KR20140042588A - 배전선로 전원측 판별 장치 - Google Patents

배전선로 전원측 판별 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산전원이 연계된 배전기기에 흐르는 조류에 임피던스를 선택적으로 형성하여 임피던스의 형성 여부에 따라 변동되는 배전기기의 입력부의 전압과 배전기기의 출력부의 전압을 각각 검출하는 검출부 및 임피던스가 형성되기 전과 후의 입력부의 전압 변동량과 출력부의 전압 변동량을 이용하여 배전기기의 전원측을 판별하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배전선로 전원측 판별 장치{A DEVICE FOR IDENTIFYING THE POWER SOURCE IN THE POWER DISTRIBUTION NETWORK}
본 발명은 배전선로 전원측 판별 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분산전원이 연계된 배전계통의 방향성 기기를 중심으로 전력계통과 연계된 전원측과 분산전원이 연계된 부하측의 전압 정보를 기반으로 전원측을 판별하는 배전선로 전원측 판별 장치에 관한 것이다.
배전계통에서 고장이 발생하는 경우 부하만으로 구성된 배전계통에서는 고장전류를 공급하는 전원이 오직 변전소측의 전원이었고, 변전소부터 고장점으로 단방향으로 고장전류가 공급되었다. 이러한 이유로 배전계통의 보호는 기본적으로 방향성을 고려하지 않는 과전류 계전방식을 채택해왔다.
그러나 분산전원의 배전계통 연계로 인하여 배전계통에서의 고장전류 공급원으로는 변전소 이외에도 분산전원이 추가되었으며, 고장전류의 분포 또한 양방향으로 분포하게 되어 기존 과전류 보호체계에 여러 가지 문제점이 발생하게 되었다. 특히, 가장 빈번하게 발생하는 문제는 분산전원이 주입하는 역방향고장전류에 의한 보호기기의 불필요한 오동작 문제이다.
도 1 은 분산전원 연계 배전선로의 양방향 고장전류 분포를 나타낸 도면이고, 도 2 는 분산전원 연계 배전선로의 양방향 전력조류 분포를 나타낸 도면이다.
도 1 을 참조하면, 고장점 F1에서 지락고장이 발생하는 경우 분산전원이 연계되어 있는 배전선로 1에서 영상회로가 형성이 되어 분산전원이 공급하는 역방향 고장전류가 리클로져1(RC1)에서 감지되고, 고장전류의 크기가 리클로져1(RC1)의 정정치(최소동작전류) 이상인 경우 보호협조 시간차에 의해 리클로져1(RC1)이 트립하게 된다. 결과적으로 고장이 없는 배전선로1에서 리클로져1(RC1)이 불필요하게 동작하여 배전선로1의 리클로져1(RC1) 이하의 구간은 정전을 경험하게 되며, 동시에 리클로져1(RC1)이 트립하여 리클로져1(RC1) 이하 계통은 단독운전을 경험하여 분산전원도 계통에서 탈락하게 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 고장방향을 판별할 수 있는 보호기기를 설치한다. 즉, 고장전류 감지시 고장의 위치가 전원측인지 부하측인지 판단하여 부하측의 고장에만 동작하고 전원측 고장에는 동작하지 않게 하는 것이다.
여기서 방향성 보호기기의 전원측 기준을 잡아주는 것이 매우 중요하다. 통상적으로 방향성 보호기기를 현장에 설치할 때 선로에 직렬로 보호기기를 설치하며, 이때 보호기기의 입력단(RST상측)에 전원측을 결선하고 출력단(uvw상측)에 부하측을 결선하여 입력단을 전원측으로 하여 방향을 설정한다. 이 때, 현장에서는 전원측이 어디인지 정확히 판단하기 어려울 수 있다. 배전선로는 매우 복잡하게 구성되어 있으며 필요에 따라 선로가 재구성되기 때문에 현장에서 보호기기의 설치 및 결선작업을 할 때 전원측과 부하측을 정확히 알기가 어렵다. 만약 전원측과 부하측을 반대로 결선하는 경우 보호기기는 정상적으로 동작해야 하는 상황에서 부동작하여 정전구간이 확대되거나 고장이 제거되지 않아 인명피해도 발생할 수 있다.
또한, 배전선로의 작업, 부하절체, 고장복구 등의 이유로 배전선로를 재구성하는 경우, 보호기기는 당초 설정되어 있는 전원측이 부하측으로 변경될 수 있다. 이러한 경우 보호기기의 전원측 기준을 변경해 주어야 하지만 종래에는 원격으로 전원측 기준을 재설정해 주는 기술 및 보호기기 자체에서 전원측을 판별하는 기술이 없어 보호기기의 전원측 기준을 변경하는 것은 실무적으로 매우 번거롭고 어려운 일이며 인적오류를 발생시킬 가능성이 매우 컸다.
분산전원이 없는 부하만으로 구성된 배전선로에서는 조류의 방향이 변전소 모선부터 선로말단까지 단방향의 특성을 갖고 있기 때문에 조류의 방향 정보만으로 전원측과 부하측을 쉽게 구별할 수 있었다.
그러나 신재생 에너지를 포함한 분산전원이 배전계통에 연계되면서 도 2 에 도시된 배전선로는 더 이상 단방향 조류계통이 아니며 양방향 조류계통이 되었다. 참고로 도 2 의 화살표는 조류 방향을 나타낸다.
즉, 분산전원의 발전 유무 및 출력량에 따라 보호기기에서 감지되는 조류의 방향은 정방향일 수도 있고 역방향일 수도 있다. 따라서, 분산전원이 연계되어 있는 배전선로에서는 조류의 방향만으로 전원측을 판단하기 어렵다.
따라서, 조류의 방향에 관계없이 차단기, 방향성 보호기기 및 전압조정장치 등에서 전원측을 판별할 수 있도록 할 필요성이 있다.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개번호 10-2009-0032532호(2009.04.01)의 '역조류에 의한 지락과 전류 계전기 오동작 방지 제어방법'이 있다.
