KR20110046754A - Apparatus for Synchronized Phasor Measurement Unit Using The Re-sampling Technique - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페이저 측정장치(Phasor Measurment Unit, PMU)에 재샘플링 기법을 적용하여 계통 주파수의 변동에 관계없이 전압과 전류에 대한 정확한 페이저 값을 계산할 수 있도록 하는 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a time-synchronized phasor measuring device to which the resampling technique is applied. More specifically, the resampling technique is applied to a phasor measuring unit (PMU) so that the voltage and the current can be changed regardless of the system frequency. The present invention relates to a time-synchronized phaser measuring device and a method to which a resampling technique for calculating an accurate phaser value is applied.
현대 전력계통은 전력수요의 증가에 따라 갈수록 대형화되고 있으며, 민감하고 다양한 특성의 부하와 설비요소가 지리적으로 넓고 복잡하게 분포되어 있다. 따라서 전력계통에 대한 정밀 감시 및 운용이 매우 어려운 상황이다.Modern electric power system is getting bigger and bigger as the demand of electric power is increasing, and load and equipment elements of sensitive and various characteristics are geographically wide and complicated. Therefore, it is very difficult to closely monitor and operate the power system.
이러한 전력계통의 신뢰도를 증진시키기 위해서 실시간 전역 감시 및 안정도 제어에 대한 연구가 요구되고 있으며, 시각 동기 기술의 발달로 페이저 측정장치(Phasor Measurement Unit)를 이용한 감시제어 시스템은 이러한 요구에 대한 효과적인 대안으로 제시되고 있다.In order to improve the reliability of such a power system, research on real-time global monitoring and stability control is required. With the development of visual synchronization technology, a monitoring control system using a phaser measurement unit is an effective alternative to this requirement. Is being presented.
즉, 상기 시각 동기된 페이저 측정장치(Synchronized Phasor Measurement Unit)는 전력계통에 설치되어 계통의 상태변수인 전압 및 전류의 크기와 위상각을 측정하고 계통의 동기탈조, 전압 안정도, 미소신호 안정도를 감시할 수 있는 장치이며, 이와 같이 측정된 데이터는 계통운영과 계통제어 및 계통외란 분석 등에 사용된다.That is, the Synchronized Phasor Measurement Unit is installed in the power system to measure the magnitude and phase angle of the voltage and current, which are the state variables of the system, and to monitor the system's synchronous disengagement, voltage stability, and microsignal stability. The measured data is used for system operation, system control and system disturbance analysis.
상기 시각 동기화 페이저 측정장치는, 논문 조기선, 허문준, 채명석, 신중린, 건국대학교 전기공학과, 군장공업대학, 'GPS를 이용한 동기페이저측정장치의 EMTP모델 구현', 대한전기학회 하계학술대회 논문집 1999. 7. 19-21 (p1262-p1266)과, 미국 특허 7,480,580 등에서 그 구성 내지 작동원리에 대해 설명하고 있다.The device for measuring time-synchronized phaser, Cho, Sun-Hoon, Heo Moon-Joon, Chae Myung-Seok, Shin, Shin-Rin, Department of Electrical Engineering, Konkuk University, Gunjang Institute of Technology, Implementation of EMTP Model for Synchronous Phase-Measuring Device using GPS, The Korean Institute of Electrical Engineers 1999. 7 19-21 (p1262-p1266) and US Pat. No. 7,480,580 and the like describe the construction or the operating principle thereof.
상기와 같은 종래 기술에 의한 위상 측정장치(PMU)는 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT) 알고리즘을 사용하여 페이저를 계산하는 데, 아날로그 신호를 디지털 신호로 고정된 시간으로 샘플링한 데이터를 이용한다.The conventional phase measuring apparatus PMU calculates a pager using a Discrete Fourier Transform (DFT) algorithm, and uses data obtained by sampling an analog signal into a digital signal at a fixed time.
상기 고정된 시간으로 샘플링된 데이터는 정상상태에서는 상기 DFT 알고리즘에서 정확한 전압과 전류의 위상 및 크기를 제공하지만, 과도상태에서는 그 정확도가 현저히 떨어지는 문제가 있다.The data sampled at a fixed time provides a correct phase and magnitude of the voltage and current in the DFT algorithm in a steady state, but the accuracy is significantly degraded in a transient state.
특히, 계통 주파수가 60 Hz에서 크게 벗어나면 상기 기존의 PMU 장치는 전압과 전류의 위상 및 크기에 대한 정확도가 더욱 떨어지는 문제가 있다.In particular, when the system frequency is greatly deviated from 60 Hz, the conventional PMU device has a problem in that accuracy of phase and magnitude of voltage and current is further reduced.
