KR20100008197A - Method for discriminating fault line and phase in ungrounded distribution system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비접지 배전계통에서 고장구간 및 고장상을 판별하기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for determining a fault section and fault phase in an ungrounded distribution system.
일반적으로 배전계통에서 비접지 방식은 선로의 길이가 짧고 전압이 낮은 계통에 사용되는데, 이러한 선로에서는 대지 정전 용량이 작기 때문에 충전전류도 크지 않다. 그래서 비접지 배전계통에서 지락사고 발생 시 고장전류가 거의 발생하지 않기 때문에 지락사고에 대한 고장검출이 어렵다. 이러한 비접지 배전계통에서 지락사고 시 고장구간을 검출하는 방법은 여러 가지가 있는데, 이러한 방법을 개략적으로 설명한다.In general, in the distribution system, the non-grounding method is used for a system having a short line length and a low voltage. In such a line, since the ground capacitance is small, the charging current is not large. Therefore, it is difficult to detect faults for ground faults because the fault current rarely occurs when a ground fault occurs in an ungrounded distribution system. There are several ways to detect fault zones in a ground fault in such an ungrounded power distribution system.
1)대표적으로, 순송식 방식이 있는데, 이는 변전소에서 GPT(Grounded Potential Transformer)와 ZCT(Zero Current Transformer)를 이용하여 고장 회선을 감지하면 모든 스위치를 개방한 뒤 차츰 투입해가며 고장구간을 찾아내는 방법이다. 이러한 순송식 방식은 신뢰성은 높으나 수용가에 최대 2번의 정전이 발생하게 되며, 이로 인하여 스위치의 투개방과 고장경험 즉, 정전을 2번 겪는 기기들에게는 무리가 간다.1) Representatively, there is a forward type method, which uses a grounded potential transformer (GPT) and a zero current transformer (ZCT) in a substation to detect fault lines by opening all switches and gradually turning them on. to be. This forward type method has high reliability, but it can cause up to two power failures in the consumer, which is unreasonable for devices that experience the opening and failure of the switch, that is, two power failures.
2)이러한 단점을 보완하기 위하여 순송식 방식을 개선한 연계점 이동 방식이 있는데, 이는 모든 구간을 개방했다 투입하는 것이 아니라 상시 연계점을 이동해 가며 고장구간을 찾는 방법이다. 이러한 연계점 이동 방식 또한 1번의 불필요한 정전을 반드시 경험해야 하고, 스위치의 투개방에 대한 부담은 없을 수 없으며, 배전계통이 말단이나 루프(loop)를 포함한 경우에는 최대 2번의 정전을 경험할 수도 있다.2) In order to make up for the shortcomings, there is a link point moving method that improves the forwarding method. This is a method of finding a fault section by moving the link point at all times rather than opening and closing all sections. In this connection point movement method, one unnecessary power failure must be experienced, and there is no burden on opening and closing of the switch, and up to two power failures may be experienced when the distribution system includes an end or a loop.
3)마지막으로 영상전류 위상을 중앙에서 비교, 판별하여 고장구간을 검출해내는 방법이 있는데, 이 방법은 중앙에서 모든 데이터를 계측 받아 고장회선을 판별하고, 영상전류의 위상을 통한 방향 판별을 가지고 고장구간을 검출하는 것으로 특히, 단말장치에는 지락사고 발생 시 이를 독립적으로 판단할만한 아무런 정보도 제공되지 않는다. 이 방법 역시 중앙에서 모든 것을 다 처리해야 하며, 주기적인 계통 데이터를 기다려야하기 때문에 처리속도가 느리다는 문제점이 있다.3) Finally, there is a method to detect the fault section by comparing and discriminating the phase of the image current at the center. This method detects the fault line by measuring all the data at the center, and has the direction discrimination through the phase of the image current. In particular, the terminal device is not provided with any information for independently detecting the fault section. This method also has to deal with everything centrally and waits for periodic system data.
그 외의 방법으로 고장전류의 크기를 가지고 고장구간 상단을 검출해내는 방법이 있다. 이 방법은 전자분야에서 사용하는 수십 mA 까지 측정 가능한 센서를 통해 수백 mA 이상의 영상전류가 생기면 FI(Fault Indicator) 정보를 발생시키는 알고리즘이다. 하지만 수백 mA는 전력계통분야에서는 무시 가능한 크기이며, 특히, 오차범위 안에 들 수 있을 정도로 영상전류의 크기가 매우 작아 노이즈가 발생하면 전혀 사용 불가능한 방법이다.Another method is to detect the top of the fault section with the magnitude of the fault current. This is an algorithm that generates fault indicator (FI) information when hundreds of mA of image current is generated through sensors measuring up to several tens of mA used in electronics. However, hundreds of mA is negligible in the power system field. Especially, the amount of image current is so small that it can fall within the margin of error.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 단말장치를 이용하여 측정된 영상전류의 위상이 선간전압의 위상보다 기 설정된 임계범위 이내의 진상이면, 영상전류의 위상에 따라 고장상 및 이에 상응하는 고장점 상단이라는 정보를 중앙에 알림으로써, 지락사고 발생으로 인한 고장구간 및 고장상 및 고장구간을 정확하게 판별할 수 있도록 하는 방법을 제공하는데 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, if the phase of the image current measured using the terminal device is a phase that is within the predetermined threshold range than the phase of the line voltage, the fault image according to the phase of the image current And it provides a method to accurately determine the fault section and the fault phase and fault section caused by the occurrence of ground fault by informing the center of the information corresponding to the top of the fault point.
