KR20240000800A - 분산전원 연계 배전계통의 단선 및 단선 후 지락고장 복합검출 장치 및 그 방법 - Google Patents

분산전원 연계 배전계통의 단선 및 단선 후 지락고장 복합검출 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전선로로부터 전압 및 전류의 파형을 포함하는 상태 정보를 검출하는 센서 모듈, 및 센서 모듈을 통해 검출되는 상태 정보를 주기별로 구분하여 저장하고, 저장된 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에서 고장 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고, 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에 발생한 고장의 유형을 식별하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

분산전원 연계 배전계통의 단선 및 단선 후 지락고장 복합검출 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING DISCONNECTION AND GROUND FAULT FOR POWER DISTRIBUTION SYSTEM WITH DISTRIBUTED GENERATION AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 배전계통 감시 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배전계통에 지락 또는 단선이 발생하였는지 여부를 감시할 수 있는 배전계통 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 변전소와 수용가를 연결하여 전력을 공급하는 역할을 하는 배전선로에서 뇌우, 외부 접촉, 보호기기의 오동작을 포함한 다양한 원인으로 인해 단선 등의 고장이 빈번하게 발생한다. 이에 따라, 현재 배전계통에는 배전선로의 감시를 위한 다양한 감시 시스템이 적용되고 있다.
그러나, 이러한 종래 배전선로 감시 시스템의 경우 다음과 같은 문제점이 존재한다. 첫째, 단선검출기(OPD: Open Phase Deterctor)나 능동센서와 같은 전용 검출 장치를 활용하는 방식의 경우 추가적인 기기의 제작 및 설치로 인한 경제성 문제가 발생할 수 있다. 둘째, 파형분석 및 인공지능 기법을 활용하는 방식의 경우 대상 계통 및 계통환경의 변화에 따라 검출기준의 수립이 문제될 수 있으며, 인공지능의 학습을 수행하기 위해 막대한 데이터가 요구되는 문제가 존재한다. 셋째, 현행 피더단말장치(FRTU)를 이용하는 방식의 경우 단선 검출을 위해 단순한 계측요소(결상, 전압 및 전류불평형 등)만을 이용하므로, 분산전원의 연계에 따른 변화를 충분히 반영하지 못하여 분산전원이 연계된 복잡한 배전계통에서는 그 정확도가 떨어지는 문제점이 존재한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-2129714호(2020.06.29.)의 '배전선로의 단선을 검출하는 시스템 및 그 동작 방법'에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 착안된 것으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 목적은 배전선로에 대한 전압 및 전류의 파형으로부터 산출되는 다변량 요소를 복합적으로 고려하여 배전선로에 발생한 지락 또는 단선을 검출할 수 있는 배전계통 감시 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전계통 감시 장치는 배전선로로부터 전압 및 전류의 파형을 포함하는 상태 정보를 검출하는 센서 모듈; 및 상기 센서 모듈을 통해 검출되는 상태 정보를 주기별로 구분하여 저장하고, 상기 저장된 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에서 고장 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에 발생한 고장의 유형을 식별하는 프로세서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제5 고장 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 제1 내지 제5 고장 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 제1 고장 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제2 고장 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제3 고장 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제4 고장 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 제5 고장 조건은 전류불평형이 발생하는 조건인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제3 지락 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 제1 내지 제3 지락 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 지락 조건은 과전류가 발생하는 조건이고, 상기 제2 지락 조건은 건전상전압(상기 고장 이벤트가 발생한 상을 제외한 나머지 상의 전압) 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 지락 조건은 전류 증가가 발생하는 조건인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 배전선로에 지락이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제7 단선 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 판단 결과에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 단선 조건은 전류 감소가 발생하는 조건이고, 상기 제2 단선 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 단선 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제4 단선 조건은 전류 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제5 단선 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제6 단선 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제7 단선 조건은 전압 및 전류 간의 위상차 변동이 발생하는 조건인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 제1 단선 조건이 만족되는 경우, 상기 제2 및 제5 단선 조건이 만족되는 경우, 상기 제3 단선 조건과 상기 제5 내지 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 