KR20120002291A - Power quality monitoring system and method thereof - Google Patents

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KR20120002291A
KR20120002291A KR1020100063100A KR20100063100A KR20120002291A KR 20120002291 A KR20120002291 A KR 20120002291A KR 1020100063100 A KR1020100063100 A KR 1020100063100A KR 20100063100 A KR20100063100 A KR 20100063100A KR 20120002291 A KR20120002291 A KR 20120002291A
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박용업
김상준
이건행
최성훈
이병성
최선규
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한국전력공사
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging

Abstract

PURPOSE: A power quality monitoring system and a monitoring method thereof are provided to improve speed calculation speed for evaluating the harmonic wave of an electric power system by reducing sampling data. CONSTITUTION: A power quality monitoring system(10) comprises a power measuring quality apparatus(100) and a server(200). The power measuring quality apparatus obtains a voltage waveform in a bus line and a distribution line at a preset time interval while being connected to the bus line and the distribution line of the electric power system. The power quality monitoring system samples and stores the voltage waveform and current waveform acquired at a fixed cycle. The power measuring quality apparatus superposes the voltage waveform and current waveform, which is sampled for a fixed measurement cycle, into one cycle and generates and stores a voltage representative waveform and a current representative waveform. A server monitors the abnormal occurrence of the electric power system by receiving the voltage representative waveform and the current representative waveform and decomposing a harmonic component with high speed Fourier transform.

Description

전력 품질 모니터링 시스템 및 그 방법{Power quality monitoring system and method thereof}[0001] POWER QUALITY MONITORING SYSTEM AND METHOD [0002]

본 발명의 전력 품질 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
To a power quality monitoring system and method therefor of the present invention.

산업 설비들이 대형화 되면서 고조파나 플리커를 대량으로 발생시키는 경우가 생겨나고 있어서, 정전이 아닌데도 전압이 순간적으로 강하하고, 고조파가 발생하여 예민한 특성을 가진 전기기기를 사용하는 수용가의 경우 순간적으로 전기기기의 동작이 정지되는 등 전기 품질과 관련된 현상이 빈번하게 발생하고 있다.As the industrial equipment becomes larger, there is a case where a large amount of harmonics or flickers are generated. Therefore, in the case of a consumer using an electric device having a sensitive characteristic due to a momentary drop in voltage, There are frequent phenomena related to electric quality such as stopping of operation.

현재 국내의 경우에는 국제 전기 표준 회의(IEC: International Electrotechnical Commission)의 규격에 근거하여 전기품질 관련규격을 제정 및 개정하고 있다. IEC 규격에 의하면 전기품질 평가를 위한 측정은 수용가 인입점(PCC)에서 수행해야 한다. 이럴 경우 전력회사는 전기품질을 관리하기 위해서 모든 수용가 인입점에 PQMS(Power Quality Monitoring System)을 구축해야 하고, 관련규격에 적합한 데이터를 취득하기 위한 연산속도 및 정밀도를 고려하면 매우 고가의 장비가 필요하게 된다. 따라서 고가의 구축비용 및 관리대상 개소가 너무 많아 전력회사에서는 PQMS을 이용한 상시 모니터링이 어렵다.
Currently, in Korea, electrical quality standards are established and amended based on the standards of the International Electrotechnical Commission (IEC). According to the IEC standard, measurements for electrical quality assessment should be made at the customer acceptance point (PCC). In this case, the electric power company must build a Power Quality Monitoring System (PQMS) at all the customer's entrance points in order to manage the electricity quality, and it is necessary to have very expensive equipments considering the operation speed and precision to acquire data suited to the related standard . Therefore, it is difficult to constantly monitor using PQMS in electric power companies because of high cost of installation and many places to be managed.

본 발명은 전력 계통에서 발생하는 고조파를 모니터링하여 전력 품질을관리할 수 있는 전력 품질 모니터링 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a power quality monitoring system and method capable of monitoring power quality by monitoring harmonics generated in a power system.

또한, 본 발명은 샘플링 자료의 축소로 인해 전력계통의 고조파 평가를 위한 연산 속도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 전력 품질 모니터링 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
It is another object of the present invention to provide a power quality monitoring system and method capable of drastically improving a calculation speed for harmonic evaluation of a power system due to reduction of sampling data.

본 발명의 일 측면에 따르면, 전력 품질 모니터링 시스템을 제공한다.According to an aspect of the invention, a power quality monitoring system is provided.