이러한 문제를 보완하기 위해 최근에는 상기 계통 주파수를 측정해서 오차가 발생한 위상과 크기를 보상하는 방법이 제안되고 있으나, 여전히 상기 계통 주파수를 추정하기 때문에 정확도가 크게 향상되지 않는 문제가 있다.Recently, a method of compensating a phase and magnitude in which an error occurs by measuring the grid frequency has been proposed to compensate for this problem. However, since the grid frequency is estimated, the accuracy is not greatly improved.
다른 방법으로 상기 계통 주파수가 60 Hz를 벗어나는 경우 이것을 보상하기 위해서 복잡한 수식에 의해서 보상하려는 방법이 제시되기도 하나, 상기 계통 주파수가 60 Hz에서 크게 벗어나는 경우, 즉 60 Hz에서 1 Hz 이상 벗어나는 경우에는 그 정확도가 크게 향상되지 않고 있다.Alternatively, a complex equation is proposed to compensate for the case where the system frequency is out of 60 Hz, but if the system frequency is significantly out of 60 Hz, ie more than 1 Hz out of 60 Hz, Accuracy is not greatly improved.
도 1은 1200MVA 원자력 발전기에 출력을 200MW에 두고 차단기를 개방했을 때, 종래 기술에 의한 위상 측정장치(PMU) 알고리즘을 적용하여 측정한 발전기 단자전압(2)과 주파수(1)의 파형을 나타낸다.Fig. 1 shows the waveforms of the
도 1을 참조하면, 차단기가 개방된 후 발전기 주파수(1)는 상승하여 60.8 Hz까지 도달됨을 알 수 있다. 이때, 측정된 상기 단자전압(2)은 상기 계통 주파수가 60 Hz일 때는 정상적으로 측정되다가, 상기 주파수가 60 Hz에서 벗어남에 따라 진동함을 보여주며, 이것은 종래 기술에 의한 위상 측정장치(PMU) 알고리즘이 상기 계통 주파수가 60 Hz에서 크게 벗어날 때 나타나는 현상임을 보여준다. 도 1에서는 단자전압의 크기만을 보여주고 있지만 위상 값 또한 부정확하게 된다. 이때, 상기 주파수 측정은 상기 발전기 단자전압의 주파수를 주파수/전압 변환기(f/V 변환기)를 통하여 측정된 값이다.Referring to Figure 1, it can be seen that after the breaker is opened, the
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 재샘플링 기법을 적용하여 계통 주파수가 60 Hz에서 벗어나는 경우에도 전압과 전류의 정확한 페이저 위상 및 크기를 계산할 수 있도록 하는 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, and the resampling technique is applied to enable the resampling technique to calculate the correct phaser phase and magnitude of voltage and current even when the system frequency deviates from 60 Hz. It is an object of the present invention to provide a synchronous pager measuring apparatus and method thereof.
또한, 본 발명의 다른 목적은 신뢰도 높은 계통운전과 정확한 계통제어 및 외란분석 등을 수행하여 정전사고 방지 등의 전력계통 신뢰도를 증가시킬 수 있도록 하는 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is an apparatus and method for measuring time-synchronized phaser using a resampling technique to increase power system reliability such as power failure prevention by performing reliable system operation, accurate system control, and disturbance analysis. To provide.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정장치는, 계통에서 측정되는 PT 전압과 CT 전류의 아날로그 신호에 대한 동기 페이저 측정장치로서, 시각 동기화된 샘플링 카운터 신호와 상기 샘플링 카운터 신호에 대한 GPS 초(Second)를 출력하는 동기 클럭 발생부와; 상기 샘플링 카운터 신호를 입력받아 상기 아날로그 신호를 샘플링하는 A/D 컨버터와; 상기 A/D 컨버터에서 샘플링된 신호를 다운 샘플링하는 재샘플링부; 및 상기 재샘플링부에서 다운 샘플링된 신호를 페이저로 계산하는 페이저 연산부;를 포함한다.As a means for solving the above problem, the time-synchronized phaser measuring apparatus to which the resampling technique according to the present invention is applied is a time-synchronized sampling apparatus for synchronizing phaser measuring an analog signal of PT voltage and CT current measured in a system. A synchronous clock generator for outputting a GPS second for a counter signal and the sampling counter signal; An A / D converter receiving the sampling counter signal and sampling the analog signal; A resampling unit for down sampling the signal sampled by the A / D converter; And a pager calculator configured to calculate a down sampled signal by the resampling unit as a pager.
