KR20210041267A - 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210041267A
KR20210041267A KR1020190123732A KR20190123732A KR20210041267A KR 20210041267 A KR20210041267 A KR 20210041267A KR 1020190123732 A KR1020190123732 A KR 1020190123732A KR 20190123732 A KR20190123732 A KR 20190123732A KR 20210041267 A KR20210041267 A KR 20210041267A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
voltage
meter reading
distribution
reading data
remote meter
Prior art date
Application number
KR1020190123732A
Other languages
English (en)
Inventor
박상용
하용구
전상동
Original Assignee
한국전력공사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전력공사 filed Critical 한국전력공사
Priority to KR1020190123732A priority Critical patent/KR20210041267A/ko
Publication of KR20210041267A publication Critical patent/KR20210041267A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P13/00—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P13/06—Arrangements for controlling transformers, reactors or choke coils, for the purpose of obtaining a desired output by tap-changing; by rearranging interconnections of windings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/30—Smart metering, e.g. specially adapted for remote reading

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

본 발명은 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치는, 각 수용가의 원격검침 데이터를 수집하기 위한 데이터 수집부; 상기 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 송출전압을 연산하기 위한 송출전압 연산부; 및 상기 송출전압이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC(On Load Tap Changer)로 전송하기 위한 OLTC 제어부;를 포함한다.

Description

원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING VOLTAGE OPTIMIZATION ON POWER DISTRIBUTION LINE USING REMOTE METER READING DATA}
본 발명은 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 수용가의 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 OLTC(On Load Tap Changer)에 대한 탭 제어를 통해 배전전압을 목표전압에 가깝게 운전하도록 실시간으로 관리함으로써, 배전계통의 신뢰도를 향상시키고, 배전선로의 절연파괴를 예방하며, 전력품질을 개선하기 위한, 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
고품질 전력을 공급하기 위한 변전소 역할 중 하나는 정전압 유지이다. 특히, 배전계통은 154㎸ 변전소에서 변압기와 조상설비를 통해 정전압을 공급받아 수용가에 전달하고 있다.
최근에는 고도 정밀 기기의 보급 확산으로 공급전압의 질에 대한 사회적 관심과 중요성이 대두됨으로서, 수용가에 정격 전압의 전력을 공급하기 위한 노력들이 요구되고 있다.
배전계통에서 전압변동은 부하 변동과 돌입전류, 사고, 계통 절체 등으로 인하여 일어날 수 있다. 이러한 전압 변동은 유도전동기의 토크 저하, 부하전류 증가 등으로 전기기기의 수명 저하, 전력손실 등을 초래한다.
정상적인 상태에서 부하가 증가하면 선로와 변압기의 임피던스에 의한 전압강하가 커져 저전압이 발생하고, 부하가 적을 때는 지중선로의 경우 페란티(ferrnati) 현상에 의해 수전단 전압이 오히려 커져 과전압이 발생한다.
그래서, 부하에 따른 전압변동에 적절히 대처하기 위해서는 부하에 따라 유지 전압을 달리하여 운전하고 있다.
배전선로 송출전압 운전방법은 154㎸ 변압기의 1차측에 설치되어 있는 OLTC(On Load Tap Changer)를 동작시켜 자동 전압조정이 이루어진다. 이때, OLTC의 전압조정은 22.9㎸ 모선에 설치되어 있는 PT(Potential Transformer)의 2차측 전압 신호를 받는 AVR(Automatic Voltage Regulator)과 DVM(Digital Voltage Meter)을 병렬로 연결하여 이용하고 있다.
여기서, AVR은 배전선로의 부하중심점을 기준으로 부하변동에 따른 전압강하가 보상되는 선로강하보상기(Line Drop Compensator, LCD) 방식을 적용하고 있으나, 부하변동에 신속히 응동하지 못한다는 결점이 있어 DVM을 병렬로 설치하여 운전하고 있다.