전력 품질 모니터링 시스템은 전력 계통의 모선 및 배전 선로에 연결되어 설정된 시간 간격으로 모선 및 배전 선로 각각에서 전압 파형을 취득하고, 취득한 전압 파형 및 전류 파형을 설정된 주기로 샘플링하여 저장하며, 설정된 측정 주기 동안 샘플링된 전압 파형 및 전류 파형을 하나의 사이클로 중첩시켜 전압 대표 파형 및 전류 대표 파형을 생성하여 전송하는 전력 품질 측정 장치 및 전압 대표 파형 및 전류 대표 파형을 수신하여 각각 고속 푸리에 변환으로 고조파 성분을 분해하며, 고조파 성분을 분석하여 전력 계통의 이상 발생을 감시하는 서버를 포함한다.The power quality monitoring system is connected to the bus and distribution line of the power system, acquires voltage waveforms at each of the bus and distribution lines at the set time intervals, samples and stores the acquired voltage waveform and current waveform at set intervals, A voltage representative waveform and a current representative waveform which are generated by superimposing the voltage waveform and the current waveform on a single cycle to generate and transmit a voltage representative waveform and a current representative waveform, and decompose harmonic components by fast Fourier transform, respectively, And a server for analyzing the harmonic components and monitoring an abnormality of the power system.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전력 품질 모니터링 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a power quality monitoring method.

전력 품질 모니터링 방법은 전력 계통의 모선 및 배전 선로 각각으로부터 설정된 시간 간격으로 전압 파형 및 전류 파형을 취득하는 단계, 취득한 전압 파형 및 전류 파형 각각을 설정된 주기로 샘플링하여 저장하는 단계, 설정된 측정 주기 동안 샘플링된 전압 파형 및 전류 파형 각각을 하나의 사이클로 중첩하여 전압 대표 파형 및 전류 대표 파형을 생성하는 단계 및 전압 대표 파형 및 전류 대표 파형을 FFT 변환하여 분석하는 단계를 포함한다.
The power quality monitoring method includes the steps of acquiring a voltage waveform and a current waveform at predetermined time intervals from each of a bus line and a distribution line of a power system, sampling each of the acquired voltage waveform and current waveform at a predetermined cycle and storing the sampled voltage waveform and current waveform, Generating a voltage representative waveform and a current representative waveform by superposing each of the voltage waveform and the current waveform in one cycle; and FFT-transforming and analyzing the voltage representative waveform and the current representative waveform.

본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 대표값의 산출 주기가 감소한다. 여기서 대표값은 IEC에서 규정하는 12 싸이클 단위로 FFT 연산을 수행하여 사용자가 지정하는 기간에 해당되는 RMS 산출값을 의미한다. 종래의 전력 품질 모니터링 시스템은 대표값을 산출하기 위해 12 싸이클(cycle) 단위로 FFT를 연산하였으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템에서는 12 싸이클 단위의 샘플링된 파형을 연속적으로 중첩시킨 후 사용자가 지정하는 기간 동안 1 싸이클 마다 128 또는 256 샘플링 비율 이상으로 샘플링 및 파형 중첩을 수행하고, 전력 공급자의 정책에 따른 대표값 주기에 의해 대표 파형을 산출한다. 이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 종래에 비해 정밀도 및 신뢰도가 향상된다. The power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention reduces the calculation period of the representative value. Here, the representative value means an RMS calculation value corresponding to a period designated by the user by performing an FFT operation in 12-cycle units defined by the IEC. In the conventional power quality monitoring system, the FFT is calculated in units of 12 cycles in order to calculate representative values. However, in the power quality monitoring system according to the embodiment of the present invention, the sampled waveforms of 12 cycles are successively superimposed Sampling and waveform superimposition is performed at 128 or 256 sampling rates per cycle for a period designated by the user, and a representative waveform is calculated according to a representative value cycle according to the policy of the power supplier. Accordingly, the power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention improves the accuracy and reliability compared to the prior art.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 대표 파형의 산출 및 대표 파형의 FFT변환 연산이 전력 품질 측정 장치와 서버에서 나누어 수행된다. 전력 품질 측정 장치는 서버로 대표 파형만 전송하면 되므로 연산에 따른 부하와 네트워크 부하를 줄일 수 있다. 그리고 서버는 사용자가 원하는 시간대에 FFT를 수행할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 확장성이 용이하고 측정 정차가 간소해진다.In the power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention, the calculation of the representative waveform and the FFT conversion operation of the representative waveform are performed separately in the power quality measuring apparatus and the server. The power quality measurement device can transmit the representative waveform only to the server, thereby reducing the load and the network load due to the calculation. Then, the server can perform FFT at a time desired by the user. Accordingly, the power quality monitoring system according to the embodiment of the present invention is easy to expand and the measurement stop is simplified.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 모선 및 배전 선로의 인출 선로별 측정 항목을 별도로 분리하여 변전소의 주변압기별로 전압 파형과 전류 파형을 측정하므로 전력 품질의 종합적인 관리가 가능하고, 파형 측정을 위한 채널수가 감소된다. 이에 따라 본원 발명의 전력 품질 모니터링 시스템은 구축 비용이 종래의 전력 품질 모니터링 시스템과 비교하여 대폭 감소한다.
In addition, the power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention can separate the measurement items for the outgoing lines of the bus and distribution lines separately and measure the voltage waveform and the current waveform for each main transformer of the substation, And the number of channels for waveform measurement is reduced. Accordingly, the power quality monitoring system of the present invention greatly reduces the construction cost compared with the conventional power quality monitoring system.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 파형 및 전류 파형에 상응하는 대표 파형을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 측정 장치가 전력 품질을 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
1 is a diagram illustrating a power quality monitoring system in accordance with an embodiment of the present invention.
2 is a diagram illustrating a configuration of a power quality measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a representative waveform corresponding to a voltage waveform and a current waveform according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a server according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of measuring power quality by a power quality measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a power quality monitoring system in accordance with an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템(10)은 전력 계통(20)에 연결되는 전력 품질 측정 장치(100) 및 전력 품질 측정 장치(100)에서 생성된 대표 파형을 수신하여 FFT(Fast Fourier Transform) 연산 기능을 수행하는 서버(200)를 포함한다.1, a power quality monitoring system 10 according to an embodiment of the present invention includes a power quality measuring apparatus 100 connected to a power system 20 and a representative waveform And a server 200 for performing an FFT (Fast Fourier Transform) calculation function.

