KR20210023127A - System for identifying fault section of power distribution system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배전계통 고장구간 식별 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1주기 파형에 대해 적어도 백회 이상의 샘플링을 연산 처리할 수 있는 PMU(Phasor Measurement Unit)를 이용하여 배전계통에서 발생하는 순간적인 이벤트 및 고장을 감지하여 배전계통의 고장구간을 식별할 수 있도록 하는, 배전계통 고장구간 식별 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a distribution system failure section identification system, and more particularly, instantaneous events occurring in the distribution system using a PMU (Phasor Measurement Unit) capable of calculating and processing at least a hundred times sampling for one period waveform, and It relates to a distribution system failure section identification system, which detects a failure and enables the failure section of the distribution system to be identified.
종래의 기술1(10-2007-0041097, 공개, 비접지 배전계통에서의 지락고장구간 검출 및 분리장치 및 방법)은 선택지락과전류계전기(SGR)로 단순하게 선로의 지락고장을 검출하여 네트워크를 통해 중앙제어장치로 전송할 수 있도록 하고 중앙제어장치의 지능을 사용하여 최소의 개폐기 동작횟수로 수용가가 최대한 정전을 경험하지 않고 빠른 시간 내에 고장구간을 복구할 수 있는 비접지 배전계통에서의 지락고장구간 검출 및 분리장치 및 방법에 관한 것이다.Conventional technology 1 (10-2007-0041097, published, ground fault section detection and separation device and method in non-grounded distribution systems) is a selective ground overcurrent relay (SGR) that simply detects the ground fault of the line through the network. Detection of a faulty section in a non-grounded distribution system that enables transmission to the central control device and recovers the faulty section in a short time without experiencing a power outage as much as possible with the minimum number of switchgear operations using the intelligence of the central control device. And a separation device and method.
그러나 상기 종래의 기술1은 고장구간을 찾기 위해 고장선로에 설치된 개폐기들을 말단에서부터(상시개방점) 전원까지 개방점을 이동시켜 가며 연계선로의 고장검출 발생 정보를 통해 고장구간을 찾는 방식으로서, 개방점을 전원측으로 이동시켜 가며 고장감지신호를 검출하여 고장구간을 판단하므로 설비에 지속적인 부담이 간다. 또한 개폐기 설치가 많은 선로의 경우 고장구간을 찾는데 오랜 시간이 걸리기 때문에 실제 적용하기에는 어려움이 있다.However, the
종래의 기술2(10-2009-0119058, 공개, 배전계통에서 지능형 FRTU 기반의 고장구간 판단 및 자율 분리 방법)는 가공 배전선로의 개폐기에 설치되는 FRTU(Feeder Remote Terminal Unit)에 의해 전압, 전류 센서로부터 계측되는 3상 전압, 전류 파형으로부터 고장/돌입/HIF(High Impedance Fault) 여부를 판단한 후 유비쿼터스 기반의 배전계통 환경하에서 네이버 존(Zone)의 FRTU요소들과 1:1 통신을 통해 3상 전압, 전류 정보를 수집하여 자기 보호구간에 대한 고장 발생여부를 스스로 판단하고, 차단기(CB;Circuit Breaker)나 리클로우저가 영구 개방되기 전에 자율적으로 고장구간을 분리하도록 함으로써 고장지역과 정전시간을 줄여 사고파급효과를 최소화하는 배전계통에서 지능형 FRTU 기반의 고장구간 판단 및 자율 분리 방법에 관한 것이다.Conventional technology 2 (10-2009-0119058, published, intelligent FRTU-based fault section determination and autonomous separation method in the distribution system) is a voltage and current sensor by a FRTU (Feeder Remote Terminal Unit) installed in the switch of the overhead distribution line. 3-phase voltage through 1:1 communication with FRTU elements of Naver Zone under a ubiquitous-based distribution system environment after determining whether a fault/inrush/HIF (High Impedance Fault) exists from the 3-phase voltage and current waveform measured from By collecting current information, determining whether or not a fault has occurred in the self-protection section, and automatically separating the fault section before the circuit breaker (CB) or recloser is permanently opened, reducing the fault area and power outage time. It relates to an intelligent FRTU-based fault section determination and autonomous separation method in a distribution system that minimizes the ripple effect.
종래의 기술3(10-1514999, 등록, 배전계통에서 스마트 보호기기를 이용한 자율적 고장구간 확인 및 분리 방법 및 그 시스템)은 새로운 분산전원을 가지는 스마트 배전 그리드 시스템에서 임의의 스마트 보호기기가 고장전류를 감지하면, 스마트 배전 그리드 시스템의 양방향 통신 기능을 이용하여 보호기기 스스로 고장구간을 판단하고, 해당 고장구간을 배전 시스템에서 분리할 수 있는 자율적 고장구간 확인 및 분리 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.Conventional technology 3 (10-1514999, registration, autonomous failure section identification and separation method using a smart protection device in the distribution system, and its system) is a smart distribution grid system with a new distributed power supply. When detected, the protection device uses the two-way communication function of the smart distribution grid system to determine the failure section by itself, and to an autonomous failure section identification and separation method that can separate the fault section from the distribution system, and its system.
그러나 상기 종래의 기술2 및 종래의 기술3은, RTU의 양방향 통신과 고장검출신호 등을 활용하여 고장구간을 판단한다. 하지만, 통신방안을 통해 고장검출을 수행하는 방식의 경우 별도의 고속 통신망 구축, 현장상황에 따른 다양한 예외사항(통신 오류 등)의 문제로 인해 실제 계통에서 고장검출을 판단하는데 어려움이 있다.However, the
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 1주기 파형에 대해 적어도 백회 이상의 샘플링을 연산 처리할 수 있는 PMU(Phasor Measurement Unit)를 이용하여 배전계통에서 발생하는 순간적인 이벤트 및 고장을 감지하여 배전계통의 고장구간을 식별할 수 있도록 하는, 배전계통 고장구간 식별 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다. According to an aspect of the present invention, the present invention was created to solve the above problems, and in a distribution system using a PMU (Phasor Measurement Unit) capable of calculating and processing at least a hundred times sampling for one period waveform. Its purpose is to provide a distribution system failure section identification system that enables the identification of the failure section of the distribution system by detecting instantaneous events and failures that occur.
본 발명의 일 측면에 따른 배전계통 고장구간 식별 시스템은, 복수의 원격 제어소 장치(RTU)에서 계측되는 데이터를 주기적으로 전송받아 내부의 운영 DB에 누적 저장하는 배전운영시스템; 및 복수의 PMU(Phasor Measurement Unit)를 통해 계측된 데이터를 지정된 주기에 맞춰 전송받아 처리하는 고장구간 판단 제어기;를 포함하고, 상기 배전운영시스템과 상기 고장구간 판단 제어기는, 통신망으로 서로 연계되어 있으며, 상기 운영 DB에 저장된 RTU 계측데이터를 상기 통신망을 통해 상기 고장구간 판단 제어기에 전송되며, 상기 고장구간 판단 제어기는, 상기 운영 DB에서 배전계통의 개폐기 및 차단기의 개폐상태 정보를 전송받아 모선 정보의 생성 및 PMU간 직선 경로 정보를 처리하는 토폴로지 추정부; 및 배전계통의 고장 발생 및 그 종류를 판별하는 고장종류 판별부, PMU 데이터를 활용하여 메인 피더상의 고장구간을 1차적으로 식별하는 메인 고장구간 판단부, 및 1차 식별 고장구간이 분기선이 연계된 지점일 경우 지정된 고장해석 방식을 활용하여 분기선 내부의 고장구간을 판단하는 분기선 고장구간 판단부를 포함하는 고장구간 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A distribution system failure section identification system according to an aspect of the present invention includes: a distribution operating system that periodically receives data measured by a plurality of remote control station devices (RTUs) and accumulates and stores it in an internal operation DB; And a failure section determination controller for receiving and processing data measured through a plurality of PMUs (Phasor Measurement Units) according to a specified period, and wherein the distribution operation system and the failure section determination controller are connected to each other through a communication network. , The RTU measurement data stored in the operation DB is transmitted to the fault section determination controller through the communication network, and the fault section determination controller receives the opening/closing state information of the switchgear and circuit breaker of the distribution system from the operation DB and A topology estimation unit that generates and processes linear path information between PMUs; And a fault type determination unit that determines the occurrence and type of a failure in the distribution system, a main fault section determination unit that primarily identifies the fault section on the main feeder using PMU data, and the primary identification fault section is connected to a branch line. And a failure section determination unit including a branch line failure section determination unit for determining a failure section inside the branch line using a designated failure analysis method in the case of a branch.
본 발명에 있어서, 상기 복수의 원격 제어소 장치(RTU)로부터 전송되는 현장 데이터 정보들을 상기 배전운영시스템의 운영 DB에 인터페이스 하는 전위 처리기(FEP : Front End Processor);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, it characterized in that it further comprises a front end processor (FEP) for interfacing the field data information transmitted from the plurality of remote control station (RTU) to the operation DB of the distribution operating system; .
본 발명에 있어서, 상기 운영 DB는, 고장구간 판단 정보를 위해 필요한 토폴로지 정보를, 상기 전위 처리기(FEP)와 상기 고장구간 판단 제어기로부터 주기적으로 전송받아 저장하며, 또한 상기 고장구간 판단부에서 판단된 결과를 저장하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the operation DB receives and stores topology information required for failure section determination information periodically from the front end processor (FEP) and the fault section determination controller, and is determined by the fault section determination unit. It is characterized by storing the result.