및 상기 제4 단선 조건과 상기 제5 및 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 상기 배전선로에 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 제2 단선 조건이 만족되고 상기 제5 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 상기 제3 단선 조건이 만족되고 상기 제5 내지 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 및 상기 제4 단선 조건이 만족되고 상기 제5 및 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 상기 배전선로에 단선이 발생했을 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 지락 발생 이후로부터 소정의 시간 이내에 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고, 상기 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 다시 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제4 전이 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 제1 전이 조건이 만족되고 상기 제2 내지 제4 전이 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제1 전이 조건은 전류불평형이 발생하는 조건이고, 상기 제2 전이 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 전이 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제4 전이 조건은 전류 변동이 발생하는 조건인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되었는지 여부를 판단하고, 상기 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 프로세서는, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 고장 이벤트의 발생 전후 간 전류의 첨도 변화율을 산출하고, 상기 산출된 첨도 변화율에 기반하여 아크의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배전계통 감시 방법은 프로세서가, 센서 모듈을 통해 배전선로로부터 전압 및 전류의 파형을 포함하는 상태 정보를 검출하는 단계; 상기 프로세서가, 상기 센서 모듈을 통해 검출되는 상기 상태 정보를 주기별로 구분하여 저장하는 단계; 상기 프로세서가, 상기 저장된 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에서 고장 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 프로세서가, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에 발생한 고장의 유형을 식별하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 배전선로에 대한 전압 및 전류의 파형으로부터 산출되는 다변량 요소(전압 및 전류의 변동, 결상, 불평형, 위상차 등)를 복합적으로 고려하여 배전선로에 발생한 지락 고장 또는 단선 고장을 검출함으로써 배전계통의 감시에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 지락 고장 이후에 발생되는 배전선로에 대한 전압 및 전류의 파형을 분석함으로써 지락 고장의 파급으로 인해 발생하는 단선 고장을 검출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 배전선로에 대한 전류의 파형을 분석함으로써 배전선로에서 지락 고장 또는 단선 고장 발생 시 아크가 동반되어 발생하였는지 여부를 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치를 보인 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 고장 이벤트의 발생 여부를 판단하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 고장의 유형을 식별하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 전이 이벤트의 발생 여부를 판단하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 아크의 발생 여부를 판단하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 방법을 보인 흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 분산전원 연계 배전계통의 단선 및 단선 후 지락고장 복합검출 장치 및 그 방법을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하에서는 설명의 편의를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 분산전원 연계 배전계통의 단선 및 단선 후 지락고장 복합검출 장치 및 그 방법을 배전계통 감시 장치 및 방법으로 기술하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치를 보인 블록 구성도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치는 센서 모듈(100), 통신 모듈(200), 메모리(300) 및 프로세서(400)를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치는 배전선로에 구비되는 일종의 단말 장치(FRTU: Feeder Remote Terminal Unit)일 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치는 분산전원이 연계된 배전계통에 적용하기 위한 장치일 수 있다.
센서 모듈(100)은 전압 센서 및 전류 센서를 포함할 수 있다. 전압 센서는 배전선로에 구비되어, 배전선로로부터 전압의 파형을 검출하고, 검출된 전압의 파형을 후술하는 프로세서(400)로 출력할 수 있다. 전류 센서는 배전선로에 구비되어, 배전선로로부터 전류의 파형을 검출하고, 검출된 전류의 파형을 프로세서(400)로 출력할 수 있다. 센서 모듈(100)을 통해 검출되는 전압 및 전류의 파형은 배전선로에 지락 또는 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는데 이용될 수도 있고, 배전선로에 아크가 발생하였는지 여부를 판단하는데 이용될 수도 있다. 한편, 센서 모듈(100)을 통해 배전선로로부터 검출되는 전압 및 전류의 파형은 상태 정보로 정의될 수 있다.
통신 모듈(200)은 프로세서(400)의 제어에 따라 주장치(예: 관리 서버)와 유선 또는 무선 통신을 수행할 수 있다. 여기서, 주장치는 배전계통 감시 장치로부터 전송되는 정보를 관리자에게 인지시키기 위한 장치일 수 있다.
