KR20120136952A - 고저항 지락고장 검출 시스템 및 그 방법 - Google Patents

고저항 지락고장 검출 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 선로의 각 상을 측정한 전압 및 전류의 데이터 정보를 각각 생성하고, 상기 각 상 중 결상이 발생하면, 결상 된 데이터 정보를 전송하는 복수의 자동화 개폐기들과, 상기 결상 된 데이터 정보를 전송한 자동화 개폐기들 중 상기 결상의 전원측에 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하여, 상기 제 2 비교 개폐기에서 기 설정 시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보를 비교하여 결상 고장구간을 판단하고, 상기 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 배전 자동화 서버를 포함하는 고저항 지락고장 검출 시스템에 관한 것이다.

Description

고저항 지락고장 검출 시스템 및 그 방법{System and method for monitoring ground fault of high resistance}
본 발명은 고저항 지락고장 검출 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고저항 지락고장 발생시에 효율적으로 결상고장과 고저항 지락 고장을 판단하는 방법과 고장구간 위치를 검출하기 위한 기술에 관한 것이다.
일반적으로 변전소는, 송전선을 통해 송전되는 송전전압을 배전전압으로 변환하고, 변환한 배전전압을 배전선을 통해 수용가로 공급한다.
변전소가 배전선을 통해 수용가로 전력을 공급함에 있어서, 배전계통에 접지사고 또는 단락사고 등이 발생할 경우 배전선을 통해 매우 큰 전류가 공급되고, 이로 인하여 배전계통이 손상됨은 물론 감전사고가 발생할 우려가 있었다.
그러므로 변전소에서는 배전선의 인출단에 재폐로 보호용 계전기를 구비하고, 배전선을 통해 매우 큰 전류가 공급될 경우에 재폐로 보호용 계전기가 접점을 트립(trip)시켜 전력이 공급되지 않도록 차단시킨다.
도 1은 일반적인 변전소의 개략적인 구성도이다.
송전선로(101)를 통해 송전되는 전압(154kV, 345kV)은 변전소의 변압기(102)에서 배전급 전압(22.9kV)으로 변환되고, 배전선로(109)를 통해 수용가로 공급된다.
보호용 계전기(103)는 배전선로(104)에 CT(Current Tansformer)등과 같은 계기용 변류기를 포함하는 전류센서(104)를 설치하여 배전선로(109)를 통해 수용가로 공급되는 전류를 검출하고, 그 전류센서(104)가 센싱하는 전류가 기 설정된 레벨 이상의 과전류일 경우에 차단기(108)의 접점을 트립시켜 수용가로 전력이 공급되지 않도록 차단시킨다.
변전소 전력량계(106)는 CT등과 같은 계기용 변류기와, PT(Potential Tansformer) 등과 같은 계기용 변성기를 포함하는 전류/전압센서(105)를 배전선로(109)에 설치하여 수용가로 공급되는 전압 및 전류를 센싱하고, 그 센싱한 전압 및 전류를 이용하여 수용가로 공급되는 전력량을 계량한다.
또한, 변전소 전력량계(106)는 고장 검출장치(107)가 내장되어 있다.
고장 검출장치(107)는 전류/전압 센서(105)가 센싱하는 전류가 기 설정된 고장 인지전류 이상의 과전류인지의 여부를 검출하고, 상기 전류/전압 센서(105)가 센싱하는 전류가 기 설정된 고장 인지 전류 이상의 과전류 일 경우에 고장의 발생을 인지한다.
그러나 고저항의 지락고장으로 인해 발생된 과전류가 보호용 계전기(106)에 미리 설정된 레벨보다 낮은 과전류일 경우에 보호용 계전기(106)가 차단기(108) 접점을 트립시키지 않게 되고, 이로 인하여 고장 검출장치(107)는 고저항의 지락고장을 검출하지 못하게 된다.
변전소 인출단 배전선로에서 측정된 전류를 계산하여 영상전류와 역상전류의 지속시간으로 고저항 지락고장을 검출하는 방법이 제시되었다.
그러나, 지락고장 검출방법은 고저항 지락고장을 검출하기 위한 전제조건으로 차단기가 순산적으로 트립 후에 정상적으로 전원이 공급되는 경우에 한하여, 배전선로의 영상전류, 역상전류를 계산하여 검출하는 방법으로 차단기가 동작하지 않는 고저항 지락고장의 경우에는 검출이 불가능한 문제점이 있었다.