이를 위하여, 본 발명의 한 측면에 따른 단말장치를 이용하여 비접지 배전계통에서 고장구간 및 고장상을 판별하기 위한 방법은 단말장치가 각 회선의 영상전류의 위상 및 선간전압의 위상을 측정하는 단계, 단말장치가 측정된 상기 영상전류의 위상이 상기 선간전압의 위상보다 기 설정된 임계범위 이내의 진상인지를 확인하는 단계 및 중앙의 주장치가 진상인 상기 영상전류의 위상에 따라 고장상 및 이에 상응하는 고장구간을 판별하는 단계를 포함할 수 있다.To this end, a method for determining a fault section and a fault phase in an ungrounded distribution system using a terminal apparatus according to an aspect of the present invention includes the steps of measuring, by the terminal apparatus, a phase of an image current and a line voltage of an image current of each line. And checking whether the phase of the image current measured by the terminal device is within a predetermined threshold range from the phase of the line voltage and according to the phase of the image current of which the main device of the center is true. It may include the step of determining the failure section.
상기 고장상 및 고장구간을 판별하는 단계는 상기 단말장치가 진상인 상기 영상 전류의 위상에 따라 고장상을 판별하여 이를 포함하는 FI 정보를 발생하는 단계, 상기 단말장치가 발생된 FI 정보를 중앙의 주장치에 전송하는 단계 및 상기 중앙의 주장치가 상기 FI 정보를 수집하여 이를 기반으로 상기 고장상 및 상기 고장구간을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.The determining of the fault phase and the fault interval may include generating a FI information including the fault phase according to the phase of the image current which is the true phase, and generating the FI information. And transmitting to the host device and determining the fault phase and the fault section based on the FI information collected by the central device.
이때, 상기 FI 정보를 발생하는 단계는 상기 단말장치가 측정된 상기 영상전류의 위상이 B, C상 선간전압의 180도 반대 위상과 A, B상 선간전압의 위상 사이에 해당되면, 상기 고장상을 A상으로 판별하고 측정 위치를 고장점 상단으로 판별하여 이를 포함하는 상기 FI 정보를 발생하며, 상기 단말장치가 측정된 상기 영상전류의 위상이 C, A상 선간전압의 180도 반대 위상과 B, C상 선간전압의 위상 사이에 해당되면, 상기 고장상을 B상으로 판별하고 측정 위치를 고장점 상단으로 판별하여 이를 포함하는 상기 FI 정보를 발생하며, 상기 단말장치가 측정된 상기 영상전류의 위상이 A, B상 선간전압의 180도 반대 위상과 C, A상 선간전압 위상 사이에 해당되면, 상기 고장상을 C상으로 판별하고 측정 위치를 고장점 상단으로 판별하여 이를 포함하는 상기 FI 정보를 발생하는 단계를 포함할 수 있다.At this time, the step of generating the FI information, if the phase of the image current measured by the terminal device is between the phase of 180 degrees opposite to the phase voltage between the B, C phase line and the phase of the voltage between the A, B phase line, Is determined as phase A and the measurement position is determined as the upper end of the failure point to generate the FI information including the phase, and the phase of the image current measured by the terminal device is 180 degrees opposite to the phase between line C and phase A and voltage B. And, when the phases of the C-phase line voltage are in phase, determine the fault phase as the B phase, determine the measurement position as the upper end of the fault point, and generate the FI information including the FI information. If the phase is between the phase opposite to 180 degrees of the A, B phase line voltage and the C, A phase line voltage phase, the fault phase is identified as C phase and the measurement position is determined as the upper point of the fault point, and the FI information including the same. Foot It can include.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 비접지 배전계통에서 고장구간 및 고장상을 판별하기 위한 방법을 첨부된 도 1 내지 도 17을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for determining a fault section and a fault phase in an ungrounded power distribution system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 17.
