step detection method using pattern recognition

도 1은 본 발명인 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법에 관한 플로우 챠트이다.1 is a flow chart related to a synchronous stop detection method using pattern recognition according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 동기탈조 예측 패턴의 추출 개념도이다.2 is a conceptual diagram of extracting a synchronous prediction prediction pattern according to the present invention.

본 발명은 동기탈조 검출 방법에 관한 것으로, 특히 사전에 추출한 동기탈조 예측 패턴과 발전소에 측정 가능한 전기물리량을 이용하여 추출되는 비교 패턴을 비교하여 고속으로 동기탈조 현상을 검출할 수 있는 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synchronous stop detection method, and in particular, by using a pattern recognition that can detect a synchronous stop phenomena at high speed by comparing a synchronous stop prediction pattern extracted in advance and a comparison pattern extracted by using an electric physics measurable at a power plant. A synchronization lock detection method is provided.

종래의 동기탈조 검출 방법은 발전기 모선(자국)에 검출한 전기 물리량을 통신을 통하여 중앙(모국)으로 전송하고 인근의 타 발전소와 변전소들의 정보를 이용하여 발전기의 동기탈조 여부를 검출하는 방법과 발전기군과 전력계통을 1기 무한모선 계통이나 작은 계통으로 등가 구성하고 측정한 전기 물리량을 이용하여 연산 하여 발전기의 동기탈조를 검출하는 방법으로 크게 나누어진다.The conventional synchronous detection method detects whether the generator is out of sync using the information of other power plants and substations nearby and transmits the electrical physical quantity detected by the generator bus (local station) to the central (master station) through communication. The group and power system are equally divided into one infinite bus system or small system, and calculated using the measured electrical physical quantity.

상기 발전기 모선과 중앙과의 통신에 의한 동기탈조 검출 방법은 해당발전소 인근의 타 발전소, 변전소들의 추가적인 정보를 취득하고 연산하여 발전기의 동기탈조를 검출하기 때문에 통신 오류의 발생 시에는 동기탈조를 정확하게 검출하지 못하거나 통신과 관련된 비용이 많이 요구되고 신속한 동기탈조 검출에도 시간적인 한계가 있다. The synchronization synchronous detection method by communication between the generator busbar and the center detects synchronous outage of the generator by acquiring and calculating additional information of other power plants and substations in the vicinity of the corresponding power plant. There is no time or cost associated with communication, and there is a time limit for rapid synchronous stop detection.

또한 상기 1기 무한모선 계통이나 작은 계통으로 등가 처리하여 발전기의 동기탈조를 연산하는 방법에서는 계통의 운용조건에 따라 등가 처리를 새롭게 하여야 하며, 이것이 원활하지 못할 경우에 등가 처리를 이용한 동기탈조 검출은 신뢰성이 저하되는 문제점이 내재되어 있다.In addition, in the method of calculating the synchronous drift of the generator by performing equivalent processing to the first infinite bus system or a small sys- tem, the equivalent processing must be renewed according to the operating conditions of the system. There is a problem in that reliability is degraded.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 사전에 추출한 동기탈조 예측 패턴과 발전소에 측정 가능한 전기물리량을 이용하여 추출되는 비교 패턴을 비교하여 고속으로 동기탈조 현상을 검출할 수 있는 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the above problems of the prior art, and compares a synchronous outlier prediction pattern extracted in advance with a comparison pattern extracted using an electric physics measurable at a power plant to detect a synchronous outlaw phenomenon at high speed. It is an object of the present invention to provide a method for detecting synchronous departures using pattern recognition.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법을 이루는 구성수단은, 패턴 인식에 이용되는 발전소에 서 측정 가능한 전기물리량들을 측정하는 제1단계, 상기 전기물리량들을 이용하여 동기탈조 검출을 위한 비교 패턴을 구성하는 제2 단계, 상기 비교 패턴과 사전에 구성된 동기탈조 예측 패턴을 비교하여 양 패턴이 일치하는가 판단하는 제3 단계, 상기 판단 결과, 양 패턴이 일치하면 동기탈조가 발생한 것으로 인식하고, 양 패턴이 일치하지 않으면 동기탈조가 발생하지 않는 것으로 인식하여 상기 제1 단계로 귀환하는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to solve the technical problem as described above, the constituent means of the synchronous step detection method using the pattern recognition, which is the present invention, is a first step of measuring the electric physical quantities measurable in a power plant used for pattern recognition, and the electric physical quantities. A second step of constructing a comparison pattern for synchronous departure detection using a second step of comparing the comparison pattern with a pre-configured synchronous departure prediction pattern and determining whether the two patterns match or not; And a fourth step of recognizing that the synchronous stoppage has occurred and recognizing that the synchronous stoppage does not occur if both patterns do not match and returning to the first step.