즉, 지락고장을 판단하는 방법은, 변전소에 보호계전기를 설치하여 계측되는 전류의 크기만으로 판단하는 것이 대부분이나, 고저항 지락고장은 고장전류 값이 보호계전기의 설정레벨 이하가 대부분이기 때문에 검출이 불가능하게 된다.
또한, 영상전류와 역상전류를 측정하여 지락고장을 판단하는 방법은. 변전소 차단기가 수시로 동작해야 하는 문제점이 있으며, 고저항 지락고장에 의한 고장전류가 평상시 부하전류와 유사하면, 영상전류와 역상전류의 변동폭도 작아 영상전류와 역상전류만으로 고저항 지락고장을 검출하는 것은 신뢰성이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 지락고장 판단방법은, 고장 검출장치(107)를 이용하여 고저항 지락고장을 검출하더라도, 배전선로의 전체를 감시하기 때문에 고장이 발생된 구간을 정확히 파악할 수 없는 문제점과 배전자동화 시스템 관리자가 고장발생을 신속히 대처하고 복구하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 고장점 전원측 자동화 개폐기로부터 일정시간동안 측정한 전압 및 전류의 크기와 파형에 대한 데이터를 분석하여, 전압 및 전류의 영상분, 역상분 뿐만 아니라, 왜형률,크기 변동률까지 분석하여 고저항 지락고장의 여부를 판단하여 고저항 지락고장 검출의 신뢰성을 높일 수 있는 것을 목적으로 한다.
또한, 배전선로에서 운전중인 자동화 개폐기를 이용함으로써, 고저항 지락고장 발생구간을 정확히 검출할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장 검출 시스템은, 선로의 전압 및 전류의 데이터 정보를 각각 생성하고, 상기 각 상 중 결상이 발생하면, 결상 된 데이터 정보를 전송하는 복수의 자동화 개폐기들과; 상기 결상 된 데이터 정보를 전송한 자동화 개폐기들 중 상기 결상구간의 전원측에 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하여, 상기 제 2 비교 개폐기에서 기 설정 시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보를 비교하여 결상 고장구간을 판단하고, 상기 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 배전 자동화 서버;를 포함한다.
또한, 선로에는 상기 각 상의 전압과 전류를 측정할 수 있는 복수의 자동화 개폐기들이 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 복수의 자동화 개폐기들은 상기 각 상의 전압 및 전류 센서를 통해 입력된 전압 및 전류의 크기와 파형을 각각 측정하여 각각의 데이터 정보로 생성하는 데이터 정보 생성부와; 상기 데이터 정보 생성부에서 생성한 각각의 데이터 정보를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부와; 상기 신호 변환부로부터 변환된 각각의 데이터 정보를 기 설정 범위의 데이터와 비교하고 초과여부를 분석하여 결상을 판단하는 결상 판단부와; 상기 판단부에서 결상을 판단한 경우, 결상 된 데이터 정보를 저장하는 저장부와; 상기 결상 된 데이터 정보를 상기 배전자동화 서버로 전송하는 제 1 통신부;를 포함한다.
또한, 기 설정 범위의 데이터는 전류 및 전압의 크기와 파형의 규정 수치인 것을 특징으로 한다.
또한, 배전자동화 서버는, 상기 복수의 자동화 개폐기들로부터 결상 된 데이터 정보를 전송받는 제 2 통신부와; 상기 전송받은 결상 된 데이터 정보를 근거로 결상 고장을 인지하는 고장 인지부와; 상기 결상 된 데이터 정보를 기 저장된 전산화번호와 비교하여, 결상을 기준으로 전원측에서 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하는 자동화 개폐기 선택부와; 상기 제 2 비교 개폐기를 기 설정시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보의 일치 여부를 비교하여 결상 고장구간을 검출하는 검출부와; 상기 제 2 비교 개폐기의 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 지락고장 판단부와; 상기 지락고장 판단부의 판단결과에 따라 결상 고장구간 또는 고저항 지락 고장구간을 표시하는 표시부;를 포함한다.