메모리(300)에는 프로세서(400)가 배전선로에 지락 또는 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는 과정에서 요구되는 각종 데이터가 미리 저장되어 있을 수 있다. 또한, 메모리(300)에는 프로세서(400)가 배전선로에 지락 또는 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는 과정에서 산출되는 각종 데이터가 저장될 수 있다.
프로세서(400)는 센서 모듈(100)을 통해 검출되는 상태 정보를 주기별로 구분하여 저장하고, 저장된 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에서 고장 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고, 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에 발생한 고장의 유형을 식별할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 상태 정보를 분석하여 배전선로에 고장 징후가 발생하였는지 여부를 판단하고, 고장 징후가 발생한 것으로 판단되는 경우 상태 정보를 분석하여 배전선로에 발생한 고장의 유형이 지락인지 또는 단선인지 여부를 판단할 수 있다.
프로세서(400)는 센서 모듈(100)을 통해 검출되는 아날로그 측정값을 샘플링하여 이산신호를 생성하고, 생성된 이산신호를 주기별로 구분하고, 주기별 이산신호를 토대로 주기별 전압 또는 전류에 대한 실효치, 전압-전류 위상차, 임피던스 및 전류의 첨도 등을 계산하여 메모리(300)에 저장할 수 있다. 메모리(300)에 저장된 주기별 전압 또는 전류에 대한 실효치, 전압-전류 위상차, 임피던스 및 전류의 첨도 등은 고장 이벤트의 발생 여부를 판단하거나, 고장의 유형을 식별하거나, 지락의 파급으로 인한 단선의 발생 여부를 판단하거나, 또는 아크의 발생 여부를 판단하는데 이용될 수 있다. 프로세서(400)는 센서 모듈(100)을 통해 검출되는 상태 정보를 처리하여 주기적으로 메모리(300)에 저장되는 정보를 업데이트할 수 있다. 이에 따라, 메모리(300)에는 현재 시점으로부터 소정의 주기 이전부터 현재 시점까지에 대한 정보(예: 상태 정보로부터 계산되는 실효치, 전압-전류 위상차, 임피던스 및 전류의 첨도 등)가 저장될 수 있다.
이러한 프로세서(400)는 중앙 처리 장치(CPU: Central Processing Unit), MCU(Micro Controller Unit) 또는 SoC(System on Chip)로 구현될 수 있으며, 운영 체제 또는 어플리케이션을 구동하여 프로세서(400)에 연결된 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있으며, 메모리(300)에 저장된 적어도 하나의 명령을 실행시키고, 그 실행 결과 데이터를 메모리(300)에 저장하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제5 고장 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 제1 내지 제5 고장 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 배전선로에서 고장 발생 시 나타나는 징후들이 고장 조건으로 정의될 수 있으며, 프로세서(400)는 이러한 징후들을 검출되는 경우 배전선로에 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 제1 고장 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 제2 고장 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 제3 고장 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 제4 고장 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 제5 고장 조건은 전류불평형이 발생하는 조건일 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전압 증가, 전압 결상, 전류 결상, 임피던스 변동 및 전류불평형중 적어도 하나가 발생하는 경우 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전압이 증가하는 경우 제1 고장 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전압이 감소하는 경우 제2 고장 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전류가 감소하는 경우 제3 고장 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 임피던스가 변하는 경우 제4 고장 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 영상분 전류가 변동하는 경우 제5 고장 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제3 지락 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 제1 내지 제3 지락 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 지락 발생 시 나타나는 징후들이 지락 조건으로 정의될 수 있으며, 프로세서(400)는 이러한 징후들 중 어느 하나가 검출되는 경우 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
여기서, 제1 지락 조건은 과전류가 발생하는 조건이고, 제2 지락 조건은 건전상전압(고장 이벤트가 발생한 상을 제외한 나머지 상의 전압) 증가가 발생하는 조건이고, 제3 지락 조건은 전류 증가가 발생하는 조건일 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에 과전류, 건전상전압 증가 및 전류 증가 중 적어도 하나가 발생하는 경우 고장 이벤트의 원인을 지락으로 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(400)는 소정치(예: 차단기의 최소동작전류) 이상의 정상분 전류가 검출되는 경우 제1 지락 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 건전상전압이 증가하는 경우 제2 지락 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 정상분 전류가 증가하는 경우 제3 지락 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 배전선로에 지락이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우(즉, 제1 내지 제3 지락 조건 모두 만족되지 않은 경우), 프로세서(400)는 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제7 단선 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 그 판단 결과에 기반하여 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 단선 발생 시 나타나는 징후들이 단선 조건으로 정의될 수 있다. 