전력 계통(20)은 3상 4선식으로 이루어진다. 전력 계통(20)은 변전소(30)의 주변압기(MTR) (40)에 연결되는 모선(50) 및 배전 선로(60)를 포함한다. 여기서 모선(50)에는 계기용 변압기(Potential Transformer: PT)(70)가 상별로 설치된다. 또한, 배전 선로(60)에는 계기용 변류기(Current Transformet: CT)(80)가 상별로 설치된다.The power system 20 is a three-phase four-wire system. The power system 20 includes a bus 50 and a power distribution line 60 that are connected to the main transformer (MTR) 40 of the substation 30. Here, a potentiometer (PT) 70 is installed on the bus bar 50 for each phase. In addition, a current transformer (CT) 80 is installed on the distribution line 60 for each phase.

전력 품질 측정 장치(100)는 변전소(30)의 주변압기(40)에 연결되는 모선(50) 뱅크 단위로 설치될 수 있다. 전력 품질 측정 장치(100)는 전력 계통(20)의 모선(50)과 배전 선로(60) 각각의 인출점에 연결된다. 전력 품질 측정 장치(100)는 모선(50)의 상별 전압 3채널 및 각 배전 선로(60)의 전류 4채널을 통해 설정된 시간 간격으로 전압 파형 및 전류 파형을 취득한다. 또한, 전력 품질 측정 장치(100)는 취득한 파형을 설정된 방법에 따라 샘플링한다. 또한, 전력 품질 측정 장치(100)는 샘플링된 파형을 이용하여 대표 파형을 생성하여 서버(200)로 전송한다.The power quality measuring apparatus 100 may be installed in units of bank 50 buses connected to the main transformer 40 of the substation 30. [ The power quality measuring apparatus 100 is connected to the draw-out point of each of the bus 50 of the power system 20 and the power distribution line 60. The power quality measuring apparatus 100 acquires a voltage waveform and a current waveform at predetermined time intervals through three channels of three voltage levels of the bus 50 and four channels of currents of the respective power distribution lines 60. [ Further, the power quality measuring apparatus 100 samples the acquired waveform according to the set method. Also, the power quality measuring apparatus 100 generates a representative waveform using the sampled waveform and transmits the representative waveform to the server 200.

서버(200)는 전력 품질 측정 장치(100)로부터 대표 파형을 수신하여 저장한다. 서버(200)는 미리 설정된 방법 - FFT 변환 연산 방법에 따라 대표 파형을 분석하여 해당 전력 계통(20)의 전압 파형 및 전류 파형을 분석한다. 서버(200)는 고조파 차수별 파형의 분해 등을 수행하여 전력 계통(20)에 대해 다양한 해석 및 평가를 수행한다. 이를 통해 서버(200)는 전력 계통(20)의 이상 유무를 확인할 수 있다.
The server 200 receives the representative waveform from the power quality measuring apparatus 100 and stores the representative waveform. The server 200 analyzes a representative waveform according to a predetermined method-FFT conversion operation method and analyzes a voltage waveform and a current waveform of the power system 20. The server 200 performs various analyzes and evaluations on the power system 20 by performing decomposition of the waveforms by harmonic order. Thus, the server 200 can check whether or not the power system 20 is abnormal.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 측정 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전압 파형 및 전류 파형에 상응하는 대표 파형을 예시한 도면이다.2 is a diagram illustrating a configuration of a power quality measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a diagram illustrating a representative waveform corresponding to a voltage waveform and a current waveform according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 측정 장치(100)는 픽업부(110), 샘플링부(120), 파형 생성부(130), 제1 저장부(140) 및 전송부(150)를 포함한다.2, a power quality measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a pickup 110, a sampling unit 120, a waveform generating unit 130, a first storage unit 140, (150).

