KR20180047250A - 선로 정수 측정 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치는 3상 회로의 하나의 상에 시험 전압을 인가하는 시험 전압원, 상기 시험 전압원에 흐르는 시험 전류를 측정하는 시험 전류 측정부, 및 상기 3상 회로의 상기 하나의 상을 제외한 나머지 두 개의 상에서 유도 전압을 측정하는 유도 전압 측정부를 포함하고, 상기 3상 회로의 상기 하나의 상의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스는 상기 시험 전압, 시험 전류, 및 유도 전압에 따라 산출될 수 있다.
Description
본 발명은 선로 정수 측정 장치에 관한 것이다.
선로 정수는 전력계통 고장해석과 특히 거리 계전 방식의 선로보호에 중요한 입력 데이터이다. 따라서 선로 정수를 정확하게 계산 또는 측정하는 것은 송전선로 보호 등 전력계통 운영에 매우 중요한 작업이다.
선로 정수는 계산에 의해 구하는 것이 일반적이나 보다 정확한 값을 얻기 위해서는 실측이 필요하다. 통상, 선로 정수는 3상 전원을 이용하거나, 단상 전원을 이용하여 측정된다. 두 방법 모두 정상분 임피던스 측정에 3회, 영상분 임피던스 측정에 1회, 총 4회의 시험 전류 주입 및 임피던스 측정이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치는 측정 횟수를 감소할 수 있는 선로 정수 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치는 3상 회로의 하나의 상에 시험 전압을 인가하는 시험 전압원, 상기 시험 전압원에 흐르는 시험 전류를 측정하는 시험 전류 측정부, 및 상기 3상 회로의 상기 하나의 상을 제외한 나머지 두 개의 상에서 유도 전압을 측정하는 유도 전압 측정부를 포함하고, 상기 3상 회로의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스는 상기 시험 전압, 상기 시험 전류, 및 상기 유도 전압에 따라 산출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치는 측정 횟수를 감소하여, 절차를 간소화하고, 선로 정수를 신속하게 측정할 수 있다.
도 1은 3상 전력선 회로의 일 예를 나타낸다.
도 2는 3상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 정상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 3, 도 4, 및 도 5는 3상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 영상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 6, 도 7, 및 도 8은 단상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 정상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 9는 단상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 영상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 10, 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 방법을 나타낸 회로도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치를 나타낸 도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치를 나타낸 도이다.
도 2는 3상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 정상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 3, 도 4, 및 도 5는 3상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 영상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 6, 도 7, 및 도 8은 단상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 정상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 9는 단상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 영상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
도 10, 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 방법을 나타낸 회로도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치를 나타낸 도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치를 나타낸 도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조할 수 있다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 할 수 있다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 할 수 있다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭할 수 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 할 수 있다.
도 1은 3상 전력선 회로의 일 예를 나타낸다.
도 1은 선로 정수 실측 원리를 나타내기 위한 3상 전력선 회로로써, 부하측 3상 단락 모델에 해당한다. 전력선의 배치는 서로 평형을 이루어 상도체들 간의 상호 임피던스(Zm)와 상도체-중성선간 상호 임피던스(Zmn)가 A, B, C상에서 동일한 값을 가지는 것으로 가정한다. 구체적으로, A-B상, B-C상, A-C상 상호 임피던스가 서로 동일하고, A, B, C 상과 N상간 상호 임피던스도 서로 동일한 것으로 가정한다.
도 2는 3상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 정상분 임피던스 측정 방법을 나타내고, 도 3, 도 4, 및 도 5는 3상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 영상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
하기의 수학식 1은 3상 단락전류 계산식을 정상분 임피던스에 대해 정리한 것이다. 여기서, I3Φ는 3상 단락전류, E는 전원단 전압, Z1는 정상분 임피던스를 나타낸다.