본 발명은 전술한 필요성에 따라 창안된 것으로서, 분산전원이 연계된 배전계통의 배전기기를 중심으로 전력계통과 연계된 전원측과 분산전원이 연계된 부하측의 전압 정보를 기반으로 전원측을 판별하는 배전선로 전원측 판별 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 양방향 보호기기 및 전압조정장치 등을 설치할 경우, 현장에서 각 기기의 전원측 기준을 명확히 셋팅하고 인적실수에 의한 보호기기의 부동작 및 전압조정장치의 오작동을 방지하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 선로 작업, 고장 복구, 부하 절체 등으로 배전계통의 구성이 변경되는 경우에도 원격지에 있는 상위시스템(배전 자동화 시스템 등)에서 통신을 이용해 각 보호기기와 전압조정장치에 전원측 판별 기능 수행을 명령(Reset)하여 각 보호기기와 전압조정장치가 변경된 계통 구성에 따라 전원측 기준을 스스로 판단하여 설정할 수 있도록 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 계통이 재구성될 때마다 각 보호기기 및 전압조정장치가 설치되어 있는 현장으로 투입되는 인력을 감소시키는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 배전기기의 전원측 기준을 재설정하는 사이에 발생하는 고장에 의한 보호기기의 오동작 및 배전선로의 전압조정 실패를 방지함으로써, 분산전원이 연계된 배전선로에서 계통 재구성을 시스템적으로 통합하여 구현하도록 하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 분산전원이 연계된 배전선로에 설치된 배전기기에 임피던스를 선택적으로 형성하여 상기 임피던스의 형성 여부에 따라 변동되는 상기 배전기기의 입력부의 전압과 상기 배전기기의 출력부의 전압을 각각 검출하는 검출부; 및 상기 임피던스가 형성되기 전과 후의 상기 입력부의 전압 변동량과 상기 출력부의 전압 변동량을 이용하여 상기 배전기기의 전원측을 판별하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 연산부는 상기 입력부의 전압 변동량과 상기 출력부의 전압 변동량을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 입력부와 상기 출력부 중 어느 하나를 상기 배전기기의 전원측으로 판별하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 검출부는 상기 배전기기의 개방 여부에 따라 상기 배전기기로 입력되는 조류를 우회시켜 상기 임피던스를 형성하는 우회회로부; 상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 계측하는 전압 계측센서부; 상기 전압 계측센서부에서 계측된 상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 수집하는 전압정보 수집부; 및 상기 배전기기와 상기 우회회로부를 제어하여 상기 배전기기로 입력되는 조류를 상기 우회회로부와 상기 배전기기 중 어느 하나로 흐르도록 제어하고, 상기 전압 계측센서부를 통해 상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 계측하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 우회회로부는 상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 변동시키는 임피던스부; 및 상기 임피던스부와 직렬로 연결되어 상기 임피던스부를 통해 흐르는 조류를 개폐시키는 우회회로 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 임피던스부는 저항인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 검출부는 네트워크 통신을 통해 상위시스템으로부터 방향 기준 재설정 명령이 수신되면, 상기 배전기기의 입력부의 전압과 상기 배전기기의 출력부의 전압을 검출하여 상기 연산부를 통해 상기 배전기기의 전원측을 재판별하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 분산전원이 연계된 배전선로에 설치된 배전기기에 임피던스를 선택적으로 형성하여 상기 임피던스의 형성 여부에 따라 변동되는 상기 배전기기의 입력부의 전압위상과 상기 배전기기의 출력부의 전압위상을 각각 검출하는 검출부; 및 상기 임피던스가 형성되기 전과 후의 상기 입력부의 전압위상 변동량과 상기 출력부의 전압위상 변동량을 이용하여 상기 배전기기의 전원측을 판별하는 연산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 연산부는 상기 입력부의 전압위상 변동량과 상기 출력부의 전압위상 변동량을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 입력부와 상기 출력부 중 어느 하나를 상기 배전기기의 전원측으로 판별하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 검출부는 상기 배전기기의 개방 여부에 따라 상기 배전기기로 입력되는 조류를 우회시켜 상기 임피던스를 형성하는 우회회로부; 상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 계측하는 위상 계측센서부; 상기 위상 계측센서부에서 계측된 상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 수집하는 위상정보 수집부; 및 상기 배전기기와 상기 우회회로부를 제어하여 상기 배전기기로 입력되는 조류를 상기 우회회로부와 상기 배전기기 중 어느 하나로 흐르도록 제어하고, 상기 위상 계측센서부를 통해 상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 계측하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 우회회로부는 상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 변동시키는 임피던스부; 및 상기 임피던스부와 직렬로 연결되어 상기 임피던스부를 통해 흐르는 조류를 개폐시키는 우회회로 스위치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 임피던스부는 리액터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 검출부는 네트워크 통신을 통해 상위시스템으로부터 방향 기준 재설정 명령이 수신되면, 상기 배전기기의 입력부의 전압위상과 상기 배전기기의 출력부의 전압위상을 검출하여 상기 연산부를 통해 상기 배전기기의 전원측을 재판별하도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 분산전원이 연계된 배전계통의 방향성 기기를 중심으로 전력계통과 연계된 전원측과 분산전원이 연계된 부하측의 전압 정보를 기반으로 배전기기의 전원측을 판별한다.
또한, 본 발명은 양방향 보호기기 및 전압조정장치 등의 현장 설치 후, 각 기기의 전원측 기준을 명확히 셋팅하여 인적실수에 의한 보호기기의 부동작 및 전압조정장치의 오작동을 방지한다.
또한, 본 발명은 선로작업, 고장복구, 부하절체 등으로 배전계통의 구성이 변경되는 경우에도 원격지에 있는 상위시스템(배전자동화시스템 등)에서 네트워크 통신을 이용하여 각 보호기기 및 전압조정장치에 전원측 판별 기능 수행 명령(Reset)을 전송함으로써, 각 보호기기와 전압조정장치가 변경된 계통 구성에 따라 전원측 기준을 스스로 판단하여 설정할 수 있도록 한다.
또한, 본 발명은 계통이 재구성될 때마다 각 보호기기와 전압조정장치가 설치되어 있는 현장으로 투입되는 인력을 감소시킨다.
또한, 본 발명은 배전기기가 계통이 재구성되고 현장에서 전원측 기준을 재설정하는 경우, 고장에 의한 보호기기의 오동작 및 배전선로의 전압조정 실패를 막을 수 있다. 결국, 본 발명은 분산전원이 연계된 배전선로에서 계통 재구성을 시스템적으로 통합하여 구현 가능하게 한다.
도 1 은 분산전원 연계 배전선로의 양방향 고장전류 분포를 나타낸 도면이다.
도 2 는 분산전원 연계 배전선로의 양방향 전력조류 분포를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 블럭 구성도이다.
