KR20230081232A - Power line fault localization method and apparatus - Google Patents

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KR20230081232A
KR20230081232A KR1020210169100A KR20210169100A KR20230081232A KR 20230081232 A KR20230081232 A KR 20230081232A KR 1020210169100 A KR1020210169100 A KR 1020210169100A KR 20210169100 A KR20210169100 A KR 20210169100A KR 20230081232 A KR20230081232 A KR 20230081232A
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손용범
최종기
양귀장
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한국전력공사
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Abstract

본 발명의 선로 고장점 표정 방법은, 대상 선로의 구간별 선로정수 정보들로 이루어진 선로정수 DB를 구성하는 단계; 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 확보하는 단계; 상기 고장시의 선로의 측정값과, 상기 선로정수 DB상의 각 선로정수값을 적용하여 정상분 임피던스를 산출하는 단계; 상기 선로의 각 구간들에 대하여, 산출된 정상분 임피던스와 상기 선로정수 DB에 기재된 정상분 임피던스의 차이를 확인하는 단계; 및 가장 차이가 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.The method for determining the fault point of a line according to the present invention comprises the steps of constructing a line constant DB consisting of line constant information for each section of a target line; obtaining measured values of voltage and current of a line at the time of failure; Calculating a normal component impedance by applying the measured value of the line at the time of failure and each line constant value on the line constant DB; For each section of the line, checking a difference between the calculated positive impedance and the positive impedance described in the line constant DB; and estimating a reference point of a section having the smallest difference as a failure point.

Description

선로 고장점 표정 방법 및 장치{POWER LINE FAULT LOCALIZATION METHOD AND APPARATUS} Line failure point expression method and device {POWER LINE FAULT LOCALIZATION METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 선로 고장점 표정 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히, 복합선로(예: 가공+지중), 지중선로(예: 편단접지개소)의 지락고장 발생시, 정확한 고장점 계산하는 선로 고장점 표정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for finding a fault point on a line, and more particularly, a method for finding a fault point on a line that accurately calculates a fault point when a ground fault occurs in a complex line (eg: overhead + underground) or an underground line (eg: one-end grounding point) and devices.

전력 계통은 사회적으로 더욱 더 그 중요도가 증대되고 있다. 전력 계통의 보수 운용에는 다대한 노력을 필요로 한다. 예를 들면 송전선에 사고가 발생한 경우, 그 사고 개소를 특정하고, 사고 발생 개소의 설비 기기의 상태를 신속하게 확인하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 사고시의 전력 계측 정보에 의해 변전소로부터 사고 발생 개소까지의 거리를 산출하는 고장점 표정 장치가 적용되어, 운용 보수를 위한 노력경감에 공헌하고 있다.The power system is becoming more and more important socially. Maintenance and operation of power systems requires a lot of effort. For example, when an accident occurs in a power transmission line, the location of the accident must be identified and the state of equipment at the location of the accident must be quickly confirmed. For this reason, a failure point locating device that calculates the distance from the substation to the location of the accident based on the power measurement information at the time of the accident is applied, contributing to reducing the effort for operation maintenance.

그러나, 종래의 고장점 표정 장치는 디지탈형 보호 제어 장치와 동등한 하드웨어로 구성하고 있었기 때문에 설비의 비용이 높은 문제가 있다.However, since the conventional failure point finding device is composed of hardware equivalent to a digital protection control device, there is a problem in that equipment cost is high.

또한, 고장점 표정 결과를 표시하는 표시기는 한정된 정보밖에 표시할 수 없기 때문에, 예를 들면 변전소로부터 사고점까지의 거리, 사고 발생상 등의 표시 밖에 할 수 없으며, 고장 지점의 위치를 정확히 특정하기가 어려웠다. In addition, since the indicator displaying the fault point identification result can only display limited information, for example, it can only display the distance from the substation to the accident point, the accident occurrence, etc., and it is difficult to accurately specify the location of the fault point. It was difficult.

국내에서 널리 사용되는 거리 보호 계전기를 이용한 선로 고장점 표정의 경우, 단락고장시에는 단일선종 가공 및 지중선로의 경우에도, 보호 계전기의 고장점 표정은 비교적 정확하며, 복합선로(가공+지중)나 이종선종의 선로의 경우에도, 보호계전기의 고장점 표정이 다소 부정확해도 고장점표정 프로그램을 통해 고장점 보정이 가능한 정도이다.In the case of line failure point expression using a distance protection relay widely used in Korea, in case of a short circuit failure, even in the case of a single line type processing and underground line, the fault point expression of the protection relay is relatively accurate, and the complex line (overhead + underground) or Even in the case of lines of different types, even if the protection relay's fault point expression is somewhat inaccurate, it is possible to correct the fault point through the fault point expression program.

반면, 지락고장이 복합선로(가공+지중)나 이종선종에서 발생된 경우, 특히, 편단접지 개소가 있는 지중선로에서의 복잡함에 기인하여, 보호 계전기 고장점 표정은 매우 부정확하다. On the other hand, when a ground fault occurs in a complex line (overhead + underground) or a heterogeneous line, in particular, due to the complexity of an underground line with one-end grounding point, the expression of the fault point of the protection relay is very inaccurate.

사후 고장분석에 기초한 송전케이블 선로정수 산정기준의 개선(전기학회논문지 69(11), 2020.11, 1649-1658) Improvement of Transmission Cable Line Constant Calculation Criteria Based on Post-Failure Analysis (Journal of Electrical Society 69(11), 2020.11, 1649-1658) 지중 송전선로 대칭분 임피던스 해석을 위한 EMTP 전후처리기 개발과 활용(전기학회논문지 63(10), 2014.10, 1364-1370) Development and application of EMTP pre- and post-processor for symmetrical impedance analysis of underground transmission lines (Journal of the Korean Electrical Society 63(10), 2014.10, 1364-1370)

본 발명은 지락고장이 복합선로나 이종선종에서 발생된 경우에도 고장점을 정확하게 판단할 수 있는 선로 고장점 표정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a line fault point detection method and apparatus capable of accurately determining the fault point even when a ground fault occurs in a complex line or a heterogeneous line.

본 발명의 일 실시예에 따른 선로 고장점 표정 방법은, 대상 선로의 구간별 선로정수 정보들로 이루어진 선로정수 DB를 구성하는 단계; 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 확보하는 단계; 상기 고장시의 선로의 측정값과, 상기 선로정수 DB상의 각 선로정수값을 적용하여 정상분 임피던스를 산출하는 단계; 상기 선로의 각 구간들에 대하여, 산출된 정상분 임피던스와 상기 선로정수 DB에 기재된 정상분 임피던스의 차이를 확인하는 단계; 및 가장 차이가 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for determining a line fault point according to an embodiment of the present invention includes configuring a line constant DB composed of line constant information for each section of a target line; obtaining measured values of voltage and current of a line at the time of failure; Calculating a normal component impedance by applying the measured value of the line at the time of failure and each line constant value on the line constant DB; For each section of the line, checking a difference between the calculated positive impedance and the positive impedance described in the line constant DB; and estimating a reference point of a section having the smallest difference as a failure point.

여기서, 상기 선로정수 DB를 구성하는 단계는, 상기 대상 선로의 기준 설치물들에 대한 시공 정보들로부터, 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로정수를 도출하는 단계; 및 2개의 연속적인 기준 설치물들 사이의 선로를 기준 분할 지점들로 가상으로 분할하고, 상기 연계점에서 각 기준 분할 지점까지의 선로정수를 선형적으로 산출하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of constructing the line constant DB may include deriving a line constant from a connection point to each reference installation from construction information on reference installations of the target line; and virtually dividing a line between two consecutive reference installations into reference division points, and linearly calculating a line constant from the connection point to each reference division point.