여기서 상기 동기 클럭 발생부는, GPS에서 수신된 1PPS와 IRIG-B 신호로 시각 동기화된 GPS 시계와; 상기 샘플링 카운터 신호를 발생하여 상기 A/D 컨버터로 출력하는 계측기 실시간 시계(Local Clock); 및 상기 계측기 실시간 시계로부터 샘플링 신호를 입력받아 상기 페이저 연산부로 상기 GPS 초(Second)를 출력하는 GPS 초 샘플링부;를 구비할 수 있다. The synchronization clock generation unit may include: a GPS clock time-synchronized with 1PPS and an IRIG-B signal received from a GPS; A local clock for generating the sampling counter signal and outputting the sampling counter signal to the A / D converter; And a GPS second sampling unit configured to receive a sampling signal from the measuring instrument real-time clock and output the GPS seconds to the pager calculator.
상기 페이저 연산부는, 상기 다운 샘플링된 신호를 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT) 알고리즘을 이용하여 페이저로 계산하고 상기 GPS 초를 이용하여 타임 스탬프(Time Stamp)할 수 있다. The phaser calculator may calculate the downsampled signal as a pager using a Discrete Fourier Transform (DFT) algorithm and time stamp the GPS seconds using the GPS seconds.
또한 상기 시각 동기화 페이저 측정장치는, 상기 PT 전압과 CT 전류의 아날로그 신호를 입력받아 고조파와 노이즈를 필터링하고 상기 필터링된 아날로그 신호를 상기 A/D 컨버터로 출력하기 위해 버터워스 필터(Butterworth Filter)와 같은 아날로그 필터를 더 포함할 수 있다. In addition, the time-synchronized phaser measuring device, and receives an analog signal of the PT voltage and CT current to filter the harmonics and noise, and to output the filtered analog signal to the A / D converter and a Butterworth filter (Butterworth Filter) The same analog filter may be further included.
또한, 상기 시각 동기화 페이저 측정장치는, 상기 아날로그 필터에서 필터링된 신호를 입력받아 아날로그 전압의 계통 주파수를 전압으로 변환하여 상기 A/D 컨버터로 출력하는 주파수/전압(f/V) 변환기를 더 포함할 수 있다. The apparatus for measuring time synchronization phaser further includes a frequency / voltage (f / V) converter which receives the signal filtered by the analog filter and converts a system frequency of the analog voltage into a voltage and outputs the voltage to the A / D converter. can do.
여기서, 상기 시각 동기화 페이저 측정장치는, 상기 A/D 컨버터에서 샘플링된 신호의 노이즈를 제거하고 상기 다운 샘플링의 샘플링 주파수로 이용되는 시스템 주파수를 필터링하여 상기 재샘플링부에 제공하는 시스템 주파수 필터를 더 포함할 수 있다. The apparatus for measuring time synchronization phaser further removes noise of a signal sampled by the A / D converter, filters a system frequency used as a sampling frequency of the downsampling, and provides a system frequency filter provided to the resampling unit. It may include.
또한, 상기 재샘플링부는 라그랑제(Lagrange) 보간법에 의해 다운 샘플링할 수 있다. In addition, the resampling unit may down-sample by Lagrange interpolation.
상술한 과제를 해결하기 위한 또다른 수단으로서, 본 발명에 의한 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정방법은, 계통에서 측정된 PT 전압과 CT 전류의 아날로그 신호에 대한 동기 페이저 측정방법에 있어서, (a)상기 아날로그 신호의 고조파와 노이즈를 필터링하는 단계(S10)와; (b)상기 (a)단계에서 필터링된 신호를 시각 동기화된 샘플링 카운터 신호에 의해 샘플링하는 단계(S20)와; (c)상기 (b)단계에서 샘플링된 신호를 다운 샘플링하는 단계(S30); 및 (d)상기 (c)단계에서 다운 샘플링된 신호를 이산 퓨리에 변환(DFT) 알고리즘에 의해 페이저로 계산하는 단계(S40);를 포함한다.As another means for solving the above-mentioned problems, the time-synchronized phaser measuring method to which the resampling technique according to the present invention is applied, in the method for measuring the synchronous phaser on an analog signal of PT voltage and CT current measured in a system ( a) filtering harmonics and noise of the analog signal (S10); (b) sampling (S20) the signal filtered in the step (a) by a time-synchronized sampling counter signal; (c) down sampling the signal sampled in the step (b) (S30); And (d) calculating the down-sampled signal in step (c) into a pager by a Discrete Fourier Transform (DFT) algorithm (S40).
상기 구성을 갖는 본 발명에 의한 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정장치 및 그 방법은 계통 주파수가 60 Hz에서 1 Hz 이상 크게 변동하더라도 측정하고자하는 전압과 전류의 페이저 값을 정확하게 계산하는 효과가 있다.The apparatus and method for synchronizing time-phased phaser with the resampling technique according to the present invention having the above-described configuration have an effect of accurately calculating phaser values of voltage and current to be measured even when the system frequency varies greatly from 60 Hz to 1 Hz or more. .