그리고, DVM은 배전선로 송출전압 유지기준의 상/하한치를 설정하여 유지기준 범위를 벗어나면, OLTC에 조작신호를 송출하여 OLTC에 의해 신속하게 전압이 조정되게 한다.
그런데, 최근에는 신재생 전원이 배전선로에 연계가 증가하는 추세로 배전선로의 전압변동이 심화되고 있기 때문에, 변압기의 2차측 모선 전압만을 기준으로 배전선로의 전체 전압을 안정적으로 운영하기 곤란하다.
따라서, 배전선로의 전체 전압은 신재생 전원의 변동적인 출력 특성을 고려하여 변전소의 변압기 탭제어를 실시간으로 변동시켜 최적 운전할 수 있는 방안이 요구된다.
한국 등록특허공보 제10-2020285호 (2019.09.04 등록)
본 발명의 목적은 각 수용가의 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 OLTC(On Load Tap Changer)에 대한 탭 제어를 통해 배전전압을 목표전압에 가깝게 운전하도록 실시간으로 관리함으로써, 배전계통의 신뢰도를 향상시키고, 배전선로의 절연파괴를 예방하며, 전력품질을 개선하기 위한, 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치는, 각 수용가의 원격검침 데이터를 수집하기 위한 데이터 수집부(110); 상기 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 송출전압(Vo)을 연산하기 위한 송출전압 연산부(120); 및 상기 송출전압이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC(On Load Tap Changer)(10)로 전송하기 위한 OLTC 제어부(130);를 포함할 수 있다.
상기 원격검침 데이터는, 배전선로에 연결되는 각 수용가에 설치된 AMR(Automatic Meter Reading)을 통해 수집되는 것일 수 있다.
상기 송출전압은, 각 수용가에 인가되는 배전전압의 평균으로 연산되는 것일 수 있다.
상기 송출전압은, 수학식
Figure pat00001
(여기서, Vo는 변전소 변압기의 송출전압, Vn은 n번째 수용가에 인가되는 배전전압, m은 AMR이 설치된 수용가의 총 개수이다.)으로 연산되는 것일 수 있다.
상기 Vn은, n번째 수용가의 기준전압 레벨에 대한 목표전압의 비율로 나타내는 보정계수가 반영되는 것일 수 있다.
상기 Vn은, n번째 수용가의 AMR로부터 수집된 수용가 전압에 상기 보정계수를 곱하는 것으로 정의되는 것일 수 있다.
상기 OLTC 제어부는, 상기 송출전압이 오차범위 최대값 초과인 경우에 전압 하강 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것일 수 있다.
상기 OLTC 제어부는, 상기 송출전압이 오차범위 최소값 미만인 경우에 전압 상승 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법은, 각 수용가의 원격검침 데이터를 수집하는 단계; 상기 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 송출전압을 연산하는 단계; 및 상기 송출전압이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC로 전송하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 OLTC로 전송하는 단계는, 상기 송출전압이 오차범위 최대값 초과인 경우에 전압 하강 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것일 수 있다.
상기 OLTC로 전송하는 단계는, 상기 송출전압이 오차범위 최소값 미만인 경우에 전압 상승 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 배전전압 제어 장치로서, 적어도 하나 이상의 프로세서; 및 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며, 상기 명령들은, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 배전전압 제어 장치로 하여금, 각 수용가의 원격검침 데이터를 수집하게 하고, 상기 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 송출전압을 연산하게 하며, 상기 송출전압이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC로 전송하게 하는 것일 수 있다.
본 발명은 각 수용가의 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 OLTC(On Load Tap Changer)에 대한 탭 제어를 통해 배전전압을 목표전압에 가깝게 운전하도록 실시간으로 관리함으로써, 배전계통의 신뢰도를 향상시키고, 배전선로의 절연파괴를 예방하며, 전력품질을 개선할 수 있다.