또한, 전압 및 전류의 설정값은 상기 전압 및 전류 크기와, 영상분과 역상분의 전압 및 전류 파형의 왜형률, 전압 및 전류 크기의 변동률 중 하나 이상을 설정하는 설정값인 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장 검출 방법은, 복수의 자동화 개폐기들을 통해, 선로의 전압 및 전류의 데이터 정보를 각각 생성하고, 상기 각 상 중 결상이 발생하면, 결상 된 데이터 정보를 전송하는 단계와; 배전 자동화 서버를 통해, 상기 결상 된 데이터 정보를 전송한 자동화 개폐기들 중 상기 결상구간의 전원측에 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하여, 상기 제 2 비교 개폐기에서 기 설정 시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보를 비교하여 결상 고장구간을 판단하고, 상기 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 단계;를 포함한다.
또한, 결상 된 데이터 정보를 저장하는 단계는 상기 각 상의 전압 및 전류 센서로부터 입력된 전압 및 전류의 크기와 파형을 각각 측정하여 각각의 데이터 정보로 생성하는 단계와; 상기 각각의 데이터 정보를 디지털 신호로 변환하는 단계와; 상기 디지털 신호로 변환된 각각의 데이터 정보를 기 설정 범위의 데이터와 비교하고 초과여부를 분석하여 상기 각 상의 결상을 판단하는 단계와; 상기 결상으로 판단한 경우, 결상 된 데이터 정보를 전송하는 단계;를 포함한다.
또한, 고저항 지락 고장구간을 판단하는 단계는 상기 복수의 자동화 개폐기들로부터 결상 된 데이터 정보를 전송받는 단계와; 상기 결상 된 데이터 정보를 근거로 결상 고장을 인지하는 단계와; 상기 결상 된 데이터 정보를 기 저장된 전산화번호와 비교하여, 결상을 기준으로 전원측에서 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하는 단계와; 상기 제 2 비교 개폐기를 기 설정시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보의 일치 여부를 비교하여 결상 고장구간을 검출하는 단계와; 상기 제 2 비교 개폐기의 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 단계와; 상기 결상 고장구간 또는 고저항 지락 고장구간을 표시하는 단계;를 포함한다.
또한, 선로에는 상기 각 상의 전압과 전류를 측정할 수 있는 복수의 자동화 개폐기들이 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고장점 전원측 배전자동화 개폐기로부터 일정시간동안 측정한 전압 및 전류의 크기와 파형에 대한 데이터를 분석하여, 전압 및 전류의 영상분, 역상분 뿐만 아니라, 왜형률, 크기 변동률까지 분석하여 고저항 지락고장의 여부를 판단하여 고저항 지락고장 검출의 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 배전선로에서 운전중인 배전자동화 개폐기를 이용함으로써, 고저항 지락고장 발생구간을 정확히 검출하여 관리자가 차단이나 부하절체 등으로 쉽고 빠르게 조치할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 변전소의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장 검출 시스템의 전체 구성도.
도 3은 도 2에 따른 자동화 개폐기의 상세 블럭도.
도 4는 도 2에 따른 배전 자동화 서버의 상세 블럭도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장을 검출을 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락 고장 발생을 설명하기 위한 파형.
도 8 및 도 9는 고저항 지락고장을 발생시켜 취득한 파형 실시예.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장 검출 방법의 흐름도.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장 검출 시스템 및 그 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장 검출 시스템의 전체 구성도이다.
도 2를 참조하면, 고저항 지락고장 검출 시스템은 자동화 개폐기(200) 및 배전 자동화 서버(300)를 포함한다.
자동화 개폐기(200)는 선로의 각 상(3상)을 측정한 전압 및 전류의 데이터 정보를 각각 생성하고, 각 상 중 결상 고장이 발생하면, 결상 된 데이터 정보를 저장한다.
이때, 선로에는 복수의 자동화 개폐기(201,202, 203,...N)들이 설치된다.
배전 자동화 서버(300)는 결상 된 데이터 정보를 전송한 자동화 개폐기들 중 결상의 전원측에 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 전원측으로 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하여, 제 2 비교 개폐기에서 기 설정 시간만큼 측정한 데이터 정보와 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보를 비교하여 결상 고장구간을 판단하고, 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단한다.
도 3은 도 2에 따른 자동화 개폐기의 상세 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 자동화 개폐기(200)는 데이터 정보 생성부(210), 신호 변환부(220), 결상 판단부(230), 저장부(240), 제 1 통신부(250)를 포함한다.