도 4 는 분산전원이 발전하지 않을 때 배전선로 전압 분포를 나타낸 도면이다.
도 5 는 분산전원이 발전할 때 배전선로 전압분포를 나타낸 도면이다.
도 6 은 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 7 은 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 블럭 구성도이다.
도 8 은 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 동작 과정을 도시한 도면이다.
도 9 는 본 발명의 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 블럭 구성도이다.
도 10 은 본 발명의 실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치가 배전선로에서 주변압기와 태양광발전 사이의 보호기기에 설치된 예를 도시한 도면이다.
도 11 은 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 전압변동 테스트 결과를 도시한 도면이다.
도 12 는 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 전압위상변동 테스트 결과를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3 은 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 블럭 구성도이고, 도 4 는 분산전원이 발전하지 않을 때 배전선로 전압 분포를 나타낸 도면이며, 도 5 는 분산전원이 발전할 때 배전선로 전압분포를 나타낸 도면이며, 도 6 은 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 동작 과정을 도시한 도면이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별장치는 도 3 에 도시된 바와 같이, 검출부(110,121,122,130,140), 메모리부(150) 및 연산부(160)를 포함한다.
참고로, 본 실시예에 따른 배전선로 전원측 판별장치는 분산전원과 연계되어 조류의 방향이 정방향 및 역방향으로 흐르는 다양한 배전기기에 적용될 수 있으며, 이러한 배전기기에는 차단기, 방향성 보호기기 및 전압조정장치 등이 포함된다.
검출부(110,121,122,130,140)는 차단기(1)를 통해 흐르는 조류에 임피던스를 선택적으로 형성하여 임피던스 형성 여부에 따라 변동되는 차단기(1)의 입력부(2)의 전압과 차단기(1)의 출력부(3)의 전압을 검출한다.
여기서, 입력부(2)는 보호기기에 조류를 입력하는 부분을 통칭하고, 출력부(3)는 보호기기를 통해 조류가 출력되는 부분을 통칭한다.
검출부(110,121,122,130,140)는 우회회로부(110), 전압 계측센서부(121,122), 전압정보 수집부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
우회회로부(110)는 차단기(1) 내부에 설치되어 조류가 차단부(4)를 우회하도록 차단부(4)의 양단에 연결되며, 차단기(1)의 입력부(2)와 출력부(3) 간 전압의 차이를 형성하기 위해 임피던스를 형성한다. 이러한 우회회로부(110)는 임피던스를 형성하는 임피던스부(111)와 임피던스부(111)를 통해 흐르는 조류를 개폐시키는 우회회로 스위치(112)를 포함하며, 임피던스부(111)와 우회회로 스위치(112)는 직렬로 연결된다.
따라서, 차단부(4)가 개방되고 우회회로 스위치(112)가 투입되면, 입력부(2)를 통해 흐르는 조류는 우회회로부(110)를 통해 흐르게 된다. 이때, 우회회로부(110)에 삽입된 임피던스부(111)에 의해, 우회회로부(110)가 폐로되기 전의 입력부(2)의 전압과 우회회로부(110)가 폐로된 후의 입력부(2)의 전압은 상이하게 되고, 또한 우회회로부(110)가 폐로되기 전의 출력부(3)의 전압은 우회회로부(110)가 폐로된 후의 출력부(3)의 전압과 상이하게 된다.
참고로, 본 실시예에서 차단기(1) 내부에 설치된 차단부(4)를 직접 제어하여 차단기(1) 내부에서 조류가 우회하도록 하는 것을 예시로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고 차단기(1)와 같은 배전기기 외부를 통해 조류가 우회하도록 하는 것도 포함한다.
여기서, 임피던스부(111)로는 입력부(2)와 출력부(3) 사이에서 정방향 또는 역방향으로 흐르는 조류에 의해 감지 가능한 수준의 전압변동을 일으킬 수 있는 저항이 채용될 수 있다.
전압 계측센서부(121,122)는 입력부(2)의 전압과 출력부(3)의 전압을 각각 계측하는 것으로써, 입력부(2)의 전압을 감지하는 입력부 전압센서(121)와 출력부(3)의 전압을 감지하는 출력부 전압센서(122)를 포함한다. 이러한 전압 계측센서부(121,122)는 우회회로부(110)가 폐로되기 전과 후의 입력부(2)와 출력부(3)의 전압, 즉 전압 실효값(RMS)을 각각 계측하게 된다.
전압정보 수집부(130)는 제어부(140)로부터 입력된 계측시작신호에 따라 입력부 전압센서(121)와 출력부 전압센서(122)에서 계측된 입력부(2)의 전압과 출력부(3)의 전압을 수집하여 메모리부(150)에 저장한다.
제어부(140)는 차단부(4)에 개방 및 투입 신호를 입력하여 차단부(4)를 개방 및 투입함과 더불어 상기한 우회회로 스위치(112)에 개방 및 투입신호를 입력하여 우회회로 스위치(112)를 개방 및 투입함으로써, 조류가 흐르는 방향을 선택적으로 제어한다. 또한 제어부(140)는 전압정보 수집부(130)에 계측시작신호를 입력하여 전압정보 수집부(130)가 입력부 전압센서(121)와 출력부 전압센서(122)에서 계측된 입력부(2)의 전압과 출력부(3)의 전압을 수집하도록 한다.
메모리부(150)는 상기한 바와 같이 입력부 전압센서(121)와 출력부 전압센서(122)에서 계측된 입력부(2)의 전압과 출력부(3)의 전압 및 연산부(160)에서 판별된 전원측 정보를 저장한다. 즉, 메모리부(150)는 우회회로 스위치(112)가 개방되고 차단부(4)가 투입되어 조류가 차단부(4)를 통해 흐를 때의 입력부(2)의 전압과 출력부(3)의 전압을 저장함과 더불어, 우회회로 스위치(112)가 투입되고 차단부(4)가 개방되어 조류가 우회회로부(110)를 통해 흐를 때의 입력부(2)의 전압과 출력부(3)의 전압을 저장한다.
연산부(160)는 차단부(4)를 통해 조류가 흐를 때의 입력부(2)의 전압 및 출력부(3)의 전압을, 우회회로부(110)를 통해 조류가 흐를 때의 입력부(2)의 전압 및 출력부(3)의 전압과 각각 비교하여 그 전압변동량을 통해 전원측을 판별하게 된다.