또한, 본 발명은 신재생 전원의 변동적인 출력 특성을 고려하여 변전소의 변압기 탭제어를 실시간으로 변동시켜 배전전압을 목표전압의 오차범위 내에 존재하도록 최적 운전하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 전력을 공급받는 수용가의 전압을 기준으로 변전소의 송출전압을 제어하여 최적 배전전압을 운전할 수 있어 고품질의 전력을 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 현장에서 미활용되고 있는 고가의 AVR을 대체할 수 있기 때문에, 지속적으로 발생되는 AVR의 추가 구입 및 유지보수 비용을 줄일 뿐만 아니라, AVR 설치에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 수시로 변하는 배전전압에 실시간 보상을 가능하게 함으로써 현재 AVR을 정정하기 위한 정기적인 정정값 측정 등 불필요한 인력 낭비를 방지할 수 있고, 특히 정정에 필요한 배전사업소의 연1회 선로 전압 체크를 자동화할 수 있다.
또한, 본 발명은 AMR을 활용하여 수용가의 전압상황을 실시간으로 감시하고, 기존의 DVM을 변전소 2차측 모선의 기기수명관리 및 절연을 위해 병행으로 사용하므로 2차측 모선보호와 함께 각 각의 수용가의 전압을 목표전압에 근접하게 운전할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원격검침 시스템망을 설명하는 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배전전압 제어 장치를 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 배전전압 제어 장치에 의해 제어되는 배전전압을 설명하는 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배전전압 제어 방법을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원격검침 시스템망을 설명하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 배전전압 제어 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 원격검침 시스템망에서는 전력을 공급받는 수용가 전압을 기준으로 변전소의 송출전압을 제어하여 최적으로 배전전압을 운전 가능하게 하는 배전전압 제어 장치(100)로 수용가의 원격검침 데이터를 제공한다.
하지만, 현재 배전선로의 전압송전 방식은 수용가의 전압을 일정하게 유지하는 정전압 송전방식을 채용하고 있지만, 변전소 인출측 22.9㎸ 모선 PT(Potential Transfomer)의 전압 신호를 기준으로 하고 있다.
이에 따라, 변전소 변압기의 송출전압은 수용가의 전압을 모르는 상태에서 전압이 조정된다.
그래서, 송출전압은 휴전 작업, 조상설비 운전 등과 같이 수시로 변하는 배전선로 특성과 부하 특성과 상관없이 관리되고 있으며, 배전선로의 전압 변동을 심화시키는 배전선로에 연계되는 신재생 전원(예, 태양광 발전 등)의 상태가 고려되지 않고 있다.
이에 따라, 배전전압 제어 장치(100)는 원격검침 시스템망을 통해 제공된 수용가의 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 OLTC(On Load Tap Changer)(10)에 대한 탭 제어를 통해 배전전압을 목표전압에 가깝게 운전하도록 실시간으로 관리할 수 있다. 이는 배전계통의 신뢰도를 향상시키고 배전선로의 절연파괴를 예방하며 전력품질을 개선할 수 있게 한다.
여기서, 원격검침 시스템망은 AMR(Automatic Meter Reading)을 기반으로 여러 통신망을 활용하여 각 수용가에 설치된 전자식 계량기로부터 원격검침 데이터를 수집할 수 있다. 설명의 편의상, 전자식 계량기는 원격검침장치 즉, AMR로 설명하기로 한다.
구체적으로, 원격검침 시스템망에서 이용되는 통신망은 고압 고객의 경우 이동통신망(예, CDMA 등) 또는 인터넷을 활용하고, 저압 고객의 경우 전력선 통신망(Power Line Communication, PLC)을 활용한다.
이를 통해, 고압 고객 또는 저압 고객의 전자식 계량기에서는 원격검침 데이터를 검침서버로 실시간으로 전송하고 있다. 그리고, 검침서버에 전송된 원격검침 데이터는 i-Smart 시스템을 통해 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 시스템(20)에서 관리된다.