여기서, 상기 기준 설치물은 3상 지중 송전 선로의 접속함이며, 상기 시공 정보는 각 접속함에 대한 접지 처리 정보를 포함할 수 있다.Here, the reference installation is a junction box of a three-phase underground transmission line, and the construction information may include grounding treatment information for each junction box.

여기서, 상기 정상분 임피던스를 산출하는 단계에서는, 하기 수학식에 따라 상기 정상분 임피던스를 계산할 수 있다.Here, in the step of calculating the normal component impedance, the normal component impedance may be calculated according to the following equation.

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서, 상기 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 확보하는 단계에서는, 연계점의 보호계전기로부터 고장시의 전압 및 전류 측정값을 입력받거나, 선로 관리 서버로부터 고장 기록데이터를 전송받을 수 있다.Here, in the step of securing the voltage and current measurement values of the line at the time of failure, the voltage and current measurement values at the time of failure may be received from the protective relay at the connection point, or the failure record data may be received from the line management server. .

여기서, 상기 선로정수 DB는, 상기 선로 상의 다수개의 기준 지점들에 대하여, 연계점에서 각 기준 지점까지의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스가 기재될 수 있다.Here, in the line constant DB, for a plurality of reference points on the line, positive-segment impedance and zero-segment impedance from a connection point to each reference point may be described.

본 발명의 다른 실시예에 따른 선로 고장점 표정 장치는, 대상 선로의 구간별 선로정수 정보들로 이루어진 선로정수 DB; 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 획득하는 고장 데이터 획득부; 및 상기 고장시의 선로의 측정값과, 상기 선로정수 DB상의 각 선로정수값을 적용하여 정상분 임피던스를 산출하고, 상기 선로의 각 구간들에 대하여, 산출된 정상분 임피던스와 상기 선로정수 DB에 기재된 정상분 임피던스의 차이를 확인하고, 가장 차이가 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 고장점 추정부를 포함할 수 있다.An apparatus for determining a line fault point according to another embodiment of the present invention includes a line constant DB composed of line constant information for each section of a target line; a failure data acquisition unit that obtains measured values of voltage and current of a line when a failure occurs; and by applying the measured value of the line at the time of the failure and each line constant value on the line constant DB to calculate the constant impedance, and for each section of the line, the calculated constant impedance and the line constant DB A failure point estimating unit may be included that checks the difference in the described positive impedance and estimates the reference point of the section with the smallest difference as the failure point.

여기서, 상기 선로정수 DB는, 상기 대상 선로의 기준 설치물들에 대한 시공 정보들로부터 도출된 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로정수가 기록된 설치물 선로정수 DB; 및 2개의 연속적인 기준 설치물들 사이의 선로를 기준 분할 지점들로 가상으로 분할하고, 상기 연계점에서 각 기준 분할 지점까지의 선형적으로 산출된 분할 선로정수를 획득하는 분할 선로정수 획득부를 포함할 수 있다.Here, the line constant DB may include: an installation line constant DB in which line constants from a connection point derived from construction information on reference installations of the target line to each reference installation are recorded; and a dividing line constant acquisition unit that virtually divides a line between two consecutive reference installations into reference dividing points and obtains a dividing line constant calculated linearly from the connection point to each reference dividing point. can

여기서, 상기 기준 설치물은 3상 지중 송전 선로의 접속함이며, 상기 시공 정보는 각 접속함에 대한 접지 처리 정보를 포함할 수 있다.Here, the reference installation is a junction box of a three-phase underground transmission line, and the construction information may include grounding treatment information for each junction box.

여기서, 상기 고장점 추정부는, 하기 수학식에 따라 상기 정상분 임피던스를 계산하는 정상분 임피던스를 산출부를 포함할 수 있다.Here, the fault point estimator may include a normal-segment impedance calculation unit that calculates the normal-sense impedance according to the following equation.

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, 상기 고장 데이터 획득부는, 선로 관리 서버로부터 고장 인지 이후 계전기의 보호 동작 수행전의 전압 및 전류 측정값들을 포함하는 고장 기록데이터를 전송받을 수 있다.Here, the failure data acquisition unit may receive failure record data including measured values of voltage and current before performing a protection operation of the relay after recognizing the failure from the line management server.

여기서, 표정된 고장점 정보를 디스플레이 화면 또는 리포트 형태로 출력하는 결과 출력부를 더 포함할 수 있다.Here, a result output unit may further include outputting the expressed failure point information in the form of a display screen or a report.

여기서, 상기 결과 출력부는, 대상 선로의 시공 정보의 기재 오류 가능성을 출력할 수 있다.Here, the result output unit may output the possibility of a description error in the construction information of the target line.

상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 방법 및/또는 장치를 실시하면, 지락고장이 복합선로나 이종선종에서 발생된 경우에도 고장점을 정확하게 판단할 수 있는 이점이 있다.If the line fault point finding method and/or device according to the spirit of the present invention having the above configuration is implemented, there is an advantage in that the fault point can be accurately determined even when a ground fault occurs in a complex line or a heterogeneous line.

본 발명의 선로 고장점 표정 방법 및/또는 장치는, 편단접지개소, 절연접속함이 있는 지중선로, 복합선로(가공+지중), 이종선종에 상관없이 정확한 고장점 표정에 적용가능한 이점이 있다.The method and/or device for determining the fault point of the line according to the present invention has an advantage in that it can be applied to accurately determine the fault point regardless of one-end grounding point, underground line with an insulated junction box, composite line (overhead + underground), or heterogeneous line type.

본 발명의 선로 고장점 표정 방법 및/또는 장치는, 고장점 표정과 실제 고장점과의 오차를 역이용하여, 선로의 케이블 접지 시공 정보나 선로 자료에 오류를 확인할 수 있는 이점이 있다.The line fault finding method and/or device of the present invention has the advantage of being able to check errors in cable grounding construction information or line data by reversely using the error between the fault point expression and the actual fault point.

도 1a는 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 1b는 도 1a의 선로 고장점 표정 방법을 송전선로 고장점 표정 알고리즘으로서 적용되는 수학식들로 구체화하여 도시한 상세 흐름도.
도 2는 본 발명의 사상에 따라 지락사고시 연계점에서의 임피던스가 나타나는 양상을 예시한 회로도.
도 3은 지중송전선로에 대하여 본 발명의 사상에 따른 고장점 표정을 수행하는데 있어서의 구간들의 구분을 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 장치의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 5는 도 3의 각 설치물 지점에서의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 나타내는 그래프.
도 6은 도 3에 도시한 구간 구성을 갖는 지중송전선로에 대한 시뮬레이션 회로도.
도 7은 지중 + 가공 선로 형태의 복합송전선로에 대하여 본 발명의 사상에 따른 고장점 표정을 수행하는데 있어서의 구간들의 구분을 도시한 개념도.
도 8은 도 7의 각 설치물(접속함 및 철탑) 지점에서의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 나타내는 그래프.
도 9는 도 7에 도시한 구간 구성을 갖는 복합송전선로에 대한 시뮬레이션 회로도.
1A is a flowchart illustrating an embodiment of a line failure point determination method according to the spirit of the present invention.
FIG. 1B is a detailed flowchart illustrating the method of identifying a line fault point of FIG. 1A by embodying equations applied as a transmission line fault point identification algorithm.
2 is a circuit diagram illustrating an aspect in which impedance appears at a connection point during a ground fault according to the spirit of the present invention.
3 is a conceptual diagram showing division of sections in performing a fault point determination according to the spirit of the present invention with respect to an underground transmission line;
4 is a block diagram showing an embodiment of a line failure point detection device according to the spirit of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing positive-segment impedance and zero-segment impedance at each installation point in FIG. 3;
6 is a simulation circuit diagram of an underground transmission line having a section configuration shown in FIG. 3;
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating division of sections in performing a fault point determination according to the idea of the present invention with respect to a complex transmission line in the form of an underground + overhead line.
FIG. 8 is a graph showing positive-segment impedance and zero-segment impedance at each installation (connection box and steel tower) point in FIG. 7;
9 is a simulation circuit diagram of a complex transmission line having a section configuration shown in FIG. 7;