본 발명에 있어서, 상기 고장구간 판단 제어기로부터 전송받는 정보는, 계통의 상태정보로서, 보호기기, 개폐기 상태정보, 노드의 연결 관계와 각 노드에 연계된 부하 및 분산전원에 대한 정보; 고장구간 판단 정보로서, 고장구간 판단 제어기(24)에서 식별된 배전계통의 고장구간 위치 정보; 및 단말장치의 위치 정보로서, 고장구간을 판단하기 위해 설치된 PMU와 RTU의 설치 위치 정보; 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the information transmitted from the failure section determination controller includes system status information, including protection devices, switch status information, node connection relations, and information on loads and distributed power connected to each node; As the fault section determination information, the fault section location information of the distribution system identified by the fault
본 발명에 있어서, 상기 토폴로지 추정부는, 메인 피더상의 고장구간을 판단하기 위해 PMU가 설치된 메인피더의 직선 경로를 탐색 및 저장하며, 분기선 고장구간 판단을 위한 고장해석 수행을 위해 노드-설비 기준의 연결 관계를 버스-설비 기준의 데이터로 변경하고, 또한 배전계통의 재구성 및 설비의 투입 및 개방에 따른 계통 구조 변경시 관할하는 지역의 토폴로지 데이터를 재구성하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the topology estimation unit searches and stores a straight path of the main feeder in which a PMU is installed to determine a fault section on the main feeder, and connects a node-equipment standard to perform a fault analysis for determining a branch line fault section. The relationship is changed to data based on the bus-equipment, and the topology data of the jurisdiction region is reconstructed when the distribution system is reconfigured and the system structure is changed according to the input and opening of the facility.
본 발명에 있어서, 상기 고장종류 판단부는, 상기 고장구간 판단 제어기가 관할하는 PMU의 데이터를, 설정된 주기에 맞춰 데이터를 취득하고, 피더 시작점에 설치된 PMU의 전압, 전류 데이터를 통해, 전압의 계측치가 설정된 값보다 작아질 경우, 및 전류가 설정된 전류보다 커질 경우 계통의 고장을 인지하며, 또한 고장 전후의 전압 변화량을 기반으로 고장종류를 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the fault type determination unit acquires the data of the PMU controlled by the fault section determination controller according to a set period, and through the voltage and current data of the PMU installed at the feeder starting point, the measured value of the voltage is When it becomes smaller than the set value and when the current becomes larger than the set current, a system failure is recognized, and a failure type is determined based on a voltage change amount before and after the failure.
본 발명에 있어서, 상기 고장종류 판단부는, 고장 종류 및 구간을 판단하기 위하여, 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 고장 전후의 전압 및 전류 변화량을 산출하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the failure type determination unit is characterized in that to calculate the voltage and current change before and after the
(수학식 1)(Equation 1)
(수학식 2)(Equation 2)
여기서, , 는 고장 후 PMU에서 계측된 전압, 전류의 크기 및 위상, , 는 고장 전 PMU에서 계측된 전압, 전류의 크기 및 위상을 나타낸다. here, , Is the magnitude and phase of the voltage and current measured by the PMU after failure, , Represents the magnitude and phase of the voltage and current measured by the PMU before failure.
본 발명에 있어서, 상기 고장종류 판단부는, 아래의 수학식 3을 이용해 평형 고장을 구분하고, 아래의 수학식 4를 이용해 불평형 고장을 구분하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the failure type determination unit is characterized in that the balanced failure is classified using
(수학식 3)(Equation 3)
여기서, 는 각 상의 고장발생 전후의 전압 변화이며, 는 평형 고장을 구분하기 위해 설정된 범위를 나타낸다. here, Is the voltage change before and after the failure of each phase, Denotes the range set to classify the equilibrium fault.
(수학식 4)(Equation 4)
여기서, 는 고장인지 단계에서 전압 범위를 벗어난 상들의 고장발생 후 전압 변화를 나타내며, 는 건전상, 는 불평형 고장을 구분하기 위해 건전상과 고장상간의 변화 범위를 나타낸다.here, Represents the voltage change after failure of the phases out of the voltage range in the fault recognition phase, Is healthy, Represents the range of change between the sound phase and the fault phase to distinguish the unbalanced fault.
본 발명에 있어서, 상기 메인 고장구간 판단부는, 메인 피더상의 시작점과 말단지점에 설치된 PMU 구간내의 1차적인 고장구간을 판단하기 위하여, 고장종류 판단부에서 얻어진 고장 전 후의 전압 및 전류 변화량과 고장종류에 따라 PMU 시작점부터 말단 방향(downstream), 및 말단 방향에서 시작점방향(upstream)으로 각 모선의 전압 및 전류의 변화를 계산하며, 메인 피더상의 말단 방향(downstream)과 시작점 방향(upstream)의 모든 모선에 대한 전압, 전류 변화량의 계산이 완료되면, 메인 피더상의 고장을 검출하기 위하여 두 방향간의 전압편차를 계산하고, 회로이론의 보상이론(Compensation Theorem)에 기초하여, 말단 방향(downstream)과 시작점 방향(upstream)의 편차가 가장 작은 구간을 식별하여 1차 고장구간으로 판별하나는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the main failure section determination unit, in order to determine the primary failure section within the PMU section installed at the starting point and the ending point on the main feeder, the voltage and current change amount and failure type before and after the failure obtained by the failure type determination unit. According to the PMU start point to the end direction (downstream), and from the end direction to the start point direction (upstream), the change in voltage and current of each bus is calculated, and all bus bars in the end direction (downstream) and the starting point direction (upstream) on the main feeder When the calculation of the voltage and current change amount for is completed, the voltage deviation between the two directions is calculated to detect the fault on the main feeder, and based on the Compensation Theorem of the circuit theory, the downstream direction and the starting point direction It is characterized in that the section with the smallest deviation of (upstream) is identified as the primary failure section.
본 발명에 있어서, 상기 고장종류 판단부의 결과가 평형 고장일 경우, 아래의 수학식 5와 수학식 6을 이용해 각 구간의 전압 및 전류 변화량을 계산하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the result of the failure type determination unit is a balanced failure, the voltage and current change amounts of each section are calculated using
(수학식 5)(Equation 5)
(수학식 6)(Equation 6)
여기서, , 고장 전후 각 모선의 전압, 전류 변화량, n은 메인 피더의 각 모선 번호를 나타내며, 피더 시작점 , 과 피더 말단 , 는 해당지점 PMU에서 계측된 전압, 전류 변화량을 초기값으로 설정한다. 은 계산되는 모선과 직전 모선사이의 선로 임피던스를 나타내며, 는 구간 부하를 나타낸다. here, , Voltage and current change amount of each bus before and after failure, n represents each bus number of the main feeder, and the feeder starting point , And feeder end , Sets the voltage and current changes measured at the corresponding point PMU as initial values. Represents the line impedance between the calculated bus and the immediately preceding bus, Represents the section load.
본 발명에 있어서, 상기 고장종류 판단부의 결과가 1선 지락 고장일 경우, 아래의 수학식 7 내지 수학식 9을 이용하여 고장 상의 각 버스에 대한 전압 및 전류 변화량을 계산하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when the result of the fault type determination unit is a one-line ground fault, the voltage and current change amounts for each bus on the fault are calculated using
(수학식 7)(Equation 7)
(수학식 8)(Equation 8)
(수학식 9)(Equation 9)
여기서, n은 메인피더의 각 모선 번호를 나타내고, 는 각 상에 대한 모선 전류변화량, 는 고장 상에 대한 고장 전후 각 모선의 전압, 전류 변화량을 나타내며, 위의 평형해석과 동일하게 초기 값은 PMU의 계측값을 활용한다. 그리고 a = , , , 고장 상에 대한 각 모선의 정상, 역상, 영상 전류 변화량, , , 는 n번째 모선과 그 직전 모선사이 선로의 정상, 영상, 역상분의 임피던스를 나타낸다. Here, n represents each bus number of the main feeder, Is the amount of change in bus current for each phase, Represents the amount of change in voltage and current of each bus before and after the failure for the fault phase, and the initial value is the measured value of the PMU, similar to the above balance analysis. And a = , , , The amount of change in normal, reverse, and image current of each bus for the fault phase, , , Denotes the impedance of the normal, image, and reverse phase of the line between the nth bus and the immediately preceding bus.
본 발명에 있어서, 상기 계통에 분산전원이 연계되어 고장이 발생된 경우, 아래의 수학식 10 및 수학식 11을 이용하여 분산전원(PV)에 대한 전류 변화량을 계산하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, when a failure occurs due to a distributed power supply connected to the system, a current change amount for the distributed power supply (PV) is calculated using
(수학식 10)(Equation 10)
(수학식 11)(Equation 11)
여기서, , 는 분기선 시작점 설치된 RTU에 취득된 고장 전후의 전류 크기이며, , 는 고장 전후 피더시작점 PMU에서 계측된 전압위상, , 는 고장 전후 RTU에서 취득된 전압-전류 위상차를 나타낸다.here, , Is the magnitude of the current before and after failure acquired in the RTU installed at the starting point of the branch line, , Is the voltage phase measured at the feeder starting point PMU before and after failure, , Represents the voltage-current phase difference acquired at the RTU before and after failure.
본 발명에 있어서, 상기 분기선 고장구간 판단부는, PMU가 설치되지 않은 분기선 내부의 고장구간을 식별하기 위해 분산전원(PV)의 일사량, 최대 출력, 부하 조건 등을 입력받고, 분기선 내부 각 모선에서의 고장 가정 시 고장해석을 통해 피더 시작점에 흐르는 전류 크기를 계산하고, 고장발생 후 피더 시작점에 설치된 PMU에서 취득한 계측 전류 값과 고장해석 결과값 간의 비교를 통해 가장 편차가 작은 구간을 고장구간으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the branch line failure section determination unit receives the amount of insolation, maximum output, load condition, etc. of the distributed power supply (PV) in order to identify the fault section inside the branch line where the PMU is not installed, and When a failure is assumed, the magnitude of the current flowing at the feeder start point is calculated through failure analysis, and the section with the smallest deviation is determined as the failure section through comparison between the measured current value obtained from the PMU installed at the feeder start point after the failure and the failure analysis result value. It is characterized by that.