선로에는 각 상마다 복수의 자동화 개폐기(201,202, 203,...N)들이 설치된다.
데이터 정보 생성부(210)는 자동화 개폐기(200)의 각 상별로 변성기(Potential Tansformer)와 변류기CT(Current Tansformer)를 이용한 전압(V) 및 전류(I) 센서를 통해 전압 및 전류의 크기와 파형을 각각 측정하여 각각의 데이터 정보로 생성한다.
신호 변환부(220)는 데이터 정보 생성부(210)에서 생성한 각각의 아날로그 신호인 데이터 정보를 디지털 신호로 변환한다.
결상 판단부(230)는 신호 변환부(220)로부터 변환된 각각의 데이터 정보를 기 설정 범위의 데이터와 비교하고 초과여부를 분석하여 각 상의 결상을 판단한다.
이때, 기 설정 범위의 데이터는 전류 및 전압의 크기와 파형의 규정 수치이다.
저장부(240)는 판단부에서 결상을 판단한 경우, 결상 된 데이터 정보를 저장한다.
제 1 통신부(250)는 결상 된 데이터 정보를 배전자동화 서버(300)로 전송한다.
도 4는 도 2에 따른 배전 자동화 서버의 상세 블럭도이다.
도 4를 참조하면, 배전 자동화 서버(300)는 제 2 통신부(310), 고장 인지부(320), 자동화 개폐기 선택부(330), 검출부(340), 지락 고장 판단부(350), 표시부(360)를 포함한다.
제 2 통신부(310)는 복수의 자동화 개폐기(200)들로부터 결상 된 데이터 정보를 전송받는다.
고장 인지부(320)는 제 2 통신부(310)로부터 전송받은 결상 된 데이터 정보를 근거로 결상 고장을 인지한다.
자동화 개폐기 선택부(330)는 결상 된 데이터 정보를 기 저장된 전산화번호와 비교하여, 결상을 기준으로 전원측에서 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 전원측으로 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정한다.
검출부(340)는 제 2 비교 개폐기에 현재의 전압 및 전류 크기와 파형을 기 설정시간 동안(예: 20 cycle)만큼 측정한 데이터 정보를 전송받아 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보와 일치 여부를 비교하여 결상 고장구간을 검출한다.
지락고장 판단부(350)는 제 2 비교 개폐기의 측정한 데이터 정보를 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락고장을 판단한다.
여기서, 전압 및 전류의 설정값은 전압 및 전류 크기와 파형 데이터로 영상분과 역상분의 전압 및 전류 파형의 왜형률, 전압 및 전류 크기의 변동률을 계산한 값이다.
표시부(360)는 지락고장 판단부(350)의 판단결과에 따라 결상 고장구간 또는 고저항 지락 고장구간을 표시한다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장을 검출을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 6을 참조하면, 현재 배전자동화 시스템에서 사용하고 있는 단선도를 나타단다.
단선에는 차단기(108), 수동형 개폐기(401), 자동형 개폐기(402), 전산화번호(403), 선로(404), 개방상태의 자동형 개폐기(405) 등 복수의 자동화 개폐기들이 설치된다.
단선 상에서 자동화 개폐기의 투입상태는 초원 2(402), 개방상태는 초원 6(405)로 표시된다.
선로 운전중에 단선 상에서 초원 3의 자동형 개폐기와 초원 4의 자동형 개폐기 구간에서 C상이 고저항 지락고장(410)으로 발생 되면, 초원 4, 초원 5, 초원 5L1에서 측정된 C상의 전압은 도 6의 t1과 같이 ±k값(425) 이하가 되고, 설정시간t(426)을 초과하게 되어, 자동형 개폐기의 결상 판단부(230) 및 저장부(240)에서는 결상고장으로 판단하여 제 1 통신부(250)를 통해 배전자동화 서버(300)로 결상 된 데이터 정보(초원 4, 초원 5, 초원 5L1)를 전송한다.
또한, C상의 전류도 상기 전압과 크기는 상이하지만 동일한 유형이다.
배전자동화 서버(300)의 제 2 통신부(310)는 제 1 통신부(250)로부터 결상 된 데이터 정보(초원 4, 초원 5, 초원 5L1)를 전송받아, 고장 인지부(320)에서 결상 된 데이터 정보(초원 4, 초원 5, 초원 5L1)를 근거로 결상 고장을 인지한다.