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 발명의 사상에 따른 고장점 표정은 특히 지락고장시 유용하다. 이는 단락고장의 경우에는 유용하게 적용할 수 있는 종래 기술들이 존재하는 반면, 지락고장의 경우 간단하면서도 정확한 표정 방안이 존재하지 않기 때문이다.The fault point expression according to the spirit of the present invention is particularly useful in the event of a ground fault. This is because there are conventional technologies that can be usefully applied in the case of a short circuit fault, but there is no simple and accurate expression method in the case of a ground fault.

지락고장은 Z0(영상분 임피던스)와 Z1(정상분 임피던스)의 비율이 고장점표정에 영향을 주기 때문에, 이를 고려해야 한다. 고장점표정 프로그램에서 사용하는 고장점 보정방법은 복합선로(가공+지중), 이종선종에 대한 Z1(정상분 임피던스)의 비율만 적용하고 있다. For ground faults, since the ratio of Z 0 (zero-sequence impedance) and Z 1 (normal-segment impedance) affects the fault point expression, this must be considered. The fault point correction method used in the fault point identification program applies only the ratio of Z 1 (normal impedance) for complex lines (overhead + underground) and heterogeneous lines.

특히, 선로정수로서 K값(Z0/Z1)이 비선형적으로 변하는 편단접지개소, 절연접속함이 포함된 지중선로의 경우 기존의 방법으로는 고장점표정의 정확도를 기대하기 어렵다.In particular, in the case of an underground cable including an insulated junction box and a one-end grounding point where the K value (Z 0 /Z 1 ) as a line constant changes non-linearly, it is difficult to expect the accuracy of the fault point expression with the existing method.

본 발명은 지락고장의 특성을 감안하여, 이론적으로 고장시 고장점에서의 K값(Z0/Z1)을 사용하여 고장점을 계산하고, 기 획득된 K값의 Z1과 고장점이 동일한 점을 이용하여, 고장점 표정 알고리즘으로 반영하는 것을 제안한다. In view of the characteristics of ground faults, the present invention theoretically calculates the fault point using the K value (Z 0 /Z 1 ) at the fault point at the time of failure, and the fault point is the same as Z 1 of the previously obtained K value. Using , it is proposed to reflect the failure point expression algorithm.

즉, 송전선로의 세분화된 K값(Z0/Z1)을 사용하여 고장점을 계산하고, 계산시 사용한 K값의 Z1과 비교하여 오차가 가장 적은 경우, 최종 고장점으로 출력하는 방안을 제시한다. That is, a method of calculating the fault point using the subdivided K value (Z 0 /Z 1 ) of the transmission line, comparing it with Z 1 of the K value used in the calculation, and outputting the final fault point when the error is the smallest. present.

일반적으로 3상 송전선로는 상호간 평형 상태를 유지시키기 위해 접지가 중요한 반면, 송전선로의 설치 지역의 환경 여건상 접지 방법을 통일적으로 적용하기가 곤란하여, 접지 방식에 대하여 매우 상세한 내용을 기재한 시공 정보를 보유/관리한다. 본 발명에서 사용하는 송전선로의 세분화된 K값은 별도의 시설 관리 서버에서 보유/관리되는 송전선로의 시공정보로부터 용이하게 산출될 수 있다. In general, while grounding is important for three-phase transmission lines to maintain mutual equilibrium, it is difficult to uniformly apply the grounding method due to the environmental conditions of the installation area of the transmission line. Retain/manage information. The subdivided K value of the transmission line used in the present invention can be easily calculated from the construction information of the transmission line held/managed in a separate facility management server.

송전선로의 접지 시공정보로부터 K값(Z0/Z1)을 산출하는 방안으로서는 비특허 선행기술문헌으로 인용된 논문들 등 다수의 공지 문헌들에서 찾아볼 수 있는 기술들 중 하나 이상을 적용할 수 있다. As a method of calculating the K value (Z 0 /Z 1 ) from the grounding construction information of the transmission line, one or more of the techniques found in a number of known documents, such as papers cited as non-patent prior art documents, can be applied. can

본 발명에서 계통 전력이 공급되며 주요 보호 계전기가 설치된 연계점들 사이의 구간을 선로라고 칭하며, 하나의 선로 경로의 도중에 설치된 접속함이나 철탑 등을 기준 설치물이라고 칭하며, 해당 선로의 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로상 길이 영역을 구간이라고 칭한다. 보다 정밀한 고장점 표정을 위해, 선로상에서 인접한 2개의 기준 설치물들 사이의 부분 선로를 다시 소정 개수로 가상 분할하고, 가상 분할을 위한 상기 부분 선로상 지점들을 기준 분할 지점들이라 칭하며, 해당 선로의 연계점에서 각 기준 분할 지점까지의 선로상 길이 영역을 구간이라고 칭한다. 또한, 상기 기준 설치물 및 상기 기준 분할 지점은 기준 지점이라고 통칭될 수 있으며, 이 경우, 해당 선로의 연계점에서 각 기준 지점까지의 선로상 길이 영역도 구간이라고 칭하게 된다.In the present invention, the section between connection points where system power is supplied and main protection relays are installed is called a line, and a junction box or a steel tower installed in the middle of one line path is called a reference installation, and each reference at the connection point of the line The length area on the track to the installation is called a section. For more precise expression of the fault point, the partial line between two adjacent reference installations on the line is virtually divided again into a predetermined number, and the points on the partial line for virtual division are called reference dividing points, and the connection point of the corresponding line A length region on the track from to each reference dividing point is called a section. In addition, the reference installation and the reference division point may be collectively referred to as a reference point, and in this case, a length area on the track from a connection point of the corresponding line to each reference point is also referred to as a section.

도 1a는 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.1A is a flowchart illustrating an embodiment of a method for determining a line fault point according to the spirit of the present invention.

도 1b는 도 1a의 선로 고장점 표정 방법을 송전선로 고장점 표정 알고리즘으로서 적용되는 수학식들로 구체화하여 도시한 상세 흐름도이다.FIG. 1B is a detailed flowchart illustrating the method of identifying a line fault point of FIG. 1A by embodying equations applied as a transmission line fault point identification algorithm.