본 발명에 있어서, 상기 분기선 고장구간 판단부는, 고장계산을 위해 분기선의 모선 중에서 고장발생 모선을 정의하고 고장종류 판단부에서 고장을 인지하여 배전계통의 어드미턴스 행렬을 계산하며, 계통에서의 모선의 종류를 분류하고 초기치를 설정하되, 상기 초기치는 모선 전압과 앞에서 입력된 PV의 일사량, 및 부하 조건으로 설정하고, 3상 조류계산을 통해 각 모선에서의 전압 값이 수렴 될 때까지 조류계산을 실행하며, 상기 조류계산을 실행한 후 분산전원(PV) 인버터의 최대 출력을 고려하기 위해, 분산전원(PV)의 출력 전류를 계산하여 분산전원(PV)의 지정된 최대 전류 출력가 초과되는지 체크하고, 상기 체크 결과, 분산전원(PV)의 전류 크기가 제한 값보다 클 경우에 분산전원(PV)의 고장전류의 크기를 제한하여 다시 3상 조류계산을 실행하며, 모든 분산전원(PV)이 지정된 출력 범위 이내일 경우, 수렴된 모선 전압과 선로 임피던스를 통해 고장전류를 계산하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the branch line fault section determination unit defines a faulty bus among buses of the branch line for fault calculation, and calculates the admittance matrix of the distribution system by recognizing a fault in the fault type determination unit, and the type of bus line in the system. Classify and set the initial value, but the initial value is set as the bus voltage, the amount of insolation of the previously input PV, and the load condition, and the current calculation is performed until the voltage value at each bus is converged through the three-phase current calculation. , In order to consider the maximum output of the distributed power (PV) inverter after performing the current calculation, calculate the output current of the distributed power (PV) and check whether the specified maximum current output of the distributed power (PV) is exceeded, and check the above. As a result, when the current size of the distributed power supply (PV) is larger than the limit value, the size of the fault current of the distributed power supply (PV) is limited and the three-phase current is calculated again, and all distributed power sources (PV) are within the specified output range. In this case, the fault current is calculated based on the converged bus voltage and line impedance.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 1주기 파형에 대해 적어도 백회 이상의 샘플링을 연산 처리할 수 있는 PMU(Phasor Measurement Unit)를 이용하여 배전계통에서 발생하는 순간적인 이벤트 및 고장을 감지하여 배전계통의 고장구간을 식별할 수 있도록 한다.According to an aspect of the present invention, the present invention detects instantaneous events and failures occurring in the distribution system by using a PMU (Phasor Measurement Unit) capable of calculating and processing at least a hundred times sampling for one period waveform. To be able to identify the fault section of the device.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 고장구간 식별 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 상기 도 1에 있어서, 토폴로지 추정부의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도.
도 3은 상기 도 1에 있어서, 고장구간 판단부의 고장종류 판단부의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 4는 상기 도 3에 있어서, 고장 발생 시 전압변화 특성을 보인 예시도.
도 5는 상기 도 1에 있어서, 메인 고장구간 판단부의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 6은 상기 도 5에 있어서, 분산전원이 연계된 계통의 계통 해석 방법을 설명하기 위하여, 분산전원이 포함된 계통을 예시적으로 보인 예시도.
도 7은 상기 도 1에 있어서, 분기선 고장구간 판단부의 동작을 설명하기 위한 흐름도.
도 8은 상기 도 7에 있어서, S83 단계에서 분기선 고장구간 판단부가 고장해석을 위한 계산 과정을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도.
도 9는 상기 도 1에 있어서, 고장구간 판단 제어기의 효과를 검증하기 위한 시험계통을 보인 예시도.
도 10과 도 11은 본 실시예에 따른 종래의 방법과 본 실시예의 제안 방식에 따른 대한 메인 피더상의 전압 편차 계산 및 시뮬레이션 결과를 비교하기 위하여 보인 예시도.1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a distribution system failure section identification system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating an operation of a topology estimation unit in FIG. 1.
3 is a flowchart for explaining an operation of a failure type determination unit of a failure section determination unit in FIG. 1.
4 is an exemplary view showing voltage change characteristics when a failure occurs in FIG. 3.
5 is a flow chart for explaining the operation of the main failure section determination unit in FIG. 1;
6 is an exemplary view illustrating a system including distributed power in order to explain a method of analyzing a system of a system in which distributed power is connected in FIG. 5.
7 is a flowchart illustrating an operation of a branch line failure section determination unit in FIG. 1.
8 is a flowchart for explaining in more detail a calculation process for failure analysis by a branch line failure section determination unit in step S83 of FIG. 7.
9 is an exemplary view showing a test system for verifying the effect of the fault section determination controller in FIG. 1.
10 and 11 are exemplary views for comparing the calculation and simulation results of voltage deviations on the main feeder according to the conventional method according to the present embodiment and the proposed method of the present embodiment.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 배전계통 고장구간 식별 시스템의 일 실시예를 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.Hereinafter, an embodiment of a system for identifying a failure section of a distribution system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 고장구간 식별 시스템의 개략적인 구성을 보인 예시도이다.1 is an exemplary view showing a schematic configuration of a distribution system failure section identification system according to an embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 원격 제어소 장치(RTU : remote terminal unit)에서 계측되는 데이터는 외부의 배전운영시스템(distribution management system, DMS)(20)으로 전송되며, 주기적으로 운영 DB(21)상에 누적되어 저장된다. As shown in Fig. 1, data measured by a plurality of remote terminal units (RTUs) are transmitted to an external distribution management system (DMS) 20, and are periodically operated DB ( 21) is accumulated and stored.
또한 복수의 PMU(Phasor Measurement Unit)를 통해 계측된 데이터는 설정된 주기(초당 10~60회)에 맞춰 중간 처리 및 제어기 역할을 수행하는 고장구간 판단 제어기(PDC : Phasor Data Concentrator)(24)로 전송된다.In addition, data measured through a plurality of PMUs (Phasor Measurement Units) are transmitted to a fault section determination controller (PDC: Phasor Data Concentrator) (24) that performs intermediate processing and a controller role according to a set period (10 to 60 times per second). do.
또한 필요에 따라 DMS(20)의 운영 DB(21) 또는 메모리(미도시) 상의 RTU 계측데이터는 상기 배전운영시스템(DMS, 20)과 상기 고장구간 판단 제어기(PDC, 24)간 연계된 통신망을 통해 전송되며, 계통 토폴로지 및 파라메터 데이터 역시 필요에 따라 상기 배전운영시스템(DMS, 20)의 운영 DB(21)에서 상기 고장구간 판단 제어기(PDC, 24)로 전송될 수 있다. In addition, if necessary, the RTU measurement data on the
이때 상기 고장구간 판단 제어기(PDC, 24)의 토폴로지 추정부(22)는 운영 DB(21)에서 계통의 개폐기 및 차단기의 개폐상태 정보를 전송받아 모선 정보의 생성 및 PMU간 직선 경로 정보 처리 등을 수행한다. At this time, the
또한 상기 고장구간 판단 제어기(PDC, 24)의 고장구간 판단부(23)는 배전계통의 고장 발생 및 그 종류를 판별하는 고장종류 판별부(231), PMU 데이터를 활용하여 메인 피더상의 고장구간을 1차적으로 식별하는 메인 고장구간 판단부(232), 1차 식별 고장구간이 분기선이 연계된 지점일 경우 고장해석방식을 활용하여 분기선 내부의 고장구간을 판단하는 분기선 고장구간 판단부(233)로 구성되어 있다. In addition, the fault
참고로 도 1에서 구체적인 설명이 생략된 전위 처리기(FEP : Front End Processor)는 상기 복수의 원격 제어소 장치(RTU)로부터 올라오는 현장 데이터 정보(예 : 상태, 제어, 계측 등)들을 상기 배전운영시스템(DMS, 20)의 운영 DB(21)에 인터페이스 한다.For reference, a front end processor (FEP), whose detailed description is omitted in FIG. 1, provides on-site data information (eg, status, control, measurement, etc.) coming up from the plurality of remote control station devices (RTUs) to the distribution operation. Interface to the operation DB (21) of the system (DMS, 20).