원격검침 데이터에는 각 수용가의 유효전력, 무효전력, 역률, 전압, 전류에 대한 데이터가 포함되고, 배전전압 제어 장치(100)에서는 각 수용가의 전압 데이터를 이용한다.
한편, 배전전압 제어 장치(100)는 각 수용가의 전압 데이터를 이용하여 변전소의 송출전압을 연산한 후, 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 송출전압이 포함되는지를 확인함에 따라 변전소 변압기의 OLTC(10)의 탭을 제어하기 위한 탭 제어 신호를 OLTC(10)로 전송한다.
그러면, OLTC(10)는 탭 제어 신호에 따라 전압 상승 제어 또는 전압 하강 제어를 수행하게 된다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 배전전압 제어 장치(100)는 데이터 수집부(110), 송출전압 연산부(120), OLTC 제어부(130)를 포함한다.
먼저, 데이터 수집부(110)는 원격검침 시스템망의 SCADA 시스템(20)으로부터 원격검침 데이터를 제공받는다. 원격검침 데이터는 배전선로에 연결되는 각 수용가에 설치된 AMR을 통해 수집된다.
다음으로, 송출전압 연산부(120)는 데이터 수집부(110)에 의해 수집된 원격검침 데이터에 포함된 전압데이터를 토대로 변전소 변압기의 송출전압(Vo)을 연산한다.
이는 각 수용가의 전압데이터를 기반으로 연산되는 송출전압(Vo)을 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에서 운전하여 각 수용가에 인가되는 배전전압을 목표전압(예, 22.9㎸)에 근접하게 운전 가능하게 한다.
이와 같이, 송출전압(Vo)은 첫번째 수용가부터 m번째 수용가까지 각 수용가에 인가되는 배전전압의 평균으로 연산되고, 하기 수학식 1과 같이 연산된다.
Figure pat00002
여기서, Vo는 변전소 변압기의 송출전압, Vn은 n번째 수용가에 인가되는 배전전압, m은 AMR이 설치된 수용가의 총 개수이다.
이때, n번째 수용가에 인가되는 배전전압(Vn)은 n번째 수용가의 기준전압 레벨에 대한 목표전압의 비율로 나타내는 보정계수가 반영된다. 즉, 각 수용가에 적용되는 보정계수는 '목표전압/기준전압 레벨'로 정의된다.
여기서, 기준전압 레벨은 정격전압으로서, 예를 들어 220V, 380V일 수 있고, 목표전압은 변전소 변압기 2차측 모선을 통해 배전선로에 인가되는 기준이 되는 배전전압으로서, 예를 들어, 22.9㎸일 수 있다.
그래서, n번째 수용가에 인가되는 배전전압(Vn)은 n번째 수용가의 AMR로부터 수집된 수용가 전압에 보정계수를 곱하는 것으로 정의된다.
보정계수는 기준전압 레벨에 따라 일정한 값을 갖는다. 결국, n번째 수용가에 인가되는 배전전압(Vn)은 n번째 수용가의 AMR로부터 수집된 수용가 전압에 따라 달라지게 된다.
예를 들어, 변전소 변압기 2차측 22.9㎸ 모선을 기준으로 할 때 목표전압이 22.9㎸이고, 수용가의 기준전압 레벨이 220V인 경우라면, 보정계수는 22900/220=104.09가 된다. 이 경우, n번째 수용가의 AMR로부터 수집된 수용가 전압이 220V라면, n번째 수용가에 인가되는 배전전압(Vn)은 목표전압과 같은 22.9㎸가 된다.
다음으로, OLTC 제어부(130)는 송출전압 연산부(120)에 의해 연산된 송출전압(Vo)이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 OLTC(10)의 탭 제어를 위한 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC(10)로 전송한다.
다시 말해, OLTC 제어부(130)는 송출전압(Vo)이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하도록 OLTC(10)의 탭 제어를 수행한다.