도시한 선로 고장점 표정 방법은, 대상 선로의 구간별 선로정수 정보들로 이루어진 선로정수 DB를 구성하는 단계(S120); 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 확보하는 단계(S140); 상기 고장시의 선로의 측정값과, 상기 선로정수 DB상의 각 선로정수값을 적용하여 정상분 임피던스를 산출하는 단계(S150); 상기 선로의 각 구간들에 대하여, 산출된 정상분 임피던스와 상기 선로정수 DB에 기재된 정상분 임피던스의 차이를 확인하는 단계(S160); 및 가장 차이가 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 단계(S170를 포함할 수 있다.The illustrated line failure point detection method includes constructing a line constant DB composed of line constant information for each section of the target line (S120); obtaining measured values of voltage and current of the line at the time of failure (S140); Calculating a positive impedance by applying the measured value of the line at the time of the failure and each line constant value on the line constant DB (S150); For each section of the line, confirming a difference between the calculated positive impedance and the positive impedance described in the line constant DB (S160); and estimating the reference point of the section with the smallest difference as a failure point (S170).

도시한 바와 같이, 상기 선로정수 DB를 구성하는 단계(S120)는, 상기 대상 선로의 기준 설치물들(접속함, 철탑)에 대한 시공 정보들로부터, 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로정수를 도출하는 단계(S122); 및 2개의 연속적인 기준 설치물들 사이의 선로를 기준 분할 지점들로 가상으로 분할하고(S124), 상기 연계점에서 각 기준 분할 지점까지의 선로정수를 선형적으로 산출하는 단계(S126)로 세분화될 수 있다.As shown, in the step of configuring the line constant DB (S120), the line constant from the connection point to each reference installation is derived from the construction information on the reference installations (connection box, steel tower) of the target line. Step (S122); and virtually dividing a line between two consecutive reference installations into reference division points (S124), and linearly calculating a line constant from the connection point to each reference division point (S126). can

상기 선로정수 DB는, 상기 선로 상의 다수개의 기준 지점들에 대하여, 연계점에서 각 기준 지점까지의 정상분 임피던스(Z1) 및 영상분 임피던스(Z0)가 기재된 형태를 가질 수 있다.The line constant DB may have a form in which positive-segment impedance (Z 1 ) and zero-segment impedance (Z 0 ) from a connection point to each reference point are described with respect to a plurality of reference points on the line.

상기 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 확보하는 단계(S140)는, 연계점에 설치된 보호계전기로부터 고장시의 전압 및 전류 측정값을 입력받거나, 선로 관리 서버로부터 고장 기록데이터를 전송받는 방식으로 수행될 수 있다. 예컨대, 후자의 경우 보호계전기가 보호 동작하기 전 약 3 내지 5 전력 주파수 사이클 동안 측정된 고장기록데이터를 상기 선로 관리 서버로부터 전송받을 수 있다.In the step of securing the voltage and current measurement values of the line at the time of failure (S140), the voltage and current measurement values at the time of failure are input from the protection relay installed at the connection point, or the failure record data is received from the line management server. can be done in this way. For example, in the case of the latter, fault record data measured for about 3 to 5 power frequency cycles before the protection relay operates may be transmitted from the line management server.

앞서 기술한 바와 같이, 도시한 선로 고장점 표정 방법은 지중 3상 송전선로에 유용하게 적용될 수 있으며, 지중 3상 송전선로의 경우, 상기 기준 설치물은 3상 지중 송전 선로의 접속함이며, 상기 시공 정보는 각 접속함에 대한 접지 처리 정보를 포함한다. 가공 3상 송전선로의 경우, 상기 기준 설치물은 송전탑이며, 상기 시공 정보는 송전탑들간의 선로의 재료 정보나 절연/차폐 피복 정보 등을 포함할 수 있다. As described above, the shown line failure point detection method can be usefully applied to an underground 3-phase transmission line, and in the case of an underground 3-phase transmission line, the reference installation is a junction box of a 3-phase underground transmission line, and the construction The information includes ground handling information for each junction box. In the case of an overhead three-phase transmission line, the reference installation is a transmission tower, and the construction information may include material information or insulation/shielding coating information of a line between transmission towers.

구현에 따라, 상기 S170 단계 이후, 상술한 선로 고장점 표정 방법의 수행에 따른 결과로서 표정된 고장점 정보 등을 디스플레이 화면이나 리포트 형태로 출력하는 단계(S180)를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 S180 단계에서는, S170 단계에서 추정한 고장점인 특정 기준 지점 정보와, 상기 특정 기준 지점을 고장점으로 산출한 근거가 되는 자료로서, 모든 기준 지점들의 임피던스 차이(오차)값들을 그래프나 테이블 형태로 함께 제공할 수 있다.Depending on the implementation, after the step S170, a step (S180) of outputting the fault point information, etc., expressed as a result of the execution of the above-described line fault point detection method, in the form of a display screen or a report may be further included. For example, in the step S180, the information on the specific reference point, which is the fault point estimated in the step S170, and the impedance difference (error) values of all reference points, as data that is the basis for calculating the specific reference point as the fault point, are graphed or It can be presented together in table form.

도 2는 본 발명의 사상에 따라 지락사고시 연계점에서의 임피던스가 나타나는 양상을 예시한 회로도이다.2 is a circuit diagram illustrating an aspect in which impedance appears at a connection point during a ground fault according to the spirit of the present invention.

도시한 회로도의 상황에서 지락 지점의 전류는 다음 수학식 1과 같다. In the situation of the illustrated circuit diagram, the current at the ground fault point is expressed in Equation 1 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

정상/역상/영상에 대한 연계점에서의 전압은 하기 수학식 2와 같다.The voltage at the connection point for normal/reversed/video is as shown in Equation 2 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 수학식 1의 전류 및 상기 수학식 2의 전압으로부터, 고장시 연계점에서 관찰되는 정상분 임피던스는 다음 수학식 3과 같다.From the current in Equation 1 and the voltage in Equation 2, the normal component impedance observed at the connection point at the time of failure is expressed in Equation 3 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

도 2에서는 Line으로 표시된 선로의 끝점에서 고장이 발생하였으므로, 선로정수 K값의 분모 14[Ω]과 고장점 14[Ω]은 동일하게 된다. 이러한 사례를 일반화하여, 본 발명의 알고리즘은 선로내 위치에 따른 K값을 세분화하여 고장점을 계산하고, K값에 사용된 Z1과 비교하여 오차가 가장 작은 Z1이 고장점으로 표정할 수 있다.In FIG. 2, since the failure occurred at the end point of the line indicated by Line, the denominator 14 [Ω] of the line constant K value and the fault point 14 [Ω] are the same. Generalizing this case, the algorithm of the present invention calculates the fault point by subdividing the K value according to the location in the line, compares it with Z 1 used for the K value, and Z 1 with the smallest error can be expressed as the fault point. there is.

도 3은 지중송전선로에 대하여 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 방법하는데 있어서의 구간들의 구분을 도시한 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram showing the division of sections in the line failure point detection method according to the spirit of the present invention with respect to an underground transmission line.

도 3에서는 하나의 지중송전선로에 8개의 접속함들이 배치되고, 인접하는 2개의 접속함들 사이의 부분 선로는 2개씩 가상 분할하여, 좌측 연계점에서 우측 연계점까지 총 17개의 기준 지점들을 지정하고, 좌측 연계점에서 각 기준 지점들 및 우측 연계점까지의 총 18개의 구간들을 정의하고 있다. 이때, 각 구간의 선로정수를 K1에서 K18로 나타내었다.In FIG. 3, eight junction boxes are arranged on one underground transmission line, and a partial line between two adjacent junction boxes is virtually divided into two, and a total of 17 reference points are designated from the left connection point to the right connection point. and a total of 18 sections from the left linkage point to each reference point and the right linkage point are defined. At this time, the line constants of each section are expressed as K 1 to K 18 .