또한, 상기 전기물리량들은 발전기 출력, 발전기 회전자 위상각, 발전기 회전자 각속도, 발전기 모선 전압, 발전기 모선 전압의 변화율인 것을 특징으로 하고, 상기 전기물리량들을 종합적으로 이용하여 비교 패턴을 추출하는 것이 바람직하다.The electrophysical quantities may be a generator output, a generator rotor phase angle, a generator rotor angular velocity, a generator bus voltage, a generator bus voltage, and a rate of change of the generator bus voltage. Do.

또한, 상기 동기탈조 예측 패턴은 사전에 측정된 현장 데이터를 이용하거나 동기탈조 시뮬레이션 결과 데이터를 이용하여 패턴인식 기법으로 추출하는 것을 특징으로 하고, 상기 패턴인식 기법은 뉴럴 네트워크, 퍼지논리 및 카오스 중 어느 하나이거나, 이들의 조합인 것이 바람직하다. 즉, 상기 패턴인식 기법 중 어느 하나를 사용하여 동기탈조 예측 패턴을 추출하거나, 적어도 두개 이상의 기법을 사용하여 동기탈조 예측 패턴을 추출할 수 있다.In addition, the synchronous outgrowth prediction pattern may be extracted using a pattern recognition technique using previously measured field data or synchronous outgrowth simulation result data, and the pattern recognition technique may be any one of neural networks, fuzzy logic, and chaos. One or a combination thereof is preferable. That is, the synchronous out-of-prediction pattern can be extracted using any one of the pattern recognition techniques, or the synchronous out-of-prediction pattern can be extracted using at least two techniques.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 구성수단으로 이루어져 있는 본 발명인 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the method for detecting synchronization synchronous using the pattern recognition according to the present invention composed of the above configuration means.

도 1은 본 발명에 따른 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법에 관한 플로우 챠트이다. 도 1을 참조하여 본 발명인 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.1 is a flow chart related to a synchronous stop detection method using pattern recognition according to the present invention. Referring to Figure 1 will be described with respect to the synchronous stop detection method using the present inventors pattern recognition.

우선, 패턴 인식에 이용되는 전기물리량들을 발전소에서 측정한다(s10). 상기 전기물리량들은 패턴 인식에 이용되는 발전소에서 측정 가능한 인자들이다. 상기 전기물리량들은 전력계통의 고장 발생, 과도한 부하변동, 갑작스런 발전기 탈락 등의 계통 외란에 의하여 변경될 수 있는 인자들이다.First, the amount of electrophysics used for pattern recognition is measured at the power plant (s10). The electrophysical quantities are factors that can be measured in a power plant used for pattern recognition. The electrophysical quantities are factors that can be altered by system disturbances such as failure of the power system, excessive load fluctuations, sudden dropouts, and the like.

따라서, 상기 계통 외란에 의하여 변경될 수 있는 전기물리량들을 발전소에서 측정하여 후술할 비교 패턴을 구성한다. 상기 전기물리량들은 발전기 출력, 발전기 회전자 위상각, 발전기 회전자 각속도, 발전기 모선 전압, 발전기 모선 전압의 변화율 등이 해당될 수 있다. Therefore, by measuring the amount of electrical physics that can be changed by the system disturbance in the power plant to configure a comparison pattern to be described later. The electrophysical quantities may correspond to generator output, generator rotor phase angle, generator rotor angular velocity, generator bus voltage, generator bus voltage change rate, and the like.