즉, 연산부(160)는 우회회로부(110)가 폐로되기 전의 입력부(2)의 전압과 우회회로부(110)가 폐로된 후의 입력부(2)의 전압을 이용하여 입력부(2)의 전압변동량을 계산하고, 우회회로부(110)가 폐로되기 전의 출력부(3)의 전압과 우회회로부(110)가 폐로된 후의 출력부(3)의 전압을 이용하여 출력부(3)의 전압변동량을 계산한다.
이후, 연산부(160)는 입력부(2)의 전압 변동량과 출력부(3)의 전압 변동량을 비교하여 전압 변동량이 큰 측을 차단기(1)의 부하측으로 판별하고, 전압 변동량이 작은 측을 차단기(1)의 전원측으로 판별한다.
이는 소스임피던스가 큰 쪽의 전압이 변동하는 원리에 기인한다.
즉, 배전선로 말단에 분산전원이 연계되어 운전 중인 경우, 배전선로 중간에 설치된 보호기기를 기준으로 전원측 및 부하측(분산전원측)과 같은 두 개의 소스가 존재한다.
이 때, 전원측의 소스임피던스는 분산전원측의 소스임피던스보다 상대적으로 매우 작다. 그러므로, 배전선로에서의 조류의 변동에 소스임피던스가 작은 전원측의 전압은 일정범위 내의 전압을 유지할 수 있다. 반면에 상대적으로 소스임피던스가 큰 부하측(분산전원측)은 전압을 일정 범위 내로 유지하기 어렵고 전원측 및 배전선로에서의 전압변동에 의해 형성되는 전압을 추종하게 된다.
이로 인해, 배전선로의 조류의 흐름에 따른 전압의 변동은 전원측을 기준으로 부하측에 야기된다.
추가적으로, 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 표시부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 표시부(미도시)는 연산부(160)에 의해 판별된 배전기기의 전원측을 표시하여 관리자가 배전기기의 전원측을 현장에서 손쉽게 인지할 수 있도록 한다.
도 4 와 도 5 를 참조하면, 분산전원이 배전계통에 전류를 주입하게 되면, 배전선로의 전압은 전반적으로 상승하게 되고, 전원측은 소스임피던스가 작기 때문에 전압의 변동이 거의 없는 반면, 부하측의 전압의 변동은 상대적으로 크게 발생함을 알 수 있다.
본 발명에서는 이러한 원리를 이용하여 배전선로의 전원측을 판별한다.
예를 들어, 입력부(2)를 전원측으로 가정하고 출력부(3)를 부하측으로 가정하면, 입력부(2)의 전압은 우회회로부(110)를 폐로시키기 전과 후의 차이가 거의 없으나, 출력부(3)의 전압은 우회회로부(110)의 임피던스부(111)에 의해 전압변동이 상대적으로 크게 발생하게 된다. 결국, 우회회로부(110)가 폐로되기 전과 후의 전압변동이 상대적으로 크게 발생하는 측이 부하측이 되며 전압변동이 상대적으로 작게 발생하는 측이 전원측이 된다.
이에, 연산부(160)는 우회회로부(110)를 폐로시키기 전과 후의 입력부(2)의 전압변동량과, 우회회로부(110)를 폐로시키기 전과 후의 출력부(3)의 전압변동량을 비교하여 전압변동량이 작은 측을 전원측으로 판별하고, 전원측 정보를 메모리부(150)에 저장하게 된다.
참고로, 도면부호(170)는 케이스로써, 케이스 내부에는 전압정보 수집부(130)와 제어부(140), 메모리부(150) 및 연산부(160)가 구비되어 별도의 케이블을 통해 차단기(1) 내부의 차단부(4), 우회회로부(110) 및 전압 계측센서부(121,122)에 연결된다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 상기한 우회회로부(110) 및 전압 계측센서부(121,122)가 상기한 차단기(1) 내부에 설치되는 것을 예시로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고, 차단기(1) 외부에 별도로 설치되는 것도 포함한다.
이하, 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 동작 과정을 도 6 을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 제어부(140)는 차단부(4)를 투입하고 우회회로 스위치(112)를 개방한다. 이에 따라, 우회회로부(110)는 개방되고, 차단부(4)를 통해 조류가 흐르게 된다.
이때, 전압 계측센서부(121,122)는 입력부(2)의 전압(Vs_rms)과 출력부(3)의 전압(Vr_rms)을 계측하고(S100), 전압정보 수집부(130)는 전압 계측센서부(121,122)에서 계측된 입력부(2)의 전압(Vs_rms)과 출력부(3)의 전압(Vr_rms)을 메모리부(150)에 저장한다(S102).
다음으로, 제어부(140)는 우회회로 스위치(112)를 투입하고(S104), 차단부(4)를 개방시킨다(S106). 이에 따라, 조류는 차단부(4)에 의해 차단되어 우회회로부(110)를 통해 흐르게 된다.
이때, 전압 계측센서부(121,122)는 입력부(2)의 전압(Vs'_rms)과 출력부(3)의 전압(Vr'_rms)을 계측하고, 전압정보 수집부(130)는 전압 계측센서부(121,122)에서 계측된 입력부(2)의 전압(Vs'_rms)과 출력부(3)의 전압(Vr'_rms)을 메모리부(150)에 저장한다(S108).
이후, 연산부(160)는 우회회로부(110)가 폐로되기 전과 후의 입력부(2)와 출력부(3)의 전압 변동량을 각각 계산한다(S110).
즉, 입력부(2)의 전압변동량(△Vs_rms)은 △Vs_rms=|Vs_rms - Vs'_rms|을 통해 계산된다.
여기서, Vs_rms은 우회회로 스위치(112)가 개방(우회회로부(110) 개방)되고 차단부(4)가 투입된 때의 입력부(2)의 전압 실효값이고, Vs'_rms는 우회회로 스위치(112)가 투입되고 차단부(4)가 개방된 때의 입력부(2)의 전압 실효값이다.
또한, 출력부(3)의 전압변동량(△Vr_rms)은 △Vr_rms = |Vr_rms - Vr'_rms|를 통해 계산된다.
여기서, Vr_rms는 우회회로 스위치(112)가 개방(우회회로부(110) 개방)되고 차단부(4)가 투입된 때의 출력부(3)의 전압 실효값이고, Vr'_rms는 우회회로 스위치(112)가 투입되고 차단부(4)가 개방된 때의 출력부(3)의 전압 실효값이다.
