KR20230000299A - Distributed power source separation method and device according to disconnction of distribution line - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배전 계통에 포함된 분산형전원에 대한 배전 선로의 단선 발생에 따른 계통 분리 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a system separation method and apparatus according to disconnection of a distribution line for a distributed power source included in a distribution system.
일반적으로, 전력회사의 배전망은 배전용 변전소로부터 부하수요지에 있는 배전 변압기까지의 개폐기, 전주, 피뢰기 등의 배전설비, 고압케이블 및 전선 등으로 구성되어 고압전력 공급을 담당하는 고압배전망과 배전용변압기 2차측으로부터 저압고객까지의 저압전력공급을 담당하는 저압배전망으로 구성된다.In general, the power distribution network of an electric power company consists of switchgear, poles, and distribution facilities such as lightning arresters, high-voltage cables and wires, from distribution substations to distribution transformers in demand areas, and is responsible for supplying high-voltage power to the high-voltage distribution networks and distribution networks. It consists of a low-voltage distribution network responsible for supplying low-voltage power from the secondary side of the dedicated transformer to low-voltage customers.
일반적으로 전력회사의 배전망은 배전용 변전소로부터 부하수요지(즉, 저압 수용가)와 연결된 배전 변압기까지의 개폐기, 전주, 피뢰기 등의 배전설비, 고압케이블 및 전선 등의 고압배전선로로 구성된 고압배전망(22.9kV)과 배전 변압기를 거쳐 저압(220/380V)으로 변환된 전력을 고객에게 수송하는 것을 담당하는 저압배전망으로 구성되어 있다. In general, the distribution network of an electric power company is a high-voltage distribution network composed of high-voltage distribution lines such as switchgear, poles, arresters, and other distribution facilities, and high-voltage cables and wires from distribution substations to distribution transformers connected to load demand points (ie, low-voltage customers). (22.9kV) and low voltage distribution networks that are in charge of transporting power converted to low voltage (220/380V) through distribution transformers to customers.
종래의 배전공급망은 국내를 포함하여 대부분의 나라에서 중요하지 않은 지역의 경우 수지상으로 구성되어 있다. 경우에 따라 현재 운용 중인 배전망의 경우 전체 배전망 연결 경로들의 집합은 루프형 배전 계통 또는 네트워크 배전 계통의 형태를 가지지만, 이는 예비적 경로를 포함한 것으로, 실제 운영은 각 전력 공급/소비 지점들을 하나의 변전소에만 연결 경로를 형성하고, 다른 경로는 차단하여 운영하는 방식으로 수지상 배전 계통으로 운영된다.Conventional power distribution supply networks are composed of dendritic structures in non-critical areas in most countries, including Korea. In some cases, in the case of the currently operating distribution network, the set of all distribution network connection paths takes the form of a loop-type distribution system or a network distribution system, but this includes a redundant route, and actual operation is performed at each power supply/consumption point. It is operated as a dendritic distribution system by forming a connection path to only one substation and blocking other paths.
상술한 경우 배전 운영 환경의 변동에 따라, 운영되는 수지상 배전 계통의 토폴로지는 중장기적으로 변경될 수 있다. 변경되는 경우 기존에 연결된 변전소와의 경로는 차단되고, 다른 변전소와의 경로가 연결되어 운영되는 것이다. In the above case, the topology of the dendritic power distribution system may be changed in the mid- to long-term according to changes in the distribution operating environment. In case of change, the route to the existing substation is blocked, and the route to the other substation is connected and operated.
도 1은 배전선로 고장에 따른 분산형전원의 단독운전 발생 가능성을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining the possibility of islanding of a distributed power source due to a failure of a distribution line.
분산형전원이 연계된 수지상 배전 계통에서 배전선로에 고장이 발생할 경우, 배전 계통의 보호를 위해서 선로의 Recloser가 동작하게 된다. Recloser는 고장 구간을 제거하기 위하여 동작하며, 0.5초 이후에 고장의 자연 제어 여부를 체크하기 위하여 재폐로를 실시한다. 배전선로에 고장이 발생하여 Recloser가 Open되면 배전 계통에는 분산형전원의 가압이 유지된 채로 단독적인 계통이 형성되어 운영되는 위험이 발생할 수 있다.When a failure occurs in a distribution line in a DC power distribution system connected with distributed power sources, the line's Recloser operates to protect the distribution system. Recloser operates to remove the failure section, and recloses after 0.5 seconds to check whether the failure is naturally controlled. If a breakdown occurs in the distribution line and the recloser is opened, there may be a risk that an independent system is formed and operated in the distribution system while the distributed power supply is maintained.
실제로 분산형전원에는 비정상 주파수 및 비정상 전압 조건에서 자동으로 계통에서 탈락하도록 자체 보호기능을 탑재하고 있지만, Recolser의 open에 의한 계통의 단독운전 임에도 불구하고, 단독운전 계통 내의 부하 및 발전량이 일치하여 단독운전 계통의 주파수 및 전압이 변동하지 않고 가압된 상태로 운전하게 되는 것이다.In fact, the distributed power supply is equipped with a self-protection function to automatically drop out of the system under abnormal frequency and voltage conditions, but even though the system is operated independently by the open of the Recolser, the load and power generation in the independent operation system are matched to The frequency and voltage of the driving system do not fluctuate and operate in a pressurized state.
계통에 단독운전이 발생하면 다음과 같은 추가적인 문제 등이 발생할 수 있기 때문에 계통의 안정적인 운영 및 안전을 위해서 단독운전은 철저하게 금지되어야 한다. If islanding occurs in the system, the following additional problems may occur, so islanding must be strictly prohibited for the stable operation and safety of the system.
① 단독운전 내부 계통의 불안정한 운전에 따른 부하 파손 문제① Load damage problem due to unstable operation of the internal system of independent operation
② 가압상태에서의 재폐로 시 비동기화로 인한 과전류 문제② Overcurrent problem due to unsynchronization during reclosing in pressurized state
③ 설비 가압 유지에 따른 현장 설비 정비자의 안전 문제③ Safety issues for on-site equipment maintenance due to maintenance of equipment pressurization
한편, 여기서 Recloser가 동작하는 고장이라 함은 계통의 1선 지락, 2선 지락, 3선 지락, 선간 단락 등의 과전류가 흐르는 고장을 의미한다. 그러나 계통에서는 지락 고장외에도 단선 고장이 발생할 수 있다. 단선 고장은 배전선로가 끊어져서 개방되는 상태를 말한다. On the other hand, the failure in which the Recloser operates here means a failure in which overcurrent flows, such as a 1-line ground fault, a 2-wire ground fault, a 3-wire ground fault, or a line-to-line short circuit. However, in addition to ground faults, disconnection faults can also occur in the system. A disconnection fault refers to a state in which a distribution line is disconnected and opened.
도 2는 배전선로 단선 발생에 따른 차단기 동작 메카니즘을 예시하는 개념도이다.2 is a conceptual diagram illustrating a circuit breaker operating mechanism in response to a disconnection of a distribution line.
도 3은 단독운전 방지를 위해 2차측 강제접지 가능한 Recloser의 동작을 설명하는 개념도이다.3 is a conceptual diagram illustrating the operation of a secondary-side compulsory grounding capable Recloser to prevent islanding.
도 2에 도시한 바와 같이, 배전선로가 끊어질 경우, 일반적으로 끊어진 양 끝 중 하나의 선로가 접지된 어느 지점으로 떨어져 지락고장과 같은 과전류가 흐르게 되고, 이로 인해서 고장전류가 공급되면 고장전류의 검출을 통해 차단기들이 동작되기도 한다.As shown in FIG. 2, when a distribution line is broken, in general, one of the ends of the broken line falls to a point where it is grounded and an overcurrent such as a ground fault flows. As a result, when a fault current is supplied, the Circuit breakers are also operated through detection.