따라서, 송출전압(Vo)이 각 수용가에 인가되는 배전전압의 평균으로 연산되고, 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하도록 제어됨에 따라, 각 수용가에 인가되는 배전전압도 목표전압의 오차범위 내에서 존재하도록 최적 운전 가능하게 제어된다.
구체적으로, OLTC 제어부(130)는 송출전압(Vo)이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는 경우에, 배전전압이 목표전압 내에서 운전중인 상태로 판단한다. 이 경우, OLTC 제어부(130)는 OLTC(10)의 탭 제어를 위한 탭 제어 신호를 OLTC(10)로 전송하지 않는다.
반면, OLTC 제어부(130)는 송출전압(Vo)이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하지 않는 경우라면, 송출전압(Vo)이 오차범위 최대값 초과인 경우에 전압 하강 제어를 위한 탭 제어 신호를 OLTC(10)로 전송하고, 그렇지 않은 경우(즉, 송출전압(Vo)이 오차범위 최소값 미만인 경우)에 전압 상승 제어를 위한 탭 제어 신호를 OLTC(10)로 전송한다.
이때, OLTC 제어부(130)는 송출전압(Vo)이 목표전압의 오차범위 내에 존재하도록 OLTC(10)의 탭 제어를 실시하게 된다.
여기서, 오차범위는 목표전압에 대해 ±1%의 전압 범위일 수 있다. 즉, 오차범위 최대값은 목표전압의 101%의 전압(즉, 목표전압×[1＋0.01])이고, 오차범위 최소값은 목표전압의 99%의 전압(즉, 목표전압×[1－0.01])이다.
예를 들어, 목표전압이 22.9㎸라면, 오차범위는 '22,671V≤오차범위≤24,961V'일 수 있다. 오차범위 최대값은 22,900V×(1.01)＝24,961V이고, 오차범위 최소값은 22,900V×(0.99)＝22,671V이다.
한편, 배전전압 제어 장치(100)는 DVM(Digital Voltage Meter)에 의해 과전압 또는 저전압에 대해 안정적으로 모선 보호가 이루어지는 범위 내에서 송출전압에 대한 제어가 이루어진다.
여기서, DVM은 변전소 변압기의 2차측 모선 PT(Potential Transformer)로부터 전압 신호를 전송받아 모선 보호를 위해 상한치와 하한치 내에서 운전이 가능하도록 OLTC(10)에 제어 신호를 송출한다.
이러한 DVM은 배전선로의 각 수용가의 수용가 전압이 아닌 변압기의 2차측 모선 전압을 기준으로 송출전압을 조정하는 것으로, 배전전압을 최적으로 제어한다고 볼 수 없다.
즉, DVM은 상한치와 하한치의 설정치를 너무 좁게 설정할 경우에 빈번한 탭 제어 동작으로 기기에 무리를 줄 수 있게 되고, 반대로 설정치를 너무 넓게 설정할 경우에 각 수용가의 수용가 전압을 정전압으로 유지할 수 없기 때문에, 배전전압을 최적으로 제어하기 어려운 측면이 있다.
아울러, AVR(Automatic Voltage Regulator)은 변전소 변압기의 2차측 모선 PT로부터 전압 신호를 전송받고, 변전소 변압기의 2차측 모선 CT(Current Transformer)로부터 전류 신호를 전송받는다.
AVR은 선로 임피던스, 회선수, 부하중심점 등의 정보를 받아 배전선로의 저항성 전압강하(Ur), 유도성 전압강하(Ux) 등을 연산하여 OLTC(10)에 제어 신호를 송출한다.
그렇지만, AVR은 현재 도심권에서 부하중심점 개념이 없어져 이를 산정하기 어렵고, 정정에 필요한 정보를 취득하는 과정이 어려워 대부분의 변전소에서 활용되고 있지 않다.