이후, 연산부(160)는 입력부(2) 및 출력부(3)의 전압변동량을 비교하여(S112) 입력부(2)의 전압변동량이 출력부(3)의 전압변동량 보다 작으면 입력부(2)를 전원측으로 판별하여(S114) 메모리부(150)에 저장한다. 반면에, 연산부(160)는 입력부(2)의 전압변동량이 출력부(3)의 전압변동량 보다 작지 않으면, 출력부(3)를 전원측으로 판별하여(S116) 메모리부(150)에 저장한다.
연산부(160)가 상기한 바와 같이 차단기(1)의 전원측을 판별하면, 제어부(140)는 차단부(4)를 투입하고(S118), 우회회로 스위치(112)를 개방하여(S120) 차단기(1)의 회로를 원래 상태로 복귀시킨다.
도 7 은 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 블럭 구성도이고, 도 8 은 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 동작 과정을 도시한 도면이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 우회회로부(110)에 저항을 삽입하고 조류의 흐름에 따른 입력부(2)과 출력부(3)의 전압변동량을 비교하여 전원측을 판별하는 제1실시예와 달리 전압위상을 이용한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 우회회로부(210)에 설치되는 임피던스부(211)로 리액터를 채용하여 전원측을 판별한다.
리액터는 전압변동 뿐만 아니라 위상의 변동도 발생시킬 수 있다. 즉, 소스임피던스가 상대적으로 큰 부하측의 전압은 우회회로부(210)의 리액터에 의해 위상변동(Phase shift)이 상대적으로 크게 발생한다. 반면에, 소스임피던스가 작은 전원측의 전압은 우회회로부(210)의 리액터에 의해 위상변동이 상대적으로 작게 발생한다.
이와 같이 우회회로부(210)에 삽입된 리액터를 기준으로 전원측과 부하측 전압의 위상변동 특성을 이용하여 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 전원측을 판별할 수 있다.
이러한 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 검출부(210,221,222,230,240), 메모리부(250) 및 연산부(260)를 포함한다.
검출부(210,221,222,230,240)는 차단기(1)를 통해 흐르는 조류에 임피던스를 선택적으로 형성하여 임피던스의 형성 여부에 따라 변동되는 차단기(1)의 입력부(2)의 전압위상과 차단기(1)의 출력부(3)의 전압위상을 검출한다.
이러한 검출부(210,221,222,230,240)는 우회회로부(210), 위상 계측센서부(221,222), 위상정보 수집부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.
우회회로부(210)는 차단기(1) 내부에 설치되어 조류가 차단부(4)를 우회하도록 차단부(4)의 양단에 연결되며, 차단기(1)의 입력부(2)와 출력부(3) 간 전압위상의 차이를 형성하기 위해 임피던스를 형성한다. 이러한 우회회로부(210)는 임피던스를 형성하는 임피던스부(211)와 임피던스부(211)를 통해 흐르는 조류를 개폐시키는 우회회로 스위치(212)를 포함하며, 임피던스부(211)와 우회회로 스위치(212)는 직렬로 연결된다.
여기서, 임피던스부(211)로는 입력부(2)와 출력부(3) 사이에 정방향 또는 역방향으로 흐르는 조류에 의해 감지 가능한 수준의 전압위상 변동을 일으킬 수 있는 리액터가 사용된다.
위상 계측센서부(221,222)는 입력부(2)의 전압위상과 출력부(3)의 전압위상을 각각 계측하는 것으로써, 입력부(2)의 전압위상을 감지하는 입력부 위상센서(221)와 출력부(3)의 전압위상을 감지하는 출력부 위상센서(222)를 포함한다. 이러한 위상 계측센서부(221,222)는 우회회로부(210)가 폐로되기 전과 후의 입력부(2)와 출력부(3)의 전압위상을 각각 계측하게 된다.
위상정보 수집부(230)는 제어부(240)로부터 입력된 계측시작신호에 따라 입력부 위상센서(221)에서 계측된 입력부(2)의 전압위상과, 출력부 위상센서(222)에서 계측된 출력부(3)의 전압위상을 수집하여 메모리부(250)에 저장한다.
제어부(240)는 차단부(4)에 개방 및 투입 신호를 입력하여 차단부(4)를 개방 및 투입함과 더불어 상기한 우회회로 스위치(212)에 개방 및 투입신호를 입력하여 우회회로 스위치(212)를 개방 및 투입함으로써, 조류가 흐르는 방향을 제어한다. 또한 제어부(240)는 위상정보 수집부(230)에 계측시작신호를 입력하여 위상정보 수집부(230)가 입력부 위상센서(221)와 출력부 위상센서(222)에서 계측된 입력부(2)의 전압위상과 출력부(3)의 전압위상을 수집하도록 한다.
메모리부(250)는 상기한 바와 같이 입력부 위상센서(221)와 출력부 위상센서(222)에서 계측된 입력부(2)의 전압위상과 출력부(3)의 전압위상 및 연산부(260)에서 판별된 전원측 정보를 저장한다. 즉, 메모리부(250)는 우회회로 스위치(212)가 개방되고 차단부(4)가 투입되어 조류가 차단부(4)를 통해 흐를 때의 입력부(2)의 전압위상과 출력부(3)의 전압위상을 저장함과 더불어, 우회회로 스위치(112)가 투입되고 차단부(4)가 개방되어 조류가 우회회로부(210)를 통해 흐를 때의 입력부(2)의 전압위상과 출력부(3)의 전압위상을 저장한다.
연산부(260)는 차단부(4)를 통해 조류가 흐를 때의 입력부(2)의 전압위상 및 출력부(3)의 전압위상을, 우회회로부(210)를 통해 조류가 흐를 때의 입력부(2)의 전압위상 및 출력부(3)의 전압위상과 각각 비교하여 그 전압위상 변동량을 통해 전원측을 판별한다.
즉, 연산부(260)는 우회회로부(210)가 폐로되기 전의 입력부(2)의 전압위상과 우회회로부(210)가 폐로된 후의 입력부(2)의 전압위상을 이용하여 입력부(2)의 전압위상 변동량을 계산하고, 우회회로부(210)가 폐로되기 전의 출력부(3)의 전압위상과 우회회로부(210)가 폐로된 후의 출력부(3)의 전압위상을 이용하여 출력부(3)의 전압위상 변동량을 계산한다. 이후, 연산부(260)는 입력부(2)의 전압위상 변동량과 출력부(3)의 전압위상 변동량을 비교하여 전압위상 변동량이 큰 측을 차단기(1)의 부하측으로 판별하고, 전압위상 변동량이 작은 측을 차단기(1)의 전원측으로 판별한다.