그러나, 단선이 발생하였을 경우, 끊어진 양 끝 선로 중 하나가 땅으로 닿지 않고 개방된 상태로 존재할 경우, 개방된 선로의 차단장치는 고장전류를 경험하지 못하기 때문에 차단기가 동작하지 않는다. 뿐만 아니라, 분산형전원 관점에서 Y결선 형태의 배전선로 단선에 대해 고민해 볼 필요가 있다. Y결선 형태의 배전선로중 하나가 끊어지더라도 차단기에 의해 차단이 되지 않고 개방된 상태로 유지된다면, 아래의 그림과 같이 Y-△결선의 연계용변압기를 쓰는 분산형전원 입장에서는 Y-△변압기의 특성상 1차측의 단선임에도 불구하고 △결선에 의해 분산형전원은 3상의 전압을 정상적으로 가압받게 된다. 뿐만 아니라, Y결선의 배전선로에 단선된 상을 제외한 타 상(phase)에서 주파수를 잡아주고 있기 때문에 △결선의 분산형전원 인버터측에서는 주파수 변화도 감지하지 못한다.However, when a disconnection occurs, if one of the lines at both ends of the line does not touch the ground and exists in an open state, the circuit breaker does not operate because the circuit breaker of the open line does not experience the fault current. In addition, from the point of view of distributed power supply, it is necessary to think about the disconnection of Y-type distribution lines. If one of the Y-connected distribution lines is disconnected, but is not blocked by a circuit breaker and remains open, as shown in the figure below, a Y-△ transformer is Distributed power supply normally receives 3-phase voltage due to the △ connection despite the disconnection of the primary side due to the characteristics of . In addition, since the frequency is held in other phases except for the disconnected phase in the Y-connection distribution line, the frequency change is not detected on the distributed power inverter side of the △ connection.
즉, 배전선로의 단선 상태임에도 불구하고, 분산형전원에 인가되는 전압은 아무런 이상이 없기 때문에 분산형전원은 단독운전 상황임을 인지하지 못하고 계통연계를 유지하여 정상운전 하는 경우가 발생할 수 있다.That is, despite the disconnection of the distribution line, since there is no abnormality in the voltage applied to the distributed power source, the distributed power source may not recognize that it is an independent operation situation and maintain grid connection and operate normally.
이미 2020년에 대한전기학회에서 발표되었던 “PSCAD/EMTDC의 태양광전원 연계용 변압기의 결상사고 특성 분석(저자 : 강갑석, 노대석)” 논문에 따르면 변압기의 코어 구조에 다라서 1차측 결상 시 2차측에서 결상 검출 자체가 안된다는 것이 증명된 바 있다.According to the paper “Analysis of Phase Loss Fault Characteristics of PSCAD/EMTDC Transformer for Solar Power Connection (Authors: Kap-Seok Kang, Dae-Seok Noh)” already presented at the Korean Electrical Society in 2020, depending on the core structure of the transformer, in case of phase loss on the primary side, the secondary side It has been proven that image loss detection itself is not possible in
이렇게 될 경우, 배전선로의 Y결선 중 단선이 된 부분은 개방된 채로 분산형전원의 발전에 의해 가압되어 위험한 상황이 발생할 수 있다. 다시 말해서, 위의 그림에서 Va1과 Va2가 단선된 경우, 분산형전원의 단독운전 방지 기능으로 탈락이 된다면 Va2에 인가되는 전압은 0V가 되어야 하지만, 분산형전원이 느끼는 △결선 변압기의 인가 전압은 정상적이기 때문에 단독운전 방지 기능을 동작시킬 수 없고, Va2에는 전압이 인가되게 된다. 단, Va2는 분산형전원에 의해서 공급되는 전압이 a상에 연계된 부하들로 전력을 공급하게 되므로 낮은 전압이 Va2로 인가되게 되는 것이다. In this case, a disconnected portion of the Y connection of the distribution line may be pressurized by the power generation of the distributed power source while remaining open, resulting in a dangerous situation. In other words, if Va1 and Va2 are disconnected in the figure above, if they are eliminated by the anti-islanding function of the distributed power supply, the voltage applied to Va2 should be 0V, but the applied voltage of the △connected transformer felt by the distributed power supply is Because it is normal, the anti-islanding function cannot be operated, and voltage is applied to Va2. However, since the voltage supplied by the distributed power supply supplies power to the loads associated with phase a, Va2 is applied with a low voltage to Va2.
이렇게 선로 단선의 경우 완전한 단독운전 상황은 아니지만, 실제로는 단독운전과 동일한 안전상 문제를 야기할 수 있기 때문에 단독운전 상황과 동일하게 분산형전원에서 자동적으로 계통에서 분리될 수 있어야 한다. 그러나 분산형전원이 단독운전을 검출할 수 있는 요소가 없기 때문에 실제로 분산형전원에 의한 단독운전 검출 및 계통 분리는 어려운 상황이다.In the case of line disconnection, it is not a complete islanding operation situation, but in reality it can cause the same safety problems as the islanding operation. However, it is difficult to actually detect islanding and system separation by distributed power sources because distributed power sources do not have elements that can detect islanding.
그러므로 이러한 단선 조건에서 분산형전원이 계통의 단선을 인지하고 계통에서 자동으로 분리될 수 있는 방법이 필요하다.Therefore, in this disconnection condition, a method for the distributed power source to recognize the system disconnection and automatically disconnect from the grid is required.
본 발명은 다수의 분산형전원을 가지는 배전 계통에서 단선의 발생을 분산형전원에 대하여 인지시켜 계통에서 분리시킬 수 있는 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a method for separating distributed power sources according to disconnection of distribution lines, which can separate the distributed power sources from the system by recognizing the occurrence of disconnection in a distribution system having a plurality of distributed power sources.
본 발명은 배전 계통 토폴로지를 반영하고 DTT를 이용하여 빠르고 고신뢰도로 단선 상태에서 분산형전원의 단독운전을 방지하는 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a distributed power source separation method according to a disconnection of a distribution line that reflects the distribution system topology and uses DTT to quickly and reliably prevent independent operation of the distributed power source in a disconnection state.
본 발명의 일 측면에 따른 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법은, 배전 계통의 보호 기기에서의 감지 정보로부터 단선 여부를 판정하는 단계; 상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기에 상기 감지 정보 또는 단선 여부를 통보하는 단계; 및 상기 보호 기기 및 상기 페어 보호 기기에 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단계를 포함할 수 있다.A distributed power source separation method according to a disconnection of a distribution line according to an aspect of the present invention includes the steps of determining whether a disconnection occurs from detection information in a protection device of a distribution system; notifying the detection information or whether or not a wire is disconnected to a pair protection device facing the protection device on a line; and instructing generation suspension or grid separation for distributed power sources associated with the protection device and the pair protection device.
여기서, 상기 배전 계통의 토폴로지 정보로부터 상기 배전 계통에 구비된 각 보호 기기의 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록하는 단계; 및 상기 배전 계통의 토폴로지 정보로부터 상기 배전 계통에 구비된 각 보호 기기의 선로상 마주보는 페어 보호 기기를 확인하여 기록하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, checking and recording the distributed power sources associated with each protection device provided in the distribution system from the topology information of the distribution system; and identifying and recording pair protection devices that face each other on a line of each protection device provided in the power distribution system from topology information of the power distribution system.