이후, 자동화 개폐기 선택부(330)는 통해 결상 된 데이터 정보(초원 4, 초원 5, 초원 5L1)를 근거로 초원 2R1(403)의 전산화번호를 비교하여, 전원측에서 가장 가까운 제 1 비교 개폐기(초원 4) 및 전원측으로 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기(초원 3)로 선정한다.
이후, 검출부(340)는 자동화 개폐기 선택부(330)에서 선정한 제 2 비교 개폐기(초원 3)에 현재의 전압 및 전류 크기와 파형을 기 설정 시간(예: 20 cycle)만큼 측정한 데이터 정보를 전송받아 제 1 비교 개폐기(초원 4)의 결상 된 데이터 정보와 비교 분석하여 불일치할 경우, 결상 고장구간(초원 3~초원 4)으로 판단하고, 제 2 비교 개폐기(초원 3)로부터 전송받은 측정한 데이터 정보를 지락고장 판단부(350)로 전송한다.
이후, 검출부(340)는 고저항 지락고장을 판단하기 위한 방법은 하기의 식과 같다.
Figure pat00001
Figure pat00002
지락고장 판단부(350)는 검출부(340)로부터 전송받은 제 2 비교 개폐기(초원 3)의 전압 및 전류 크기와 영상분과 역상분의 전압 및 전류 파형의 왜형률, 전압 및 전류 크기의 변동률을 상기의 계산식을 이용하여 계산하여 고저항 지락고장(410)을 판단한다.
이후, 표시부(360)를 통해 고저항 지락 고장구간을 표시한다.
이때, 관리자는 고저항 지락고장 발생구간이 정확히 표시되기 때문에, 차단이나 부하절체 등으로 쉽고 빠르게 조치할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락 고장 발생을 설명하기 위한 파형이다.
도 7을 참조하면, 지락고장 판단부(350)는 부하전류가 약 25A로 운전중인 선로에서 고장전류(431)의 고저항 지락고장이 발생되었을 경우이다.
고장전류(431)은 변전소 차단기의 보호계전기 동작전류(432)가 75A를 초과하지 않아 차단기는 동작되지 않는다.
이때, 정상전류가 발생 된 t1이전에는 부하전류의 왜형률이 5%이내이고, 크기 변동률이 5% 이내로 거의 발생하지 않았다.
반대로, 고장전류(431)가 발생 된 t1이후에는 검출부(340)로부터 전송받은 전류의 크기 및 파형 데이터(t1~t2)를 분석하면, 제 3 고조파와 제 5 고조파의 영향으로 파형이 왜곡되어 왜형률이 25~40%, 전류의 크기 변동률은 매 주기마다 -20~ 40%의 범위로 변화된다.
따라서, 고저항 지락고장을 판단하기 위한 왜형률 기준은 5% 이내의 기준에 안전율(2배)를 적용하여 10%로 적용하고, 변동률 기준은 일정기간(예:20cycle) 계산된 변동률 값의 평균값이 10% 이상으로 적용하여 기준을 정한다.
또한, 전류의 왜형률 및 변동률의 기준은 지락고장 판단부(350)에 따라 변경될 수 있으며, 전압의 왜형률 및 변동률도 상기와 같은 기준으로 적용할 수 있다.
도 8 및 도 9는 고저항 지락고장을 발생시켜 취득한 파형 실시예이다.
운전중인 선로에서 고저항 지락고장이 발생할 경우, 대부분이 아크를 동반한 상태에서 초기에는 고저항 미소전류로 시작하여 저저항 지락고장을 거치는 것을 반복하다 완전지락에 이르러 큰 고장전류가 흐르게 된다.
따라서, 배전계통에서의 고저항 지락고장은 비선형 전압과 전류를 유발시키는 요건이 된다.
이러한 고저항 지락고장 전류의 특징은 매우 작은 전류가 파형이 왜곡되어 흐르다가 고장 조건에 따라 갑자기 증가하거나 서서히 증가하고, 때로는 증감을 반복하는 다양한 랜덤형태를 지니게 된다.