또한, 정상상태뿐만 아니라 과도상태에서도 정확한 전압과 전류의 페이저 데이터를 제공함으로써, 계통운영 및 계통제어의 신뢰성을 증진시키는 효과가 있다.In addition, by providing accurate voltage and current pager data in the transient state as well as in the steady state, there is an effect of improving the reliability of the system operation and control system.
덧붙여, 계통 주파수의 변동에 상관없이 정확한 페이저 데이터를 계산하여 정확한 발전설비 수치모델의 파라미터를 도출함으로써, 정전사고 방지 및 계통 안정도를 향상시키는 효과가 있다.In addition, accurate pager data can be calculated to derive accurate numerical parameters of power generation facilities regardless of system frequency fluctuations, thereby preventing power failure and improving system stability.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 발명의 실시예를 설명할 때 동일한 기능 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals will be used for components having the same functions and functions when describing the embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시각 동기화 페이저 측정장치(100)의 구성도이다.2 is a block diagram of an
본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정장치(Phasor Measurement Unit, PMU)(100)는 계통에서 측정되는 PT(Petential Transformer) 전압과 CT(Current Transformer) 전류의 아날로그 신호를 시각 동기화 시킨 페이저 측정장치로서 도 2에서 도시하는 바와 같이, 동기 클럭 발생부(110), A/D 컨버터(140), 재샘플링부(160) 및 페이저 연산부(160)를 구비한다.The time-synchronized phaser measuring unit (PMU) 100 according to the present invention is a phaser measuring apparatus which visually synchronizes an analog signal of PT (Petential Transformer) voltage and CT (Current Transformer) current measured in a system. As shown in FIG. 1, a
상기 동기 클럭 발생부(110)는 시각 동기화된 샘플링 카운터 신호를 발생시키고 상기 샘플링 카운터 신호에 대응한 GPS 초(Second)를 출력한다. The
보다 구체적으로 살펴보면, 상기 동기 클럭 발생부(110)는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신기를 장착하여 시각 동기화된 신호를 발생시키는 기능을 수행하는 수단으로서, 도 4에서 도시하는 바와 같이 GPS 시계(GPS Clock, 111), 계측기 실시간 시계(Local Clock, 112) 및 GPS 초 샘플링부(113)를 포함한다. In more detail, the
상기 GPS 시계(111)는 GPS 수신기에서 수신된 1PPS(Pulse Per Second)와 IRIG(Inter-Range Instrumentation Group)-B 신호로 시각 동기화된 장치로서, 별도로 내부에 오실레이터와 카운터를 구비하고 있다.The
상기 계측기 실시간 시계(Local Clock, 112)는 상기 샘플링 카운터 신호를 상기 A/D 컨버터(140)로 출력하고 상기 A/D 컨버터(140)는 상기 샘플링 카운터 신호를 받아 아날로그 신호를 샘플링하게 된다.The instrument
상기 GPS 초 샘플링부(113)는 상기 계측기 실시간 시계(112)로부터 샘플링 신호를 입력받아 상기 페이저 연산부로 GPS 초(Second)를 출력하는 기능을 수행한다. 이때, 상기 GPS 초 시간은 상기 페이저 연산부(170)에서 측정된 데이터를 타임 스탬프(time stamp)할 때 사용된다. The GPS
한편, 상기 A/D 컨버터(140)는 상기 동기 클럭 발생부(110)로부터 상기 샘플링 카운터 신호를 받아 상기 PT 전압과 CT 전류의 아날로그 신호에 대한 샘플링을 수행한다.The A /
상기 재샘플링부(160)는 상기 A/D 컨버터(140)에서 샘플링된 신호에 대한 재샘플링 즉, 다운 샘플링을 수행한다.The
이때, 상기 재샘플링부(160)에서는 선형 또는 2차 이상의 라그랑 제(Lagrange) 보간법 또는 다른 보간법을 이용한 다운 샘플링 기법이 적용된다. In this case, the
상기 페이저 연산부(170)는 상기 재샘플링부(160)에서 다운 샘플링된 신호를 페이저로 계산하는 기능을 수행한다.The
이때, 상기 페이저 연산부(170)에서의 페이저 계산은 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT) 알고리즘을 이용하고, 상기 계산된 페이저는 상기 GPS 초를 이용하여 타임 스탬프된다.In this case, the pager calculation in the