보다 구체적으로, 상기 운영 DB(21)는 고장구간 판단 정보를 위해 필요한 토폴로지 정보(예 : 개폐기 상태정보 및 연결 관계)와 같은 데이터들을 상기 전위 처리기(FEP)와 상기 고장구간 판단 제어기(PDC, 24)로부터 주기적으로 전송받아 저장한다. 또한, 상기 운영 DB(21)는 상기 고장구간 판단부(23)에서 판단된 결과를 저장하여 계통 복구 및 계통 상태를 표시하기 위해 사용한다.More specifically, the
예컨대 상기 고장구간 판단 제어기(PDC, 24)로부터 필요한 정보(Data)는, (1)계통의 상태정보로서, 보호기기, 개폐기 상태정보, 노드의 연결 관계와 각 노드에 연계된 부하 및 분산전원에 대한 정보, (2)고장구간 판단 정보로서, 고장구간 판단 제어기(24)에서 식별된 배전계통의 고장구간 위치 정보, 및 (3)단말장치의 위치 정보로서, 고장구간을 판단하기 위해 설치된 PMU와 RTU의 설치 위치 정보이다.For example, the necessary information (Data) from the failure section determination controller (PDC, 24) is (1) the status information of the system, such as the protection device, switch status information, the connection relationship of the nodes, and the load and distributed power connected to each node. Information, (2) as the fault section determination information, location information of the fault section of the distribution system identified by the fault
도 2는 상기 도 1에 있어서, 토폴로지 추정부의 동작을 설명하기 위하여 보인 예시도로서, 보다 구체적으로, 상기 토폴로지 추정부(22)는 메인 피더상의 고장구간을 판단하기 위해 PMU가 설치된 메인피더의 직선 경로를 탐색 및 저장한다. 2 is an exemplary diagram shown to explain the operation of the topology estimating unit in Fig. 1, and more specifically, the
또한 상기 토폴로지 추정부(22)는 분기선 고장구간 판단을 위한 고장해석 수행을 위해 노드-설비 기준의 연결 관계를 버스-설비 기준의 데이터로 변경하고, 배전계통의 재구성 및 설비의 투개방(즉, 투입 및 개방)에 따른 계통 구조 변경시 관할하는 지역의 토폴로지 데이터를 재구성한다.In addition, the
또한 상기 토폴로지 추정부(22)는, (1)노드간 연결관계를 통한 배전계통의 모선화 동작으로서, 상기 운영 DB(21)로 부터 계통의 현재 상태데이터와 계통의 노드 간 연결정보, 각 노드에 연계된 부하 및 분산전원, 스위치의 상태, 변압기, 및 노드 사이 선로와 그 임피던스 등의 데이터를 수집한다. 또한 상기 토폴로지 추정부(22)는 계폐기의 투개방(즉, 투입 및 개방) 상태와 노드 간 연결 관계를 통해 개폐기가 투입된 노드는 하나의 버스로 취합하며, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 노드-설비 기준의 데이터를 버스-설비 기준의 토폴로지 형태로 변경한다.In addition, the
또한 상기 토폴로지 추정부(22)는, (2)PMU 설치구간에 대한 직선 경로를 식별하는 동작으로서, 본 실시예에서 PMU 기반의 고장구간 판단(1차 메인피더)을 수행하기 위해 도 2(b)에 도시된 바와 같이 피더 시작점의 PMU 설치 위치에 대한 정보를 통해 선로말단에 있는 PMU 위치를 추적해 가며, PMU가 존재하지 않는 분기선은 별도의 식별처리를 통해 메인 고장구간 판단부(232)에서 해당 구간에 대한 연산을 수행하지 않도록 한다.In addition, the
도 3은 상기 도 1에 있어서, 고장구간 판단부(23)의 고장종류 판단부(231)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating the operation of the failure
보다 구체적으로, 상기 고장종류 판단부(231)는 상기 고장구간 판단 제어기(PDC, 24)가 관할하는 PMU의 데이터를, 설정된 주기에 맞춰 데이터를 취득(또는 수집)하고(S41), 피더 시작점에 설치된 PMU의 전압, 전류 데이터를 통해, 전압의 계측치가 설정된 값보다 작아질 경우, 및 전류가 설정된 전류보다 커질 경우 계통의 고장을 인지한다. 또한 상기 고장종류 판단부(231)는 고장 전후의 전압 변화량을 기반으로 고장종류를 판단한다.More specifically, the fault
도 4는 상기 도 3에 있어서, 고장 발생 시 전압변화 특성을 보인 예시도로서, 본 실시예는 고장 종류에 따른 전압특성을 활용하여 배전계통에서 가장 자주 발생하는 불평형 고장과 평형 고장에 대한 분류를 수행하며, 고장의 종류에 도 4에 도시된 바와 같이 전압 변화를 볼 수 있다.4 is an exemplary view showing voltage change characteristics when a failure occurs in FIG. 3, in this embodiment, classification of the most frequently occurring unbalanced failures and balanced failures in the distribution system by utilizing voltage characteristics according to failure types. And the voltage change as shown in FIG. 4 can be seen in the type of failure.
이때 본 실시예에서 고장 종류 및 구간을 판단하기 위해 고장 전후의 전압 및 전류 변화량(또는 변화율)을 활용하며, 이를 산출하기 위한 아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용한다.At this time, in this embodiment, the voltage and current change amount (or change rate) before and after the failure is used to determine the type and section of the failure, and
여기서, , 는 고장 후 PMU에서 계측된 전압, 전류의 크기 및 위상, , 는 고장 전 PMU에서 계측된 전압, 전류의 크기 및 위상을 나타낸다. here, , Is the magnitude and phase of the voltage and current measured by the PMU after failure, , Represents the magnitude and phase of the voltage and current measured by the PMU before failure.
고장발생 후 3상의 전압변화의 차가 설정된 범위에 존재 할 경우 해당 고장을 평형 고장(또는 평형 단락 고장)으로 구분한다. If the difference in the voltage change of the three phases after a fault is within the set range, the fault is classified as a balanced fault (or balanced short fault).
아래의 수학식 3을 이용해 평형 단락 고장을 구분한다(S43).Equilibrium short circuit failure is classified using
여기서, 는 각 상의 고장발생 전후의 전압 변화이며, 는 평형 고장을 구분하기 위해 설정된 범위를 나타낸다. here, Is the voltage change before and after the failure of each phase, Denotes the range set to classify the equilibrium fault.
한편 상기 평형 고장이 아닌 경우 아래의 수학식 4를 이용해 불평형 고장을 구분한다(S44).Meanwhile, if it is not the balanced failure, the unbalanced failure is classified using
여기서, 는 고장인지 단계에서 전압 범위를 벗어난 상들의 고장발생 후 전압 변화를 나타내며, 해당 상들을 고장상으로 판별한다(S45). here, Denotes a voltage change after failure of the phases out of the voltage range in the fault recognition step, and determines the corresponding phases as faulty phases (S45).
이때 는 고장발생 후 전압변화가 거의 일어나지 않는 건전상, 는 불평형 고장을 구분하기 위해 건전상과 고장상간의 변화 범위를 나타낸다.At this time Is a sound condition that hardly changes the voltage after a failure occurs, Represents the range of change between the sound phase and the fault phase to distinguish the unbalanced fault.
도 5는 상기 도 1에 있어서, 메인 고장구간 판단부(232)의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating the operation of the main failure
도 5에 도시된 바와 같이, 메인 고장구간 판단부(232)는 메인 피더상의 시작점과 말단지점에 설치된 PMU 구간내의 1차적인 고장구간을 판단하기 위해 고장종류 판단부(231)에서 얻어진 고장 전 후의 전압 및 전류 변화량과 고장종류에 따라 PMU 시작점부터 말단 방향(downstream), 및 말단 방향에서 시작점방향(upstream)으로 각 모선의 전압 및 전류의 변화를 계산한다(S61). As shown in Fig. 5, the main failure
이때 메인피더상의 말단 방향(downstream)과 시작점방향(upstream)의 모든 모선에 대한 전압, 전류 변화량의 계산이 완료되면 메인피더상의 고장을 검출하기 위해 두 방향간의 전압편차를 계산한다(S63). At this time, when the voltage and current changes are calculated for all buses in the downstream and upstream directions of the main feeder, the voltage deviation between the two directions is calculated to detect a failure on the main feeder (S63).
상기 방식은 회로이론의 보상이론(Compensation Theorem)에 기반하여 말단 방향(downstream)과 시작점방향(upstream)의 편차가 가장 작은 구간을 식별하여(S64) 1차 고장구간으로 판별(또는 식별)한다(S65). 이후 만약 메인 피더상 고장구간에 분기선이 연계되어 있을 경우(S66의 예) 분기선 고장구간 판단부(233)가 수행되며(S67), 고장 구간이, 분기선이 연계되어 있지 않은, 메인피더일 경우 고장구간 판단 제어기(24)를 종료한다.In the above method, based on the compensation theory of the circuit theory, the section with the smallest deviation between the downstream and the starting point is identified (S64), and is identified (or identified) as the primary failure section ( S65). Thereafter, if the branch line is connected to the fault section of the main feeder (example in S66), the branch line fault
한편 상기 고장종류 판단부(231)의 결과가 평형 고장일 때 아래의 수학식 5와 수학식 6과 같이 각 구간의 전압 및 전류 변화량을 계산한다.On the other hand, when the result of the fault
여기서, , 고장 전후 각 모선의 전압, 전류 변화량, n은 메인 피더의 각 모선 번호를 나타내며, 피더 시작점 , 과 피더 말단 , 는 해당지점 PMU에서 계측된 전압, 전류 변화량을 초기값으로 설정한다. 은 계산되는 모선과 직전 모선사이의 선로 임피던스를 나타내며, 는 구간 부하를 나타낸다. here, , Voltage and current change amount of each bus before and after failure, n represents each bus number of the main feeder, and the feeder starting point , And feeder end , Sets the voltage and current changes measured at the corresponding point PMU as initial values. Represents the line impedance between the calculated bus and the immediately preceding bus, Represents the section load.
본 실시예에서는 각 구간의 부하량을 알고 있다고 가정한다.In this embodiment, it is assumed that the load amount of each section is known.
만약 발생한 고장이 1선 지락일 경우 아래의 수학식 7 내지 수학식 9을 이용하여 고장 상의 각 버스에 대한 전압 및 전류의 변화량을 계산한다.If the fault occurred is a one-line ground fault, the amount of change in voltage and current for each bus in the fault is calculated using
여기서, n은 메인피더의 각 모선 번호를 나타낸다. Here, n represents each bus number of the main feeder.
그리고 는 각 상에 대한 모선 전류변화량, 는 고장 상에 대한 고장 전후 각 모선의 전압, 전류 변화량을 나타내며, 위의 평형해석과 동일하게 초기 값은 PMU의 계측값을 활용한다. 그리고 a = , , , 고장 상에 대한 각 모선의 정상, 역상, 영상 전류 변화량, , , 는 n번째 모선과 그 직전 모선사이 선로의 정상, 영상, 역상분의 임피던스를 나타낸다. And Is the amount of change in bus current for each phase, Represents the amount of change in voltage and current of each bus before and after the failure for the fault phase, and the initial value is the measured value of the PMU, similar to the above balance analysis. And a = , , , The amount of change in normal, reverse, and image current of each bus for the fault phase, , , Denotes the impedance of the normal, image, and reverse phase of the line between the nth bus and the immediately preceding bus.
만약 계통에 분기선이 연계된 경우 고장발생시 분산전원(PV)의 고장기여분을 고려하기 위하여, 본 실시예는 아래의 수학식 10 및 수학식 11을 이용하여, 피더 시작점에 설치된 PMU의 전압 위상과 분기선 시작점에 설치된 RTU의 전류 크기 및 전압-전류의 위상차를 활용하였다(S62). If a branch line is connected to the system, in order to consider the contribution to the failure of the distributed power supply (PV) in the event of a failure, the present embodiment uses
참고로 도 6은 상기 도 5에 있어서, 분산전원이 연계된 계통의 계통 해석 방법을 설명하기 위하여, 분산전원이 포함된 계통을 예시적으로 보인 예시도이다.For reference, FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating a system including distributed power in order to explain a method of analyzing a system of a system in which distributed power is connected in FIG. 5.