즉, 도 8의 파형은, 배전계통에서 고저항 지락고장시 취득한 파형이고 도 9의 파형은, 22.9kV급 고저항 지락고장시 취득한 파형으로, 전류의 크기변화와 파형의 왜곡이 심한 것을 확인할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 고저항 지락고장 검출 방법의 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 먼저 복수의 자동화 개폐기(200)들의 데이터 정보 생성부(210)를 통해, 각 상의 전압 및 전류 센서로부터 입력된 전압 및 전류의 크기와 파형을 각각 측정하여 각각의 데이터 정보로 생성한다(S100).
이때, 선로에는 각 상마다 복수의 자동화 개폐기들이 설치된다.
이후, 신호 변환부(220)를 통해, 데이터 정보 생성부(210)에서 생성한 각각의 데이터 정보를 디지털 신호로 변환한다(S110).
이후, 결상 판단부(230)를 통해, 신호 변환부(220)로부터 변환된 각각의 데이터 정보를 기 설정 범위의 데이터와 비교(S120)하고 초과여부를 분석하여 각 상의 결상을 판단한다(S130).
여기서, 기 설정 범위의 데이터는 전류 및 전압의 크기와 파형의 규정 수치이다.
이후, 제 1 통신부(240)를 통해, 결상 판단부에서 결상을 판단한 경우, 결상 된 데이터 정보를 배전자동화 서버(300)로 전송한다.
이후, 배전자동화 서버(300)의 제 2 통신부(310)를 통해, 복수의 자동화 개폐기들의 제 1 통신부(240)로부터 결상 된 데이터 정보를 전송받는다(S140).
이후, 고장 인지부(320)를 통해, 제 2 통신부(310)로부터 전송받은 결상 된 데이터 정보를 근거로 결상 고장을 인지한다(S150).
이후, 자동화 개폐기 선택부(330)를 통해, 결상 된 데이터 정보를 기 저장된 전산화번호와 비교하여, 결상을 기준으로 전원측에서 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 전원측으로 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정한다(S160).
이후, 검출부(340)를 통해, 제 2 비교 개폐기를 기 설정시간만큼 측정한 데이터 정보와 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보의 일치 여부를 비교하여 결상 고장구간을 검출한다(S170)
이후, 지락고장 판단부(350)를 통해, 제 2 비교 개폐기의 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단한다(S180).
여기서, 전압 및 전류의 설정값은 전압 및 전류 크기와, 영상분과 역상분의 전압 및 전류 파형의 왜형률, 전압 및 전류 크기의 변동률을 포함한다.
이후, 표시부(360)를 통해, 고저항 지락고장이 발생되면 고저항 지락 고장구간을 표시(S190)하고, 고저항 지락고장 발생이 아니면, 결상 고장구간을 표시한다(S200).
즉, 표시부(360)는 지락고장 판단부(350)에서 받은 결상 또는 고저항 지락고장에 대한 고장구간 표시에 따라 정전구간을 최소화하고 복구하기 위한 대책(차단, 부하절체 등)을 순차적으로 제시하여 관리자에게 필요한 조치를 하도록 제공한다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
200: 복수의 자동화 개폐기들 210: 데이터 정보 생성부
220: 신호 변환부 230: 결상 판단부
240: 저장부 250: 제 1 통신부
300: 배전자동화 서버 310: 제 2 통신부
320: 고장 인지부 330: 자동화 개폐기 선택부
340: 검출부 350: 지락고장 판단부
360: 표시부

Claims (10)

  1. 선로의 각 상을 측정한 전압 및 전류의 데이터 정보를 각각 생성하고, 상기 각 상 중 결상이 발생하면, 결상 된 데이터 정보를 전송하는 복수의 자동화 개폐기들;
    상기 결상 된 데이터 정보를 전송한 자동화 개폐기들 중 상기 결상의 전원측에 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하여, 상기 제 2 비교 개폐기에서 기 설정 시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보를 비교하여 결상 고장구간을 판단하고, 상기 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 배전 자동화 서버;를 포함하는 고저항 지락고장 검출 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 선로에는 상기 복수의 자동화 개폐기들이 설치되는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 자동화 개폐기들은
    상기 각 상의 전압 및 전류 센서를 통해 입력된 전압 및 전류의 크기와 파형을 각각 측정하여 각각의 데이터 정보로 생성하는 데이터 정보 생성부;
    상기 데이터 정보 생성부에서 생성한 각각의 데이터 정보를 디지털 신호로 변환하는 신호 변환부;