본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정장치(100)는 도 2에서 도시한 바와 같이, 계통에서 측정되는 상기 PT 전압과 CT 전류의 아날로그 신호를 입력받아 상기 아날로그 신호의 고조파와 노이즈를 제거하여 상기 A/D 컨버터(140)로 출력하는 아날로그 필터(120)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 아날로그 필터(120)는 버터워스 아날로그 필터(Butterworth Filter)가 사용되는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, the time-synchronized
또한, 상기 시각 동기화 페이저 측정장치(100)는 상기 아날로그 필터(120)와 A/D 컨버터(140) 사이에 주파수/전압 변환기(f/V 변환기)(130)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 주파수/전압 변환기(f/V 변환기)(130)는 상기 아날로그 필터(120)에서 필터링된 신호를 입력받아 아날로그 전압의 계통 주파수를 전압으로 변환하여 상기 A/D 컨버터(140)로 출력하는 기능을 수행한다.In addition, the time-synchronized
또한, 상기 시각 동기화 페이저 측정장치(100)는 상기 A/D 컨버터(140)에서 샘플링된 신호를 입력받아 노이즈를 제거하여 깨끗한 신호를 상기 재샘플링부(160)로 출력하고 시스템 주파수를 필터링하는 시스템 주파수 필터(150)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 시스템 주파수 필터(150)에서 필터링된 시스템 주파수는 상기 재 샘플링부(160)에서 다운 샘플링, 즉 재샘플링할 때 샘플링 주파수로 사용된다.In addition, the time-synchronized
도 3은 상기 재샘플링부(160)에서 재샘플링 기법이 적용된 예시도이다.3 is an exemplary diagram to which a resampling technique is applied in the
이하는, 도 3을 참조하며 상기 재샘플링부(160)에서의 재샘플링, 즉 다운 샘플링되는 원리에 대해 상세하게 설명한다. 여기서는 2차 라그랑제(Lagrange 2) 보간법을 이용하여 다운 샘플링이 수행되고 있다.Hereinafter, the principle of resampling, that is, downsampling in the
상기 A/D 컨버터(140)에서 샘플링되는 주파수는 6.0 kHz 이상의 높은 주파수로 아날로그 신호를 디지털 데이터로 변환한다.The frequency sampled by the A /
도 3에서의 데이터 주기(161)는 상기 A/D 컨버터(140)에서 수행하고 취득된 디지털 데이터 주기이고, 상기 다운 샘플링되는 주기(162)는 상기 계통 주파수의 24배의 역수와 같다.The
즉, 상기 A/D 컨버터(140)에서 측정된 데이터(163-1 내지 163-4)는 상기 2차 라그랑제 보간법을 이용하여 다운 샘플링된 데이터(164-1 내지 164-4)를 생성하게 된다.That is, the data 163-1 to 163-4 measured by the A /
상기에서 사용된 2차 라그랑제 보간법은 측정된 디지털 데이터 3개를 라고 하고 찾고자 하는 데이터를 T(x,z) 라고 하면 계산식은 아래 수학식 1과 같다.The second-order Lagrangian interpolation used above uses three measured digital data. Suppose that the data you want to find T (x, z) is as shown in
여기서, 는 측정된 데이터, T(x,z)는 보간하고자 하는 점, x는 보간하고자 하는 시간, y는 보간하고자 하는 계통 전압 또는 전류 값(unknown)을 각각 의미한다.here, Is the measured data, T (x, z) is the point to be interpolated, x is the time to be interpolated, and y is the grid voltage or current value (unknown) to be interpolated, respectively.
상기와 같이 상기 재샘플링부(160)에서 다운 샘플링된 신호는 상기 페이저 연산부(170)에서 페어져로 계산된다.As described above, the signal down-sampled by the
다음은, 이산 퓨리에 변환(Discrete Fourier Transform, DFT) 알고리즘을 이용하여 상기 재샘플링된 신호에 대해 페이저 계산을 수행하는 상기 페이저 연산부(170)의 계산원리에 대해 설명한다.Next, the calculation principle of the
상기 페이저 연산부(170)에서 페이저 계산을 위한 상기 DFT 알고리즘 식은 다음의 수학식 2 내지 수학식 6과 같다.The DFT algorithm equation for pager calculation in the
여기서, N은 재샘플링된 개수, Xc는 실수부 페이저 값, Xs는 허수부 페이저 값을 각각 의미한다.Here, N is the resampled number, Xc is the real part pager value, and Xs is the imaginary part pager value.
이때, 상기 수학식 2를 측정되는 아날로그 신호라고 가정하며, 이 값에 대한 페이저 표현은 상기 수학식 3과 같다.In this case, it is assumed that
상기 수학식 4는 디지털로 샘플링된 데이터를 표현한 식이다.