상기 선로정수 K1에서 K18는 시공정보를 이용한 지중송전선로 선로정수계산 프로그램을 이용하여, AS/S EBG로부터 #1J/B, #2J/B, ..., BS/S EBG까지의 각각의 누적된 K값을 얻었으며, 이를 반영하여 선로정수 DB를 구성할 수 있다.The above line constants K 1 to K 18 are each from AS/S EBG to #1J/B, #2J/B, ..., BS/S EBG by using an underground transmission line line constant calculation program using construction information. The accumulated K value of is obtained, and a line constant DB can be configured by reflecting it.

각 접속함 위치별로 구한 K값을 이전 위치에서 구한 K값과 차를 구하고 이를 세분화하려는 n으로 나누고, 이를 이용하여 n개로 세분화된 누적된 K값을 하기 수학식 4와 같이 구하는데, 도 3에 도시한 세분화하려는 n이 2인 경우로서 이를 반영한 것이다. The difference between the K value obtained for each junction box location and the K value obtained at the previous location is obtained, divided by n to be subdivided, and using this, the accumulated K value subdivided into n is obtained as shown in Equation 4 below, in FIG. The case where n to be subdivided is 2, and this is reflected.

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 선로정수계산 프로그램을 이용하여 각 접속함 위치별(+ 다음 연계점)로 미리 구한 K값은 9개(K1~K9)이고, 각 2 접속함들 간의 구간을 2개로 세분화한 기준 분할 지점들을 포함하여 구한 K값은 18개(K'1~K'18)이다. 도 3에서는 상기 18개 K값(K'1~K'18)을 K1~K18로 표현하였음을 밝혀둔다.There are 9 K values (K 1 to K 9 ) obtained in advance for each junction box location (+ next connection point) using the line constant calculation program, and the standard division by subdividing the section between each 2 junction boxes into 2 The number of K values obtained including the points is 18 (K' 1 ~ K' 18 ). In FIG. 3, it is revealed that the 18 K values (K' 1 to K' 18 ) are expressed as K 1 to K 18 .

A S/S에서 측정한 고장전압, 전류, 세분화한 18개의 K값을 이용하여, 하기 수학식 5에 적용하여, 18개의 고장점 Z1을 구한다. Using the fault voltage, current, and subdivided 18 K values measured in A S/S, Equation 5 is applied to obtain 18 fault points Z1.

Figure pat00007
Figure pat00007

여기서, n이 클수록, 세분화가 클수록, 고장점표정 더욱 정확해진다.Here, the larger n and the larger the subdivision, the more accurate the fault point expression.

상기 수학식 5는 n개의 각 구간들에 대하여, 하기 수학식 6과 같이 표현할 수 있으며, 도 1b에서는 하기 수학식 6을 사용하였다.Equation 5 may be expressed as Equation 6 below for each of the n sections, and Equation 6 below is used in FIG. 1B.

Figure pat00008
Figure pat00008

즉, 도 1의 상기 정상분 임피던스를 산출하는 단계(S150)에서는, 상기 수학식 5 또는 상기 수학식 6에 따라 상기 정상분 임피던스를 계산할 수 있다.That is, in the step of calculating the normal component impedance (S150) of FIG. 1, the normal component impedance may be calculated according to Equation 5 or Equation 6 above.

도 1의 S160 단계에서는, 상술한 과정과 같이 고장시 연계점에서의 전압, 전류 측정값을 상기 선로정수(Kn)에 반영한 수학식들을 도출하여 얻어진 산출 정상분 임피던스(Z1n,fault)와 상기 선로정수(Kn)의 구성요소로서 기재된 정상분 임피던스(Z1n)의 차이를, 예컨대, 하기 수학식 7과 같이 확인할 수 있다. In step S160 of FIG. 1, as in the above-described process, the calculated positive impedance (Z 1n,fault ) obtained by deriving equations reflecting the measured values of voltage and current at the connection point in case of a fault to the line constant (Kn) and the The difference in the positive impedance (Z 1n ) described as a component of the line constant (Kn) can be confirmed, for example, as shown in Equation 7 below.

Figure pat00009
Figure pat00009

도 1의 S170 단계에서는, 상기 수학식 7에 따라 얻어진 n(=18)개의 Errorn들 중 가장 작은 값을 가지는 기준 지점(기준 설치물로서 접속함 or 기준 분할 지점)을 고장점으로 추정한다.In step S170 of FIG. 1 , a reference point having the smallest value among n (= 18) error n obtained according to Equation 7 (connected as a reference installation or reference division point) is estimated as a fault point.

도 4는 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 장치의 일 실시예를 도시한 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an embodiment of a line failure point detection device according to the spirit of the present invention.

도시한 선로 고장점 표정 장치는, 도 1 및 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 방법을 수행하며, 연계점으로서 변전소에 대한 중앙 관리 서버, 변전소 서버, 지능형 보호 계전기 등 다양한 컴퓨팅 장치의 내부 SW 모듈로서 구현될 수 있다.The illustrated line failure point determination device performs the line failure point determination method according to the idea of the present invention as described above in FIG. It can be implemented as an internal SW module of the device.

도시한 선로 고장점 표정 장치(100)는, 대상 선로의 구간별 선로정수 정보들로 이루어진 선로정수 DB(120); 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 획득하는 고장 데이터 획득부(140); 및 상기 고장시의 선로의 측정값과, 상기 선로정수 DB상의 각 선로정수값을 적용하여 정상분 임피던스를 산출하고, 상기 선로의 각 구간들에 대하여, 산출된 정상분 임피던스와 상기 선로정수 DB에 기재된 정상분 임피던스의 차이를 확인하고, 가장 차이가 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 고장점 추정부(160)를 포함할 수 있다. The illustrated line failure point determination device 100 includes a line constant DB 120 composed of line constant information for each section of the target line; a failure data acquisition unit 140 that acquires measured values of voltage and current of a line at the time of failure; and by applying the measured value of the line at the time of the failure and each line constant value on the line constant DB to calculate the constant impedance, and for each section of the line, the calculated constant impedance and the line constant DB It may include a fault point estimator 160 that checks the difference in the described positive impedance and estimates the reference point of the section with the smallest difference as the fault point.

도시한 상기 선로정수 DB(120)는, 상기 대상 선로의 기준 설치물들(접속함, 철탑)에 대한 시공 정보들로부터 도출된 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로정수가 기록된 설치물 선로정수 DB(122); 및 2개의 연속적인 기준 설치물들 사이의 선로를 기준 분할 지점들로 가상으로 분할하고, 상기 연계점에서 각 기준 분할 지점까지의 선형적으로 산출된 분할 선로정수를 획득하는 분할 선로정수 획득부(124)를 포함한다.The illustrated line constant DB 120 is an installation line constant DB in which the line constants from the connection point derived from the construction information on the reference installations (junction box, steel tower) of the target line to each reference installation are recorded ( 122); and a dividing line constant acquisition unit 124 that virtually divides a line between two consecutive reference installations into reference dividing points and obtains a dividing line constant calculated linearly from the connection point to each reference dividing point. ).

예컨대, 상기 기준 설치물은 3상 지중 송전 선로의 접속함 및/또는 3상 가공 송전 선로의 철탑이며, 상기 시공 정보는 각 접속함에 대한 접지 처리 정보 및/또는 송전탑들간의 선종 정보(예: 선로의 재료 정보나 절연/차폐 피복 정보)를 포함할 수 있다. For example, the reference installation is a junction box of a three-phase underground transmission line and/or a steel tower of a three-phase overhead transmission line, and the construction information is grounding processing information for each junction box and/or line type information between transmission towers (eg, line material information or insulation/shielding coating information).