여기서, 상기 각 보호 기기의 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록하는 단계에서는, 상기 배전 계통에 속한 분산형전원들에 대한 최단 개폐 구간 경로를 작성하고, Here, in the step of checking and recording the distributed power sources associated with each protection device, the shortest opening/closing section path for the distributed power sources belonging to the distribution system is created,
상기 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단계에서는, 상기 보호 기기 또는 상기 페어 보호 기기가 특정 최단 개폐 구간 경로에 속하면 상기 특정 최단 개폐 구간 경로를 규정하는 분산형전원에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시할 수 있다.In the step of instructing the related distributed power sources to stop generation or to separate the grid, if the protection device or the pair protection device belongs to a specific shortest switching section path, for the distributed power supply defining the specific shortest switching section path It can order generation stop or system disconnection.
여기서, 상기 보호 기기의 상기 배전 계통으로의 접속 선로에서 전압 및 전류를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Here, the method may further include measuring voltage and current in a connection line of the protection device to the power distribution system.
여기서, 상기 단선 여부를 판정하는 단계에서는, 상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 중에서, 소스쪽 보호 기기에서 대전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이 감지되거나, 두 보호 기기 모두에서 저전압이 감지되거나, 소스쪽 보호 기기에서 소전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이나 대전류가 감지되면, 상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 사이의 선로에서의 단선으로 판정할 수 있다.Here, in the step of determining whether or not the wire is disconnected, among the protection device and the pair protection device, a high current is detected in the source side protection device and a low voltage is detected in the sink side protection device, or a low voltage is detected in both protection devices. , When a small current is detected in the source-side protection device and a low voltage or large current is detected in the sink-side protection device, it can be determined as a disconnection in the line between the protection device and the pair protection device.
본 발명의 다른 측면에 따른 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 장치는, 배전 계통의 보호 기기에서의 감지 정보를 수집하는 감지 정보 수집부; 수집된 상기 감지 정보로부터 상기 배전 계통 선로의 단선 여부를 판정하는 단선 판정부; 상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기에 상기 감지 정보 또는 단선 여부를 통보하는 단선 통보부; 및 상기 보호 기기 및 상기 페어 보호 기기에 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는,분리 조치 지시부를 포함할 수 있다.Distributed power separation device according to disconnection of a distribution line according to another aspect of the present invention includes a detection information collection unit for collecting detection information from a protection device of a distribution system; a disconnection determination unit determining whether or not the distribution system line is disconnected from the collected sensing information; a disconnection notification unit notifying the detection information or disconnection status to the pair protection device facing the pair protection device on the line; and a separation action instructing unit for instructing generation cessation or grid separation for the distributed power sources associated with the protection device and the pair protection device.
여기서, 상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기를 확인하는 보호 기기 페어 확인부를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a protection device pair confirmation unit for checking a pair protection device having a relationship facing the protection device and the line.
여기서, 상기 배전 계통에 속한 분산형전원들에 대한 최단 개폐 구간 경로를 작성하는 최단 개폐 구간 경로 작성부를 더 포함하고, Here, it further includes a shortest opening/closing section path creation unit for creating a shortest opening/closing section path for distributed power sources belonging to the distribution system,
상기 분리 조치 지시부는, 상기 보호 기기 또는 상기 페어 보호 기기가 특정 최단 개폐 구간 경로에 속하면 상기 특정 최단 개폐 구간 경로를 규정하는 분산형전원에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시할 수 있다.If the protection device or the pair protection device belongs to a specific shortest opening/closing section path, the separation action instructing unit may instruct the distributed power supply defining the particular shortest opening/closing section path to stop generation or grid separation.
여기서, 상기 배전 계통의 보호 기기에서의 감지 정보는, 상기 보호 기기의 상기 배전 계통으로의 접속 선로에 설치된 전압 센서로부터의 전압 측정값 및 전류 센서로부터의 전류 측정값일 수 있다.Here, the detection information in the protection device of the power distribution system may be a voltage measurement value from a voltage sensor and a current measurement value from a current sensor installed in a connection line of the protection device to the power distribution system.
여기서, 상기 배전 계통의 토폴로지 정보를 취득하는 배전 계통 토폴로지 획득부를 더 포함할 수 있다.Here, it may further include a distribution system topology acquisition unit that acquires topology information of the distribution system.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법 및/또는 장치를 실시하면, 다수의 분산형전원을 가지는 배전 계통에서 단선의 발생을 분산형전원에 대하여 인지시켜 계통에서 신속하게 분리시킬 수 있는 이점이 있다.When the distributed power source separation method and/or device according to the disconnection of the distribution line according to the spirit of the present invention having the above configuration is implemented, the occurrence of disconnection in the distribution system having a plurality of distributed power sources is recognized for the distributed power source. It has the advantage of being able to quickly isolate from the system.
본 발명의 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법 및/또는 장치는, DTT를 이용하여 빠르고 고신뢰도로 분산형전원의 단독운전을 방지하는 이점이 있다.The method and/or device for separating distributed power generation in response to disconnection of a distribution line according to the present invention has an advantage of preventing independent operation of distributed power sources quickly and with high reliability using DTT.
본 발명의 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법 및/또는 장치는, 매우 높은 신뢰도로 단독운전 구간에 존재하는 분산형전원의 동작을 중지시키고 차단시킬수 있어, 단독운전 상황으로 인해 발생하는 계통 안전사고로부터 인명 피해를 방지하고, 단독운전 상황으로 인해 발생하는 이상 전압 및 전류에 의한 단독운전 구간 내의 전력설비를 보호할 수 있는 이점이 있다.Distributed power source separation method and/or device according to disconnection of distribution line according to the present invention can stop and cut off the operation of distributed power source existing in an islanded operation section with very high reliability, thereby preventing damage caused by an islanded operation situation. There is an advantage in preventing human damage from system safety accidents and protecting power facilities in an islanding section due to abnormal voltage and current generated by an islanding situation.
본 발명의 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법 및/또는 장치는, 기 구축되거나 구축중인 ADMS나 DER Gateway에 해당 기능을 소프트웨어적으로 구현하고, 필요한 추가 신호선 연결만을 수행하여, 저렴한 비용으로 분산형전원의 단독운전을 방지하는 이점이 있다.Distributed power separation method and / or device according to disconnection of distribution line according to the present invention implements the corresponding function in software in the ADMS or DER Gateway that is already built or is being built, and connects only the necessary additional signal lines, resulting in low cost This has the advantage of preventing independent operation of distributed power sources.
도 1은 배전선로 고장에 따른 분산형전원의 단독운전 발생 가능성을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 배전선로 단선 발생에 따른 차단기 동작 메카니즘을 예시하는 개념도.
도 3은 단독운전 방지를 위해 2차측 강제접지 가능한 Recloser의 동작을 설명하는 개념도.
도 4는 배전선로 단선에 따른 연관된 분산형전원 선로의 상태를 나타내는 계통 구성도.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도 6은 배전선로 단선에 따른 분산형전원 계통분리 방법의 기본 원리를 설명하기 위한 계통 구성도.
도 7은 배전선로 단선에 따른 분산형전원 계통분리 방법에서 최단 개폐 구간을 설명하기 위한 계통 구성도.
도 8은 중앙에서 배전운영시스템에 의해 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 계통 구성도.
도 9는 중앙 배전운영시스템과 배전 선로 사이에 위치한 로컬 제어장치 설치에 의해 단선시 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 계통 구성도.
도 10은 중앙 배전운영시스템과 배전 선로 사이에 위치한 FRTU(리클로저)에 의해 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 계통 구성도.
도 11은 분산형전원 단말장치 및 개폐/차단 장치 간 P2P 통신을 통한 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 개념도.
도 12는 본 발명의 사상에 따른 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 계통 분리 장치의 일 실시예를 도시한 블록도.1 is a conceptual diagram for explaining the possibility of isolated operation of a distributed power source due to a failure of a distribution line;
2 is a conceptual diagram illustrating a circuit breaker operating mechanism according to a disconnection of a distribution line;
3 is a conceptual diagram illustrating the operation of a secondary-side compulsory grounding capable Recloser to prevent independent operation.