상기 디지털 데이터를 상기 수학식 5의 DFT로 적용하고 이것을 상기 수학식 6과 같이 페이저로서 실수부와 허수부로 표현할 수 있다.The digital data may be applied as a DFT of Equation 5 and expressed as a real part and an imaginary part as a pager as shown in
이때, 상기 페이저 연산부(170)에서 최종 계산된 페이저는 상술한 바와 같이, 상기 동기 클럭 발생부(110)에서 출력된 상기 GPS 초(Second)를 사용하여 타임 스탬프(Time Stamp)된다.In this case, the pager finally calculated by the
이때, 본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정장치(100)는 상기 페이저 연산부(170)에서 계산된 페이저를 상위 감시시스템으로 전송하는 네트워크(180)를 더 포함할 수 있다.In this case, the time-synchronized
도 4는 본 발명에 의한 시각 동기와 페이저 측정장치(PMU, 100)가 설치된 전체 시스템 구성의 예시도이다.4 is an exemplary diagram of an overall system configuration in which the time synchronization and pager measurement device (PMU) 100 according to the present invention is installed.
본 발명에 의한 페이저 측정장치(PMU, 100)가 설치된 전체 시스템은 도 5에 서 도시하는 바와 같이, 상기 페이저 측정장치(PMU, 100)를 발전기(210)의 앞단에 설치하고, CT 전류신호(220)와 PT 전압신호(230)를 측정하도록 하였다.In the entire system in which the phaser measuring device (PMU) 100 according to the present invention is installed, the phaser measuring device (PMU) 100 is installed at the front end of the
또한, 송전선로(240)에 의해서 상기 발전기(210) 출력을 전송할 때 갑자기 전력 시스템(260)으로부터 차단기(250)를 개방하여 상기 발전기(210)의 주파수가 상승하도록 하였다.In addition, when transmitting the
이때, 사용된 시스템은 Real-Time 제어기가 있는 NI-PXI 시스템이고, 샘플링 속도는 9 kHz이며, 내부 재샘플링 속도는 계통 주파수의 24(24*fsys)배로 하였다.The system used was an NI-PXI system with a real-time controller, a sampling rate of 9 kHz, and an internal resampling rate of 24 (24 * fsys) times the system frequency.
상기 계통 주파수 측정은 NI SCXI-1126 모듈을 사용하여 주파수를 전압으로 변환하도록 하였다. 이때, 상기 도 1에서의 아날로그 필터(120)은 버터워스 필터이다.The system frequency measurement was performed using the NI SCXI-1126 module to convert frequency to voltage. In this case, the
도 5은 본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정장치(PMU, 100)가 적용되어 800MVA 원자력 발전기에 출력을 170MW로 두고 상기 차단기(250)를 개방했을 때 측정한 결과이다.5 is a measurement result when the
이때, 측정된 주파수(310)는 61.1 Hz까지 상승하였다. 상기 측정된 주파수(310)는 기존의 페이저 측정장치(PMU)에 대한 실험예를 나타내는 도 1에서 보다도 더 높게 상승하였음을 알 수 있다.At this time, the measured
그러나, 기존의 페이저 측정장치(PMU)에 대한 실험예인 도 1에서 관찰되는 전압진동은 도 5에서의 단자전압(320)에서는 관찰되지 않고 있으며, 단지 기타 다른 노이즈만 나타나고 있음을 알 수 있다.However, it can be seen that the voltage vibration observed in FIG. 1, which is an experimental example of a conventional PMU, is not observed in the
도 5에서의 상기 단자전압의 노이즈는 아날로그 신호를 측정하는 입력단에서 도 2 및 도 3에서 도시된 상기 아날로그 필터(20)에 LC 필터가 사용된 경우이다.The noise of the terminal voltage in FIG. 5 is a case where an LC filter is used in the analog filter 20 shown in FIGS. 2 and 3 at an input terminal for measuring an analog signal.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 재삼플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정장치를 이용하는 경우, 60 Hz를 크게 벗어나는 경우에 기존 알고리즘에서 발생되는 진동현상을 제거시킴으로써, 계통 주파수가 60 Hz에서 1 Hz 이상 크게 변동하는 경우라도 측정하고자 하는 전압/전류의 페이저 값을 정확하게 계산하여 계통운영 및 계통제어의 신뢰성 내지 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In the case of using the time-synchronized phasor measurement device to which the resampling technique according to the present invention has the above-described configuration, the system frequency is removed from 60 Hz to 1 Hz by eliminating the vibration phenomenon generated by the existing algorithm when it greatly deviates from 60 Hz. Even in the case of a large fluctuation, it is possible to accurately calculate the phaser value of the voltage / current to be measured, thereby improving the reliability or stability of the system operation and the system control.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정방법의 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of measuring a time synchronization pager to which a resampling technique is applied according to an embodiment of the present invention.
이하는, 상술한 본 발명의 시각 동기화 페이저 측정장치에 관한 부분과 설명이 중복되는 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.In the following, the description of the parts of the time-synchronized phaser measuring apparatus of the present invention and the description overlapping will be omitted.