[수학식 1]
도 2에서 측정된 임피던스를 이용한 정상분 임피던스(Z1) 산출식은 3상 단락 임피던스를 평균한 값으로 식 2와 같다. 즉, 이상적으로는 3상 단락전류(=I3Φ) IA, IB, IC는 크기가 모두 동일하고, 위상차가 120도이지만, 실계통에서는 불평형이 존재하므로, 불평형을 고려하여, 각 상에서 측정된 단락 임피던스의 평균값을 정상분 임피던스로 결정할 수 있다.
[수학식 2]
도 3 내지 5에서 측정된 임피던스를 이용한 영상분 임피던스(Z0) 유도식은 하기의 수학식 3 내지 8과 같다. 먼저 일선 지락전류 계산식을 영상분 임피던스에 대해 정리하면 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 여기서, I1Φ는 일선 지락전류, E는 전원단 전압, Z1는 정상분 임피던스, Z0는 영상분 임피던스를 나타낸다.
[수학식 3]
도 3 내지 5에서 측정된 임피던스는 수학식 4 내지 6에 의해 표현될 수 있고, 수학식 4 내지 6의 평균값은 수학식 7에 의해 표현될 수 있다.
수학식 7에 의해 표현된 임피던스의 평균값을 수학식 3의 우변의 E/I1Φ에 대입하고 수학식 2에서 산출된 정상분 임피던스(Z1)를 대입하면 수학식 8과 같이 영상 임피던스를 산출할 수 있다.
[수학식 4]
[수학식 5]
[수학식 6]
[수학식 7]
[수학식 8]
도 6, 도 7, 및 도 8은 단상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 정상분 임피던스 측정 방법을 나타내고, 도 9는 단상 전원을 이용한 도 1에 도시된 회로의 영상분 임피던스 측정 방법을 나타낸다.
먼저, 도 1에 표시한 도체의 자기 및 상호 임피던스(Zph, Zm, Zneut)를 이용하면 정상분 임피던스는 수학식 9 및 수학식 10에 따라 표현할 수 있다.
[수학식 9]
[수학식 10]
이어서, 도 6의 회로에 루프 방정식을 적용하고 임피던스(VAB/IAB)에 대해 정리하면, 수학식 11이 산출될 수 있다.
[수학식 11]
수학식 10을 참조하면, 정상분 임피던스는 도 6 내지 도 8에서 측정된 임피던스 값을 평균하여 수학식 12에 따라 산출될 수 있다.
[수학식 12]
이어서, 영상분 임피던스를 유도하도록 한다. 도 1의 임피던스(Zph, Zmn,Zneut)를 참조하여, 도 3의 일선 지락회로에 따라 수학식 13 및 수학식 14와 같은 루프 방정식이 산출될 수 있다.
[수학식 13]
[수학식 14]
수학식 14를 IN에 대하여 정리하여 수학식 13에 대입하면 수학식 15와 같이 표현될 수 있고, 수학식 15를 수학식 3에 적용하면 수학식 16와 같이 영상 임피던스가 표현될 수 있다.
[수학식 15]
[수학식 16]
또한, 도 9의 회로에서 2개의 루프에 대한 방정식은 수학식 17 및 수학식 18과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 17]
[수학식 18]
수학식 18을 IN에 대하여 정리하여 수학식 17에 대입하면 수학식 19와 같이 표현될 수 있고, 수학식 16을 참조하면, 영상분 임피던스는 수학식 20과 같이, 측정된 임피던스(VE/IE)의 3배를 하여 산출될 수 있다.
[수학식 19]
[수학식 20]
도 2 내지 도 5 및 도 6 내지 도 9의 선로 정수 측정방법은 영상분 및 정상분 임피던스 측정 방법이 서로 달라 총 네 번의 측정이 필요하다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 방법을 나타낸 회로도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선로 정수 측정 방법은 시험 전류를 한 상에 인가하고, 나머지 두 상의 유도 전압을 측정하여 정상분과 영상분의 임피던스를 동시에 산출할 수 있다. 정상분 및 영상분 임피던스의 평균값을 산출하기 위해 각 상에 대하여 상기 방법이 3회 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 방법은 정상분과 영상분 임피던스를 동시에 측정할 수 있으므로, 3상 회로의 측정값 평균을 구하기 위한 3회 시험만으로 선로 정수를 산출할 수 있다.