    상기 신호 변환부로부터 변환된 각각의 데이터 정보를 기 설정 범위의 데이터와 비교하고 초과여부를 분석하여 상기 각 상의 결상을 판단하는 결상 판단부;
    상기 판단부에서 결상을 판단한 경우, 결상 된 데이터 정보를 저장하는 저장부;
    상기 결상 된 데이터 정보를 상기 배전자동화 서버로 전송하는 제 1 통신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 기 설정 범위의 데이터는
    전류 및 전압의 크기와 파형의 규정 수치인 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 배전자동화 서버는,
    상기 복수의 자동화 개폐기들로부터 결상 된 데이터 정보를 전송받는 제 2 통신부;
    상기 전송받은 결상 된 데이터 정보를 근거로 결상 고장을 인지하는 고장 인지부;
    상기 결상 된 데이터 정보를 기 저장된 전산화번호와 비교하여, 결상을 기준으로 전원측에서 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하는 자동화 개폐기 선택부;
    상기 제 2 비교 개폐기를 기 설정시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보의 일치 여부를 비교하여 결상 고장구간을 검출하는 검출부;
    상기 제 2 비교 개폐기의 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 지락고장 판단부;
    상기 지락고장 판단부의 판단결과에 따라 결상 고장구간 또는 고저항 지락 고장구간을 표시하는 표시부;를 포함하는 고저항 지락고장 검출 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전압 및 전류의 설정값은
    상기 전압 및 전류 크기와, 영상분과 역상분의 전압 및 전류 파형의 왜형률, 전압 및 전류 크기의 변동률 중 하나 이상을 설정하는 설정값인 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출 시스템.
  7. 복수의 자동화 개폐기들을 통해, 선로의 각 상을 측정한 전압 및 전류의 데이터 정보를 각각 생성하고, 상기 각 상 중 결상이 발생하면, 결상 된 데이터 정보를 전송하는 단계;
    배전 자동화 서버를 통해, 상기 결상 된 데이터 정보를 전송한 자동화 개폐기들 중 상기 결상의 전원측에 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하여, 상기 제 2 비교 개폐기에서 기 설정 시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보를 비교하여 결상 고장구간을 판단하고, 상기 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 단계;를 포함하는 고저항 지락고장 검출 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 결상 된 데이터 정보를 저장하는 단계는
    상기 각 상의 전압 및 전류 센서로부터 입력된 전압 및 전류의 크기와 파형을 각각 측정하여 각각의 데이터 정보로 생성하는 단계;
    상기 각각의 데이터 정보를 디지털 신호로 변환하는 단계;
    상기 디지털 신호로 변환된 각각의 데이터 정보를 기 설정 범위의 데이터와 비교하고 초과여부를 분석하여 상기 각 상의 결상을 판단하는 단계;
    상기 결상으로 판단한 경우, 결상 된 데이터 정보를 전송하는 단계;를 포함하는 고저항 지락고장 검출 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 고저항 지락 고장구간을 판단하는 단계는
    상기 복수의 자동화 개폐기들로부터 결상 된 데이터 정보를 전송받는 단계;
    상기 결상 된 데이터 정보를 근거로 결상 고장을 인지하는 단계;
    상기 결상 된 데이터 정보를 기 저장된 전산화번호와 비교하여, 결상을 기준으로 전원측에서 가장 가까운 자동화 개폐기를 제 1 비교 개폐기로 선정하고, 상기 전원측으로 상기 제 1 비교 개폐기와 인접한 자동화 개폐기를 제 2 비교 개폐기로 선정하는 단계;
    상기 제 2 비교 개폐기를 기 설정시간만큼 측정한 데이터 정보와 상기 제 1 비교 개폐기의 결상 된 데이터 정보의 일치 여부를 비교하여 결상 고장구간을 검출하는 단계;
    상기 제 2 비교 개폐기의 측정한 데이터 정보를 근거로, 기 설정된 전압 및 전류의 설정값과 비교하여 고저항 지락 고장구간을 판단하는 단계;
    상기 결상 고장구간 또는 고저항 지락 고장구간을 표시하는 단계;를 포함하는 고저항 지락고장 검출 방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 선로에는 상기 복수의 자동화 개폐기들이 설치되는 것을 특징으로 하는 고저항 지락고장 검출 방법.
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