본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정방법은 계통에서 측정된 PT 전압과 CT 전류의 아날로그 신호에 대한 동기 페이저 측정방법으로서 도 6에서 나타낸 바와 같이, 아날로그 신호 필터링 단계(S10), 샘플링 단계(S20), 다운 샘플링 단계(S30) 및 페이저 계산 단계(S40)를 포함한다.According to the present invention, the method for measuring time-synchronized phaser is a method for measuring a synchronized phaser for an analog signal of PT voltage and CT current measured in a system, as shown in FIG. 6, an analog signal filtering step S10, a sampling step S20, A down sampling step S30 and a pager calculation step S40 are included.
즉, 본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정방법은 다음과 같다.That is, the method for measuring time synchronization phaser according to the present invention is as follows.
먼저, 상기 계통에서 측정된 아날로그 신호의 고조파와 노이즈를 필터링(제거)한다(S10).First, harmonics and noise of the analog signal measured by the system are filtered (removed) (S10).
그 다음, 상기 필터링된 신호를 시각 동기화된 샘플링 카운터 신호에 의해 샘플링한다(S20).Next, the filtered signal is sampled by the time-synchronized sampling counter signal (S20).
그 다음, 상기 샘플링된 신호를 재샘플링 즉, 다운 샘플링한다(S30).Next, the sampled signal is resampled, that is, downsampled (S30).
그 다음, 상기 다운 샘플링된 신호를 이산 퓨리에 변환(DFT) 알고리즘을 이용하여 페이저로 계산한다(S40). 이때, 상기 페이저 계산 단계(S40)에는 상기 계산된 페이저를 상기 샘플링 카운터 신호에 대한 GPS 초(Second)에 의해 타임 스탬프(Time Stamp)하는 단계를 더 포함할 수 있다.Next, the down-sampled signal is calculated as a pager using a Discrete Fourier Transform (DFT) algorithm (S40). In this case, the phaser calculating step S40 may further include time stamping the calculated phaser by GPS seconds for the sampling counter signal.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 재샘플링 기법이 적용된 시각 동기화 페이저 측정방법을 보다 구체적으로 도시한 순서도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of measuring a time synchronization pager to which a resampling technique is applied according to another embodiment of the present invention.
본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정방법은 도 8에서 나타낸 바와 같이, 상기 아날로그 필터링 단계(S10)와 샘플링 단계(S20) 사이에 상기 아날로그 필터링 단계(S10)에서 필터링된 아날로그 전압의 계통 주파수를 전압으로 변환하는 주파수/전압(f/V) 변환 단계(S15)를 더 포함한다.As shown in FIG. 8, the time synchronization measurement method according to the present invention uses the system frequency of the analog voltage filtered in the analog filtering step S10 between the analog filtering step S10 and the sampling step S20 as a voltage. A frequency / voltage (f / V) converting step S15 is further included.
또한, 상기 샘플링 단계(S20)와 다운 샘플링 단계(S30) 사이에는 상기 샘플링 단계(S20)에서 샘플링된 신호의 노이즈를 제거하고 상기 다운 샘플링 단계(S30)에서 다운 샘플링의 샘플링 주파수로 사용되는 시스템 주파수를 필터링 하는 노이즈·시스템 주파수 필터링 단계(S25)를 더 포함할 수 있다.In addition, between the sampling step S20 and the down sampling step S30, a noise of a signal sampled in the sampling step S20 is removed and a system frequency used as a sampling frequency of down sampling in the down sampling step S30. The method may further include a noise / system frequency filtering step S25 for filtering.
또한, 상기 페이저 계산 단계(S40)에서 계산된 페이저를 상위 감시 시스템으로 전송하는 단계(S50)를 더 포함할 수 있다.In addition, the method may further include a step S50 of transmitting the pager calculated in the pager calculation step S40 to a higher monitoring system.
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시 예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업 자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed to solve the technical problem, and those skilled in the art to which the present invention pertains (ie, those skilled in the art) various modifications, changes, and additions within the spirit and scope of the present invention. It should be understood that such modifications and the like fall within the scope of the following claims.
도 1은 주파수 변동시 종래 기술에 의한 페이저 측정장치(PMU)에 의한 측정결과를 나타내는 예시도1 is an exemplary view showing a measurement result by a phaser measuring device (PMU) according to the prior art when the frequency fluctuates
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시각 동기화 페이저 측정장치의 구성도2 is a block diagram of an apparatus for measuring a time synchronization phaser according to an embodiment of the present invention.