픽업부(110)는 전력 품질 측정 장치(100)가 연결된 전력 계통(20)의 전압 파형 및 전류 파형을 미리 설정된 시간 간격으로 취득한다. 예를 들면, 픽업부(110)는 1초, 3초, 10분 또는 30분 등으로 설정된 시간 간격에 맞춰 전력 계통의 전압 파형 및 전류 파형을 취득한다. 여기서 전력 계통의 전압 파형 및 전류 파형을 취득하는 방법은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 대한 별도의 설명은 생략한다.The pickup unit 110 acquires the voltage waveform and the current waveform of the power system 20 connected to the power quality measuring apparatus 100 at predetermined time intervals. For example, the pickup 110 acquires a voltage waveform and a current waveform of the power system in accordance with a time interval set at 1 second, 3 seconds, 10 minutes, 30 minutes, or the like. Here, the method of acquiring the voltage waveform and the current waveform of the power system will be obvious to those skilled in the art, and a separate description thereof will be omitted.

샘플링부(120)는 픽업부(110)에서 취득된 전압 파형 및 전류 파형을 미리 설정된 주기로 샘플링하여 디지털 파형으로 변환한다. 여기서 샘플링부(120)는

Figure pat00001
(n은 7 이상의 자연수) 주기로 픽업부(110)를 통해 취득된 전압 파형 및 전류 파형을 샘플링할 수 있다. 여기서는 샘플링부(120)에서 전압 파형 및 전류 파형을 샘플링하는 주기를 샘플링 주기라고 한다.The sampling unit 120 samples the voltage waveform and the current waveform acquired by the pickup unit 110 at a predetermined cycle and converts the sampling waveform into a digital waveform. Here, the sampling unit 120
Figure pat00001
(n is a natural number equal to or greater than 7) period, the voltage waveform and the current waveform acquired through the pickup unit 110 can be sampled. Here, a period for sampling the voltage waveform and the current waveform in the sampling unit 120 is referred to as a sampling period.

IEC에서 규정하는 MV계통의 고조파 전압은 50차수까지 관리하는 것으로 정의되어 있으므로, 이에 대한 고조파 성분 분해를 위해서는 최소 128주기 또는 256 주기의 샘플링 주기가 필요하다. 만약 샘플링부(120)는 128 주기 미만의 샘플링 주기로 샘플링할 경우 50차수까지의 정확한 고조파 정보를 취득하기 어려울 수 있다. 이에 따라 본 명세서에서는 샘플링 주기가 128 주기 이상인 것으로 가정하여 설명한다.Since the harmonic voltage of the MV system specified by IEC is defined to manage up to 50 orders, a minimum of 128 cycles or 256 cycles is required for harmonic component decomposition. If the sampling unit 120 samples at a sampling period of less than 128 cycles, it may be difficult to obtain accurate harmonic information up to the 50th order. Accordingly, the present specification assumes that the sampling period is 128 cycles or more.

샘플링부(120)는 지정된 샘플링 주기에 따라 샘플링된 전압 및 전류 파형을 제1 저장부(140)에 저장한다.The sampling unit 120 stores the sampled voltage and current waveforms in the first storage unit 140 according to the designated sampling period.

파형 생성부(130)는 미리 설정된 측정 주기 동안 샘플링된 전압 파형 및 전류 파형을 하나의 사이클로 중첩시켜 합산하여 대표 파형을 생성한다. 여기서 대표 파형은 도 3에 도시된 바와 같이 생성될 수 있다. 예를 들어, 파형 생성부(130)는 도 3에 도시된 제1 샘플링 파형(310), 제2 샘플링 파형(320) 및 제3 샘플링 파형(330)과 같이 샘플링된 전압 파형 및 전류 파형 각각을 하나의 사이클로 중첩시켜 동일 샘플링 주기의 값들을 합하여 대표 파형을 생성한다.The waveform generating unit 130 generates a representative waveform by superimposing and summing the sampled voltage waveform and the current waveform in one cycle for a predetermined measurement period. Here, the representative waveform can be generated as shown in FIG. For example, the waveform generating unit 130 may generate the sampled voltage waveform and the current waveform, such as the first sampling waveform 310, the second sampling waveform 320, and the third sampling waveform 330 shown in FIG. 3, And the values of the same sampling period are summed to generate a representative waveform.

본 발명의 일 실시 예에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 측정 주기가 최대 수요 기간인 것으로 가정하여 설명한다. 예를 들어, 최대 수요 기간이 15분인 경우 측정 주기는 15분으로 설정될 수 있다. 또는 측정 주기가 3분, 10등과 같이 최대 수요 기간 이외의 다른 주기로 설정될 수도 있다.In an embodiment of the present invention, in order to facilitate understanding and explanation, it is assumed that the measurement period is the maximum demand period. For example, if the maximum demand period is 15 minutes, the measurement period can be set to 15 minutes. Or the measurement period may be set to a period other than the maximum demand period, such as 3 minutes, 10 minutes, and so on.