여기서, , 는 분기선 시작점 설치된 RTU에 취득된 고장 전후의 전류 크기이며, , 는 고장 전후 피더시작점 PMU에서 계측된 전압위상, , 는 고장 전후 RTU에서 취득된 전압-전류 위상차를 나타낸다. 상기 계측 정보를 통해 , 를 계산하여 분산전원에 대한 전류 변화량을 계산한다. here, , Is the magnitude of the current before and after failure acquired in the RTU installed at the starting point of the branch line, , Is the voltage phase measured at the feeder starting point PMU before and after failure, , Represents the voltage-current phase difference acquired at the RTU before and after failure. Through the above measurement information , Calculate the amount of change in the current for the distributed power source by calculating.
도 7은 상기 도 1에 있어서, 분기선 고장구간 판단부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating an operation of a branch line failure section determination unit in FIG. 1.
도 7에 도시된 바와 같이, 분기선 고장구간 판단부(233)는 PMU가 설치되지 않은 분기선 내부의 고장구간을 식별하기 위해 PV의 일사량, 최대 출력, 부하 조건 등을 입력받고(S81), PMU를 통해 피더 시작점 고장 전류 취득한다(S82). As shown in FIG. 7, the branch line failure
본 실시예에서는 고장해석방식을 통해 분기선 내부 각 모선(자동 및 수동 개폐기 단위)의 고장을 가정(또는 설정)하고 고장해석을 통해 피더 시작점의 고장전류를 계산한다(S83). In this embodiment, a failure of each bus (automatic and manual switch unit) inside the branch line is assumed (or set) through the failure analysis method, and the failure current at the feeder starting point is calculated through the failure analysis (S83).
참고로 고장전류 계산 시 PV의 일사량에 따른 출력 변동과 인버터에 의한 출력 제한을 고려하기 위해 PV를 동적으로 변동하는 모델(PQ 모델 또는 일정 전류원 모델로 상황에 따라 가변됨)로 정의하였다. PV의 인버터는 현재 일사량에 비례하는 전력을 출력하고, 전력 출력을 유지하기 위하여 전압이 강하되면 전류를 증가 시킨다. 단 최대 전류(1.2~2배)를 설정하여, 전류의 증가가 해당 값보다 커질 경우 전류의 크기를 고정시키는 특성을 가진다. 또한 불평형 고장시의 계통 상태를 고려하기 위하여 배전계통을 3상으로 변환하였다. 그 뒤 3상 조류계산을 활용한 고장계산을 수행한다. For reference, when calculating the fault current, it was defined as a model that dynamically fluctuates PV (a PQ model or a constant current source model that varies depending on the situation) in order to take into account the output fluctuation according to the amount of PV insolation and the output limit by the inverter. The PV inverter outputs power proportional to the current insolation, and increases the current when the voltage drops to maintain the power output. However, by setting the maximum current (1.2 to 2 times), it has the characteristic of fixing the magnitude of the current when the increase of the current becomes larger than the corresponding value. In addition, the distribution system was converted to 3-phase in order to consider the system status in the event of an unbalanced failure. After that, the fault calculation is performed using the three-phase algae calculation.
도 8은 상기 도 7에 있어서, S83 단계에서 분기선 고장구간 판단부가 고장해석을 위한 계산 과정을 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 흐름도로서, 도 8을 참조하면, 고장계산을 위해 분기선의 모선 중에서 고장발생 모선을 정의하고 고장종류 판단부(231)에서 고장을 인지하여 배전계통의 어드미턴스 행렬을 계산한다(S91). 8 is a flow chart for explaining in more detail the calculation process for the breakdown analysis by the branch line failure section determination unit in step S83. Referring to FIG. 8, a breakdown occurs among busbars of the branch line for failure calculation. The bus is defined, the fault
상기 어드미턴스 행렬 계산 시 3상 조류계산을 실행하기 위해서 계통의 요소(선로, 변압기, 발전기)를 3상 데이터로 변환하고, 고장 발생 모선은 대지와 연결된 모선과 연결된 것으로 정의한다. When calculating the admittance matrix, the elements (line, transformer, generator) of the system are converted into three-phase data in order to perform the three-phase current calculation, and the faulty bus is defined as being connected to the bus connected to the ground.
이때 모선의 고장상은 대지와 접지 된 것으로 처리하고, 건전상은 개방된 것으로 처리한다. 계통에서의 모선의 종류를 분류(예 : Slack(변전소), PQ(부하, PV), PV(동기기) 등)하고 초기치를 설정한다(S92).At this time, the faulty phase of the bus is treated as being grounded with the ground, and the sound phase is treated as being open. Classify the type of bus in the grid (e.g. Slack (substation), PQ (load, PV), PV (synchronous device), etc.) and set the initial value (S92).
이때 상기 초기치는 모선 전압과 앞에서 입력된 PV의 일사량, 부하 조건 등으로 설정하고, 3상 조류계산을 통해 각 모선에서의 전압 값이 수렴 될 때까지 조류계산을 실행한다(S93). At this time, the initial value is set to the bus voltage, the amount of insolation of the previously input PV, and the load condition, and the current is calculated until the voltage values at each bus are converged through the three-phase current calculation (S93).
참고로 조류계산시 Slack은 전압의 크기와 위상을 기지 값으로 하는 모델로 설정하고, 부하는 부하모델에 따라 유/무효전력 소비량을 계산하여 PQ모델로 처리한다. PV는 제한 출력 이하일 때는 일정 유/무효전력을 출력하는 PQ모델, 제한 출력 이상일 때는 고정된 크기를 가지는 전류를 출력하는 모델로 처리한다. For reference, when calculating the tidal current, Slack is set as a model using the magnitude and phase of the voltage as known values, and the load is processed as a PQ model by calculating active/reactive power consumption according to the load model. PV is treated as a PQ model that outputs a certain active/reactive power when it is below the limit output, and a model that outputs a fixed size current when it is above the limit output.
또한 동기기는 전압의 크기와 유효전력을 알고 있는 PV(유효전력/전압)모델로 처리한다. 조류계산을 시행한 후 PV 인버터의 최대 출력을 고려하기 위해, PV의 출력 전류를 계산하여 PV의 최대 전류 출력(1.2~2배)가 초과되는지 체크한다(S94). In addition, the synchronizer processes the PV (Active Power/Voltage) model that knows the magnitude and active power of the voltage. After performing the current calculation, in order to consider the maximum output of the PV inverter, calculate the output current of the PV and check whether the maximum current output (1.2 to 2 times) of the PV is exceeded (S94).
만약 PV의 전류 크기가 제한 값보다 클 경우에 PV의 고장전류의 크기를 제한하여(S95) 다시 3상 조류계산을 실행한다(S93). If the current size of the PV is larger than the limit value, the size of the fault current of the PV is limited (S95), and the three-phase current calculation is performed again (S93).
이에 모든 PV가 출력 범위 이내일 경우(S94의 아니오), 수렴된 모선 전압과 선로 임피던스를 통해 고장전류를 계산한다(S96). Accordingly, if all PVs are within the output range (No in S94), the fault current is calculated through the converged bus voltage and line impedance (S96).
상기 도 8에 도시된 바와 같은 과정을 통해 각 모선에서의 고장 발생 시 피더 시작점(PMU 설치점)에 흐르는 전류 크기를 계산하기 위해 고장해석을 실행하고(S83), 고장발생 후 피더 시작점에 설치된 PMU에서 취득한(S82) 계측 전류 값과 고장해석 결과값간의 비교(S84)를 통해 가장 편차가 작은 구간을 고장구간으로 판단하게 된다(S85). Through the process as shown in FIG. 8, when a failure occurs in each bus, a failure analysis is executed to calculate the amount of current flowing to the feeder starting point (PMU installation point) (S83), and the PMU installed at the feeder starting point after the failure occurs. The section with the smallest deviation is determined as the fault section through the comparison (S84) between the measured current value acquired in (S82) and the fault analysis result value (S85).
참고로 상기와 같이 본 실시예에 따른 고장해석 방식의 경우 운영 DB(21)를 통해 고장해석에 필요한 부하, 일사량, 및 최대출력량과 같은 운영 데이터를 취득한다. For reference, in the case of the failure analysis method according to the present embodiment as described above, operation data such as load, solar radiation, and maximum output required for failure analysis are acquired through the
이상으로 본 실시예에서 종래의 문제점을 해결하기 위하여 적용한 방법에 대해서 정리하면 다음과 같다.As described above, the method applied to solve the conventional problem in this embodiment is summarized as follows.
(1)불평형 고장 등에 대한 처리방안으로서, 고장발생시 각 고장에 따른 전압 변화 특성을 활용하여 고장 종류(3상 단락, 1선 지락)를 판별하고, 평형 고장의 경우 전류 및 선로 임피던스의 정상분을 활용한 평형해석을 수행한다. 그리고 불평형 고장의 경우 전원측과 선로 말단에 설치된 PMU를 통해 계측된 각 상의 전압 및 전류 변화분의 계측치를 이용하여 대칭성분(정상, 역상, 영상)의 초기치(계산 시작점의 값)를 계산하며, 이 계산값과 선로의 임피던스(영상, 정상, 역상) 및 부하를 이용하여 각 모선의 Downstream(전원측→선로말단), Upstream(선로말단→전원측) 방향의 해석을 통해 평형 및 불평형 고장 모두에 대한 고장구간 판단을 수행함으로써 종래 기술의 문제점을 해결하는 효과가 있다.(1) As a countermeasure for unbalanced faults, when a fault occurs, the type of fault (three-phase short circuit, one-line ground fault) is determined by utilizing the voltage change characteristics according to each fault. Perform the utilized equilibrium analysis. In the case of an unbalanced fault, the initial value (the value of the calculation starting point) of the symmetric component (normal, reversed phase, image) is calculated using the measured values of the voltage and current changes of each phase measured through the PMU installed at the power side and the end of the line. Failure section for both balanced and unbalanced faults through analysis of the downstream (power side → line end) and upstream (line end → power side) directions of each bus using calculated values, line impedance (image, normal, reverse phase) and load There is an effect of solving the problems of the prior art by performing the judgment.