더욱이, AVR은 OLTC(10)의 빈번한 동작을 방지하기 위해 적절한 시지연 및 대역폭을 설정하여 운전하므로 응동속도가 늦다.
결과적으로, 배전전압 조정에서는 AVR의 역할이 미비한 실정이고, DVM만의 역할을 기대할 경우 기기에 무리를 주거나 정전압을 공급하기 어렵다.
따라서, 배전전압 제어 장치(100)는 수시로 변하는 배전전압을 실시간으로 제어할 수 있기 때문에, DVM에 의해서만 제어되는 상태보다 배전전압을 더욱 목표전압으로 최적 운전이 가능하게 하므로 전력계통을 안정적으로 운영할 수 있게 한다.
다시 말해, 배전전압 제어 장치(100)는 AMR을 활용하여 수용가의 전압 상황을 실시간으로 감시하고, 기존의 DVM을 변전소 2차측 모선의 기기수명관리 및 절연을 위해 병행으로 사용하므로, 2차측 모선보호와 함께 각 수용가의 전압을 목표전압에 근접하게 운전할 수 있게 한다.
한편, 배전전압 제어 장치(100)는 적어도 하나 이상의 프로세서, 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리를 포함하는 구성으로 구현될 수 있다.
배전전압 제어 장치(100)는 메모리에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령들이 프로세스에 의해 실행될 때, 본 발명의 실시예에 따른 배전전압 제어 방법을 수행할 수 있게 된다.
여기서, 프로세서는 컨트롤러(controller), 마이크로 컨트롤러(microcontroller), 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컴퓨터(microcomputer) 등으로도 호칭될 수 있다. 그리고, 프로세서는 하드웨어(hardware) 또는 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다.
아울러, 메모리는 하나의 저장 장치일 수 있거나, 또는 복수의 저장 엘리먼트의 집합적인 용어일 수 있다. 메모리에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령들은 실행가능한 프로그램 코드 또는 파라미터, 데이터 등일 수 있다. 그리고, 메모리는 RAM(Random Access Memory)을 포함할 수 있거나, 또는 자기 디스크 저장장치 또는 플래시(flash) 메모리와 같은 NVRAM(Non-Volatile Memory)을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 배전전압 제어 장치에 의해 제어되는 배전전압을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 배전전압은 변전소 변압기의 인출측 전압이 수용가를 지나면서 전압 강하가 나타나고, 배전용 변압기(31,32)의 탭 조정을 통해 전압이 상승된다. 또한, 배전전압은 신재생 전원이 인입되면서 전압 상승이 나타나고, 선로전압조정장치(Step Voltage Regulator, SVR)(33)을 통해 전압이 하강된다.
이때, 배전용 변압기(31,32)는 탭 조정을 재설정하기 위해서 정전이 수반되어야 하고, 신재생 전원과 같이 변동적인 출력 특성상 가변적이고, 즉시로 전압 제어가 필요한 경우라면 탭 조정을 통해 배전전압을 제어하기 곤란하다.
그런데, 배전전압 제어 장치(100)는 각 수용가의 전압데이터를 기반으로 하여 변전소 변압기의 OLTC(10)에 대한 탭 제어를 통해 실시간으로 변동하는 배전전압을 목표전압으로 최적운전이 가능하게 제어한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 배전전압 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 배전전압 제어 장치(100)는 원격검침 시스템망의 SCADA 시스템(20)로부터 변전소 변압기의 2차측 모선에 연결되는 각 수용가의 원격검침 데이터를 수집한다(S201).
이후, 배전전압 제어 장치(100)는 원격검침 데이터에 포함된 전압데이터를 토대로 변전소 변압기의 송출전압(Vo)을 연산한다(S202). 이때, 송출전압(Vo)은 첫번째 수용가부터 m번째 수용가까지 각 수용가에 인가되는 배전전압의 평균으로 연산된다. 또한, n번째 수용가에 인가되는 배전전압(Vn)은 n번째 수용가의 AMR로부터 수집된 수용가 전압에 보정계수를 곱하는 것으로 정의된다.