참고로, 도면부호(270)는 케이스로써, 케이스 내부에는 위상정보 수집부(230)와 제어부(240), 메모리부(250) 및 연산부(260)가 구비되어 별도의 케이블을 통해 차단기(1) 내부의 차단부(4), 우회회로부(210) 및 위상 계측센서부(221,222)에 연결된다.
또한, 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 상기한 우회회로부(210) 및 위상 계측센서부(221,222)가 상기한 차단기(1) 내부에 설치되는 것을 예시로 설명하였으나, 본 발명의 기술적 범위는 이에 한정되지 않고, 차단기(1) 외부에 별도로 설치되는 것도 포함한다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 동작 과정을 도 7 및 도 8 을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 제어부(240)는 차단부(4)를 투입하고 우회회로 스위치(212)를 개방한다. 이에 따라, 우회회로부(210)는 개방되고, 차단부(4)를 통해 조류가 흐르게 된다.
이때, 위상 계측센서부(221,222)는 입력부(2)의 전압위상(∠Vs)과 출력부(3)의 전압위상(∠Vr)을 계측하고(S200), 위상정보 수집부(230)는 위상 계측센서부(221,222)에서 계측된 입력부(2)의 전압위상(∠Vs)과 출력부(3)의 전압위상(∠Vr)을 메모리부(250)에 저장한다(S202).
다음으로, 제어부(240)는 우회회로 스위치(212)를 투입하고(S204), 차단부(4)를 개방시킨다(S206). 이에 따라, 조류는 우회회로부(210)를 통해 흐르게 된다.
이때, 위상 계측센서부(221,222)는 입력부(2)의 전압위상(∠Vs')과 출력부(3)의 전압위상(∠Vr')을 계측하여 메모리부(250)에 저장한다(S208).
이후, 연산부(260)는 차단기(1)가 우회회로부(210)가 폐로되기 전과 후의 입력부(2)와 출력부(3)의 전압위상 변동량을 각각 계산한다(S210).
즉, 입력부(2)의 전압위상 변동량(△Vs_p)은 △Vs_p=|∠Vs - ∠Vs'|을 통해 계산된다.
여기서, ∠Vs은 우회회로 스위치(212)가 개방(우회회로부(210) 개방)되고 차단부(4)가 투입된 때의 입력부(2)의 전압위상이고, ∠Vs'는 우회회로 스위치(212)가 투입되고 차단부(4)가 개방된 때의 입력부(2)의 전압위상이다.
또한, 출력부(3)의 전압위상 변동량(△Vr_p)은 △Vr_p = |∠Vr - ∠Vr'|을 통해 계산된다.
여기서, ∠Vr는 우회회로 스위치(212)가 개방(우회회로부(210) 개방)되고 차단기(4)가 투입된 때의 입력부(2)의 전압위상이고, ∠Vr'는 우회회로 스위치(212)가 투입되고, 차단부(4)가 개방된 때의 출력부(3)의 전압위상이다.
다음으로, 연산부(260)는 입력부(2) 및 출력부(3)의 전압위상 변동량을 비교하여(S212) 입력부(2)의 전압위상 변동량이 출력부(3)의 전압위상 변동량 보다 작으면 입력부(2)를 전원측으로 판별하여(S214) 메모리부(250)에 저장한다. 반면에, 연산부(260)는 입력부(2)의 전압위상 변동량이 출력부(3)의 전압위상 변동량 보다 작지 않으면, 출력부(3)를 전원측으로 판별하여(S216) 메모리부(250)에 저장한다.
연산부(260)가 상기한 바와 같이 보호기기의 전원측을 판별하면, 제어부(240)는 차단부(4)를 투입하고(S218), 우회회로 스위치(212)를 개방하여(S220) 차단기(1)의 회로를 원래 상태로 복귀시킨다.
한편, 상기한 본 발명의 제1 및 제2실시예의 배전기기가 방향성 보호기기일 경우, 전원측 판별이 완료되면, 방향성 보호기기에 동작방향을 설정할 수 있다. 예를 들어 보호기기의 입력부가 전원측으로 판별된 경우, 보호기기의 내부 메모리에 입력부(RST상)가 전원측이라는 기준을 저장하고 방향성 보호기기의 동작 방향을 정방향(Forward)로 설정한다. 이와 같이 설정할 경우 방향성 보호기기를 기준으로 부하측에서 발생하는 고장에 대하여 방향성 보호기기는 정방향 고장으로 인지하고 차단동작을 수행한다. 또한 방향성 보호기기를 기준으로 전원측 혹은 타선로에서 발생한 고장에 대해서, 방향성 보호기기는 역방향 고장으로 인지하고 차단 동작을 수행하지 않음으로써 분산전원이 공급하는 역방향 고장전류로 인한 오동작을 방지할 수 있게 된다.
도 9 는 본 발명의 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 블럭 구성도이다.
본 발명의 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 상기한 본 발명의 제1,2실시예에 모두 적용될 수 있으며, 여기서는 제1실시예를 바탕으로 설명한다. 또한, 본 발명의 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 상기한 제1실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하고 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 상기한 제1실시예에 추가적으로, 검출부(110,121,122,130,140)가 배전 자동화 시스템(80)과 같은 상위시스템으로부터 방향 기준 재설정 명령(reset)을 수신하면, 입력부(2)의 전압변동량과 출력부(3)의 전압변동량을 검출하고, 연산부(160)가 입력부(2)의 전압변동량과 출력부(3)의 전압변동량을 이용하여 배전기기의 전원측을 재판별한다. 따라서, 관리자는 원격에서 특정 배전기기의 전원측을 갱신할 수 있다.