(2)분기선 및 분산전원에 대한 처리방안으로서, PMU가 설치되지 않은 분기선 고장 시의 구간 판별 및 분산전원에 대한 고장 기여를 반영한 고장구간 판별을 수행하기 위해 본 발명에서는 메인 피더상의 시작점과 말단지점에 설치된 PMU 계측값과 더불어, 분기선 시작점에 설치된 기존의 RTU 계측치 및 고장해석 방식을 활용한 고장구간 식별 방안을 제시하였다. 제시한 방안은 크게 두 단계로 구분된다. 첫째, PV의 전류 위상을 개략 계산하여 이를 이용한 메인 피더상의 고장구간 식별을 수행하는 단계이다. 이때 동일 피더 내의 전압 위상차는 크지 않다고 가정하고, 전원측에 설치된 PMU의 전압 위상데이터와 분산전원(PV)이 연계된 지점의 전압-전류 위상차와 PMU의 전압 위상데이터를 이용하여 PV의 전류위상을 계산한다. 또한 메인 피더상 모선의 전압 및 전류 변화량을 계산시 PV의 계산 전류위상을 분산전원이 연계된 메인선로의 모선에 흐르는 전류와 합산함으로써 분산전원의 고장시 기여를 반영하고자 하였다. 둘째, 이렇게 메인 피더상의 고장구간을 식별한 후 그 구간사이에 분기선이 있는 경우, 분기선 내부의 고장지점을 판별하기 위해 PV 일사량 및 최대 출력, 부하 조건을 고려한 조류계산 기반의 고장해석 방식을 활용하여 분기선 내 각 모선(자동 및 수동 개폐기 단위의)의 고장을 가정하고, 전원측(PMU 설치점)에서 흐르는 고장 전류의 크기를 계산하여 PMU 계측 값과의 비교를 통해 계산 결과와 계측값 간의 편차가 가장 작은 구간을 고장구간으로 식별하는 효과가 있다.(2) As a treatment plan for branch lines and distributed power, in the present invention, the start and end points on the main feeder are performed in order to determine the section when a branch line without a PMU is installed and the fault section reflecting the contribution of the fault to the distributed power supply. In addition to the measured values of the PMU installed in the branch line, a method for identifying the fault section using the existing RTU measured values and fault analysis methods installed at the starting point of the branch line was presented. The proposed method is largely divided into two stages. First, it is the step of calculating the current phase of the PV roughly and identifying the fault section on the main feeder using this. At this time, assuming that the voltage phase difference within the same feeder is not large, the current phase of the PV is calculated using the voltage-current phase difference at the point where the voltage phase data of the PMU installed on the power side and the distributed power supply (PV) are connected, and the voltage phase data of the PMU. do. In addition, when calculating the voltage and current variation of the bus on the main feeder, the calculated current phase of the PV was summed with the current flowing through the bus of the main line connected to the distributed power source to reflect the contribution of the distributed power source in case of failure. Second, after identifying the fault section on the main feeder in this way, if there is a branch line between the sections, the fault analysis method based on the current calculation considering PV insolation, maximum output, and load conditions is used to determine the fault point inside the branch line. Assuming a failure of each bus (automatic and manual switch unit) within the branch line, the difference between the calculated result and the measured value is the most by calculating the magnitude of the fault current flowing from the power side (PMU installation point) and comparing it with the PMU measurement value. There is an effect of identifying a small section as a fault section.
상기와 같이 본 실시예에 따르면, 기존 기술에 비해 적어도 세가지 이점을 얻을 수 있다. 첫째, 모든 구간의 시작점과 말단지점에 PMU를 설치해야만 고장구간 식별이 가능하던 기존 방식에 비해 메인 피더상의 양단에 2대의 PMU만 설치하고 나머지는 RTU 측정값 및 고장해석 방식을 활용함으로써 기존의 배전계통 인프라를 유지하면서 고장구간 식별이 가능한 이점이 있다. 둘째, 불평형 고장처리를 수행함으로써 기존 방식에 비해 현실 배전계통에 적용가능한 이점이 있다. 셋째, 위 두 가지 이점을 통해 배전 피더상의 제어기에 의해 기존 자동화개폐기 뿐만 아니라 수동개폐기 단위의 고장구간 판단, 고립 및 복구 등을 수행할 수 있으므로 고장구간의 축소 및 정전시간의 단축 효과를 얻을 수 있는 이점이 있다.As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain at least three advantages over the existing technology. First, compared to the existing method, where the fault section can be identified only by installing PMUs at the start and end points of all sections, only two PMUs are installed at both ends of the main feeder, and the rest uses the RTU measurement value and fault analysis method. It has the advantage of being able to identify fault sections while maintaining the grid infrastructure. Second, there is an advantage that can be applied to the actual distribution system compared to the existing method by performing unbalanced failure handling. Third, through the above two advantages, the controller on the distribution feeder can determine the failure section of not only the existing automatic switch but also the manual switch unit, isolation and recovery, etc., so that the reduction of the failure section and the power failure time can be obtained. There is an advantage.
한편 본 실시예에 따른 고장구간 판단 제어기(24)에 대한 효과를 검증하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같은 시험계통(또는 테스트계통)에 대해 검증하였다. 도 9는 상기 도 1에 있어서, 고장구간 판단 제어기의 효과를 검증하기 위한 시험계통을 보인 예시도이다.Meanwhile, in order to verify the effect on the failure
도 9에 도시된 바와 같은 테스트 계통의 선로 임피던스는 ACSR 로 구성하였으며, 분산전원이 연계된 분기선의 경우 0.5km, 메인피더분기선 및 Sub4 분기선의 경우 구간길이는 1km로 설정하였다. 또한, 각 태양광의 용량을 1MW로 설정하였으며 분산전원에 연계된 변압기는 분산전원과 동일 용량의 Y/△결선, Y/Y결선으로 설정하였다. 또한, PMU는 피더시작점(1번)과 말단(10번)에 설치하였으며, RTU는 분기선 시작점(Sub1_1, Sub2_1, Sub3_1, Sub4_1)에 설치하였다. The line impedance of the test system as shown in FIG. 9 is ACSR In the case of a branch line connected with distributed power, the section length was set to 0.5 km, and in the case of the main feeder branch line and the Sub4 branch line, the section length was set to 1 km. In addition, the capacity of each solar power was set to 1MW, and the transformer connected to the distributed power supply was set to Y/△ connection and Y/Y connection of the same capacity as the distributed power supply. In addition, the PMU was installed at the feeder starting point (No. 1) and the end (No. 10), and the RTU was installed at the branch line starting points (Sub1_1, Sub2_1, Sub3_1, Sub4_1).
아울러 계통해석 방식에 따른 고장구간을 식별하기 위하여, 기존의 고장해석 방식과 본 실시예에 따른 고장해석 방식의 고장종류 판단에 따른 해석 방식을 비교검증하기 위해 MATLAB Simulink에서 시뮬레이션을 수행하고 각 해석방식의 비교를 수행하였으며, 종래 기술의 문제점을 언급하기 위해 1선 지락 고장을 6-7모선사이, 4-5사이에 모의하였다. In addition, in order to identify the failure section according to the system analysis method, to compare and verify the analysis method according to the failure type determination of the existing failure analysis method and the failure analysis method according to this embodiment, a simulation is performed in MATLAB Simulink and each analysis method. A comparison was performed, and the ground fault of the first line was simulated between 6-7 buses and 4-5 in order to address the problems of the prior art.
도 10과 도 11은 본 실시예에 따른 종래의 방법과 본 실시예의 제안 방식에 따른 대한 메인 피더상의 전압 편차 계산 및 시뮬레이션 결과를 비교하기 위하여 보인 예시도이다.10 and 11 are exemplary diagrams for comparing the voltage deviation calculation and simulation results of the main feeder according to the conventional method according to the present embodiment and the proposed method according to the present embodiment.
도 10과 도 11의 (a)는 종래의 방법에 따른 메인피더의 전압 편차 및 시뮬레이션 전압을 보인 예시도이고, 도 10과 도 11의 (b)는 본 실시예의 제안 방식에 따른 메인피더의 전압 편차 및 시뮬레이션 전압을 보인 예시도이다.10 and 11 (a) are exemplary diagrams showing the voltage deviation and simulation voltage of the main feeder according to the conventional method, and FIGS. 10 and 11 (b) are the voltage of the main feeder according to the proposed method of the present embodiment. It is an exemplary diagram showing the deviation and simulated voltage.
종래 방법의 경우 1선 지락이 발생했을 경우 downstream, upstream방향에서의 전압편차가 발생하므로 고장구간을 찾지 못하는 것을 확인할 수 있다. 하지만, 본 실시예에 따른 방법의 경우 downstream, upstream 방향간의 계산 편차는 실제 고장구간 이후에 벌어져 고장구간을 정확하게 찾는 것을 확인할 수 있었다. In the case of the conventional method, when a 1-wire ground fault occurs, voltage deviation occurs in the downstream and upstream directions, so it can be confirmed that the fault section cannot be found. However, in the case of the method according to the present embodiment, it was confirmed that the calculation deviation between the downstream and upstream directions was widened after the actual failure period, and the failure period was accurately found.