이후, 배전전압 제어 장치(100)는 송출전압(Vo)이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 OLTC(10)의 탭 제어를 위한 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC(10)로 전송한다(S203 내지 S206).
구체적으로, 배전전압 제어 장치(100)는 송출전압이 목표전압의 오차범위 내에 존재하면(S203), 배전전압이 목표전압 내에서 운전중인 상태로 판단한다.
반면에, 배전전압 제어 장치(100)는 송출전압이 목표전압의 오차범위 내에 존재하지 않으면(S203), 송출전압(Vo)이 오차범위 최대값 초과인 경우에 전압 하강 제어를 위한 탭 제어 신호를 OLTC(10)로 전송한다(S204, S205).
또한, 배전전압 제어 장치(100)는 송출전압(Vo)이 오차범위 최소값 미만인 경우에 전압 상승 제어를 위한 탭 제어 신호를 OLTC(10)로 전송한다(S204, S206).
이와 같이, 배전전압 제어 장치(100)는 송출전압(Vo)이 목표전압의 오차범위 내에서 존재하도록 OLTC(10)의 탭 제어를 실시하게 된다.
일부 실시 예에 의한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.
10 ; OLTC(On Load Tap Changer)
20 ; SCADA 시스템
110 ; 데이터 수집부
120 ; 송출전압 연산부
130 ; OLTC 제어부

Claims (17)

  1. 각 수용가의 원격검침 데이터를 수집하기 위한 데이터 수집부(110);
    상기 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 송출전압(Vo)을 연산하기 위한 송출전압 연산부(120); 및
    상기 송출전압이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC(On Load Tap Changer)(10)로 전송하기 위한 OLTC 제어부(130);
    를 포함하는 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격검침 데이터는,
    배전선로에 연결되는 각 수용가에 설치된 AMR(Automatic Meter Reading)을 통해 수집되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 송출전압은,
    각 수용가에 인가되는 배전전압의 평균으로 연산되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 송출전압은,
    수학식
    Figure pat00003
    (여기서, Vo는 변전소 변압기의 송출전압, Vn은 n번째 수용가에 인가되는 배전전압, m은 AMR이 설치된 수용가의 총 개수이다.)으로 연산되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 Vn은,
    n번째 수용가의 기준전압 레벨에 대한 목표전압의 비율로 나타내는 보정계수가 반영되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 Vn은,
    n번째 수용가의 AMR로부터 수집된 수용가 전압에 상기 보정계수를 곱하는 것으로 정의되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 OLTC 제어부는,
    상기 송출전압이 오차범위 최대값 초과인 경우에 전압 하강 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 OLTC 제어부는,
    상기 송출전압이 오차범위 최소값 미만인 경우에 전압 상승 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치.
  9. 각 수용가의 원격검침 데이터를 수집하는 단계;
    상기 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 송출전압을 연산하는 단계; 및
    상기 송출전압이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC로 전송하는 단계;
    를 포함하는 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 원격검침 데이터는,
    배전선로에 연결되는 각 수용가에 설치된 AMR(Automatic Meter Reading)을 통해 수집되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 송출전압은,
    각 수용가에 인가되는 배전전압의 평균으로 연산되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 송출전압은,
    수학식
    Figure pat00004
    (여기서, Vo는 변전소 변압기의 송출전압, Vn은 n번째 수용가에 인가되는 배전전압, m은 AMR이 설치된 수용가의 총 개수이다.)으로 연산되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 Vn은,
    n번째 수용가의 기준전압 레벨에 대한 목표전압의 비율로 나타내는 보정계수가 반영되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 Vn은,
    n번째 수용가의 AMR로부터 수집된 수용가 전압에 상기 보정계수를 곱하는 것으로 정의되는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 OLTC로 전송하는 단계는,
    상기 송출전압이 오차범위 최대값 초과인 경우에 전압 하강 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 OLTC로 전송하는 단계는,
    상기 송출전압이 오차범위 최소값 미만인 경우에 전압 상승 제어를 위한 탭 제어 신호를 상기 OLTC로 전송하는 것인 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 방법.