4 is a system configuration diagram showing the state of the distributed power line associated with the disconnection of the distribution line.
5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for separating distributed power sources according to disconnection according to the spirit of the present invention.
6 is a system configuration diagram for explaining the basic principle of a distributed power system separation method according to a disconnection of a distribution line;
7 is a system configuration diagram for explaining the shortest opening/closing section in the distributed power supply system separation method according to the disconnection of the distribution line.
8 is a system configuration diagram showing a structure for determining system separation signal transmission by a distribution operating system in the center;
9 is a system configuration diagram showing a structure for determining grid separation signal transmission in case of disconnection by installing a local control device located between a central distribution operating system and a distribution line.
10 is a system configuration diagram showing a structure for determining system separation signal transmission by an FRTU (recloser) located between a central distribution operating system and a distribution line.
11 is a conceptual diagram showing a structure for determining system separation signal transmission through P2P communication between a distributed power terminal device and a switching/blocking device;
12 is a block diagram illustrating an embodiment of a distributed power system separation device according to disconnection of a distribution line according to the spirit of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. In describing the present invention, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components may not be limited by the terms. Terms are only for the purpose of distinguishing one element from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.When a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it may be understood that another component may exist in the middle. .
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다. In this specification, the terms include or include are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features or numbers, It can be understood that the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for clearer description.
본 발명에서는 중앙에서 이러한 단선을 인지하고 분리지령 직접전송(Ditrect Trip Transfer, 이하 DTT)을 이용하여 분산형전원을 계통에서 분리시키는 방법에 대하여 제안한다.The present invention proposes a method for separating the distributed power supply from the grid by recognizing such disconnection at the center and using direct trip transfer (DTT).
계통에 단독운전이 발생하는 이유는 고립된 계통의 전압 및 주파수가 정상범위를 유지하고 있기 때문에 분산형전원이 계통의 비정상 상태를 인지하지 못하고 가압을 유지하는데에서 비롯된다. 배전선로의 단선이 발생하는 경우에도 Y-△결선의 분산형전원 연계용변압기 특성에 따라서 분산형전원의 연계점 전압에는 변동이 없고, 주파수도 단선이 되지 않은 나머지 두 상에서 잡아주기 때문에 분산형전원 입장에서는 계통에 이상이 없는 것으로 인지하게 된다. The reason why islanding occurs in the system is that the voltage and frequency of the isolated system maintain a normal range, so the distributed power source does not recognize the abnormal state of the system and maintains the voltage. Even when a disconnection occurs in the distribution line, there is no change in the voltage at the connection point of the distributed power supply according to the characteristics of the transformer for linking the distributed power supply of the Y-Δ connection, and the frequency is also maintained on the remaining two phases that are not disconnected, so the distributed power supply From the standpoint, it is recognized that there is no abnormality in the system.
뿐만 아니라 최근에 사용하고 있는 분산형전원의 단독운전 방지 기법 중 능동검출 방식으로 유효전력 및 무효전력을 임의로 주입하더라도, 계통에서 연계되어 있는 정상적인 두 개의 상으로 인해서 능동검출 방식으로 검출도 할 수가 없다. 그러므로 배전선로의 단선에 의해 분산형전원을 계통에서 분리해야 하는 경우에는 배전선로의 단선 상황을 인지할 수 있는 타 시스템 및 장치에서 분산형전원에 계통분리 지령을 전송해줄 수 있어야 한다.In addition, even if active power and reactive power are arbitrarily injected by the active detection method among the recently used anti-islanding prevention techniques of distributed power sources, the active detection method cannot be detected due to the normal two phases connected in the system. . Therefore, when the distributed power source needs to be separated from the grid due to the disconnection of the distribution line, other systems and devices capable of recognizing the disconnection of the distribution line must be able to send a grid separation command to the distributed power source.
도 4는 배전선로 단선에 따른 연관된 분산형전원 선로의 상태를 나타내는 계통 구성도이다.4 is a system configuration diagram showing the state of the distributed power supply line associated with the disconnection of the distribution line.
도 4에 도시한 계통 구성에서 배전선로의 어느 지점에 단선으로 인해 개방이 발생하면 단선 지점 양 옆에는 차단장치 혹은 개폐장치(보호 기기라 통칭할 수 있음)(10, 20)가 있을 것이다. 이 차단장치 혹은 개폐장치(10, 20) 중 변전소측의 장치(10)는 단선으로 인해 개방된 지점에서 전압이 인가되어 개방된 상태로 존재할 것이며, 배전선로의 후비쪽 장치(20)는 분산형전원이 공급하는 전력에 의해서 전압이 가압되기 때문에 저전압을 경험하게 된다. 즉, 분산형전원 연계용변압기(70)와 단선지점 사이에는 저전압이 발생하게 되며, 이 저전압을 경험한 차단/개폐장치(20)의 바로 전단 차단/개폐장치(10)의 후비에 있는 모든 분산형전원은 운전을 중지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 차단/개폐장치(20)의 바로 전단 차단/개폐장치(10)를, 상기 차단/개폐장치(20)에 대한 페어 보호 기기라 칭하겠다.In the system configuration shown in FIG. 4, when an open circuit occurs due to a disconnection at a point in a distribution line, there will be a blocking device or a switching device (which can be collectively referred to as a protection device) 10, 20 on both sides of the disconnection point. Of these blocking devices or switching
본 발명에서는 배전선로의 단선을 감지하고 분산형전원에 대한 운전 중지 신호를 분산형전원으로 전달하여, 분산형전원의 차단기를 차단(또는 운전 정지)시키는 방안을 제시한다.The present invention proposes a method of blocking (or stopping operation) circuit breakers of distributed power sources by detecting disconnection of distribution lines and transmitting an operation stop signal for distributed power sources to distributed power sources.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an embodiment of a method for separating distributed power sources according to disconnection according to the spirit of the present invention.
도시한 흐름도에 따른 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법은, 배전 계통의 보호 기기에서의 감지 정보로부터 단선 여부를 판정하는 단계(S120); 상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기에 상기 감지 정보 또는 단선 여부를 통보하는 단계(S140); 및 상기 보호 기기 및 상기 페어 보호 기기에 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단계(S160)를 포함할 수 있다.The distributed power supply separation method according to the disconnection according to the illustrated flowchart includes the step of determining whether or not the disconnection is detected from the detection information in the protection device of the distribution system (S120); notifying the detection information or whether or not a wire is disconnected to a pair protection device facing the protection device on a line (S140); and instructing generation stoppage or system separation for the distributed power sources associated with the protection device and the pair protection device (S160).
상기 S120 단계, S140 단계 및 S160 단계는, 운행 중인 배전 계통의 상기 보호 기기에 대하여 실시간적으로 수행된다. 그런데, 이를 수행하기 위해서는 상기 페어 보호 기기 및 상기 연관된 분산형전원들을 미리 파악하고 있어야 한다.Steps S120, S140, and S160 are performed in real time with respect to the protection device of the operating distribution system. However, in order to do this, the pair protection device and the related distributed power sources must be known in advance.
상기 정보들을 미리 파악하기 위해, 배전 계통에 대하여 운행 이전에, 상기 배전 계통의 토폴로지 정보를 취득하는 단계(S20); 상기 배전 계통의 토폴로지 정보로부터 상기 배전 계통에 구비된 각 보호 기기의 선로상 마주보는 페어 보호 기기를 확인하여 기록하는 단계(S40); 및 상기 배전 계통의 토폴로지 정보로부터 상기 배전 계통에 구비된 각 보호 기기의 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록하는 단계(S60)를 더 포함할 수 있다.Acquiring topology information of the power distribution system prior to operation with respect to the power distribution system in order to grasp the information in advance (S20); Identifying and recording pair protection devices provided on the line facing each protection device provided in the power distribution system from topology information of the power distribution system (S40); and identifying and recording the distributed power sources associated with each protection device provided in the distribution system from the topology information of the distribution system (S60).