표 1은 고장구간 1에 대한 기존 방식과 본 실시예의 제안 방식에 따른 메인 고장구간 판단 결과를 보인 테이블이다.Table 1 is a table showing the results of determining the main failure section according to the conventional method for
아래의 표 1에서는 종래의 방식과 본 실시예에 따른 제안 방식에서의 모든 모선의 전압변화량 및 편차 등의 수치를 나타내고 있으며, 기존 방식의 경우 시뮬레이션 결과와 편차가 심한 것을 확인할 수 있다. Table 1 below shows values such as voltage change amount and deviation of all buses in the conventional method and the proposed method according to the present embodiment, and it can be seen that the simulation result and the deviation are severe in the case of the conventional method.
이때 아래의 표 1,2,3,4,5에서 회색 음영부분은 각 방식의 고장구간 판단 결과를 나타내고 있다.At this time, in Tables 1, 2, 3, 4, and 5 below, the gray shaded part shows the result of determining the failure section of each method.
방식existing
system
방식suggestion
system
모의 결과
전압편차Matlab Simulink
Simulation results
Voltage deviation
표 2는 고장구간 2에 대한 기존 방식과 본 실시예의 제안 방식에 따른 메인 고장구간 판단 결과를 보인 테이블이다.Table 2 is a table showing the results of determining the main failure section according to the conventional method for
아래의 표 2는 고장구간 2(4-5)에서 1선 지락을 모의한 결과를 나타내고 있다. 고장구간 1의 결과와 같이 기존 방식으로는 1선 지락에 대한 고장구간을 정확하게 식별하기 어려운 것을 확인할 수 있다.Table 2 below shows the results of simulating the ground fault of
방식existing
system
방식suggestion
system
모의 결과
전압편차Matlab Simulink
Simulation results
Voltage deviation
한편 분기선 고장 발생에 따른 고장구간 식별에 대하여, 본 실시예의 제안 방식에서는 PMU가 설치되지 않은 분기선에 고장이 발생했을 경우 분기선 고장구간 판단부의 결과를 판단하기 위해 Sub2_2-3, Sub3_1-2, Sub4_3-4에 1선 지락 고장을 모의하였다. On the other hand, regarding the identification of the failure section due to the occurrence of a branch line failure, in the proposed method of this embodiment, in order to determine the result of the branch line failure section determination unit when a failure occurs in a branch line without a PMU installed, Sub2_2-3, Sub3_1-2, Sub4_3-
표 3은 고장구간 1에 대한 분기선 고장구간 판단 결과를 보인 테이블이고, 표 4는 고장구간 2에 대한 분기선 고장구간 판단 결과를 보인 테이블이며, 표 5는 고장구간 3에 대한 분기선 고장 구간 판단 결과를 보인 예이블이다.Table 3 is a table showing the branch line failure section determination results for
즉, 표 3, 4, 5는 고장구간 1, 2, 3에 대한 고장구간 판단부 결과를 나타내며, 1차 메인 고장구간 판단부 결과는 분기선이 연결된 구간(5-6, 8-9, 4-5)를 식별하는 것을 확인하였다. 분기선 내의 고장구간을 식별하기 위해 고장후 PMU 계측치(1.09, 0.85, 0.863)와 각 분기선 내의 고장해석 결과를 비교하였을 때, 고장모의 위치를 분기선 고장판단부에서 식별하는 것을 확인할 수 있다.In other words, Tables 3, 4, and 5 show the results of the failure section judgment unit for
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the field to which the technology pertains, various modifications and other equivalent embodiments are possible. I will understand the point. Therefore, the technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims. Also, the implementation described herein may be implemented in, for example, a method or process, an apparatus, a software program, a data stream or a signal. Although discussed only in the context of a single form of implementation (eg, only as a method), the implementation of the discussed features may also be implemented in other forms (eg, an apparatus or program). The device may be implemented with appropriate hardware, software and firmware. The method may be implemented in an apparatus such as a processor, which generally refers to a processing device including, for example, a computer, a microprocessor, an integrated circuit or a programmable logic device, or the like. Processors also include communication devices such as computers, cell phones, personal digital assistants (“PDAs”) and other devices that facilitate communication of information between end-users.
20 : 배전운영시스템 21 : 운영 DB
22 : 토폴로지 추정부 23 : 고장구간 판단부
231 : 고장종류 판별부 232 : 메인 고장구간 판단부
233 : 분기선 고장구간 판단부 24 : 고장구간 판단 제어기20: distribution operation system 21: operation DB
22: topology estimation unit 23: failure section determination unit
231: fault type determination unit 232: main fault section determination unit
233: branch line fault section determination unit 24: fault section determination controller
Claims (14)
복수의 PMU(Phasor Measurement Unit)를 통해 계측된 데이터를 지정된 주기에 맞춰 전송받아 처리하는 고장구간 판단 제어기;를 포함하고,
상기 배전운영시스템과 상기 고장구간 판단 제어기는,
통신망으로 서로 연계되어 있으며, 상기 운영 DB에 저장된 RTU 계측데이터를 상기 통신망을 통해 상기 고장구간 판단 제어기에 전송되며,
상기 고장구간 판단 제어기는,
상기 운영 DB에서 배전계통의 개폐기 및 차단기의 개폐상태 정보를 전송받아 모선 정보의 생성 및 PMU간 직선 경로 정보를 처리하는 토폴로지 추정부; 및
배전계통의 고장 발생 및 그 종류를 판별하는 고장종류 판별부, PMU 데이터를 활용하여 메인 피더상의 고장구간을 1차적으로 식별하는 메인 고장구간 판단부, 및 1차 식별 고장구간이 분기선이 연계된 지점일 경우 지정된 고장해석 방식을 활용하여 분기선 내부의 고장구간을 판단하는 분기선 고장구간 판단부를 포함하는 고장구간 판단부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
A distribution operating system that periodically receives data measured by a plurality of remote control station devices (RTUs) and stores them in an internal operation DB; And
Including; a fault section determination controller for receiving and processing data measured through a plurality of PMUs (Phasor Measurement Units) according to a specified period,
The distribution operation system and the failure section determination controller,
They are linked to each other through a communication network, and the RTU measurement data stored in the operation DB is transmitted to the fault section determination controller through the communication network,
The fault section determination controller,
A topology estimating unit for generating bus information and processing linear path information between PMUs by receiving information on open/close status of switchgear and breaker of the distribution system from the operation DB; And
A fault type determination unit that determines the occurrence and type of a fault in the distribution system, a main fault section determination unit that primarily identifies the fault section on the main feeder using PMU data, and the point where the branch line is connected to the primary identification fault section. In this case, a fault section determination unit including a branch line fault section determination unit that determines a fault section inside the branch line using a specified fault analysis method.
상기 복수의 원격 제어소 장치(RTU)로부터 전송되는 현장 데이터 정보들을 상기 배전운영시스템의 운영 DB에 인터페이스 하는 전위 처리기(FEP : Front End Processor);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 1,
Identification of a distribution system failure section, further comprising: a front end processor (FEP) that interfaces field data information transmitted from the plurality of remote control station units (RTUs) to an operation DB of the distribution operation system system.
고장구간 판단 정보를 위해 필요한 토폴로지 정보를, 상기 전위 처리기(FEP)와 상기 고장구간 판단 제어기로부터 주기적으로 전송받아 저장하며, 또한
상기 고장구간 판단부에서 판단된 결과를 저장하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 1, wherein the operation DB,
The topology information required for the failure section determination information is periodically transmitted and stored from the potential processor (FEP) and the failure section determination controller, and
A distribution system failure section identification system, characterized in that storing a result determined by the failure section determination unit.
계통의 상태정보로서, 보호기기, 개폐기 상태정보, 노드의 연결 관계와 각 노드에 연계된 부하 및 분산전원에 대한 정보;
고장구간 판단 정보로서, 고장구간 판단 제어기(24)에서 식별된 배전계통의 고장구간 위치 정보; 및
단말장치의 위치 정보로서, 고장구간을 판단하기 위해 설치된 PMU와 RTU의 설치 위치 정보; 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 3, wherein the information received from the failure section determination controller comprises:
As system status information, protection device, switch status information, node connection relationship, and information on load and distributed power connected to each node;
As the fault section determination information, the fault section location information of the distribution system identified by the fault section determination controller 24; And
As location information of a terminal device, installation location information of a PMU and RTU installed to determine a fault section; Distribution system failure section identification system comprising at least one or more of.
메인 피더상의 고장구간을 판단하기 위해 PMU가 설치된 메인피더의 직선 경로를 탐색 및 저장하며, 분기선 고장구간 판단을 위한 고장해석 수행을 위해 노드-설비 기준의 연결 관계를 버스-설비 기준의 데이터로 변경하고, 또한 배전계통의 재구성 및 설비의 투입 및 개방에 따른 계통 구조 변경시 관할하는 지역의 토폴로지 데이터를 재구성하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 1, wherein the topology estimation unit,
In order to determine the fault section of the main feeder, the straight path of the main feeder installed with the PMU is searched and saved, and the connection relationship between node and facility is changed to data based on bus-equipment in order to perform fault analysis to determine the branch line fault section. And, the distribution system failure section identification system, characterized in that the reconstruction of the distribution system and reconfiguration of the topology data of the jurisdiction when the system structure changes according to the input and opening of the facility.
상기 고장구간 판단 제어기가 관할하는 PMU의 데이터를, 설정된 주기에 맞춰 데이터를 취득하고,
피더 시작점에 설치된 PMU의 전압, 전류 데이터를 통해, 전압의 계측치가 설정된 값보다 작아질 경우, 및 전류가 설정된 전류보다 커질 경우 계통의 고장을 인지하며, 또한
고장 전후의 전압 변화량을 기반으로 고장종류를 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 1, wherein the failure type determination unit,
Acquires the data of the PMU under the jurisdiction of the failure section determination controller according to a set period,
Through the voltage and current data of the PMU installed at the starting point of the feeder, when the measured value of the voltage becomes smaller than the set value, and when the current becomes larger than the set current, it recognizes the failure of the system.
A distribution system failure section identification system, characterized in that the failure type is determined based on the amount of voltage change before and after failure.