예를 들어, 파형 생성부(130)는 측정 주기 동안 샘플링된 전압 및 전류 파형을 하나의 사이클로 중첩하여 합산하고, 이들의 평균값을 산출하여 대표 파형을 생성할 수 있다. 또한, 파형 생성부(130)는 측정 주기 동안 샘플링된 전압 및 전류 파형에 대해 샘플링 주기가 동일한 전압 및 전류 파형을 중첩/합산하여 대표 파형을 생성할 수 있다.For example, the waveform generating unit 130 may generate a representative waveform by superimposing and summing the sampled voltage and current waveforms in one cycle during the measurement period, and calculating the average value thereof. The waveform generating unit 130 may generate a representative waveform by superimposing / summing voltage and current waveforms having the same sampling period with respect to the sampled voltage and current waveforms during the measurement period.

본 발명의 일 실시 예의 경우, 도 3에서 예시된 바와 같이, 전력 품질 측정 장치(100) 각각의 샘플링된 전압 및 전류 파형에 대해 각각의 사이클을 하나의 사이클로 중첩시켜 대표 파형을 생성함으로써, 샘플링된 데이터 양이 획기적으로 감소된다.In the case of one embodiment of the present invention, as illustrated in FIG. 3, each cycle of the sampled voltage and current waveforms of each of the power quality measuring apparatuses 100 is superimposed in one cycle to generate a representative waveform, The amount of data is drastically reduced.

일반적으로 전력 계통(20)에서 전압 파형 및 전류 파형은 사고, 고장 등으로 인한 정전, 순간전압강하, 낙뢰, 개폐기의 투개방에 따른 서지 등과 같은 내외적인 이벤트 발생이 아니면 급격하게 변하지 않는다.Generally, voltage waveforms and current waveforms in the power system 20 do not change drastically unless internal and external events occur such as power failure, momentary voltage drop, lightning stroke due to an accident, malfunction, or surge due to opening of the switch.

이에 착안하여 본 발명의 일 실시 예에서는 전력 품질 측정 장치(100)에서 측정 주기 동안 샘플링된 전압 및 전류 파형에 대한 대표 파형을 생성하여 원격지의 서버(200)로 전송하도록 할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the representative waveform for the voltage and current waveforms sampled during the measurement period in the power quality measuring apparatus 100 may be generated and transmitted to the server 200 at the remote site.

이에 따라, 서버(200)에서는 전력 품질 측정 장치(100)에서 수신된 대표 파형의 반주기에 상응하는 샘플 데이터를 산출하여 고조파를 평가할 수 있다.Accordingly, the server 200 can calculate the sample data corresponding to the half period of the representative waveform received by the power quality measuring apparatus 100, and evaluate the harmonics.

제1 저장부(140)는 샘플링부(120)를 통해 샘플링된 전압 및 전류 파형이 측정 주기 동안 축적되어 저장된다. 또한, 제1 저장부(140)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 측정 장치(100)를 운용하기 위해 필요한 알고리즘이 저장된다.The first storage unit 140 stores the voltage and current waveform sampled through the sampling unit 120 during the measurement period. In addition, the first storage unit 140 stores algorithms necessary for operating the power quality measuring apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

전송부(150)는 파형 생성부(130)를 통해 생성된 대표 파형을 원격지의 서버(200)로 전송하는 기능을 수행한다.
The transmitting unit 150 transmits the representative waveform generated through the waveform generating unit 130 to the remote server 200.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버를 나타내는 도면이다.4 is a diagram illustrating a server according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서버(200)는 수신부(210), 제2 저장부(220)와 연산부(230)를 포함한다.4, a server 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a receiving unit 210, a second storing unit 220, and a calculating unit 230. [

수신부(210)는 전력 품질 측정 장치(100)로부터 전송되는 대표 파형을 수신한다.The receiving unit 210 receives the representative waveform transmitted from the power quality measuring apparatus 100.

제2 저장부(220)는 전력 품질 측정 장치(100)로부터 전송받은 대표 파형을 저장한다. 여기서 제2 저장부(220)는 대표 파형을 저장하는 데이터 베이스 형태로 형성될 수 있다.The second storage unit 220 stores the representative waveform transmitted from the power quality measuring apparatus 100. Here, the second storage unit 220 may be formed in the form of a database for storing representative waveforms.

연산부(230)는 미리 설정된 방법에 따라 대표 파형을 FFT 변환하여 전력 계통(20)의 전압 파형 및 전류 파형을 분석한다. 연산부(230)는 고조파 차수별 파형의 분해 등을 수행하여 고조파 평가값을 산출한다. 연산부(230)는 산출된 평가값을 이용하여 전력 계통(20)에 대해 다양한 해석 및 평가를 수행한다. 이를 통해 서버(200)는 전력 계통(20)의 이상 유무를 확인할 수 있다.The calculating unit 230 performs FFT transform of the representative waveform according to a predetermined method to analyze the voltage waveform and the current waveform of the power system 20. [ The arithmetic operation unit 230 performs decomposition of the waveform of each harmonic order to calculate a harmonic evaluation value. The calculation unit 230 performs various analyzes and evaluations on the power system 20 using the calculated evaluation values. Thus, the server 200 can check whether or not the power system 20 is abnormal.