도 2에 도시한 실시예에 따른 선로 고장점 표정 방법을 수행하는 경우, 상기 고장점 추정부(160)는, 상기 수학식 5 또는 수학식 6에 따라 상기 정상분 임피던스를 계산하는 정상분 임피던스를 산출부(162); 및 대상 선로의 다수개(n개) 구간에 대한 상기 정상분 임피던스를 산출부(162)에서 산출한 정상분 임피던스(Z1n,fault)와 상기 선로정수 DB에 선로정수(Kn)의 구성요소로서 기재된 정상분 임피던스(Z1n)의 차이를 상기 수학식 7에 따라 확인하고 가장 차이가 작은 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 비교/고장점 추정부(164)를 포함할 수 있다.In the case of performing the line fault finding method according to the embodiment shown in FIG. 2, the fault point estimator 160 calculates the normal impedance according to Equation 5 or Equation 6. calculation unit 162; And the components of the normal component impedance (Z 1n,fault ) calculated by the calculation unit 162 for the normal component impedance for a plurality (n) sections of the target line and the line constant (K n ) in the line constant DB. A comparison/failure point estimator 164 may include a comparison/failure point estimator 164 for confirming the difference in the normal component impedance (Z 1n ) described as Equation 7 and estimating a reference point of a small section with the smallest difference as a failure point.

도시한 상기 고장 데이터 획득부(140)는, 대상 선로의 운영을 수행하고 관리하기 위한 선로 관리 서버(10)로부터 고장 인지 이후 계전기의 보호 동작 수행전의 전압 및 전류 측정값들을 포함하는 고장 기록데이터를 전송받을 수 있다. 다른 구현에서는, 상기 연계점에 설치된 보호계전기로부터 고장시의 전압 및 전류 측정값을 입력받을 수 있다.The failure data acquisition unit 140 shown receives failure record data including voltage and current measurement values before the protective operation of the relay after failure recognition from the line management server 10 for operating and managing the target line. can be sent In another implementation, voltage and current measurement values at the time of failure may be received from a protection relay installed at the connection point.

도시한 설치물 선로정수 DB(122)는 외부의 송전선로 시설물 관리를 수행하는 설비 관리 서버(20)에 저장된 송전선로상의 각 설치물(예: 접속함, 철탑)에 대한 시공 정보를 독출하여, 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로정수들을 획득할 수 있다.The illustrated installation line constant DB 122 reads construction information for each installation (eg, junction box, steel tower) on the transmission line stored in the facility management server 20 that performs external transmission line facility management, and connects the connection point It is possible to obtain the line constants from to each standard installation.

SW 모듈 형태의 도시한 선로 고장점 표정 장치(100)의 구현 개소(서버/컴퓨터 종류)에 따라서는 해당 개소의 관리자를 지원하기 위해, 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 방법의 수행에 따른 결과로서 표정된 고장점 정보 등을 디스플레이 화면이나 리포트 형태로 출력하는 결과 출력부(180)를 더 포함할 수 있다. 상기 결과 출력부는 추정한 고장점인 특정 기준 지점 정보와, 상기 특정 기준 지점을 고장점으로 산출한 근거가 되는 자료로서, 모든 기준 지점들의 상기 수학식 7에 따른 임피던스 차이(오차)값들을 그래프나 테이블 형태로 함께 제공할 수 있다.Depending on the implemented location (server/computer type) of the shown line fault finding device 100 in the form of a SW module, in order to support the manager of the corresponding area, according to the execution of the line fault finding method according to the spirit of the present invention It may further include a result output unit 180 that outputs fault point information expressed as a result in the form of a display screen or a report. The result output unit displays information on a specific reference point, which is an estimated failure point, and impedance difference (error) values according to Equation 7 of all reference points as data that is a basis for calculating the specific reference point as a failure point. It can be presented together in table form.

고장에 대한 조치가 완료된 후에 상기 관리자는, 선로 고장점 표정 장치(100)에 실제로 발생된 고장 위치를 입력할 수 있다. 이 때, 선로 고장점 표정 장치(100)는 입력된 실제 발생 고장 위치의 전후로 인접한 2 기준 기점들이 추정된 고장 위치에 속하지 않고, 실제 발생 고장 위치의 전후로 인접한 2 기준 기점들에 대하여 상기 정상분 임피던스를 산출부(162)에서 산출한 임피던스 오차들과 추정된 고장 위치에 대하여 상기 정상분 임피던스를 산출부(162)에서 산출한 임피던스 오차의 차이가 소정 기준값 이상이면, 대상 선로의 시공 정보의 기재 오류 가능성이 높다고 판정할 수 있다. 이 경우, 상기 결과 출력부(180)는, 대상 선로의 시공 정보의 기재 오류 가능성을 디스플레이/리포팅할 수 있다.After the measures for the failure are completed, the manager may input the location of the actual failure to the line failure point estimation device 100 . At this time, the line failure point estimation apparatus 100 does not belong to the estimated failure position, and the two reference origins adjacent to the input actual fault position do not belong to the estimated fault position, and the positive impedance for the two reference reference points adjacent to the actual fault position. If the difference between the impedance errors calculated by the calculating unit 162 and the impedance error calculated by the calculating unit 162 for the normal component impedance for the estimated fault location is greater than or equal to a predetermined reference value, a description error in the construction information of the target line It can be determined that the probability is high. In this case, the result output unit 180 may display/report the possibility of a description error in the construction information of the target line.

이하, 본 발명의 사상에 따른 선로 고장점 표정 방법의 정확도를 살펴보기 위한 시뮬레이션(모의실험) 수행 결과를 기술한다.Hereinafter, simulation (simulation) performance results for examining the accuracy of the line failure point detection method according to the idea of the present invention will be described.

먼저, 도 3에 도시한 구간 구성을 갖는 지중송전선로에 대하여 시뮬레이션(모의실험) 수행 결과를 설명한다.First, results of simulation (simulation) performed on the underground transmission line having the section configuration shown in FIG. 3 will be described.

시뮬레이션 대상인 지중송전선로는, 지중구간 100% 선로로서, XLPE2000 2.924km , 편단접지, 절연접속함을 포함하고 있다.The underground transmission line, which is a simulation target, is a 100% underground line, and includes XLPE2000 2.924km, one-end grounding, and an insulated junction box.

도 5는 도 3의 각 접속함(설치물) 지점에서의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 나타내는 그래프이다.FIG. 5 is a graph showing positive-segment impedance and zero-segment impedance at each connection box (installation) point in FIG. 3 .

도시한 바와 같이 편단접지 및 절연접속함 설치개소로 비선형 특성을 보임을 알 수 있으며, 이를 테이블 형태로 정리하면 하기 표 1과 같다. As shown, it can be seen that non-linear characteristics are exhibited at the installation location of the one-end grounding and the insulated junction box.

Figure pat00010
Figure pat00010

도 6은 도 3에 도시한 구간 구성을 갖는 지중송전선로에 대한 시뮬레이션 회로도이다.FIG. 6 is a simulation circuit diagram of an underground transmission line having the section configuration shown in FIG. 3 .