  17. 배전전압 제어 장치로서,
    적어도 하나 이상의 프로세서; 및
    컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며,
    상기 명령들은, 상기 적어도 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 배전전압 제어 장치로 하여금,
    각 수용가의 원격검침 데이터를 수집하게 하고,
    상기 원격검침 데이터를 이용하여 변전소 변압기의 송출전압을 연산하게 하며,
    상기 송출전압이 미리 정해진 목표전압의 오차범위 내에 존재하는지를 확인함에 따라 탭 제어 신호를 생성하여 OLTC로 전송하게 하는 것인 배전전압 제어 장치.
KR1020190123732A 2019-10-07 2019-10-07 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법 KR20210041267A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190123732A KR20210041267A (ko) 2019-10-07 2019-10-07 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190123732A KR20210041267A (ko) 2019-10-07 2019-10-07 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20210041267A true KR20210041267A (ko) 2021-04-15

Family

ID=75440730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190123732A KR20210041267A (ko) 2019-10-07 2019-10-07 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20210041267A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102020285B1 (ko) 2017-09-20 2019-09-11 가천대학교 산학협력단 배전계통 운영 지표를 이용한 배전계통의 효과적인 운영방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102020285B1 (ko) 2017-09-20 2019-09-11 가천대학교 산학협력단 배전계통 운영 지표를 이용한 배전계통의 효과적인 운영방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ding et al. Photovoltaic impact assessment of smart inverter volt-var control on distribution system conservation voltage reduction and power quality
US9819188B1 (en) Direct current transmission system and method
US9885744B2 (en) System and method for detecting an abnormal waveform in a power distribution system
US9371821B2 (en) Voltage control for wind turbine generators
JP4654416B2 (ja) 配電系統電圧調節システム
US10389125B2 (en) Expanded reactive following for distributed generation and loads of other reactive controller(s)
Stetz et al. Technical and economical assessment of voltage control strategies in distribution grids
JP2009153333A (ja) 分散型電源システム及びその制御方法
EP2733809B1 (en) Power quality control
Samuel et al. Review of system collapse incidences on the 330-kV Nigerian national grid
US20130024032A1 (en) Apparatus for decentralized coordinated volt/var control (cvvc)
US11146068B2 (en) Method and apparatus for minimizing circulating currents in microgrids
Rashid et al. Combining Volt/Var & Volt/Watt modes to increase PV hosting capacity in LV distribution networks
Hatziargyriou et al. On the der hosting capacity of distribution feeders
JP2011205736A (ja) 分散型電源および分散型電源制御方法
Petintin et al. Voltage regulation in a smart distribution system incorporating variable renewable generation
KR102234711B1 (ko) 분산자원의 전압을 자율적으로 제어하는 제어 방법
Mahdi Power flow analysis of Rafah governorate distribution network using ETAP software
KR20210041267A (ko) 원격검침 데이터를 이용한 배전전압 제어 장치 및 그 방법
Bollen et al. CIGRE/CIRED C4. 24–power quality in the future grid–first introduction
WO2021124614A1 (ja) 再生可能エネルギー系統安定化システム及び系統安定化支援方法
KR20190051212A (ko) 분산발전 자원의 전압 및 무효전력 보조서비스에 따른 보상방법
Farmer et al. Integrated volt/VAR control on rural distribution systems
Van Zyl et al. Control strategies for distributed generators operating on weak distribution networks
CN201887481U (zh) 一种高压稳压型无功补偿系统

Legal Events

Date Code Title Description
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application