통상적으로, 배전계통에 연계된 신규 전압원 또는 전류원(예: 분산전원)의 존재 여부 또는 단선의 양태에 따라 배전선로에서 나타나는 징후(잔존 전압 크기, 전류 크기 변동, 임피던스 변동 및 위상차 변동 등)가 상이해질 수 있다. 따라서, 본 실시예는 배전선로에서 나타나는 징후들을 복합적으로 고려하여 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 제1 단선 조건은 전류 감소가 발생하는 조건이고, 제2 단선 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 제3 단선 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 제4 단선 조건은 전류 변동이 발생하는 조건이고, 제5 단선 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 제6 단선 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 제7 단선 조건은 전압 및 전류 간의 위상차 변동이 발생하는 조건일 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함하는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 정산분 전류가 감소하는 경우 제1 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 즉, 고장 이벤트 발생 후의 정상분 전류가 고장 이벤트 발생 전의 정상분 전류에 비해 소정 비율 이상 감소하는 경우 제1 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함하는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전압이 증가한 경우 제2 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함하는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전압이 감소한 경우 제3 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함하는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 정상분 전류가 변화한 경우 제4 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함한 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 임피던스가 변화한 경우 제5 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함하는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전류가 감소한 경우 제6 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함하는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전압 및 전류 간의 위상차가 변화한 경우 제7 단선 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 제1 단선 조건이 만족되는 경우, 제2 및 제5 단선 조건이 만족되는 경우, 제3 단선 조건과 제5 내지 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 제4 단선 조건과 제5 및 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 배전선로에 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 전류 감소가 발생하는 경우, 전압 증가가 발생함과 동시에 임피던스 변동이 발생하는 경우, 전압 결상이 발생함과 동시에 전류 결상, 전류-전압 위상차 변동 및 임피던스 변동 중 적어도 하나가 발생하는 경우, 전류 변동이 발생함과 동시에 전류-전압 위상차 변동 및 임피던스 변동 중 적어도 하나가 발생하는 경우 배전선로에서 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 제2 단선 조건이 만족되고 제5 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 제3 단선 조건이 만족되고 제5 내지 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 제4 단선 조건이 만족되고 제5 및 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우 배전선로에 단선이 발생했을 가능성이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 전압 증가가 발생했지만 임피던스 변동이 발생하지 않은 경우, 전압 결상이 발생했지만 전류 결상, 전류-전압 위상차 변동 및 임피던스 변동이 발생하지 않은 경우, 및 전류 변동이 발생했지만 전류-전압 위상차 변동 및 임피던스 변동이 발생하지 않은 경우 단선의 발생이 확실하지는 않지만 단선이 발생했을 가능성이 높은 상황인 것으로 판단할 수 있다. 이 경우, 사용자는 배전선로에 구비된 다른 감시 장치의 판정 결과를 종합하거나, 또는 현장 순시를 통해 최종 단선 여부를 판정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단되는 경우 주기별 상태 정보에 기반하여 지락 발생 이후로부터 소정의 시간 이내에 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고, 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 지락의 파급으로 인해 배전선로에 단선이 발생하는지 여부를 판단하기 위해 지락의 발생 이후로부터 소정의 시간동안 배전선로를 감시할 수 있다. 이때, 프로세서(400)는 지락의 파급으로 인한 단선의 징후가 배전선로에서 검출되는지 여부를 확인함으로써 배전선로에 대한 감시를 수행할 수 있다. 한편, 프로세서(400)는 배전선로에서 지락의 파급으로 인한 단선의 징후가 검출되는 경우 전술한 방법과 동일한 방법(단선 조건을 통해 단선의 발생 여부를 판단하는 방법)으로 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 다시 확인할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제4 전이 조건의 만족 여부를 판단하고, 제1 전이 조건이 만족되고, 제2 내지 제4 전이 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 지락의 파급으로 인해 단선이 발생 시 나타나는 징후들이 전이 조건으로 정의될 수 있다.