도 3은 재샘플링부에서의 라그랑제 보간법에 의한 다운 샘플링 예시도3 is an example of downsampling by Lagrangian interpolation in a resampling unit
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 시각 동기화 페이저 측정장치의 구성도4 is a block diagram of an apparatus for measuring a time synchronization phaser according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정장치가 설치된 전체 시스템의 예시도이다.5 is an exemplary diagram of an entire system provided with a time synchronization phaser measuring apparatus according to the present invention.
도 6은 주파수 변동시 본 발명에 의한 시각 동기화 페이저 측정장치에 의한 측정결과를 나타내는 예시도6 is an exemplary view showing a measurement result by the time-synchronized phaser measuring apparatus according to the present invention when the frequency is changed.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 시각 동기화 페이저 측정방법의 순서도7 is a flowchart illustrating a method of measuring a time synchronization phaser according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시각 동기화 페이저 측정방법의 순서도8 is a flowchart illustrating a method of measuring a time synchronization phaser according to another embodiment of the present invention.
[ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ][Description of Code for Major Parts of Drawing]
100 : PMU 110 : 동기 클럭 발생부100: PMU 110: synchronous clock generator
111 : GPS 시계(GPS Clock) 112 : 계측기 실시간 시계(GPS Clock)111: GPS Clock 112: Instrument Real Time Clock
113 : GPS 초 샘플링부 120 : 아날로그 필터113: GPS second sampling unit 120: analog filter
130 : 주파수/전압(f/V) 변환기 140 : A/D 컨버터130: frequency / voltage (f / V) converter 140: A / D converter
150 : 시스템 주파수 필터 160 : 재샘플링부150: system frequency filter 160: resampling unit
161 : 데이터 주기 162 : 다운 샘플 되는 주기161
163-1 내지 163-4 : A/D 컨버터에서 측정된 데이터163-1 to 163-4: Data measured by A / D converter
164-1 내지 164-4 : 다운 샘플링된 데이터164-1 to 164-4: down-sampled data
170 : 페이저 연산부 180 : 네트워크170: pager calculator 180: network
210 : 발전기 220 : CT 전류신호210: generator 220: CT current signal
230 : PT 전압신호 240 : 송전선로230: PT voltage signal 240: transmission line
250 : 차단기 260 : 전력 시스템250: breaker 260: power system
310 : 측정된 주파수 320 : 단자전압 선310: measured frequency 320: terminal voltage wire
S10 : 아날로그 신호 필터링 단계 S15 : 주파수/전압 변환 단계S10: analog signal filtering step S15: frequency / voltage conversion step
S20 : 샘플링 단계 S20: Sampling Step
S25 : 노이즈제거·시스템주파수 필터링단계S25: Noise reduction and system frequency filtering
S30 : 다운 샘플링 단계 S40 : 페이저 계산 단계S30: Down Sampling Step S40: Phaser Calculation Step
S50 : 상위 감시 시스템으로 전송하는 단계S50: step of transmitting to the upper monitoring system
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101386015B1 (en) * | 2012-11-12 | 2014-04-16 | 한국전기연구원 | A method and apparatus for the generator disturbance phasor recorder including the measurement of generator load angle |
CN112368584A (en) * | 2018-06-28 | 2021-02-12 | 斯奈普泰克有限公司 | Method and apparatus for time synchronized phasor measurement |
CN113466552A (en) * | 2021-07-14 | 2021-10-01 | 南京海兴电网技术有限公司 | Frequency tracking method under constant-interval sampling |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20170028147A (en) | 2015-09-03 | 2017-03-13 | 한국전기연구원 | Model Parameter Validation Apparatus for Power Plant using the Staged Tests and method thereof |
KR102230468B1 (en) | 2015-09-03 | 2021-03-23 | 한국전기연구원 | Model Calibration Apparatus for Power Facilities using Power System Disturbance Data and method thereof |
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CN109557371B (en) * | 2018-12-19 | 2020-06-09 | 清华大学 | Synchronous time service and time keeping method for phasor measurement of power distribution network |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20020032194A (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-03 | 장근호 | a |
KR20090028265A (en) * | 2007-09-14 | 2009-03-18 | 엘에스산전 주식회사 | Phasor measurement unit performing data compression and transmission |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101386015B1 (en) * | 2012-11-12 | 2014-04-16 | 한국전기연구원 | A method and apparatus for the generator disturbance phasor recorder including the measurement of generator load angle |
CN112368584A (en) * | 2018-06-28 | 2021-02-12 | 斯奈普泰克有限公司 | Method and apparatus for time synchronized phasor measurement |
CN113466552A (en) * | 2021-07-14 | 2021-10-01 | 南京海兴电网技术有限公司 | Frequency tracking method under constant-interval sampling |
CN113466552B (en) * | 2021-07-14 | 2024-02-02 | 南京海兴电网技术有限公司 | Frequency tracking method under fixed-interval sampling |
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