이러한 본 발명의 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 배전선로의 부하절체 및 계통 재구성으로 방향성 보호기기가 설치된 배전선로의 구성이 변경된 경우에 적용된다. 따라서, 전원측을 재판별하여 메모리부(150)에 전원측이 입력부인지 출력부인지에 대한 정보를 갱신함으로써 계통 재구성에 따른 방향성 보호기기의 방향 설정 작업을 완료할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1내지 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 분산전원이 연계된 배전계통에서 운영되는 방향성 배전자동화용 개폐기에도 동일하게 적용할 수 있다. 뿐만 아니라, 양방향 조류 배전계통에 적용되는 방향성 선로전압조정장치(SVR:Step Voltage Regulator)에 적용하여 분산전원 연계선로에서 전원측을 정확히 판별하여 역조류에 의한 오동작을 방지할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치가 배전선로에서 주변압기와 태양광발전 사이의 보호기기에 설치된 예를 도시한 도면이며, 도 11 은 본 발명의 제1실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 전압변동 테스트 결과를 도시한 도면이며, 도 12 는 본 발명의 제2실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치의 전압위상변동 테스트 결과를 도시한 도면이다.
도 10 을 참조하면, 상기한 본 발명의 제1 내지 제3실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 일 예로 3000kW 용량의 태양광발전이 연계된 배전선로에서 주변압기와 태양광발전 사이에 보호기기인 리클로져(RC)에 설치될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 배전선로 전원측 판별 장치를 리클로져(RC)에 설치하여 배전계통에 대한 전자기 과도해석 모델링 및 시뮬레이션을 수행한 결과를 도 11 과 도 12 를 참조하여 설명한다.
시뮬레이션 시간대 별로 전원부 판별 방법의 구현을 설명한다.
도 11 을 참조하면, 0초에서 태양광발전은 발전을 정지한 상태로 변전소에서 부하측으로 조류가 흐르며 리클로져(RC)에서는 순방향 조류가 감지되게 된다. 이때, 리클로져(RC)의 입력부(2)의 전압(RMS)과 출력부(3)의 전압(RMS)은 도 11 에 도시된 바와 같이 동일한 값을 갖는다.
1초는 우회회로 스위치(112)를 투입하고 차단기(1)를 개방한 상태이다. 이때, 조류는 리클로져(RC)로 흐르지 않고 우회회로부(110)로 흐르게 되며, 리클로져(RC)의 입력부(2)의 전압은 우회회로 스위치(112) 투입 및 차단기(1) 개방 이전과 동일하며 출력부(3)의 전압은 우회회로 스위치(112) 투입 및 차단기(1) 개방 이전 보다 작아지게 된다. 즉, 리클로져(RC)에 정방향 조류가 흐르고 있는 상태에서 우회회로부(110)의 저항에 의해 전압강하가 발생하여 출력부(3)의 전압이 입력부(2)의 전압보다 작아지게 된다. 따라서, 우회회로 스위치(112) 투입 및 차단기(1) 개방 전과 후의 입력부(2)의 전압변동은 거의 없으며 출력부(3)에서 전압변동이 발생한다.
결국, 입력부(2)의 전압변동량(△Vs_rms)이 출력부(3)의 전압변동량(△Vr_rms) 보다 작기 때문에 입력부(2)를 전원측으로 판정하고 출력부(3)를 부하측으로 판정한다.
3초는 차단기(1)를 투입하고 우회회로부(110)를 개방한 상태이다. 즉, 전원측 판별 작업을 종료함과 동시에 차단기(1)를 투입하고 우회회로부(110)를 개방하여 회로를 원상태로 복귀시킨다. 이때 리클로져(RC)에는 다시 정방향 조류가 흐르게 되는 것을 확인할 수 있다.
4초는 3000kW 태양광 발전을 시작함에 따라 모선 인출조류와 차단기(1) 통과조류가 변경되는 상태이다. 특히, 차단기(1)를 통과하는 조류는 역방향으로 감지되는데, 이는 태양광발전의 발전량이 차단기(1) 이하단의 부하량보다 크기 때문에, 태양광발전이 차단기(1) 이하단의 부하에 전력을 공급하고 나머지 전력이 차단기(1)를 통해 역방향으로 흐르게 되는 것이다.
5초는 리클로져(RC)에 역방향 조류가 흐르고 있는 상태에서 우회회로 스위치(112)를 투입하고 차단기(1)를 개방한 상태이다. 이에 따라, 우회회로부(110)를 통해 역방향 조류가 흐르게 된다. 즉, 조류의 방향이 출력부(3)에서 입력부(2)측으로 흐르게 된다. 역방향 조류가 흐르고 있는 상태에서도, 리클로져(RC)의 입력부(2)의 전압은 우회회로 스위치(112) 투입 및 차단기(1) 개방 이전의 크기와 동일하며, 출력부(3)의 전압은 우회회로 스위치(112) 투입 및 차단기(1) 개방 이전의 크기보다 커지게 된다. 즉, 리클로져(RC)에 역방향 조류가 흐르고 있는 상태에서 우회회로부(110)의 저항에 의해 전압상승이 발생하여 출력부(3)의 전압이 입력부(2)의 전압보다 높아지게 된다. 따라서, 우회회로 스위치(112) 투입 및 차단기(1) 개방 전과 후의 입력부(2)의 전압변동은 거의 없고 출력부(3)에서 상대적으로 크게 전압변동이 발생한다. 입력부(2)의 전압변동량(△Vs_rms)은 출력부(3)의 전압변동량(△Vr_rms) 보다 작기 때문에 입력부(2)를 전원측으로 판정하고 출력부(3)를 부하측으로 판별할 수 있다.
7초는 차단기(1)를 투입하고 우회회로부(110)를 개방하고, 전원부 판별 과정을 종료함과 동시에 차단기(1)를 투입하고 우회회로부(110)를 개방하여 회로를 원상태로 복귀시킨 상태이다. 이때 리클로져(RC)에는 다시 역방향 조류가 흐르게 되는 것을 확인할 수 있다.
상기한 시뮬레이션 결과에서와 같이, 본 발명에 따른 배전선로 전원측 판별 장치는 보호기기에 흐르는 조류의 방향과 관계없이 입력부(2)를 전원측으로 정확히 판별할 수 있다는 것을 확인하였다.
이번에는 우회회로부(210)에 저항 대신 리액터를 삽입하여 입력부(2) 및 출력부(3)의 전압 위상변동 특성을 이용하여 전원측을 판별하는 방법을 도 12 를 참조하여 설명한다.
전자기과도해석 모델에 리액터와 우회회로 스위치(212)로 구성된 우회회로부(210)를 리클로져(RC)에 구성하였다. 도 12 에 도시된 결과는 리액터와 우회회로 스위치(212)로 구성된 우회회로부(210)를 이용하여 리클로져(RC)의 입력부(2)와 출력부(3)의 전압위상 변동을 시뮬레이션한 결과이다.