본 발명은 비접지 배전계통에서 지락사고 또는 지락고장에 의한 고장구간 및 고장상을 판별하기 위한 방안을 제안한다. 즉, 본 발명은 단말장치를 이용하여 비접지 배전계통에서 측정된 영상전류의 위상이 선간전압의 위상보다 기 설정된 임계범위 이내의 진상이면, 영상전류의 위상에 따라 고장상 및 이에 상응하는 고장구간을 빠르게 판별할 수 있다.The present invention proposes a method for discriminating a fault section and a fault phase caused by a ground fault or ground fault in an ungrounded distribution system. That is, according to the present invention, if the phase of the image current measured in the ungrounded distribution system using the terminal device is a phase that is within a preset threshold range from the phase of the line voltage, the fault phase and the corresponding fault section are determined according to the phase of the image current. Can be quickly determined.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접지 배선계통의 구성을 나타내는 예시도이고, 도 2는 도 1에서의 지락사고에 의한 영상전류의 분포를 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary view showing the configuration of a non-grounded wiring system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exemplary view showing the distribution of the image current due to a ground fault in Figure 1.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 비접지 배전계통에서 지락사고 시 건전회선 A와 B의 충전전류는 모선을 통해 고장점으로 흘러 들어가고 사고회선 또는 고장회선 C의 모선측과 부하측의 충전전류도 역시 고장점으로 흘러 들어갈 수 있다. 이들 전류는 모두 충전전류이고 또한 위상도 동상이므로 합성된 전류가 고장점으로 흐르게 되고 GPT(Grounded Potential Transformer)의 중성점을 흐르는 전류 In이 합성될 수 있다.As shown in Fig. 1 and Fig. 2, when a ground fault occurs in an ungrounded distribution system, the charging currents of the power lines A and B flow into the fault point through the bus line, and the charging currents of the bus line and the load side of the fault line or the fault line C are broken. Can also flow into the point of failure. Since these currents are all charging currents and also in phase, the synthesized current flows to the failure point, and the current I n flowing through the neutral point of the grounded potential transformer (GPT) can be synthesized.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지락사고에 의한 전압벡터의 변화를 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a change in a voltage vector due to a ground fault according to an embodiment of the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 비접지 배전계통에서 정상 시 전압벡터와 1선 지락사고 시 전압벡터의 변화를 나타내고 있는데, 그 중성점 N이 고장상 G로 옮겨가는 것을 알 수 있다. 따라서 고장 후 선간전압의 변화는 없고 건전상의 대지전압은 고장 전에 비해 배 증가하며 고장상의 대지전압은 0이 될 수 있다. 하지만 비접지 계통에서는 접지를 할 수 없고 모선을 제외하고는 건전상이나 고장상의 대지전압의 변화는 선로 중간의 측정장치에 의해서 측정할 수 없기 때문에 단말장치에서의 고장상이나 고장구간 검출의 관점에서 보았을 때는 무의미하다고 할 수 있다.As shown in Fig. 3, the ungrounded distribution system shows the change of the voltage vector at the normal time and the voltage vector at the 1-line ground fault, but it can be seen that the neutral point N moves to the fault phase G. Therefore, there is no change in the line voltage after the fault, and the ground voltage in the health is doubled before the failure, and the ground voltage in the fault may be zero. However, in the non-grounded system, grounding is not possible, and the change in the ground voltage of the sound and fault phases except the busbar cannot be measured by the measuring device in the middle of the line. It can be said to be meaningless.
이처럼 비접지 배전계통은 1선 지락사고 시 고장전류의 크기가 매우 작기 때문에 고장전류의 크기로 고장을 판별하는 것은 매우 어렵다. 또한 매우 작은 고장전류의 크기를 측정할 수 있는 계측기를 사용한다 하더라도 고장전류의 크기가 워 낙 작기 때문에 외부의 작은 간섭으로도 크게 영향을 받을 수 있다. 그래서 본 발명에서는 영상전류의 위상을 이용하여 고장상 및 이에 상응하는 고장구간을 판별하기 위한 새로운 방법을 제안하는데, 이를 도 4 내지 도 12를 참조하여 상세히 설명한다.In this way, it is very difficult to determine the fault by the magnitude of the fault current because the magnitude of the fault current is very small in the case of a one-wire ground fault. In addition, even if a measuring instrument capable of measuring the size of a very small fault current is used, the magnitude of the fault current is so small that it may be greatly affected by small external interference. Therefore, the present invention proposes a new method for determining a fault phase and a corresponding fault section by using a phase of an image current, which will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 12.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 개략적인 단말장치의 구성을 나타내는 예시도이다.4 is an exemplary view showing the configuration of a schematic terminal apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 계통단말 또는 단말장치에 소형의 ZCT(Zero Current Transformer)를 스위치나 차단기와 같이 선로가 모이는 지점에 설치하여 영상전류를 측정할 수 있다. 여기서, 측정되는 데이터는 단말장치에서 중앙으로 전송되고, 또한 내부 프로세싱을 통해 고장에 대한 정보를 측정하는데 사용될 수도 있다. 즉, 단말장치 각각은 고장상을 판별하여 이를 포함하는 FI 정보를 중앙의 주장치에 전송하면, 중앙의 주장치는 FI 정보를 기반으로 그 고장 구간을 판별할 수 있다.As shown in FIG. 4, a small ZCT (Zero Current Transformer) may be installed in a grid terminal or a terminal device at a point where lines are collected such as a switch or a breaker to measure an image current. Here, the measured data is transmitted from the terminal device to the center, and may also be used to measure information about the failure through internal processing. That is, each terminal device determines the failure phase and transmits the FI information including the same to the central main device, the central claim value can determine the failure section based on the FI information.