상기 전기물리량들 중 일부를 이용하여 후술할 비교 패턴을 형성할 수도 있지만, 정확한 비교 패턴을 구성하기 위하여 상기 전기물리량들을 종합적으로 이용하여 비교 패턴을 추출하는 것이 바람직하다. 즉, 서로 간의 가중치는 차이가 있을 지라도, 상기 모든 전기물리량을 이용하여 후술할 비교 패턴을 추출하는 것이 바람직하다.Although some of the electrophysical quantities may be used to form a comparison pattern, which will be described later, it is preferable to extract the comparison pattern by using the electrophysical quantities comprehensively in order to form an accurate comparison pattern. That is, even though the weights are different from each other, it is preferable to extract a comparison pattern to be described later by using all the electrophysical quantities.

상기와 같이 전기물리량들이 측정되면, 상기 측정된 전기물리량들을 이용하여 동기탈조 검출을 위한 비교 패턴을 구성한다(s20). 상기 비교 패턴은 현재 발전소에서 실시간으로 측정된 전기물리량들을 이용하여 형성된 패턴으로서, 현 발전소의 상태에 관련된 패턴이다.When the electrophysical quantities are measured as described above, a comparison pattern for synchronous stop detection is configured using the measured electrophysical quantities (S20). The comparison pattern is a pattern formed using electric physics measured in real time at the current power plant, and is a pattern related to the state of the current power plant.

상기 비교 패턴이 구성되면, 상기 비교 패턴과 사전에 구성된 동기탈조 예측 패턴을 비교하여, 양 패턴이 일치하는 지를 판단한다(s30, s40). 상기 동기탈조 예측 패턴이란 발전소에서 동기탈조가 발생된 것으로 인정할 수 있는 기준 패턴이다.When the comparison pattern is configured, it is determined whether the two patterns match by comparing the comparison pattern with a pre-configured synchronous disparity prediction pattern (S30 and S40). The synchronous step-out prediction pattern is a reference pattern that can be recognized that synchronous step-out has occurred in a power plant.

상기 동기탈조 예측 패턴은 다양한 방법으로 구성할 수 있지만, 본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 사전에 측정된 현장 데이터(동기탈조 현장 실측 데이터)를 이용하거나 정교한 모델링을 사용한 동기탈조 시뮬레이션 결과 데이터(동기탈조 시뮬레이션 데이터)를 이용하여 패턴인식 기법으로 추출한다.The synchro prediction pattern may be configured in various ways. However, in the present invention, as shown in FIG. 2, the synchro-simulation simulation result data using previously measured field data (synchronization field measurement data) or using sophisticated modeling. It extracts by pattern recognition technique using (Synchronous Escape Simulation Data).

상기 동기탈조 현장 실측 데이터 또는 동기탈조 시뮬레이션 데이터를 이용하여 상기 동기탈조 예측 패턴을 구성하기 위해서 사용되는 상기 패턴인식 기법은 다양할 수 있지만, 본 발명에서는 뉴럴 네트워크, 퍼지논리 및 카오스 중 어느 하나이거나, 이들의 조합인 것이 바람직하다.Although the pattern recognition technique used to construct the synchronous outlier prediction pattern using the synchronous out-of-field measurement data or the synchronous out-of-counter simulation data may vary, the present invention may be any one of neural networks, fuzzy logic, and chaos, It is preferable that it is a combination of these.

상기와 같이, 비교 패턴과 동기탈조 예측 패턴을 비교한 결과, 양 패턴이 일치하는 것으로 판단되면, 동기탈조가 발생한 것으로 인식하고, 양 패턴이 일치하지 않는 것으로 판단되면, 동기탈조가 발생하지 않는 것으로 인식한다(s50).As described above, as a result of comparing the comparison pattern and the synchronous outgrowth prediction pattern, if it is determined that the two patterns match, it is recognized that the synchronous outgrowth has occurred, and if it is determined that the two patterns do not match, the synchronous outgrowth does not occur. Recognize (s50).