도 10에서 전류가 흐르는 2개 루프 방정식은 수학식 21 및 수학식 22로 표현될 수 있고, B, C상의 유도 전압은 수학식 23으로 표현될 수 있다.
[수학식 21]
[수학식 22]
[수학식 23]
수학식 21과 수학식 23을 차분한 후, IA에 대해 정리하면 수학식 24와 같이 표현될 수 있고, 수학식 11을 이용하면 정상분 임피던스는 수학식 25와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 24]
[수학식 25]
수학식 22를 IN에 대해 정리하면, 수학식 26와 같이 표현될 수 있고, 수학식 26을 수학식 21에 대입한 후 Zmn 2/Zneut 에 대하여 정리하면 수학식 27과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 26]
[수학식 27]
수학식 16의 영상분 임피던스의 표현식에 수학식 27을 대입하면 수학식 28이 산출되고, 수학식 28에 수학식 24를 대입하면, 수학식 29와 같이 정리되어, 영상분 임피던스를 산출할 수 있다.
[수학식 28]
[수학식 29]
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치를 나타낸 도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치(10)는 3상 전력선 회로 중 어느 하나의 상에 시험 전압을 제공하고, 상기 하나의 상의 시험 전류를 측정하고, 나머지 두 개의 상에서 유도 전압을 측정하여, 정상분 및 영상분 임피던스를 산출할 수 있다.
선로 정수 측정 장치(10)는 시험 전압(VE)원, 시험 전류 측정부(M_IE), 제1 유도 전압 측정부(M_V1), 제2 유도 전압 측정부(M_V2), 및 복수의 스위치(SW1-SW9)를 포함할 수 있다.
시험 전압(VE)원 및 시험 전류 측정부(M_IE)는 A상, B상, C상과 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)를 통해 연결되고, 시험 전류 측정부(M_IE)는 시험 전류(IE)를 측정할 수 있다. 제1 유도 전압 측정부(M_V1)는 A상, B상, C상과 제4 내지 제6 스위치(SW4, SW5, SW6)을 통해 연결되고, 제1 유도 전압 측정부(M_V1)는 제1 유도 전압(V1)을 측정할 수 있다. 제2 유도 전압 측정부(M_V2)는 A상, B상, C상과 제7 내지 제9 스위치(SW7, SW8, SW9)을 통해 연결되고, 제2 유도 전압 측정부(M_V2)는 제2 유도 전압(V2)을 측정할 수 있다.
하기의 표 1은 제1 내지 제9 스위치(SW1-SW9)의 스위칭 동작을 나타낸 표이다.
[표 1]
상기 표 1에 의하면, 각 상에 대하여, 시험 전류(IE), 제1 유도 전압(V1) 및 제2 유도 전압(V2)이 측정될 수 있고, 시험 전압(VE), 시험 전류(IE), 제1 유도 전압(V1) 및 제2 유도 전압(V2)에 의해 정상분 임피던스(Z1) 및 영상분 임피던스(Z0)는 하기의 수학식 30 및 수학식 31 각각에 의해 산출될 수 있다.
이 후, 각 상에 대한 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 평균하여 3상 회로 전체의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 산출할 수 있다.
[수학식 30]
[수학식 31]
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 선로 정수 측정 장치를 나타낸 도이다.
선로 정수 측정 장치(10)는 시험 전압(VE)원, 시험 전류 측정부(M_IE), 유도 전압 측정부(M_V1, V2), 및 복수의 스위치(SW1-SW6)를 포함할 수 있다.
시험 전압(VE)원 및 시험 전류 측정부(M_IE)는 A상, B상, C상과 제1 내지 제3 스위치(SW1, SW2, SW3)를 통해 연결되고, 시험 전류 측정부(M_IE)는 시험 전류(IE)를 측정할 수 있다.