도 6에 도시한 지중케이블 시뮬레이션 회로도를 적용하여, 접속함(J/B) 지점별 고장발생시, 보호계전기에서 계측하는 V, I를 취득하기 위해, EMTP를 활용하여 지중케이블 모델링을 시행하였다.By applying the underground cable simulation circuit diagram shown in FIG. 6, in order to obtain V and I measured by the protection relay when a failure occurs at each junction box (J / B) point, underground cable modeling was performed using EMTP.

도 6의 시뮬레이션 회로도 상에서 본 발명의 고장점 표정 방법에 따른 고장점 계산의 성능을 알아보기 위해, 상기 모델에서 J/B 9개 위치에서 1선지락 고장을 발생시키고, 보호계전기에서 계측하는 V, I 취득하고, 본 발명의 사상에 따라 개선된 고장점표정 알고리즘을 통해, 고장점 계산 및 모델에서 고장발생된 지점과의 오차 계산 결과를 하기 표 2에 나타내었다. In order to examine the performance of fault point calculation according to the fault point identification method of the present invention on the simulation circuit diagram of FIG. 6, a 1-line ground fault is generated at 9 J/B locations in the model, V measured by the protective relay, I was obtained, and the results of calculating the failure point and the error with the point where the failure occurred in the model are shown in Table 2 through the fault point expression algorithm improved according to the spirit of the present invention.

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 표 2에서 시뮬레이션 상에서의 실제 고장점과 본 발명의 사상에 따라 추정한 고장점의 위치는 100% 일치하며, 본 발명의 사상에 따라 고장점 표정 과정에 있어서 사용되는 정상분 임피던스들의 오차는 고장점에서 최대 3.7 정도로 매우 낮아, 고장점 표정에 있어 유용함을 알 수 있다.In Table 2, the actual fault point on the simulation and the location of the fault point estimated according to the idea of the present invention match 100%, and the error of the positive impedances used in the process of finding the fault point according to the idea of the present invention is high. It is very low at the maximum of 3.7 in the strong point, and it can be seen that it is useful in the expression of the failure point.

다음, 지중 + 가공 선로 형태의 복합송전선로에 대하여 시뮬레이션(모의실험) 수행 결과를 설명한다.Next, simulation (simulation) performance results for the complex transmission line in the form of underground + overhead line will be described.

도 7은 지중 + 가공 선로 형태의 복합송전선로에 대하여 본 발명의 사상에 따른 고장점 표정을 수행하는데 있어서의 구간들의 구분을 도시한 개념도이다.FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating division of sections in performing a fault point determination according to the spirit of the present invention with respect to a complex transmission line in the form of an underground + overhead line.

시뮬레이션 대상인 복합송전선로는, 지중 + 가공 복합선로로서 선로 2.924km + ACSR 410sq 2B 5km의 수치를 갖는다. The complex transmission line, which is a simulation target, has a value of 2.924 km of line + ACSR 410sq 2B 5km as an underground + overhead complex line.

도 8은 도 7의 각 설치물(접속함 및 철탑) 지점에서의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스를 나타내는 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing positive-segment impedance and zero-segment impedance at each installation (connection box and steel tower) point in FIG. 7 .

도시한 바와 같이 각 설치물(접속함 및 철탑)들 특히, 편단접지 및 절연접속함 설치개소로 비선형 특성을 보임을 알 수 있으며, 이를 테이블 형태로 정리하면 하기 표 3과 같다. As shown, it can be seen that each installation (junction box and steel tower), in particular, shows nonlinear characteristics at the installation location of one-end grounding and insulated junction box.

Figure pat00012
Figure pat00012

도 9는 도 7에 도시한 구간 구성을 갖는 복합송전선로에 대한 시뮬레이션 회로도이다.FIG. 9 is a simulation circuit diagram of a complex transmission line having the section configuration shown in FIG. 7 .

도 9에 도시한 지중케이블 시뮬레이션 회로도를 적용하여, 접속함(J/B) 및 철탑 지점별 고장발생시, 보호계전기에서 계측하는 V, I를 취득하기 위해, EMTP를 활용하여 지중케이블 모델링을 시행하였다.By applying the underground cable simulation circuit diagram shown in FIG. 9, in order to obtain V and I measured by the protection relay when a failure occurs at each junction box (J / B) and pylon point, EMTP was used to perform underground cable modeling. .

도 9의 시뮬레이션 회로도 상에서 본 발명의 고장점 표정 방법에 따른 고장점 계산의 성능을 알아보기 위해, 상기 모델에서 J/B 9개 위치, 철탑 6개 위치에서 1선지락 고장을 발생시키고, 보호계전기에서 계측하는 V, I 취득하고, 본 발명의 사상에 따라 개선된 고장점표정 알고리즘을 통해, 고장점 계산 및 모델에서 고장발생된 지점과의 오차 계산 결과를 하기 표 4에 나타내었다. In order to examine the performance of fault point calculation according to the fault point identification method of the present invention on the simulation circuit diagram of FIG. 9, one line ground fault was generated at 9 J/B locations and 6 steel tower locations in the model, and the protective relay The results of calculating the failure point and the error with the point where the failure occurred in the model are shown in Table 4 through the acquisition of V and I measured in , and the fault point calculation algorithm improved according to the spirit of the present invention.

Figure pat00013
Figure pat00013

상기 표 4에서 시뮬레이션 상에서의 실제 고장점과 본 발명의 사상에 따라 추정한 고장점의 위치는 100% 일치하며, 본 발명의 사상에 따라 고장점 표정 과정에 있어서 사용되는 정상분 임피던스들의 오차는 고장점에서 접속함의 경우 최대 3.7 정도로, 철탑의 경우 7.8정도로 매우 낮아, 고장점 표정에 있어 유용함을 알 수 있다. 철탑보다 지중선로 접속함에서 보다 오차가 작아, 지중선로의 경우가 더욱 정확할 것이라고 추측할 수 있는데, 이는 지중송선선로의 시공정보가 더 상세하고 정확함에 기인한 것이라고 예상한다.In Table 4, the actual fault point on the simulation and the location of the fault point estimated according to the idea of the present invention match 100%, and the error of the positive impedances used in the process of finding the fault point according to the idea of the present invention is high. In terms of advantages, it is very low at the maximum of 3.7 in the case of junction boxes and about 7.8 in the case of steel towers, so it can be seen that it is useful in the expression of the failure point. It can be assumed that the case of the underground line will be more accurate because the error is smaller than that of the connection of the underground line rather than the steel tower.

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.

국내에서는 송전 선로에 대해서는 접지 항목에 대한 시공 정보를 보유/관리하는 반면, 배전 선로에서는 이와 같은 시공 정보를 보유/관리하지 않음을 감안하여, 상술한 본 발명의 설명은 송전 선로에 대하여 기재되었다. 그러나, 접지 항목에 대한 시공 정보를 보유/관리하는 배전 선로에도 적용될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. The description of the present invention described above has been described with respect to transmission lines, considering that while construction information on grounding items is held/managed for power transmission lines in Korea, such construction information is not held/managed in distribution lines. However, it can also be applied to distribution lines that hold/manage construction information on grounding items, which, of course, also falls within the scope of the present invention.