이러한 ZCT를 구비한 단말장치를 이용하여 측정된 영상전류를 기반으로 비접지 배전계통에서 1선 지락사고 시 각 상에서의 고장을 고려하여 이상적인 환경일 때의 선간전압과 영상전류의 벡터도를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다.Fig. 5 is a vector diagram of line voltage and image current in an ideal environment in consideration of a failure in a one-line ground fault in an ungrounded distribution system based on an image current measured using a terminal device having such a ZCT. It demonstrates with reference to FIG.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 A상 지락사고에 의한 벡터도를 나타내는 예시도이다.5 is an exemplary view showing a vector diagram due to A phase ground fault according to an embodiment of the present invention.
도 5에 도시한 바와 같이, 비접지 배전계통에서 1선 지락사고 시 고장상의 전위는 대지와 같아지므로 고장상에는 충전전류가 없어지나 건전상의 대지전위는 정상상태보다 배 증가하므로 고장점 상단을 기준으로 고장 시의 선간전압과 영상전류의 방향을 나타낼 수 있다.As shown in Fig. 5, in a non-grounded power distribution system, when a one-line ground fault occurs, the potential of the fault becomes the same as the ground, so that the fault current disappears, but the ground potential on the fault increases more than the normal state. It can indicate the line voltage and the direction of the image current.
이를 간략히 설명하면, A상 지락사고 시 B, C상의 대지전위는 Vbn, Vcn이 되고, 선로의 저항성분만을 고려할 경우 전류는 상 전압과 동상이 되므로 영상전류의 방향은 Ib'와 Ic'의 합의 방향이 되므로 Io'의 방향이다. 하지만 이는 대지 정전용량에 의한 충전전류이기 때문에 커패시턴스 성분만을 고려할 경우 충전전류는 상 전압보다 90도 앞서므로 영상전류의 방향은 Io 방향이 될 수 있다.If this quick reference, A-phase ground fault when B, ground potential on the C, V bn, and the V cn, when considering the resistance to delivery of the line current is I b 'and I because the phase voltage in phase with the direction of image current c 'is the direction of the sum of I o '. However, since this is the charging current due to the ground capacitance, when considering only the capacitance component, the charging current is 90 degrees ahead of the phase voltage, so the direction of the image current may be the I o direction.
이를 통해, 고장구간 상단의 영상전류 방향 Io는 선간전압 Vbc와 180도의 위상차를 갖는 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that the image current direction I o at the top of the fault section has a phase difference of 180 degrees with the line voltage V bc .
도 6은 발명의 일실시예에 따른 B상 지락사고에 의한 벡터도를 나타내는 예시도이고, 도 7은발명의 일실시예에 따른 C상 지락사고에 의한 벡터도를 나타내는 예시도이다.Figure 6 is an exemplary view showing a vector diagram due to a phase B ground fault according to an embodiment of the invention, Figure 7 is an exemplary diagram showing a vector diagram due to a phase C ground fault according to an embodiment of the present invention.
도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, 앞에서 설명한 A상 지락사고에 의한 고장구간 상단의 벡터도에서 설명한 내용과 동일하기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다. 마찬가지로, B상고장 과 C상 지락사고에 관한 벡터도 역시 커패시터 성분만을 고려한 경우 B상은 선간전압 Vca, C상은 Vab에 영상전류가 180도의 위상차를 갖는 것을 볼 수 있다.As shown in FIG. 6 and FIG. 7, the detailed description thereof is omitted since it is the same as the content described in the vector diagram of the upper end of the fault section due to the phase A ground fault described above. Similarly, when the B phase failure and the C phase ground fault are also considered in the capacitor component only, the phase current of B phase has a phase difference of 180 degrees between the line voltage V ca and C phase V ab .
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상전류와 선간전압의 관계를 나타내는 예시도이다.8 is an exemplary diagram illustrating a relationship between an image current and a line voltage according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시한 바와 같이, 선로의 저항 R, 리액턴스 L 그리고 커패시턴스 C 성분을 모두 고려한 영상전류의 방향(점선)은 커패시턴스 성분만을 고려한 영상전류의 방향(실선)보다 다소 늦어질 수 있지만 고장점 상단과 하단의 영상전류의 방향은 180도의 위상차를 갖질 수 있다.As shown in FIG. 8, the direction (dotted line) of the image current considering all the resistances R, reactance L, and capacitance C components of the line may be slightly later than the direction of the image current (solid line) considering only the capacitance component, but the top of the fault point The direction of the image current at the bottom and the bottom may have a phase difference of 180 degrees.