상기 각 보호 기기의 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록하는 단계(S60)에서는, 상기 S40 단계에서 확인한 페어 보호 기기에 대하여 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록할 수 있다. In the step of checking and recording the distributed power sources associated with each protection device (S60), the associated distributed power sources for the pair protection device identified in the step S40 may be checked and recorded.
또한, 상기 각 보호 기기의 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록하는 단계(S60)에서는, 상기 배전 계통에 속한 분산형전원들에 대한 최단 개폐 구간 경로를 작성하고, 상기 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단계(S160)에서는, 상기 보호 기기 또는 상기 페어 보호 기기가 특정 최단 개폐 구간 경로에 속하면 상기 특정 최단 개폐 구간 경로를 규정하는 분산형전원에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시할 수 있다. 상기 최단 개폐 구간 경로의 개념에 대해서는 후술하겠다.In addition, in the step of identifying and recording the distributed power sources associated with each protection device (S60), the shortest opening/closing section path for the distributed power sources belonging to the distribution system is created, and power generation is generated for the associated distributed power sources. In the step of instructing stop or grid separation (S160), if the protection device or the pair protection device belongs to the specific shortest opening/closing section path, generation stop or grid separation is performed for the distributed power source defining the specific shortest opening/closing section path. can instruct The concept of the shortest opening/closing section path will be described later.
도시한 바와 같이, 상기 보호 기기의 상기 배전 계통으로의 접속 선로에서 전압 및 전류를 측정하는 단계(S110)를 더 포함할 수 있다. 상기 S110 단계에서 소정 조건의 대전류가 감지되거나, 소정 조건의 저전압이 감지되면, 상기 S120 단계에서는 단선으로 판정할 수 있다. 여기서, 단선 지점은, 해당 보호 기기의 접속점에서 선로상 조류 방향에 위치한 상기 페이 보호 기기와 상기 해당 보호 기기 사이의 선로에서 발생된 것으로 판정할 수 있다. 보다 상세한 내용은 후술하겠다.As shown, a step (S110) of measuring voltage and current in a connection line of the protection device to the power distribution system may be further included. When a high current under a predetermined condition is detected in step S110 or a low voltage under a predetermined condition is detected, it may be determined as disconnection in step S120. Here, it may be determined that the disconnection point is generated in a line between the pay protection device and the corresponding protection device located in the current direction on the line at the connection point of the corresponding protection device. More detailed information will be provided later.
배전 계통상 설치 형태에 따라서는, 하나의 보호 기기의 입력과 출력에 각각 감지 수단(센서)을 구비할 수도 있으며, 이 경우, 각 감지 수단과 보호 기기를 하나의 보호 기기로 삼아, 입력측과 출력측에 대하여 각각 다른 페어 보호 기기를 설정할 수 있다.Depending on the type of installation on the distribution grid, each input and output of one protection device may be provided with sensing means (sensor). Different pair protection devices can be set for each.
구현에 따라 상기 단선 여부를 판정하는 단계(S120)에서는, 다양한 방법으로 단선 여부를 판정할 수 있다.Depending on the implementation, in the step of determining whether or not the wire is disconnected (S120), whether or not the wire is disconnected may be determined in various ways.
예컨대, 상기 단선 여부를 판정하는 단계(S120)에서는, 상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 중에서, 소스쪽 보호 기기에서 대전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이 감지되거나, 두 보호 기기 모두에서 저전압이 감지되거나, 소스쪽 보호 기기에서 소전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이나 대전류가 감지되면, 상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 사이의 선로에서의 단선으로 판정할 수 있다. For example, in the step of determining whether the wire is disconnected (S120), among the protection device and the pair protection device, a high current is detected in the source side protection device, a low voltage is detected in the sink side protection device, or a low voltage is detected in both protection devices. When this is detected, or a small current is detected in the source-side protection device, and a low voltage or large current is detected in the sink-side protection device, it can be determined as a disconnection in the line between the protection device and the pair protection device.
본 발명의 사상에 따라 제안되는 분산형전원의 계통분리 방법은 중앙에서 제어하는 분산형전원 계통분리 방식이 기본 아이디어에 그대로 부합한다.In the system separation method of distributed power generation proposed according to the idea of the present invention, the centrally controlled distributed power grid separation method corresponds to the basic idea as it is.
도 6은 중앙에서 제어하는 배전선로 단선에 따른 분산형전원 계통분리 방법의 기본 원리를 설명하기 위한 계통 구성도이다.6 is a system configuration diagram for explaining the basic principle of a distributed power supply system separation method according to a disconnection of a centrally controlled distribution line.
도 6에 도시한 내용을 바탕으로 단선 상황에서 분산형전원의 계통분리에 대해서 설명하면, 배전선로의 어느 지점에 ①단선이 발생하게 되면 ②단선 발생 지점의 후비 차단/개폐 장치(20)는 저전압을 감지하게 될 것이다(도 5의 S110). 이후, 감지된 저전압의 원인을 선로 단선으로 판정한다(S120). If the system separation of the distributed power supply in a disconnection situation is described based on the contents shown in FIG. 6, when a disconnection occurs at a point in the distribution line, ② the backup blocking /
이 때, 저전압을 감지하더라도 여전히 DER2는 단선된 계통 내에서 운전을 하고 있기 때문에, 1선이 단선된 상태에서 단독운전과 동일한 안전상 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, 저전압을 감지한 차단/개폐 장치(20)의 전단에 위치하는 선로상 페어 개폐/차단 장치(10)의 후비에 연계된 모든 분산형전원들도 계통에서 분리되어야 한다. 도 6에서 배전선로의 단선에도 불구하고 DER1(동일한 위치)이 운전을 계속할 경우 단선지점은 노출된 채로 가압되어 있기 때문에 안전상 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, DER1도 동작을 멈추어야 하므로 단선지점의 전단 페어 차단/개폐 장치(10)의 후비에 있는 모든 분산형전원들도 중지되어야 하며, 상위 제어시스템에서는 단선지점의 전단 차단/개폐장치를 open시킬 수 있어야 한다.At this time, even if the low voltage is detected, since DER2 is still operating within the disconnected system, the same safety problem as independent operation may occur in the state where one line is disconnected. Therefore, all distributed power sources connected to the back end of the on-line pair switching/
본 발명에서는 단선지점의 후비 차단/개폐장치에서 저전압을 감지하면, 이를 단선지점의 바로 전단에 위치하는 차단/개폐 장치(10)로 통보하여(S140), 상기 차단/개폐 장치(20) 및 단선지점의 바로 전단에 위치하는 페어 차단/개폐 장치(10)의 후비에 연계된 모든 분산형전원이 계통에서 분리되는 메카니즘을 제안한다.In the present invention, when a low voltage is detected in the back-up blocking / switching device at the disconnection point, it is notified to the blocking /
도 7은 배전선로 단선에 따른 분산형전원 계통분리 방법에서 최단 개폐 구간을 설명하기 위한 계통 구성도이다.7 is a system configuration diagram for explaining the shortest opening/closing section in the distributed power supply system separation method according to disconnection of distribution lines.