100 : 선로 고장점 표정 장치
120 : 선로정수 DB
122 : 설치물 선로정수 DB
124 : 분할 선로정수 획득부
140 : 고장 데이터 획득부
160 : 고장점 추정부
162 : 정상분 임피던스를 산출부
164 : 비교/고장점 추정부
180 : 결과 출력부
100: line fault point expression device
120: line constant DB
122: installation line constant DB
124: division line constant acquisition unit
140: failure data acquisition unit
160: fault point estimation unit
162: normal component impedance calculation unit
164: comparison/failure point estimator
180: result output unit

Claims (13)

대상 선로의 구간별 선로정수 정보들로 이루어진 선로정수 DB를 구성하는 단계;
고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 확보하는 단계;
상기 고장시의 선로의 측정값과, 상기 선로정수 DB상의 각 선로정수값을 적용하여 정상분 임피던스를 산출하는 단계;
상기 선로의 각 구간들에 대하여, 산출된 정상분 임피던스와 상기 선로정수 DB에 기재된 정상분 임피던스의 차이를 확인하는 단계; 및
가장 차이가 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 단계
를 포함하는 선로 고장점 표정 방법.
constructing a line constant DB consisting of line constant information for each section of the target line;
obtaining measured values of voltage and current of a line at the time of failure;
Calculating a normal component impedance by applying the measured value of the line at the time of failure and each line constant value on the line constant DB;
For each section of the line, checking a difference between the calculated positive impedance and the positive impedance described in the line constant DB; and
Step of estimating the reference point of the section with the smallest difference as the failure point
A line failure point expression method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 선로정수 DB를 구성하는 단계는,
상기 대상 선로의 기준 설치물들에 대한 시공 정보들로부터, 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로정수를 도출하는 단계; 및
2개의 연속적인 기준 설치물들 사이의 선로를 기준 분할 지점들로 가상으로 분할하고, 상기 연계점에서 각 기준 분할 지점까지의 선로정수를 선형적으로 산출하는 단계
를 포함하는 선로 고장점 표정 방법.
According to claim 1,
The step of constructing the line constant DB,
Deriving a line constant from a connection point to each reference installation from construction information on reference installations of the target line; and
Virtually dividing a line between two consecutive reference installations into reference division points, and linearly calculating a line constant from the connection point to each reference division point
A line failure point expression method comprising a.
제2항에 있어서,
상기 기준 설치물은 3상 지중 송전 선로의 접속함이며,
상기 시공 정보는 각 접속함에 대한 접지 처리 정보를 포함하는 선로 고장점 표정 방법.
According to claim 2,
The reference installation is a junction box of a three-phase underground transmission line,
Wherein the construction information includes grounding processing information for each junction box.
제1항에 있어서,
상기 정상분 임피던스를 산출하는 단계에서는,
하기 수학식에 따라 상기 정상분 임피던스를 계산하는 선로 고장점 표정 방법.
Figure pat00014

According to claim 1,
In the step of calculating the normal component impedance,
A line fault point finding method for calculating the normal component impedance according to the following equation.
Figure pat00014

제1항에 있어서,
상기 고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 확보하는 단계에서는,
연계점의 보호계전기로부터 고장시의 전압 및 전류 측정값을 입력받거나,
선로 관리 서버로부터 고장 기록데이터를 전송받는 선로 고장점 표정 방법.
According to claim 1,
In the step of securing the measured values of the voltage and current of the line at the time of the failure,
Receive voltage and current measurement values at the time of failure from the protective relay at the connection point,
A method for determining the fault point of a line that receives fault record data from the line management server.
제1항에 있어서,
상기 선로정수 DB는,
상기 선로 상의 다수개의 기준 지점들에 대하여, 연계점에서 각 기준 지점까지의 정상분 임피던스 및 영상분 임피던스가 기재된 선로 고장점 표정 방법.
According to claim 1,
The line constant DB,
A line failure point expression method in which positive and zero-segment impedances from a connection point to each reference point are described for a plurality of reference points on the line.
대상 선로의 구간별 선로정수 정보들로 이루어진 선로정수 DB;
고장시의 선로의 전압 및 전류의 측정값을 획득하는 고장 데이터 획득부; 및
상기 고장시의 선로의 측정값과, 상기 선로정수 DB상의 각 선로정수값을 적용하여 정상분 임피던스를 산출하고, 상기 선로의 각 구간들에 대하여, 산출된 정상분 임피던스와 상기 선로정수 DB에 기재된 정상분 임피던스의 차이를 확인하고, 가장 차이가 작은 구간의 기준 지점을 고장점으로 추정하는 고장점 추정부
를 포함하는 선로 고장점 표정 장치.
a line constant DB consisting of line constant information for each section of the target line;
a failure data acquisition unit that acquires measured values of voltage and current of a line at the time of failure; and
The measured value of the line at the time of failure and each line constant value in the line constant DB are applied to calculate the normal impedance, and for each section of the line, the calculated constant impedance and the line constant DB Fault point estimator that checks the difference in normal-sequence impedance and estimates the reference point of the section with the smallest difference as the fault point
Line failure point expression device comprising a.
제7항에 있어서,
상기 선로정수 DB는,
상기 대상 선로의 기준 설치물들에 대한 시공 정보들로부터 도출된 연계점에서 각 기준 설치물까지의 선로정수가 기록된 설치물 선로정수 DB; 및
2개의 연속적인 기준 설치물들 사이의 선로를 기준 분할 지점들로 가상으로 분할하고, 상기 연계점에서 각 기준 분할 지점까지의 선형적으로 산출된 분할 선로정수를 획득하는 분할 선로정수 획득부
를 포함하는 선로 고장점 표정 장치.
According to claim 7,
The line constant DB,
An installation line constant DB in which the line constants from the connection point derived from the construction information on the reference installations of the target line to each reference installation are recorded; and
A division line constant acquisition unit that virtually divides a line between two consecutive reference installations into reference division points, and obtains a division line constant calculated linearly from the connection point to each reference division point.
Line failure point expression device comprising a.
제8항에 있어서,
상기 기준 설치물은 3상 지중 송전 선로의 접속함이며,
상기 시공 정보는 각 접속함에 대한 접지 처리 정보를 포함하는 선로 고장점 표정 장치.
According to claim 8,
The reference installation is a junction box of a three-phase underground transmission line,
The construction information includes grounding processing information for each junction box.
제7항에 있어서,
상기 고장점 추정부는,
하기 수학식에 따라 상기 정상분 임피던스를 계산하는 정상분 임피던스를 산출부를 포함하는 선로 고장점 표정 장치.
Figure pat00015

According to claim 7,
The fault point estimation unit,
A line fault point locating device including a constant impedance calculator for calculating the positive impedance according to the following equation.
Figure pat00015

제7항에 있어서,
상기 고장 데이터 획득부는,
선로 관리 서버로부터 고장 인지 이후 계전기의 보호 동작 수행전의 전압 및 전류 측정값들을 포함하는 고장 기록데이터를 전송받는 선로 고장점 표정 장치.
According to claim 7,
The failure data acquisition unit,
A line fault point identification device that receives fault record data including voltage and current measurement values before the protective operation of the relay after fault recognition from the line management server.
제7항에 있어서,
표정된 고장점 정보를 디스플레이 화면 또는 리포트 형태로 출력하는 결과 출력부
를 더 포함하는 선로 고장점 표정 장치.
According to claim 7,
Result output unit that outputs the expressed failure point information in the form of a display screen or report
Line failure point expression device further comprising a.
제12항에 있어서,
상기 결과 출력부는,
대상 선로의 시공 정보의 기재 오류 가능성을 출력하는 선로 고장점 표정 장치.











According to claim 12,
The result output unit,
A line fault point display device that outputs the possibility of description errors in the construction information of the target line.











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사후 고장분석에 기초한 송전케이블 선로정수 산정기준의 개선(전기학회논문지 69(11), 2020.11, 1649-1658)
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