이때, 고장점 상단에서 보았을 때 각 상 즉, A상, B상 및 C상의 영상전류의 방향은 커패시턴스, 선로의 저항, 리액턴스 성분에 따라 고장상을 제외한 선간전압과 90도 내지 180도 이내의 위상차를 가질 수 있으나 대부분의 계통에서 커패시턴스에 의한 영향이 상대적으로 크기 때문에 120도 내지 180도 이내의 위상차를 가질 수 있다.At this time, the phase current of each phase, that is, A, B, and C phases, as viewed from the top of the fault point, is within 90 degrees to 180 degrees between the line voltage excluding the fault phase depending on capacitance, line resistance, and reactance components. In most systems, since the influence of capacitance is relatively large, the phase difference may be within 120 to 180 degrees.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 고장상 및 고장구간을 판별하기 위한 영역을 나타내는 예시도이다.9 is an exemplary view showing a region for determining a fault phase and a fault section according to an embodiment of the present invention.
도 9에 도시한 바와 같이, 자동화 개폐기에서 측정되는 영상전류의 위상이 선간전압의 위상보다 120도 내지 180도 앞선 영역을 고장 동작영역 또는 고장영역 으로 정정할 수 있다. 예컨대, 고장구간이 고장점 상단인 경우에 A상의 고장영역은 +60도 내지 +120도 이내이고, B상의 고장영역은 0도 내지 -60도 이내이며, C상의 고장영역은 -120도 내지 -180도 이내를 의미할 수 있다. 마찬가지로, 고장구간이 고장하단인 경우 A상의 고장영역은 -60도 내지 -120도 이내이고, B상의 고장영역은 +120도 내지 +180도 이내이며, C상의 고장영역은 0도 내지 60도 이내를 의미할 수 있다.As shown in FIG. 9, an area in which the phase of the image current measured by the automatic switchgear is 120 degrees to 180 degrees ahead of the phase of the line voltage may be corrected as a failure operation region or a failure region. For example, in the case where the fault section is above the fault point, the fault zone of A phase is within +60 degrees to +120 degrees, the fault region of B phase is within 0 degrees to -60 degrees, and the fault region of C phase is from -120 degrees to-. It may mean within 180 degrees. Similarly, if the fault zone is faulty, the fault zone on A is within -60 to -120 degrees, the fault zone on B is within +120 to +180 degrees, and the fault zone on C is within 0 to 60 degrees. It may mean.
이를 일반화하면, 단말장치는 1)영상전류의 위상이 B, C상 선간전압 Vbc의 180도 반대 위상과 A, B상 선간전압 Vab의 위상 사이에 해당되면, 고장상을 A상으로 판별하고 측정 위치를 고장점 상단으로 판별할 수 있고, 2)영상전류의 위상이 C, A상 선간전압Vca의 180도 반대 위상과 B, C상 선간전압 Vbc의 위상 사이에 해당되면, 고장상을 B상으로 판별하고 측정 위치를 고장점 상단으로 판별하며, 3)영상전류의 위상이 A, B상 선간전압 Vab의 180도 반대 위상과 C, A상 선간전압 Vca의 위상 사이에 해당되면, 고장상을 C상으로 판별하고 측정 위치를 고장점 상단으로 판별할 수 있다.Generalizing this, the terminal device 1) determines that the fault phase is A phase if the phase of the video current falls between a phase of 180 degrees opposite to the B and C phase line voltage V bc and a phase of the A and B phase line voltage V ab . and may it the measuring position is determined as an advantage the top, 2) when the phase of the image current of C, a-phase line voltage V ca 180 also falls between opposite phase with B, C phase line voltage V bc phase, failure and determines the phase to phase B and and the measuring position is determined as an advantage the top, between the 3) the phase of the video current a, B phase line-to-line voltage 180 ° in opposite phase of the V ab and C, a-phase line voltage phase of the V ca If applicable, the fault phase may be determined as the C phase and the measurement position may be determined as the upper end of the fault point.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모의 배전계통의 구성을 나타내는 예시도이다.10 is an exemplary view showing the configuration of a simulated distribution system according to an embodiment of the present invention.
도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명을 검증하기 위한 모의 배전계통에서 전 압은 22.9[kV], 배전선종은 ACSR 160mm2 (2,400완철 D=1, 008), Z1=3.47+j7.07, Zo=11.9+j29.26인 계통정보를 입력하여 매트랩 시뮬링크(matlab simulink)를 통해 1선 지락고장을 모의하였다.As shown in FIG. 10, in the simulation distribution system for verifying the present invention, the voltage is 22.9 [kV], and the distribution type is ACSR 160 mm 2 (2,400 complete D = 1, 008), Z1 = 3.47 + j7.07, Line information with Zo = 11.9 + j29.26 was input to simulate ground fault of ground wire through matlab simulink.