여기서 연산부(230)는 사용자의 지시를 입력받은 경우에만 FFT 변환을 실시하고, 전압 파형 및 전류 파형을 분석할 수 있다.
Here, the operation unit 230 can perform FFT transform only when the user's instruction is input, and analyze the voltage waveform and the current waveform.

종래의 전력 품질 모니터링 시스템과 비교하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 대표값의 산출 주기가 감소한다. 여기서 대표값은 IEC에서 규정하는 12 싸이클 단위로 FFT 연산을 수행하여 사용자가 지정하는 기간에 해당되는 RMS 산출값을 의미한다. 종래의 전력 품질 모니터링 시스템은 대표값을 산출하기 위해 12 싸이클(cycle) 단위로 FFT를 연산하였으나, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템에서는 12 싸이클 단위의 샘플링된 파형을 연속적으로 중첩시킨 후 사용자가 지정하는 기간 동안 1 싸이클 마다 128 또는 256 샘플링 비율 이상으로 샘플링 및 파형 중첩을 수행하고, 전력 공급자의 정책에 따른 대표값 주기에 의해 대표 파형을 산출한다. 이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 종래에 비해 정밀도 및 신뢰도가 향상된다. The power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention reduces the calculation period of the representative value as compared with the conventional power quality monitoring system. Here, the representative value means an RMS calculation value corresponding to a period designated by the user by performing an FFT operation in 12-cycle units defined by the IEC. In the conventional power quality monitoring system, the FFT is calculated in units of 12 cycles in order to calculate representative values. However, in the power quality monitoring system according to the embodiment of the present invention, the sampled waveforms of 12 cycles are successively superimposed Sampling and waveform superimposition is performed at 128 or 256 sampling rates per cycle for a period designated by the user, and a representative waveform is calculated according to a representative value cycle according to the policy of the power supplier. Accordingly, the power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention improves the accuracy and reliability compared to the prior art.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 대표 파형의 산출 및 대표 파형의 FFT변환 연산이 전력 품질 측정 장치와 서버에서 나누어 수행된다. 전력 품질 측정 장치는 서버로 대표 파형만 전송하면 되므로 연산에 따른 부하와 네트워크 부하를 줄일 수 있다. 그리고 서버는 사용자가 원하는 시간대에 FFT를 수행할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 확장성이 용이하고 측정 정차가 간소해진다.In the power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention, the calculation of the representative waveform and the FFT conversion operation of the representative waveform are performed separately in the power quality measuring apparatus and the server. The power quality measurement device can transmit the representative waveform only to the server, thereby reducing the load and the network load due to the calculation. Then, the server can perform FFT at a time desired by the user. Accordingly, the power quality monitoring system according to the embodiment of the present invention is easy to expand and the measurement stop is simplified.

또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 모니터링 시스템은 모선 및 배전 선로의 인출 선로별 측정 항목을 별도로 분리하여 변전소의 주변압기별로 전압 파형과 전류 파형을 측정하므로 전력 품질의 종합적인 관리가 가능하고, 파형 측정을 위한 채널수가 감소된다. 이에 따라 본원 발명의 전력 품질 모니터링 시스템은 구축 비용이 종래의 전력 품질 모니터링 시스템과 비교하여 대폭 감소한다.
In addition, the power quality monitoring system according to an embodiment of the present invention can separate the measurement items for the outgoing lines of the bus and distribution lines separately and measure the voltage waveform and the current waveform for each main transformer of the substation, And the number of channels for waveform measurement is reduced. Accordingly, the power quality monitoring system of the present invention greatly reduces the construction cost compared with the conventional power quality monitoring system.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전력 품질 측정 장치가 전력 품질을 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of measuring power quality by a power quality measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하에서 수행되는 각각의 단계는 전력 품질 모니터링 시스템에 포함된 전력 품질 측정 장치 및 서버의 내부 구성 요소에 의해 수행되어지나 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 전력 품질 측정 장치와 서버로 통칭하여 설명하기로 한다.Each step performed below is performed by the power quality measuring device included in the power quality monitoring system and the internal components of the server, but is collectively referred to as a power quality measuring device and a server in order to facilitate understanding and explanation .

단계 S10에서 전력 품질 측정 장치는 전력 계통의 모선 및 배전 선로에 연결되어 모선의 상별 3채널 전압 파형과 각 배전 선로의 4채널 전류 파형을 설정된 시간마다 취득한다. 전력 품질 측정 장치는 모선에 설치된 계기용 변압기로부터 상별 3채널 전압을 수신하여 전압 파형을 취득한다. 또한, 전력 품질 측정 장치는 각 배전 선로에 설치된 계기용 변류기로부터 4채널 전류를 수신하여 전류 파형을 취득한다.In step S10, the power quality measuring apparatus is connected to the bus line and the power distribution line of the power system to acquire the three-channel voltage waveform of the bus line and the four channel current waveform of each power line at the set time. The power quality measuring device obtains the voltage waveform by receiving the three-channel voltage for each phase from the transformer for meters installed on the bus. Further, the power quality measuring apparatus receives the 4-channel current from the current transformer provided in each distribution line to acquire the current waveform.