도 7을 살펴보면 최단 개폐 구간이란 것을 정의할 수 있다. 예를 들어서, 배전선로에서 G3가 개방(Open)된 상태이고, 다른 모든 차단/개폐장치들이 투입(Close)되어 있다고 할 때, 투입(Close)된 경로(루트)를 따르는 모든 배전선로는 이어져 있다고 볼 수 있다. 이렇게 모든 배전선로를 이어질 수 있도록 하는 가장 최단거리의 개폐장치 연결 구간을 최단 개폐 구간이라고 정의한다. 이 배전선로에서 단선이 발생하면 R/C2(20-1)에서는 저전압을 감지하게 되고, G1(12) 이후의 모든 분산형전원은 동작을 중지하여야 한다. Referring to FIG. 7 , it is possible to define the shortest opening/closing section. For example, if G3 is open in the distribution line and all other blocking/switching devices are closed, all distribution lines following the closed path (route) are considered to be connected. can see. The shortest opening/closing period is defined as the shortest opening/closing period connecting all distribution lines. If a disconnection occurs in this distribution line, R/C2 (20-1) detects low voltage, and all distributed power supplies after G1 (12) must stop their operation.
이 메카니즘을 실행하기 위해서는 최단 개폐 구간 내에 존재하는 모든 차단/개폐장치 중 하나라로 저전압을 감지한다면 저전압을 감지한 최전단 차단/개폐장치의 전단 개폐장치 이후에 연계된 분산형전원이 탈락될 수 있도록 상위에서 분리지령을 분산형전원에 직접 전송(DTT)하는 것이다. In order to execute this mechanism, if a low voltage is detected by one of all blocking/switch devices existing in the shortest opening/closing section, the distributed power source connected after the front end switching device of the most advanced blocking/switch device that detects the low voltage can be eliminated. The separation command from the upper level is directly transmitted (DTT) to the distributed power supply.
여기서, 최단 개폐 구간에 대한 정의가 필요한 이유는 계통의 연결구조를 파악하여 변전소측을 배전선로의 인입단으로 인식하고 단선 지점 이후의 모든 분산형전원을 계통에서 분리하기 위함이다. 즉, 단선 지점 이전의 분산형전원은 계통에서 연계되어 있어야 한다. 그러기 위해서는 최단 개폐 구간에 존재하는 배전선로의 CB, Recloser, 자동화개폐기의 어느 하나라도 저전압을 감지할 경우, 상위에서 이를 감지하고 분산형전원에 지령을 보낼 수 있어야 하는 것이다.Here, the reason for defining the shortest opening/closing section is to understand the connection structure of the system, recognize the substation side as the lead-in end of the distribution line, and separate all distributed power sources after the disconnection point from the system. That is, the distributed power source prior to the point of disconnection must be connected in the grid. To do so, when any one of the distribution line's CB, Recloser, and automatic switch that exists in the shortest opening/closing section detects a low voltage, it must be able to detect it from the upper level and send a command to the distributed power supply.
도 8은 중앙에서 배전운영시스템에 의해 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 계통 구성도이다.8 is a system configuration diagram showing a structure for determining system separation signal transmission by a distribution operating system in the center.
실제로 단선은 저전압에 대한 부분을 제외하고 현재 배전운영시스템에서 인식하는 것은 매우 어렵고, 단선 상황 발생에 따른 차단기의 동작은 고장구간의 확대 원인이 될 수 있기 때문에 분산형전원의 계통 분리 후 단선 지점에 대한 유지보수가 최적의 해결책이라고 볼 수 있다. In fact, it is very difficult to recognize disconnection in the current distribution operating system except for the low voltage part, and since the operation of the circuit breaker according to the occurrence of the disconnection situation can cause the expansion of the fault section, Maintenance is considered the best solution.
상술한 중앙집중식 분산형전원 제어가 필드에서 구현되기 위해서는, 도 8에 도시한 바와 같이, DER 계통분리 직접지령 전송(DTT)를 위한 메카니즘은 동반되어야 하며, 배전운영시스템(1000)과 같은 상위시스템에서 배전 보호설비의 저전압을 감시할 수 있는 환경이 구축되어야 한다.In order for the above-described centralized distributed power control to be implemented in the field, as shown in FIG. 8, a mechanism for DER grid separation direct command transmission (DTT) must be accompanied, and the upper system An environment capable of monitoring the low voltage of distribution protection facilities must be established.
도 9는 중앙 배전운영시스템과 배전 선로 사이에 위치한 로컬 제어장치 설치에 의해 단선시 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 계통 구성도이다.9 is a system configuration diagram showing a structure for determining grid separation signal transmission in case of disconnection by installing a local control device located between a central distribution operating system and a distribution line.
도 10은 중앙 배전운영시스템과 배전 선로 사이에 위치한 FRTU(리클로저)에 의해 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 계통 구성도이다.10 is a system configuration diagram showing a structure for determining system separation signal transmission by an FRTU (recloser) located between a central distribution operating system and a distribution line.
도 9의 경우, 도 5에 도시한 분산형전원 단독운전 방지 방법을 상기 배전 계통을 운영하는 상위 시스템(1001)과 상기 배전 계통의 선로 사이에 위치하는 로컬제어장치(1200)에서 수행한다. 다시말해, 도 8의 배전운영시스템(1000)과 같이 중앙에서 모든 정보를 전송받고 전송하여 처리하는 것이 아니라, 로컬제어장치(1200)를 따로 설치하여 계통 고장 상황 시 DTT 지령을 전송하는 방법이다.In the case of FIG. 9 , the method for preventing islanding of distributed power generation shown in FIG. 5 is performed in the
이 방법은 중앙에서 매우 많은 배전선로를 관리하는 배전운영시스템(1001)의 부하를 줄이고, 로컬 제어기의 빠른 응동을 통해 통신 속도를 향상하여 DER이 계통에서 빨리 분리되도록 하는 이점이 있다.This method has an advantage of reducing the load of the
도 10의 경우, 도 5에 도시한 분산형전원 단독운전 방지 방법을 상기 배전 계통을 운영하는 상위 시스템(1002)과 상기 배전 계통의 선로 사이에 위치하는 선로원격제어장치(FRTU, 1700)에서 수행한다. 즉, 도 9의 로컬제어장치 대신 차단기 혹은 리클로저의 선로 원격 제어장치(Feeder Remote Terminal Unit, 이하 FRTU)(1700)에 DTT 전송 기능을 탑재하여 분산형전원의 단독운전을 방지하는 것이다. 이 방법은 로컬제어장치 구축 비용을 절감하면서 로컬제어장치의 장점을 모두 취할 수 있으나, FRTU(1700)에 기능 업데이트에 대한 단점이 있다.In the case of FIG. 10, the distributed power supply isolation prevention method shown in FIG. 5 is performed by the
도 11은 분산형전원 단말장치 및 개폐/차단 장치 간 P2P 통신을 통한 계통분리 신호 전송을 결정하는 구조를 도시한 개념도이다.11 is a conceptual diagram showing a structure for determining system separation signal transmission through P2P communication between a distributed power terminal device and a switching/blocking device.
도 11에 도시한 실시 형태의 방법은, 분산형전원의 단말장치와 차단/개폐 장치들간 Peer to Peer(이하 P2P) 통신(실질적으로는 FRTU들(1701)간 P2P 통신)을 통해 상호 정보를 교환하고 계통 단선 발생에 따라 분산형전원은 계통에서 자동으로 탈락하게 되고, 차단/개폐 장치는 탈락된 분산형전원의 정보 및 단선 상황에 대한 정보를 배전 운영시스템으로 리포팅하게 된다. The method of the embodiment shown in FIG. 11 exchanges mutual information through peer to peer (hereinafter referred to as P2P) communication (actually, P2P communication between FRTUs 1701) between terminal devices of distributed power and blocking/switching devices. When a grid disconnection occurs, the distributed power source is automatically dropped from the system, and the cut-off/switch device reports the information on the dropped distributed power source and the disconnection situation to the distribution operating system.