이때, 노드(node) 2번과 3번 간의 A상, B상, C상의 지락사고를 모의하여 각 지락사고 시의 영상전류의 크기와 위상을 측정한 결과를 도 11 내지 도 13을 참조하여 살펴본다.At this time, the ground faults of phases A, B, and C between
도 11은 본 발명에 따른 A상 지락사고에 의한 영상전류의 크기와 위상을 측정한 결과를 나타내는 예시도이다.11 is an exemplary view showing a result of measuring the magnitude and phase of an image current caused by an A phase ground fault according to the present invention.
도 11에 도시한 바와 같이, A상 지락고장 시 고장점 상/하단의 영상전류의 위상 Io(upper), Io(lower) 선간전압의 위상 Vbc를 각각 나타내고 있다. 즉, 고장점 상단의 영상전류의 위상이 +113.95도로 A상의 고장영역인 +60도 내지 +120도 이내로 들어왔으므로, 고장상이 A상임을 판별할 있으며 측정위치가 고장점 상단임을 판별할 수 있다.11, shows the A-phase earth fault and during the advantages / phase at the bottom of the image current of I o (upper), I o (lower) phase of the line voltage V bc respectively. That is, since the phase of the image current at the top of the fault point is within +113.95 degrees, the fault area of phase A is within +60 degrees to +120 degrees, it is possible to determine that the fault phase is phase A and that the measurement position is at the top of the failure point. .
도 12는 본 발명에 따른 B상 지락사고에 의한 영상전류의 크기와 위상을 측정한 결과를 나타내는 예시도이다.12 is an exemplary view showing a result of measuring the magnitude and phase of an image current caused by a B-phase ground fault according to the present invention.
도 12에 도시한 바와 같이, B상 지락사고 시 고장점 상/하단의 영상전류의 위상 Io(upper), Io(lower)과 선간전압의 위상 Vca를 각각 나타내고 있다. 즉, 고 장점 상단의 영상전류의 위상이 -6도로 B상의 고장영역인 -60도 내지 0도 이내로 들어왔으므로, 고장상이 B상임을 판별할 수 있으며 측정위치가 고장점 상단임을 판별할 수 있다.As shown in Fig. 12, the phases I o (upper), I o (lower), and the phase V ca of the line voltages of the video currents above and below the fault point in the case of a B phase ground fault are shown, respectively. That is, since the phase of the image current at the top of the high-advantage is within -6 degrees to 0 degrees, which is the fault area of phase B, it can be determined that the phase of the fault is phase B and that the measurement position is the top of the failure point. .
도 13은 본 발명에 따른 C상 지락사고에 의한 영상전류의 크기와 위상을 측정한 결과를 나타내는 예시도이다.Figure 13 is an exemplary view showing a result of measuring the magnitude and phase of the image current due to the C-phase ground fault according to the present invention.
도 13에 도시한 바와 같이, C상 지락사고 시 고장점 상/하단의 영상전류의 위상 Io(upper), Io(lower)과 선간전압의 위상 Vab를 각각 나타내고 있다. 즉, 고장점 상단의 영상전류의 위상이 -126.05도로 C상의 고장영역인 -180도 내지 -120도 이내로 들어왔으므로, 고장상이 C상임을 판별할 수 있으며 측정위치가 고장점 상단임을 판별할 수 있다.As shown in Fig. 13, phases I o (upper), I o (lower), and the phase V ab of the line voltage of the video currents above and below the failure point in the case of a C phase ground fault are shown, respectively. That is, since the phase of the image current on the top of the fault point is within -126.05 degrees, which is within the fault zone of -180 to -120 degrees in the C phase, it can be determined that the fault phase is in the C phase and that the measurement position is above the fault point. have.
따라서, 단말장치 즉, 노드 1과 노드 2는 고장상 A, B, C상을 각각 포함하는 FI 정보를 발생하여 이를 중앙의 주장치에 전송함으로써, 중앙의 주장치는 단말장치로부터 FI 정보를 수집하여 이를 기반으로 고장상도 판별할 수 있고, FI 정보가 발생된 노드와 FI 정보가 발생되지 않은 노드 사이의 경계구간을 고장구간으로 판별할 수 있다.Accordingly, the terminal device, that is,
이처럼, 본 발명은 이를 바탕으로 자동화 개폐기에서 측정되는 영상전류의 위상만으로 고장회선, 고장상 및 고장구간을 한 번에 알 수 있으므로 계통 운영자의 빠른 판단에 의해 정전경험도 적고 정확한 계통 운영 결과를 판별해 낼 수 있 다.As described above, the present invention can know the fault line, fault phase and fault section at a time only by the phase of the image current measured by the automated switch, so that the system operator can quickly determine the result of the power failure and have accurate system operation results. You can do it.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 비접지 배선계통에서 모의시험 결과를 나타내는 예시도이다.14 is an exemplary view showing a simulation test result in an ungrounded wiring system according to an embodiment of the present invention.