시뮬레이션 시퀀스는 도 11 을 참조하면, 앞서 설명한 저항과 우회회로 스위치(112)로 구성된 우회회로부(110)를 이용한 전압변동 시뮬레이션과 동일하다.
우회회로 스위치(212) 투입 및 차단기(1) 개방 이전에는 조류가 차단기(1)를 통해 흐르기 때문에 입력부(2)와 출력부(3)의 전압위상은 동일하다.
그러나 1초에 우회회로 스위치(212)를 투입하고 차단기(1)를 개방하면, 조류가 우회회로부(210)를 통과하게 되고 우회회로부(210)의 리액터에 의해 소스임피던스가 상대적으로 큰 부하측의 전압인 출력부(3)의 전압위상이 변동하게 된다. 소스임피던스가 작은 전원측의 전압인 입력부(2)의 전압위상은 변동이 없게 된다.
결국, 입력부(2)의 전압위상 변동량(△Vs_p)이 출력부(3)의 전압위상 변동량(△Vr_p) 보다 상대적으로 작기 때문에 입력부(2)를 전원측으로 판정하고 출력부(3)를 부하측으로 판정할 수 있다.
더욱이, 도 12 를 참조하면, 전압의 크기에 있어서도, 입력부(2)는 전압변동이 거의 없으나 출력부(3)는 전압변동이 크게 발생된다. 따라서, 입력부(2)의 전압변동량(△Vs_rms)이 출력부(3)의 전압변동량(△Vr_rms) 보다 작기 때문에 입력부(2)를 전원측으로 판정할 수 있다.
즉, 우회회로부(210)에 임피던스부(211)로 리액터를 사용하면, 보호기기 입력부(2)와 출력부(3)의 전압위상 변동 뿐만 아니라 전압크기의 변동이 모두 발생하므로, 전압위상 변동량과 전압변동량과 같은 두가지 요소를 동시에 사용하여 전원측을 판별할 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
2: 입력부 3: 출력부
4: 차단부 110,210: 우회회로부
111,211: 임피던스부 112,212: 우회회로 스위치
121: 입력부 전압센서 122: 출력부 전압센서
130: 전압정보 수집부 140, 240: 제어부
150,250: 메모리부 160, 260: 연산부
221: 입력부 위상센서 222: 출력부 위상센서
230: 위상정보 수집부

Claims (12)

  1. 분산전원이 연계된 배전선로에 설치된 배전기기에 임피던스를 선택적으로 형성하여 상기 임피던스의 형성 여부에 따라 변동되는 상기 배전기기의 입력부의 전압과 상기 배전기기의 출력부의 전압을 각각 검출하는 검출부; 및
    상기 임피던스가 형성되기 전과 후의 상기 입력부의 전압 변동량과 상기 출력부의 전압 변동량을 이용하여 상기 배전기기의 전원측을 판별하는 연산부를 포함하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연산부는
    상기 입력부의 전압 변동량과 상기 출력부의 전압 변동량을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 입력부와 상기 출력부 중 어느 하나를 상기 배전기기의 전원측으로 판별하는 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 검출부는
    상기 배전기기의 개방 여부에 따라 상기 배전기기로 입력되는 조류를 우회시켜 상기 임피던스를 형성하는 우회회로부;
    상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 계측하는 전압 계측센서부;
    상기 전압 계측센서부에서 계측된 상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 수집하는 전압정보 수집부; 및
    상기 배전기기와 상기 우회회로부를 제어하여 상기 배전기기로 입력되는 조류를 상기 우회회로부와 상기 배전기기 중 어느 하나로 흐르도록 제어하고, 상기 전압 계측센서부를 통해 상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 계측하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 우회회로부는
    상기 입력부의 전압과 상기 출력부의 전압을 변동시키는 임피던스부; 및
    상기 임피던스부와 직렬로 연결되어 상기 임피던스부를 통해 흐르는 조류를 개폐시키는 우회회로 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 임피던스부는 저항인 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출부는 네트워크 통신을 통해 상위시스템으로부터 방향 기준 재설정 명령이 수신되면, 상기 배전기기의 입력부의 전압과 상기 배전기기의 출력부의 전압을 검출하여 상기 연산부를 통해 상기 배전기기의 전원측을 재판별하도록 하는 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  7. 분산전원이 연계된 배전선로에 설치된 배전기기에 임피던스를 선택적으로 형성하여 상기 임피던스의 형성 여부에 따라 변동되는 상기 배전기기의 입력부의 전압위상과 상기 배전기기의 출력부의 전압위상을 각각 검출하는 검출부; 및
    상기 임피던스가 형성되기 전과 후의 상기 입력부의 전압위상 변동량과 상기 출력부의 전압위상 변동량을 이용하여 상기 배전기기의 전원측을 판별하는 연산부를 포함하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 연산부는
    상기 입력부의 전압위상 변동량과 상기 출력부의 전압위상 변동량을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 입력부와 상기 출력부 중 어느 하나를 상기 배전기기의 전원측으로 판별하는 것을 특징으로 배전선로 전원측 판별 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 검출부는
    상기 배전기기의 개방 여부에 따라 상기 배전기기로 입력되는 조류를 우회시켜 상기 임피던스를 형성하는 우회회로부;
    상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 계측하는 위상 계측센서부;
    상기 위상 계측센서부에서 계측된 상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 수집하는 위상정보 수집부; 및
    상기 배전기기와 상기 우회회로부를 제어하여 상기 배전기기로 입력되는 조류를 상기 우회회로부와 상기 배전기기 중 어느 하나로 흐르도록 제어하고, 상기 위상 계측센서부를 통해 상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 계측하도록 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 우회회로부는
    상기 입력부의 전압위상과 상기 출력부의 전압위상을 변동시키는 임피던스부; 및
    상기 임피던스부와 직렬로 연결되어 상기 임피던스부를 통해 흐르는 조류를 개폐시키는 우회회로 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 임피던스부는 리액터인 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 검출부는 네트워크 통신을 통해 상위시스템으로부터 방향 기준 재설정 명령이 수신되면, 상기 배전기기의 입력부의 전압위상과 상기 배전기기의 출력부의 전압위상을 검출하여 상기 연산부를 통해 상기 배전기기의 전원측을 재판별하도록 하는 것을 특징으로 하는 배전선로 전원측 판별 장치.
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