이 방법은 중앙에서 매우 많은 배전선로를 관리하는 배전운영시스템의 부하를 줄이고, 배전선로의 각 지역에 설치된 디바이스들의 정보교환만을 통해 빠른 응동을 갖고 통신 속도를 향상하여 DER이 계통에서 빨리 분리되도록 하는 장점이 있으며, 운영시스템의 통신 두절 상황에서도 P2P 통신을 통해 예비 통신 경로를 확보할 수 있다는 장점이 있다. 다만, 필요한 배전 계통 토폴로지를 중앙 배전운영시스템에서 제공받으며, 투/개방 정보도 차단/개폐 장치 및/또는 운영시스템으로부터 제공받을 수 있다. This method reduces the load of the distribution operating system that centrally manages a lot of distribution lines, and has quick response and improves communication speed through only information exchange between devices installed in each area of the distribution line, so that DER is quickly separated from the system. There is an advantage, and there is an advantage in that a spare communication path can be secured through P2P communication even in a communication failure situation of the operating system. However, the necessary distribution system topology is provided from the central distribution operating system, and open/close information may also be provided from the blocking/switching device and/or operating system.
도 12는 본 발명의 사상에 따른 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 계통 분리 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.12 is a block diagram illustrating an embodiment of a distributed power system separation device according to disconnection of a distribution line according to the spirit of the present invention.
도시한 배전선로의 단선 발생에 따른 분산형전원 계통 분리 장치는, 배전 계통의 보호 기기에서의 감지 정보를 수집하는 감지 정보 수집부(220); 수집된 상기 감지 정보로부터 상기 배전 계통 선로의 단선 여부를 판정하는 단선 판정부(240); 상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기에 상기 감지 정보 또는 단선 여부를 통보하는 단선 통보부(250); 및 상기 보호 기기 및 상기 페어 보호 기기에 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는,분리 조치 지시부(260)를 포함할 수 있다.The distributed power system separation device according to the disconnection of the distribution line shown in the drawing includes a sensing
도시한 바와 같이, 상기 분산형전원 계통 분리 장치는, 상기 배전 계통의 토폴로지 정보를 취득하는 배전 계통 토폴로지 획득부(120); 상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기를 확인하는 보호 기기 페어 확인부(150); 및 상기 배전 계통에 속한 분산형전원들에 대한 최단 개폐 구간 경로를 작성하는 최단 개폐 구간 경로 작성부(160)를 더 포함할 수 있다.As shown, the distributed power system separation device includes a distribution system
이 경우, 상기 보호 기기 및 상기 페어 보호 기기에 연관된 분산형전원들의 관계 정보는 상기 최단 개폐 구간 경로에 반영되며, 이에 따라, 상기 분리 조치 지시부(260)는, 상기 보호 기기 또는 상기 페어 보호 기기가 특정 최단 개폐 구간 경로에 속하면 상기 특정 최단 개폐 구간 경로를 규정하는 분산형전원에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시할 수 있다. In this case, the relationship information of the distributed power supplies associated with the protection device and the pair protection device is reflected in the shortest opening/closing section path, and accordingly, the
여기서, 상기 배전 계통의 보호 기기에서의 감지 정보는 다양한 전기에 대한 측정값일 수 있으며, 상기 보호 기기의 상기 배전 계통으로의 접속 선로에 설치된 전압 센서(예 : PT)로부터의 전압 측정값 및 전류 센서(예 : CT)로부터의 전류 측정값인 경우가 일반적이다.Here, the detection information in the protection device of the distribution system may be a measurement value for various electricity, and a voltage measurement value and a current sensor from a voltage sensor (eg PT) installed on a line connected to the distribution system of the protection device. It is common for current measurement values from (e.g. CT).
상기 단선 판정부(240)는 구현에 따라 다양한 방법으로 단선 여부를 판정할 수 있다.The
예컨대, 상기 단선 판정부(240)는, 상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 중에서, 소스쪽 보호 기기에서 대전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이 감지되거나, 두 보호 기기 모두에서 저전압이 감지되거나, 소스쪽 보호 기기에서 소전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이나 대전류가 감지되면, 상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 사이의 선로에서의 단선으로 판정할 수 있다. For example, the
상기 단선 판정부(240)는 상기 감지 정보(전류, 전압)와 함께 선로 단선을 판정하기 위한 정보로서, 상기 배전 계통의 토폴로지 정보, 상기 페어 보호 기기의 감지 정보(전류, 전압), 상기 배전 계통의 다른 보호 기기(차단/개폐 장치)들의 투/개방 정보 등을, 상위 시스템이나 다른 보호 기기에 대한 스마트 단말 등으로부터 전송받을 수 있다. 이때, 전송되는 상기 정보들의 수령은 상기 단선 통보부(250)를 구성하는 통신 모듈에 의해 수행될 수 있다.The
상기 단선 판정부(240)는 상기 배전 계통의 토폴로지 정보의 분석 결과, 대상 보호 기기의 선로에 Y-델타 변압기가 연결되어 있음을 파악한 경우, 상기 선로에 대한 측정 결과, 10% 이상의 비율로 전압이 급격히 떨어지고(즉, 90% 미만으로 전압 강하), 떨어진 저전압 상태가 소정 기간(예 : 전력 사인파 10주기)이상 유지되면 단선을 판정하고, 이후, 상기 분리 조치 지시부(260)는, 단선 조치로서 상기 Y-델타 변압기에 연결된 분산전원을 포함한 최단개폐경로로 연관된 분산전원들을 분리 또는 정지할 수 있다.As a result of analyzing the topology information of the power distribution system, the
상기 배전 계통 토폴로지 획득부(120), 보호 기기 페어 확인부(150), 최단 개폐 구간 경로 작성부(160), 감지 정보 수집부(220), 단선 판정부(240), 단선 통보부(250) 및 분리 조치 지시부(260)는, 도 8 내지 도 11에 도시한 배전운영시스템(서버)(1000 ~ 1002), FRTU(1700, 1701), 로컬제어장치(1200) 중 하나 이상에 전부가 구현되거나, 일부들로 나누어서 구현될 수 있다. 이때, 상기 배전운영시스템(서버)(1000 ~ 1002), FRTU(1700, 1701), 로컬제어장치(1200)의 연산장치(CPU 등)에 로딩되어 실행되는 SW 모듈로 구현하는 것이 실용적인 면에서 보다 유리하다.The distribution system
여기서, 보호 기기는 상기 분산형전원 계통 분리 장치가 현재 시점에 단선 판정을 위해 계측값 수집 대상으로 삼은 보호 기기를 의미하며, 구현에 따라서는 상기 분산형전원 계통 분리 장치에 직접 할당된 보호 기기이거나, 총괄 관리 중인 다수개의 보호 기기들 중 하나일 수 있다.Here, the protection device refers to a protection device that the distributed power system separation device collects measurement values for disconnection determination at the current time. Depending on implementation, it is a protection device directly assigned to the distributed power system separation device or , may be one of a plurality of protection devices under overall management.
본 발명은 방사형의 배전계통이 아닌 루프형태의 배전계통 구성에서는 단선에 의한 분산형전원 단독운전 상황을 고려하지 않는다. 그 이유는 루프 구성의 배전계통에서는 변전소까지 이어지는 경로가 2개 이상이므로 하나의 경로에서 선로 단선이 발생하더라도 분산형전원에는 정상적인 전압이 가압될 것이므로 본 발명의 실익을 논할 수 있는 문제가 발생하지 않는다.In the present invention, in the configuration of a loop-type distribution system rather than a radial distribution system, the situation of independent operation of distributed power sources due to disconnection is not considered. The reason is that in the distribution system with a loop configuration, there are two or more paths leading to the substation, so even if a line disconnection occurs in one path, normal voltage will be applied to the distributed power source, so there is no problem that can discuss the practical benefits of the present invention. .