도 14에 도시한 바와 같이, 선로의 저항과 리액턴스 성분이 아주 큰 계통을 고려하여 각 저항과 리액턴스의 크기를 10배 증가 시켜 모의하여도 영상전류의 위상이 각 상의 고장영역으로 들어오는 것을 확인 할 수 있다.As shown in FIG. 14, even when the resistance and reactance components of the line are very large, the magnitude of each resistance and reactance is increased by 10 times, and the phase of the image current enters the fault region of each phase. have.
또한, 대지 정전용량, 선로의 저항, 리액턴스는 기지 값이기 때문에 본 발명에 따른 각 상의 고장영역은 이에 한정되지 않고 계통의 상황에 맞게 수정도 가능할 수 있다.In addition, since the ground capacitance, line resistance, and reactance are known values, the failure area of each phase according to the present invention is not limited thereto, and may be modified according to the system situation.
또한, 제안한 방법을 실계통 적용을 고려하여 검증하기 위해 도 10의 모의 배전계통에 백색잡음(white noise)을 포함시켜 외부 간섭요인이 있을 경우를 모의하였다.In addition, in order to verify the proposed method in consideration of the application of the real system, white noise was included in the simulation power distribution system of FIG. 10 to simulate the case of external interference.
도 15는 본 발명에 따른 백색잡음을 포함하지 않은 모의시험 결과를 나타내는 예시도이다.15 is an exemplary view showing a simulation test result not including white noise according to the present invention.
도 15에 도시한 바와 같이, 백색잡음을 포함하지 않은 상태에서 0.1초 지락고장 시 고장점 상단의 영상전류의 파형, 크기 및 위상을 차례로 나타내고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 15, it can be seen that waveforms, magnitudes, and phases of the image current at the upper end of the failure point are sequentially shown when the ground fault is not detected for 0.1 seconds in the absence of white noise.
도 16은 본 발명에 따른 백색잡음을 포함하는 모의시험 결과를 나타내는 제1 예시도이다.16 is a first exemplary view showing a simulation result including white noise according to the present invention.
도 16에 도시한 바와 같이, Noise power 0.510-5, Sample time 0.110-4의 백색잡음을 포함하여 모의한 결과를 나타내고 있다. 도 15의 위상과 비교해보면 약간의 oscillation이 있지만 고장영역 범위 이내에 일정하게 들어가 있기 때문에, 고장상이 A상임을 판별하고 측정위치가 고장점 상단임을 판별할 수 있다.As shown in FIG. 16, the simulation result including the noise of 0.510-5 and the white noise of the sample time 0.110-4 is shown. Compared with the phase of FIG. 15, since there is a slight oscillation but is constantly within the range of the fault, it can be determined that the fault phase is A phase and that the measurement position is at the top of the fault point.
도 17은 본 발명에 따른 백색잡음을 포함하는 모의시험 결과를 나타내는 제2 예시도이다.17 is a second exemplary view showing a simulation result including white noise according to the present invention.
도 17에 도시한 바와 같이, Noise power 0.110-3, Sample time 0.110-4의 보다 큰 백색잡음를 포함시켜 모의한 결과를 나타내고 있다. 만약 도 16과 같이 이상적인 영상전류의 크기가 측정이 된다면 FI(Fault Indicator)를 발생시키는데 영상전류의 크기만 가지고도 가능하겠지만, 여기서의 파형을 살펴보면 고장전류의 크기가 oscillation하는 것을 확인할 수 있다. 즉, 비접지 배전계통의 영상전류의 크기는 비록 작지만 특정 전류크기 이상일 경우에 FI를 발생시키는 방법은 불가능하다는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 17, the simulation result including the white noise of Noise power 0.110-3 and Sample time 0.110-4 is shown. If the ideal size of the image current is measured as shown in FIG. 16, it is possible to generate a FI (Fault Indicator) but only the size of the image current can be seen, but looking at the waveform here, it can be seen that the magnitude of the fault current oscillates. That is, although the magnitude of the image current of the ungrounded distribution system is small, it can be seen that the method of generating FI is impossible when the current is larger than a specific current size.
그러나 본 발명에 따른 방법은 영상 전류의 위상이 oscillation하지만 대부분 고장영역으로 들어오기 때문에 Noise power 0.110-3, Sample time 0.110-4의 보다 큰 백색잡음을 포함하는 경우에서도 고장을 판별할 수 있음을 확인할 수 있다.However, the method according to the present invention oscillation of the phase of the image current, but most of them come into the failure region, it can be confirmed that the failure can be determined even if the noise includes a larger white noise of 0.110-3, Sample time 0.110-4 Can be.