고장 종류 및 구간을 판단하기 위하여,
아래의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하여 고장 전후의 전압 및 전류 변화량을 산출하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
(수학식 1)
(수학식 2)
여기서, , 는 고장 후 PMU에서 계측된 전압, 전류의 크기 및 위상, , 는 고장 전 PMU에서 계측된 전압, 전류의 크기 및 위상을 나타낸다.
The method of claim 6, wherein the failure type determination unit,
To determine the type and section of failure,
Distribution system failure section identification system, characterized in that calculating the amount of change in voltage and current before and after failure using Equation 1 and Equation 2 below.
(Equation 1)
(Equation 2)
here, , Is the magnitude and phase of the voltage and current measured by the PMU after failure, , Represents the magnitude and phase of the voltage and current measured by the PMU before failure.
아래의 수학식 3을 이용해 평형 고장을 구분하고,
아래의 수학식 4를 이용해 불평형 고장을 구분하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
(수학식 3)
여기서, 는 각 상의 고장발생 전후의 전압 변화이며, 는 평형 고장을 구분하기 위해 설정된 범위를 나타낸다.
(수학식 4)
여기서, 는 고장인지 단계에서 전압 범위를 벗어난 상들의 고장발생 후 전압 변화를 나타내며, 는 건전상, 는 불평형 고장을 구분하기 위해 건전상과 고장상간의 변화 범위를 나타낸다.
The method of claim 7, wherein the failure type determination unit,
Classify the equilibrium failure using Equation 3 below,
Distribution system failure section identification system, characterized in that the unbalanced failure is classified using Equation 4 below.
(Equation 3)
here, Is the voltage change before and after the failure of each phase, Denotes the range set to classify the equilibrium fault.
(Equation 4)
here, Represents the voltage change after failure of the phases out of the voltage range in the fault recognition phase, Is healthy, Represents the range of change between the sound phase and the fault phase to distinguish the unbalanced fault.
메인 피더상의 시작점과 말단지점에 설치된 PMU 구간내의 1차적인 고장구간을 판단하기 위하여, 고장종류 판단부에서 얻어진 고장 전 후의 전압 및 전류 변화량과 고장종류에 따라 PMU 시작점부터 말단 방향(downstream), 및 말단 방향에서 시작점방향(upstream)으로 각 모선의 전압 및 전류의 변화를 계산하며,
메인 피더상의 말단 방향(downstream)과 시작점 방향(upstream)의 모든 모선에 대한 전압, 전류 변화량의 계산이 완료되면, 메인 피더상의 고장을 검출하기 위하여 두 방향간의 전압편차를 계산하고,
회로이론의 보상이론(Compensation Theorem)에 기초하여, 말단 방향(downstream)과 시작점 방향(upstream)의 편차가 가장 작은 구간을 식별하여 1차 고장구간으로 판별하나는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 1, wherein the main failure section determination unit,
In order to determine the primary fault section within the PMU section installed at the start and end points on the main feeder, the voltage and current changes before and after the fault obtained from the fault type determination unit and the fault type, from the PMU start point to the end direction (downstream), and Calculate the change in voltage and current of each bus from the end direction to the starting point direction (upstream),
When the voltage and current variation for all buses in the downstream and upstream of the main feeder are calculated, the voltage deviation between the two directions is calculated to detect a fault on the main feeder.
Distribution system failure section identification characterized by identifying the section with the smallest deviation between the downstream direction and the starting point direction (upstream) based on the circuit theory's compensation theory and identifying it as the primary failure section. system.
아래의 수학식 5와 수학식 6을 이용해 각 구간의 전압 및 전류 변화량을 계산하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
(수학식 5)
(수학식 6)
여기서, , 고장 전후 각 모선의 전압, 전류 변화량, n은 메인 피더의 각 모선 번호를 나타내며, 피더 시작점 , 과 피더 말단 , 는 해당지점 PMU에서 계측된 전압, 전류 변화량을 초기값으로 설정한다. 은 계산되는 모선과 직전 모선사이의 선로 임피던스를 나타내며, 는 구간 부하를 나타낸다.
The method of claim 9, wherein when the result of the failure type determination unit is a balanced failure,
Distribution system failure section identification system, characterized in that calculating the amount of change in voltage and current in each section using Equation 5 and Equation 6 below.
(Equation 5)
(Equation 6)
here, , Voltage and current change amount of each bus before and after failure, n represents each bus number of the main feeder, and the feeder starting point , And feeder end , Sets the voltage and current changes measured at the corresponding point PMU as initial values. Represents the line impedance between the calculated bus and the immediately preceding bus, Represents the section load.
아래의 수학식 7 내지 수학식 9을 이용하여 고장 상의 각 버스에 대한 전압 및 전류 변화량을 계산하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
(수학식 7)
(수학식 8)
(수학식 9)
여기서, n은 메인피더의 각 모선 번호를 나타내고, 는 각 상에 대한 모선 전류변화량, 는 고장 상에 대한 고장 전후 각 모선의 전압, 전류 변화량을 나타내며, 위의 평형해석과 동일하게 초기 값은 PMU의 계측값을 활용한다. 그리고 a = , , , 고장 상에 대한 각 모선의 정상, 역상, 영상 전류 변화량, , , 는 n번째 모선과 그 직전 모선사이 선로의 정상, 영상, 역상분의 임피던스를 나타낸다.
The method of claim 9, wherein when the result of the fault type determination unit is a 1-line ground fault,
Distribution system fault section identification system, characterized in that calculating the voltage and current variation for each bus on the fault using Equations 7 to 9 below.
(Equation 7)
(Equation 8)
(Equation 9)
Here, n represents each bus number of the main feeder, Is the amount of change in bus current for each phase, Denotes the amount of change in voltage and current of each bus before and after the fault for the fault phase, and the initial value is the measured value of the PMU, similar to the above balance analysis. And a = , , , The amount of change in normal, reverse, and image current of each bus for fault phase , , Denotes the impedance of the normal, image, and reverse phase of the line between the nth bus and the immediately preceding bus.
아래의 수학식 10 및 수학식 11을 이용하여 분산전원(PV)에 대한 전류 변화량을 계산하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
(수학식 10)
(수학식 11)
여기서, , 는 분기선 시작점 설치된 RTU에 취득된 고장 전후의 전류 크기이며, , 는 고장 전후 피더시작점 PMU에서 계측된 전압위상, , 는 고장 전후 RTU에서 취득된 전압-전류 위상차를 나타낸다.
The method of claim 9, wherein when a failure occurs due to a distributed power supply connected to the system,
Distribution system failure section identification system, characterized in that calculating the amount of change in the current for the distributed power supply (PV) using Equation 10 and Equation 11 below.
(Equation 10)
(Equation 11)
here, , Is the magnitude of the current before and after failure acquired in the RTU installed at the starting point of the branch line, , Is the voltage phase measured at the feeder starting point PMU before and after failure, , Represents the voltage-current phase difference acquired at the RTU before and after failure.
PMU가 설치되지 않은 분기선 내부의 고장구간을 식별하기 위해 분산전원(PV)의 일사량, 최대 출력, 부하 조건 등을 입력받고,
분기선 내부 각 모선에서의 고장 가정 시 고장 해석을 통해 피더 시작점에 흐르는 전류 크기를 계산하고,
고장발생 후 피더 시작점에 설치된 PMU에서 취득한 계측 전류 값과 고장해석 결과값 간의 비교를 통해 가장 편차가 작은 구간을 고장구간으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 1, wherein the branch line failure section determination unit,
In order to identify the fault section inside the branch line where the PMU is not installed, the amount of insolation, maximum output, and load conditions of the distributed power supply (PV) are input.
When assuming a failure in each bus line inside the branch line, the magnitude of the current flowing at the feeder starting point is calculated through failure analysis,
A distribution system fault section identification system, characterized in that the section with the smallest deviation is determined as the fault section through a comparison between the measured current value acquired from the PMU installed at the start point of the feeder after the fault and the fault analysis result value.
고장계산을 위해 분기선의 모선 중에서 고장발생 모선을 정의하고 고장종류 판단부에서 고장을 인지하여 배전계통의 어드미턴스 행렬을 계산하며,
계통에서의 모선의 종류를 분류하고 초기치를 설정하되, 상기 초기치는 모선 전압과 앞에서 입력된 PV의 일사량, 및 부하 조건으로 설정하고, 3상 조류계산을 통해 각 모선에서의 전압 값이 수렴 될 때까지 조류계산을 실행하며,
상기 조류계산을 실행한 후 분산전원(PV) 인버터의 최대 출력을 고려하기 위해, 분산전원(PV)의 출력 전류를 계산하여 분산전원(PV)의 지정된 최대 전류 출력가 초과되는지 체크하고,
상기 체크 결과, 분산전원(PV)의 전류 크기가 제한 값보다 클 경우에 분산전원(PV)의 고장전류의 크기를 제한하여 다시 3상 조류계산을 실행하며,
모든 분산전원(PV)이 지정된 출력 범위 이내일 경우, 수렴된 모선 전압과 선로 임피던스를 통해 고장전류를 계산하는 것을 특징으로 하는 배전계통 고장구간 식별 시스템.
The method of claim 13, wherein the branch line failure section determination unit,
For fault calculation, the faulty bus is defined among the buses of the branch line, and the fault type determination unit recognizes the fault and calculates the admittance matrix of the distribution system.
Classify the type of bus in the system and set the initial value, but the initial value is set as the bus voltage, the amount of insolation of the previously input PV, and the load condition, and when the voltage values at each bus are converged through the three-phase current calculation. To perform algae calculation,
In order to consider the maximum output of the distributed power (PV) inverter after performing the current calculation, the output current of the distributed power (PV) is calculated to check whether the specified maximum current output of the distributed power (PV) is exceeded,
As a result of the above check, when the current magnitude of the distributed power supply (PV) is larger than the limit value, the magnitude of the fault current of the distributed power supply (PV) is limited and the three-phase current calculation is performed again.
Distribution system fault section identification system, characterized in that, when all distributed power sources (PVs) are within a specified output range, fault current is calculated through the converged bus voltage and line impedance.
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