단계 S20에서 전력 품질 측정 장치는 취득된 전압 및 전류 파형을 정해진 샘플링 주기로 샘플링하고, 이를 저장한다. 이는 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 중첩되는 설명은 생략하기로 한다.In step S20, the power quality measuring apparatus samples the acquired voltage and current waveforms at a predetermined sampling period, and stores the sampled voltage and current waveforms. Since these are the same as those described above, an overlapping description thereof will be omitted.

단계 S30에서 전력 품질 측정 장치는 측정 주기 동안 샘플링된 전압 및 전류 파형을 하나의 사이클로 중첩시켜 합산하여 대표 파형을 생성한다. 예를 들어, 전력 품질 측정 장치는 샘플링된 전압 및 전류 파형을 하나의 사이클로 중첩시켜 합산하고 이에 대한 평균값을 산출하여 이를 이용하여 대표 파형을 생성할 수 있다. 다음, 전력 품질 측정 장치는 생성된 대표 파형을 서버로 전송한다.In step S30, the power quality measuring apparatus generates a representative waveform by superimposing and summing the sampled voltage and current waveforms in one cycle in the measurement period. For example, the power quality measuring apparatus can superimpose sampled voltage and current waveforms in a single cycle, calculate a mean value thereof, and generate a representative waveform using the average value. Next, the power quality measuring apparatus transmits the generated representative waveform to the server.

단계 S40에서 서버는 전송받은 대표 파형을 FFT 변환하여 연산한다. 이를 통해 서버는 대표 파형을 분석한다. 서버는 고조파 차수별 파형의 분해 등을 수행하여 고조파 평가값을 산출한다. 서버는 산출된 평가값을 이용하여 전력 계통에 대해 다양한 해석 및 평가를 수행한다. 이를 통해 서버는 전력 계통의 이상 유무를 확인한다.In step S40, the server performs FFT conversion on the transmitted representative waveform to calculate it. The server then analyzes the representative waveform. The server calculates the harmonic evaluation value by performing decomposition of the waveform by the harmonic order. The server performs various analyzes and evaluations on the power system using the calculated evaluation values. Through this, the server confirms whether or not the power system is abnormal.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

10: 전력 품질 모니터링 시스템
20: 전력 계통
50: 모선
60: 배전 선로
100: 전력 품질 측정 장치
200: 서버
10: Power quality monitoring system
20: Power system
50: Mothership
60: Distribution line
100: Power quality measuring device
200: Server

Claims (11)