이와 같이, 본 발명은 단말장치를 이용하여 측정된 영상전류의 위상이 선간 전압의 위상보다 기 설정된 임계범위 이내의 진상이면, 영상전류의 위상에 따라 고장상 즉, A상, B상 또는 C상 및 측정위치가 즉, 고장점 상단 또는 하단을 판별함으로써, 지락사고 발생으로 인한 고장상 및 이에 상응하는 고장구간을 정확하게 판별할 수 있다.As described above, according to the present invention, when the phase of the image current measured using the terminal device is a phase that is within a preset threshold range than the phase of the line voltage, the fault phase, that is, the A phase, the B phase, or the C phase, depending on the phase of the image current. And by determining the measurement position, that is, the top or bottom of the failure point, it is possible to accurately determine the fault phase and the corresponding fault section due to the ground fault occurrence.
본 명세서에서 개시된 비접지 배전계통에서 고장구간 및 고장상을 판별하기 위한 방법에서 사용되는 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.In the non-grounded power distribution system disclosed herein, a function used in the method for determining a fault section and a fault phase may be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). do. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
본 발명에 의한, 비접지 배전계통에서 고장구간 및 고장상을 판별하기 위한 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.The method for determining a fault section and a fault phase in an ungrounded power distribution system according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea of the present invention and is not limited to the above embodiments. In addition, the embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above is common knowledge in the technical field to which the present invention belongs As those skilled in the art can have various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention, it is not limited to the above embodiments and the accompanying drawings, of course, and not only the claims to be described below but also claims Judgment should be made including scope and equivalence.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비접지 배선계통의 구성을 나타내는 예시도이다.1 is an exemplary view showing the configuration of a non-grounded wiring system according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에서의 지락사고에 의한 영상전류의 분포를 나타내는 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating distribution of an image current due to a ground fault in FIG. 1.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 지락사고에 의한 전압벡터의 변화를 나타내는 예시도이다.3 is an exemplary diagram illustrating a change in a voltage vector due to a ground fault according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 개략적인 단말장치의 구성을 나타내는 예시도이다.4 is an exemplary view showing the configuration of a schematic terminal apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 A상 지락사고에 의한 벡터도를 나타내는 예시도이다.5 is an exemplary view showing a vector diagram due to A phase ground fault according to an embodiment of the present invention.
도 6은 발명의 일실시예에 따른 B상 지락사고에 의한 벡터도를 나타내는 예시도이다.6 is an exemplary view showing a vector diagram due to a phase B ground fault according to an embodiment of the present invention.
도 7은발명의 일실시예에 따른 C상 지락사고에 의한 벡터도를 나타내는 예시도이다.7 is an exemplary view showing a vector diagram due to a phase C ground fault according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 영상전류와 선간전압의 관계를 나타내는 예시도이다.8 is an exemplary diagram illustrating a relationship between an image current and a line voltage according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 고장상 및 고장구간 상단을 판별하기 위한 영역을 나타내는 예시도이다.9 is an exemplary view showing a region for determining a fault phase and an upper end of a fault section according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 모의 배전계통의 구성을 나타내는 예시 도이다.10 is an exemplary view showing the configuration of a simulated distribution system according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 A상 지락사고에 의한 영상전류의 크기와 위상을 측정한 결과를 나타내는 예시도이다.11 is an exemplary view showing a result of measuring the magnitude and phase of an image current caused by an A phase ground fault according to the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 B상 지락사고에 의한 영상전류의 크기와 위상을 측정한 결과를 나타내는 예시도이다.12 is an exemplary view showing a result of measuring the magnitude and phase of an image current caused by a B-phase ground fault according to the present invention.
도 13은 본 발명에 따른 C상 지락사고에 의한 영상전류의 크기와 위상을 측정한 결과를 나타내는 예시도이다.Figure 13 is an exemplary view showing a result of measuring the magnitude and phase of the image current due to the C-phase ground fault according to the present invention.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 비접지 배선계통에서 모의시험 결과를 나타내는 예시도이다.14 is an exemplary view showing a simulation test result in an ungrounded wiring system according to an embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명에 따른 백색잡음을 포함하지 않은 모의시험 결과를 나타내는 예시도이다.15 is an exemplary view showing a simulation test result not including white noise according to the present invention.
도 16은 본 발명에 따른 백색잡음을 포함하는 모의시험 결과를 나타내는 제1 예시도이다.16 is a first exemplary view showing a simulation result including white noise according to the present invention.
도 17은 본 발명에 따른 백색잡음을 포함하는 모의시험 결과를 나타내는 제2 예시도이다.17 is a second exemplary view showing a simulation result including white noise according to the present invention.
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