상기에서, 동기탈조가 발생한 것으로 인식되면, 전력계통이 불안정한 것이므로, 이에 대한 신속한 대처가 필요할 것이고, 동기탈조가 발생하지 않는 것으로 인식되면, 다시 발전소의 전기물리량을 측정하여 상기에서 설명한 절차를 반복한다.In the above, if it is recognized that the synchronic outage occurred, the power system is unstable, so it will be necessary to quickly deal with it. .

상기와 같은 구성 및 바람직한 실시예를 가지는 본 발명인 패턴인식을 통한 동기탈조 검출 방법에 의하면, 미리 추출한 발전기의 동기탈조 예측 패턴과 발전소에서 측정한 전기 물리량만을 이용하여 발전기의 동기탈조를 검출하기 때문에 발전소 인근의 타 발전소, 변전소들과의 통신이나 등가처리의 수치연산을 필요하지 않아 고속으로 강인하고 정확한 발전기의 동기탈조 검출이 가능한 장점이 있다.According to the method for detecting synchronous outage through pattern recognition according to the present invention having the above-described configuration and preferred embodiment, the synchronous outbreak detection of the generator is detected using only the synchronous outage prediction pattern of the generator extracted in advance and the electric physical quantity measured in the power plant. It does not require communication with other power plants and substations nearby or numerical operation of equivalent processing, so it has the advantage of being robust and fast at high speed and accurate synchronization detection of generators.

Claims (5)

패턴 인식에 이용되는 발전소에서 측정 가능한 전기물리량들을 측정하는 제1단계;A first step of measuring measurable electrophysical quantities in a power plant used for pattern recognition; 상기 전기물리량들을 이용하여 동기탈조 검출을 위한 비교 패턴을 구성하는 제2 단계;A second step of constructing a comparison pattern for synchronous stop detection using the electrophysical quantities; 상기 비교 패턴과 사전에 구성된 동기탈조 예측 패턴을 비교하여 양 패턴이 일치하는가 판단하는 제3 단계;A third step of comparing the comparison pattern with a pre-configured synchronous prediction pattern and determining whether the patterns match each other; 상기 판단 결과, 양 패턴이 일치하면 동기탈조가 발생한 것으로 인식하고, 양 패턴이 일치하지 않으면 동기탈조가 발생하지 않는 것으로 인식하여 상기 제1 단계로 귀환하는 제4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법.As a result of the determination, if the two patterns match, it is recognized that the synchronization synchronous occurs, and if the two patterns do not match, the synchronization is not generated and comprises a fourth step of returning to the first step, characterized in that Synchronous outage detection method using pattern recognition. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 전기물리량들은 발전기 출력, 발전기 회전자 위상각, 발전기 회전자 각속도, 발전기 모선 전압, 발전기 모선 전압의 변화율인 것을 특징으로 하는 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법.The electrophysical quantities are generator output, generator rotor phase angle, generator rotor angular velocity, generator bus voltage, the rate of change of generator bus voltage, synchronous outgrowth detection method using pattern recognition. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 전기물리량들을 종합적으로 이용하여 비교 패턴을 추출하는 것을 특징으로 하는 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법.And a method for extracting a comparison pattern using the electrophysical quantities comprehensively. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 동기탈조 예측 패턴은 사전에 측정된 현장 데이터를 이용하거나 동기탈조 시뮬레이션 결과 데이터를 이용하여 패턴인식 기법으로 추출하는 것을 특징으로 하는 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법.The synchronous outgrowth prediction pattern is extracted by using a pattern recognition method using previously measured field data or synchronous outgrowth simulation result data. 청구항 4에 있어서,The method according to claim 4, 상기 패턴인식 기법은 뉴럴 네트워크, 퍼지논리 및 카오스 중 어느 하나이거나, 이들의 조합인 것을 특징으로 하는 패턴인식을 이용한 동기탈조 검출 방법.The pattern recognition technique is any one of a neural network, fuzzy logic and chaos, or a combination thereof.
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