유도 전압 측정부(M_V1, V2)는 A상, B상, C상과 제4 내지 제6 스위치(SW4, SW5, SW6)을 통해 연결되고, 유도 전압 측정부(M_V1, V2)는 제1 유도 전압(V1) 및 제2 유도 전압(V2)을 측정할 수 있다.
하기의 표 2는 제1 내지 제6 스위치(SW1-SW6)의 스위칭 동작을 나타낸 표이다.
[표 2]
상기 표 2에 의하면, 각 상에 대하여, 시험 전류(IE), 제1 유도 전압(V1) 및 제2 유도 전압(V2)이 측정될 수 있고, 시험 전압(VE), 시험 전류(IE), 제1 유도 전압(V1) 및 제2 유도 전압(V2)에 의해 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스는 전술한 수학식 30 및 수학식 31 각각에 의해 산출될 수 있다.
이 후, 각 상에 대한 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 평균하여 3상 회로 전체의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 산출할 수 있다.
도 14에 도시된 선로 정수 측정 장치(10)는, 도 13에 도시된 선로 정수 측정 장치(10)에 비하여, 유도 전압 측정부(M_V1, V2)가 1개 구비된 것을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 유도 전압 측정부(M_V1, V2)를 1개 구비하고, 시험 전압(VE)을 인가하는 동안, 유도 전압 측정부(M_V1, V2)에 연결된 스위치가 스위칭 동작하여, 제1 유도 전압(V1) 및 제2 유도 전압(V2)을 측정할 수 있다. 따라서, 회로의 구성을 간략히 할 수 있으므로, 장치의 제조 단가를 절감하고, 면적 및 부피를 감소시킬 수 있다.
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.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
M_V1, V2: 유도 전압 측정부
M_V1: 제1 유도 전압 측정부
M_V2: 제2 유도 전압 측정부
M_IE: 시험 전류 측정부
SW1-SW9: 제1 내지 제9 스위치
M_V1: 제1 유도 전압 측정부
M_V2: 제2 유도 전압 측정부
M_IE: 시험 전류 측정부
SW1-SW9: 제1 내지 제9 스위치
Claims (6)
- 3상 회로의 하나의 상에 시험 전압을 인가하는 시험 전압원;
상기 시험 전압원에 흐르는 시험 전류를 측정하는 시험 전류 측정부; 및
상기 3상 회로의 상기 하나의 상을 제외한 나머지 두 개의 상에서 유도 전압을 측정하는 유도 전압 측정부; 를 포함하고,
상기 3상 회로의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스는 상기 시험 전압, 상기 시험 전류, 및 상기 유도 전압에 따라 산출되는 선로 정수 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 3상 회로의 3상 각각에 대하여 상기 정상분 임피던스 및 상기 영상분 임피던스가 산출되고, 상기 산출된 3상 각각의 정상분 임피던스 및 상기 영상분 임피던스를 평균하는 선로 정수 측정 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 유도 전압 측정부는,
상기 나머지 두 개의 상에서 제1 유도 전압 및 제2 유도 전압을 측정하는 선로 정수 측정 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 시험 전압원 및 유도 전압 측정부를 상기 3상 회로의 3상과 연결하는 복수의 스위치; 를 더 포함하는 선로 정수 측정 장치.
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KR (1) | KR102622919B1 (ko) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114325177A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-12 | 陕西黄河集团有限公司 | 一种机场输电线缆参数在线测量方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102788903A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-11-21 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种高压输电线路三相不对称工频参数实测方法 |
-
2016
- 2016-10-31 KR KR1020160143155A patent/KR102622919B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102788903A (zh) * | 2012-07-17 | 2012-11-21 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种高压输电线路三相不对称工频参数实测方法 |
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CN114325177A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-12 | 陕西黄河集团有限公司 | 一种机场输电线缆参数在线测量方法 |
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KR102622919B1 (ko) | 2024-01-10 |
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