전력 계통의 전력 품질을 모니터링하는 장치에 있어서,
전력 계통의 모선 및 배전 선로에 연결되어 설정된 시간 간격으로 상기 모선 및 상기 배전 선로 각각에서 전압 파형을 취득하고, 취득한 전압 파형 및 전류 파형을 설정된 주기로 샘플링하여 저장하며, 설정된 측정 주기 동안 샘플링된 전압 파형 및 전류 파형을 하나의 사이클로 중첩시켜 전압 대표 파형 및 전류 대표 파형을 생성하여 전송하는 전력 품질 측정 장치; 및
상기 전압 대표 파형 및 상기 전류 대표 파형을 수신하여 각각 고속 푸리에 변환으로 고조파 성분을 분해하며, 상기 고조파 성분을 분석하여 상기 전력 계통의 이상 발생을 감시하는 서버를 포함하는 전력 품질 모니터링 시스템.
An apparatus for monitoring a power quality of a power system,
A voltage waveform is acquired at each of the bus lines and the power distribution line at predetermined time intervals connected to a bus line and a distribution line of the power system, and the acquired voltage waveform and current waveform are sampled and stored at predetermined intervals, And a power quality measuring device for generating and transmitting a voltage representative waveform and a current representative waveform by superimposing the current waveform in one cycle; And
And a server for receiving the voltage representative waveform and the current representative waveform, decomposing harmonic components by fast Fourier transform respectively, and monitoring abnormalities of the power system by analyzing the harmonic components.
제1 항에 있어서,
상기 전력 품질 측정 장치는
상기 설정된 시간 간격으로 상기 전력 계통으로부터 전압 파형 및 전류 파형을 취득하는 픽업부;
고조파 성분 분해를 위해 상기 취득된 전압 및 전류 파형을 상기 설정된 샘플링 주기로 샘플링하여 저장하는 샘플링부;
상기 설정된 측정 주기 동안 상기 샘플링된 전압 파형 및 전류 파형 각각을 하나의 사이클로 중첩하여 상기 전압 대표 파형 및 상기 전류 대표 파형을 생성하는 파형 생성부; 및
상기 대표 파형을 통신망을 통해 상기 서버로 전송하는 전송부를 포함하는 전력 품질 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
The power quality measuring device
A pickup unit for acquiring a voltage waveform and a current waveform from the power system at the set time intervals;
A sampling unit for sampling and storing the acquired voltage and current waveforms at the predetermined sampling period for harmonic component decomposition;
A waveform generating unit for generating the voltage representative waveform and the current representative waveform by superimposing the sampled voltage waveform and the current waveform in one cycle for the set measurement period; And
And a transmitter for transmitting the representative waveform to the server through a communication network.
제2 항에 있어서,
상기 픽업부는
상기 모선에 설치된 계기용 변압기로부터 3채널의 전압 파형을 취득하고, 각 배전 선로에 설치된 계기용 변류기로부터 4채널의 전류 파형을 취득하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 시스템.
3. The method of claim 2,
The pick-
Wherein the voltage waveforms of three channels are acquired from the transformer for meters provided in the bus and the current waveforms of four channels are obtained from the current transformers provided in the respective distribution lines.
제2 항에 있어서,
상기 파형 생성부는 하나의 사이클로 중첩된 상기 전압 파형들 및 상기 전류 파형들 각각의 평균값으로 상기 전압 대표 파형 및 상기 전류 대표 파형을 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the waveform generating unit generates the voltage representative waveform and the current representative waveform with an average value of each of the voltage waveforms and the current waveforms superimposed in one cycle.
제4 항에 있어서,
상기 전압 대표 파형 및 상기 전류 대표 파형 각각은 중첩된 전압 파형 및 전류 파형의 전체 주기의 반주기 값인 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein each of the voltage representative waveform and the current representative waveform is a half period value of an entire period of the superimposed voltage waveform and the current waveform.
제2 항에 있어서,
상기 샘플링부는 128 주기 이상으로 상기 취득된 전압 파형 및 전류 파형 각각을 샘플링하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 시스템.
3. The method of claim 2,
Wherein the sampling unit samples each of the acquired voltage waveform and current waveform by 128 or more cycles.
제1 항에 있어서,
상기 서버는 상기 전압 대표 파형 및 상기 전류 대표 파형을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the server further comprises a storage unit for storing the voltage representative waveform and the current representative waveform.
전력 계통의 전력 품질을 모니터링하는 방법에 있어서,
(a) 전력 계통의 모선 및 배전 선로 각각으로부터 설정된 시간 간격으로 전압 파형 및 전류 파형을 취득하는 단계;
(b) 취득한 전압 파형 및 전류 파형 각각을 설정된 주기로 샘플링하여 저장하는 단계;
(c) 설정된 측정 주기 동안 샘플링된 상기 전압 파형 및 상기 전류 파형 각각을 하나의 사이클로 중첩하여 전압 대표 파형 및 전류 대표 파형을 생성하는 단계; 및
(d) 상기 전압 대표 파형 및 상기 전류 대표 파형을 FFT 변환하여 분석하는 단계를 포함하는 전력 품질 모니터링 방법.
A method for monitoring power quality of a power system,
(a) acquiring a voltage waveform and a current waveform from a bus line and a distribution line of a power system at predetermined time intervals;
(b) sampling and storing the acquired voltage waveform and current waveform at predetermined intervals;
(c) generating a voltage representative waveform and a current representative waveform by superposing each of the voltage waveform and the current waveform sampled during a set measurement cycle in one cycle; And
(d) FFT-transforming and analyzing the voltage representative waveform and the current representative waveform.
제8 항에 있어서,
상기 (a) 단계는
상기 모선에서 상별 전압 3채널을 통해 상기 전압 파형을 취득하고,
상기 배전 선로에서 전류 4채널을 통해 상기 전류 파형을 취득하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 방법.
9. The method of claim 8,
The step (a)
Obtains the voltage waveform from the bus line through three channels of different voltages,
And the current waveform is acquired through the current channel in the power distribution line.
제8 항에 있어서,
상기 (c) 단계는
상기 측정 주기 동안 샘플링된 상기 전압 파형 및 상기 전류 파형 중 동일한 주기의 전압 파형 및 전류 파형을 중첩하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 방법.
9. The method of claim 8,
The step (c)
Wherein the voltage waveform and the current waveform of the same period of the voltage waveform and the current waveform sampled during the measurement period are overlapped with each other.
제8 항에 있어서,
상기 (c) 단계는
하나의 사이클로 중첩된 전압 파형들 및 전류 파형들의 평균값으로 상기 전압 대표 파형 및 상기 전류 대표 파형을 생성하는 것을 특징으로 하는 전력 품질 모니터링 방법.
9. The method of claim 8,
The step (c)
Wherein the voltage representative waveform and the current representative waveform are generated by an average value of the voltage waveforms and the current waveforms superimposed on one cycle.
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