단선시 변전소 쪽의 차단기(보호 기기)측 센서는 전압이 그대로 유지되지만, 조류 방향이 받는 쪽의 차단기(보호 기기)측 센서는 전압이 감지되지 않게 된다(floating).In case of disconnection, the circuit breaker (protection device) side sensor on the substation side maintains the voltage, but the circuit breaker (protection device) side sensor on the side receiving the current direction does not detect the voltage (floating).
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
120 : 배전 계통 토폴로지 획득부
150 : 보호 기기 페어 확인부
160 : 최단 개폐 구간 경로 작성부
220 : 감지 정보 수집부
240 : 단선 판정부
250 : 단선 통보부
260 : 분리 조치 지시부120: distribution system topology acquisition unit
150: protection device pair confirmation unit
160: shortest opening/closing section route creation unit
220: detection information collection unit
240: disconnection determination unit
250: disconnection notification unit
260: Separation action instruction unit
Claims (10)
상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기에 상기 감지 정보 또는 단선 여부를 통보하는 단계; 및
상기 보호 기기 및 상기 페어 보호 기기에 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단계
를 포함하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법.
Determining whether or not a wire is disconnected from detection information in a protection device of a power distribution system;
notifying the detection information or whether or not a wire is disconnected to a pair protection device facing the protection device on a line; and
Instructing generation stop or grid separation for distributed power sources associated with the protection device and the pair protection device
Distributed power separation method according to the occurrence of disconnection comprising a.
상기 배전 계통의 토폴로지 정보로부터 상기 배전 계통에 구비된 각 보호 기기의 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록하는 단계; 및
상기 배전 계통의 토폴로지 정보로부터 상기 배전 계통에 구비된 각 보호 기기의 선로상 마주보는 페어 보호 기기를 확인하여 기록하는 단계
를 더 포함하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법.
According to claim 1,
Checking and recording associated distributed power sources of each protection device provided in the distribution system from topology information of the distribution system; and
Identifying and recording pair protection devices facing each other on the line of each protection device provided in the power distribution system from topology information of the power distribution system
Distributed power separation method according to the occurrence of disconnection further comprising.
상기 각 보호 기기의 연관된 분산형전원들을 확인하여 기록하는 단계에서는, 상기 배전 계통에 속한 분산형전원들에 대한 최단 개폐 구간 경로를 작성하고,
상기 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단계에서는, 상기 보호 기기 또는 상기 페어 보호 기기가 특정 최단 개폐 구간 경로에 속하면 상기 특정 최단 개폐 구간 경로를 규정하는 분산형전원에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법.
According to claim 2,
In the step of checking and recording the distributed power sources associated with each protection device, the shortest opening/closing section path for the distributed power sources belonging to the distribution system is created,
In the step of instructing the related distributed power sources to stop generation or to separate the grid, if the protection device or the pair protection device belongs to a specific shortest switching section path, for the distributed power supply defining the specific shortest switching section path Distributed power separation method according to the occurrence of disconnection instructing generation stop or grid separation.
상기 보호 기기의 상기 배전 계통으로의 접속 선로에서 전압 및 전류를 측정하는 단계
를 더 포함하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법.
According to claim 1,
Measuring voltage and current in a connection line of the protection device to the power distribution system
Distributed power separation method according to the occurrence of disconnection further comprising.
상기 단선 여부를 판정하는 단계에서는,
상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 중에서,
소스쪽 보호 기기에서 대전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이 감지되거나,
두 보호 기기 모두에서 저전압이 감지되거나,
소스쪽 보호 기기에서 소전류가 감지되고, 싱크쪽 보호 기기에서 저전압이나 대전류가 감지되면,
상기 보호 기기와 상기 페어 보호 기기 사이의 선로에서의 단선으로 판정하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 방법.
According to claim 4,
In the step of determining whether the wire is disconnected,
Among the protection device and the pair protection device,
When a high current is detected in the protection device on the source side and a low voltage is detected in the protection device on the sink side,
Undervoltage is detected on both protection devices, or
When a small current is detected in the protection device on the source side and a low voltage or large current is detected in the protection device on the sink side,
Distributed power separation method according to the occurrence of disconnection, which is determined as disconnection in the line between the protection device and the pair protection device.
수집된 상기 감지 정보로부터 상기 배전 계통 선로의 단선 여부를 판정하는 단선 판정부;
상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기에 상기 감지 정보 또는 단선 여부를 통보하는 단선 통보부; 및
상기 보호 기기 및 상기 페어 보호 기기에 연관된 분산형전원들에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는,분리 조치 지시부
를 포함하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 장치.
A detection information collection unit that collects detection information from protection devices of a power distribution system;
a disconnection determination unit determining whether or not the distribution system line is disconnected from the collected sensing information;
a disconnection notification unit notifying the detection information or disconnection status to the pair protection device facing the pair protection device on the line; and
Separation action instruction unit for instructing generation cessation or grid separation for the distributed power sources associated with the protection device and the pair protection device
Distributed power separation device according to the occurrence of disconnection comprising a.
상기 보호 기기와 선로상 마주보는 관계의 페어 보호 기기를 확인하는 보호 기기 페어 확인부
를 더 포함하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 장치.
According to claim 6,
Protection device pair confirmation unit for confirming a pair protection device facing each other on the line with the protection device
Distributed power separation device according to the occurrence of disconnection further comprising a.
상기 배전 계통에 속한 분산형전원들에 대한 최단 개폐 구간 경로를 작성하는 최단 개폐 구간 경로 작성부
를 더 포함하고,
상기 분리 조치 지시부는,
상기 보호 기기 또는 상기 페어 보호 기기가 특정 최단 개폐 구간 경로에 속하면 상기 특정 최단 개폐 구간 경로를 규정하는 분산형전원에 대하여 발전 중지 또는 계통 분리를 지시하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 장치.
According to claim 6,
Shortest opening/closing section path creation unit for creating shortest opening/closing section paths for distributed power sources belonging to the distribution system
Including more,
The separation action instruction unit,
If the protection device or the pair protection device belongs to a specific shortest opening/closing section path, a distributed power separation device according to a disconnection occurrence instructing the distributed power source defining the specific shortest opening/closing section path to stop generation or grid separation.
상기 배전 계통의 보호 기기에서의 감지 정보는,
상기 보호 기기의 상기 배전 계통으로의 접속 선로에 설치된 전압 센서로부터의 전압 측정값 및 전류 센서로부터의 전류 측정값인 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 장치.
According to claim 6,
The detection information from the protection device of the power distribution system,
Distributed power separation device according to the occurrence of disconnection, which is a voltage measurement value from a voltage sensor and a current measurement value from a current sensor installed on a line connected to the power distribution system of the protection device.
상기 배전 계통의 토폴로지 정보를 취득하는 배전 계통 토폴로지 획득부
를 더 포함하는 단선 발생에 따른 분산형전원 분리 장치.According to claim 6,
Distribution system topology acquisition unit acquiring topology information of the distribution system
Distributed power separation device according to the occurrence of disconnection further comprising a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210082563A KR20230000299A (en) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | Distributed power source separation method and device according to disconnction of distribution line |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210082563A KR20230000299A (en) | 2021-06-24 | 2021-06-24 | Distributed power source separation method and device according to disconnction of distribution line |
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|---|---|
| KR20230000299A true KR20230000299A (en) | 2023-01-02 |
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ID=84925601
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| Country | Link |
|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102186503B1 (en) | 2020-05-28 | 2020-12-03 | (주)엔탑엔지니어링 | The distributed energy resouce system connected to the power distribution network |
-
2021
- 2021-06-24 KR KR1020210082563A patent/KR20230000299A/en unknown
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR102186503B1 (en) | 2020-05-28 | 2020-12-03 | (주)엔탑엔지니어링 | The distributed energy resouce system connected to the power distribution network |
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