여기서, 제1 전이 조건은 전류불평형이 발생하는 조건이고, 제2 전이 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 제3 전이 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 제4 전이 조건은 전류 변동이 발생하는 조건일 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 전류불평형이 발생하고, 전압 증가, 임피던스 변동 및 전류 변동 중 적어도 하나가 발생하는 경우 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 영상분 전류가 변하는 경우 제1 전이 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전압 증가가 발생하는 경우 제2 전이 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 임피던스가 변하는 경우 제3 전이 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다. 또한, 프로세서(400)는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 정상분 전류가 변하는 경우 제4 전이 조건이 만족된 것으로 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되었는지 여부를 판단하고, 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되지 않은 것으로 판단되는 경우 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 배전선로의 3상 전압 모두가 결상인 경우, 앞선 지락에 의해 보호기기가 트립(trip)된 후 재투입(재폐로)되기 전이므로 새로운 이벤트 판단을 유보할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예는 배전선로의 3상 전압 모두에 결상이 발생하지 않은 경우에만 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 주기별 상태 정보에 기반하여 고장 이벤트의 발생 전후 간 전류의 첨도(krutosis) 변화율을 산출하고, 산출된 첨도 변화율에 기반하여 아크의 발생 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 시점을 포함하는 소정의 주기 내에 소정 비율 이상 전류의 첨도가 변화는 경우 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 다시 말해, 프로세서(400)는 고장 이벤트 발생 후 전류의 첨도 크기가 고장 이벤트 발생 전 전류의 첨도 크기에 비해 소정 비율 변화한 경우 배전선로에 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 프로세서(400)는 하기 수학식 1을 통해 전류의 첨도를 계산할 수 있다.
여기서, Ia[k]는 샘플링별 전류의 크기이고, N은 계산에 이용된 주기의 총 개수이고, 는 N주기 동안의 전류 평균치이고, Krutgaussian은 이상적인 전류(순수한 sine 파형)의 첨도 크기일 수 있다.
프로세서(400)는 통신 모듈(200)을 통해 고장 이벤트 발생 여부, 지락 발생 여부, 단선 발생 여부, 지락의 파급으로 인한 단선의 발생 여부, 및 아크 발생 여부에 대한 판단 결과를 주장치(예: 관리 서버)로 전송할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치는 디스플레이와 같은 출력 모듈(미도시)을 포함할 수도 있으며, 프로세서(400)는 출력 모듈을 통해 전술한 판단 결과를 출력할 수도 있다.
하기 표 1은 본 실시예에 표기된 조건들(고장 조건, 지락 조건, 단선 조건 및 전이 조건)을 정리한 것이다. 이러한 고장, 지락, 단선 및 전이의 검출 및 판정을 위한 조건들은 단선 검출 기준 요소(OFC: Open Fault Condition)로 정의될 수 있다.
조건 관련 요소 프로세서의 기능
고장 조건 지락 조건 단선 조건 전이 조건 아크 조건
OFC1 전압 증가 ○ - ○ ○ -
OFC2 전압 결상 ○ - ○ - -
OFC3 건정상전압 증가 - ○ - - -
OFC4 전류 결상 ○ - ○ - -
OFC5 임피던스 변동 ○ - ○ ○ -
OFC6 위상차 변동 - - ○ - -
OFC7 전류 증가 - ○ - - -
OFC8 전류 감소 - - ○ - -
OFC9 전류 변동 - - ○ ○ -
OFC10 과전류 발생 - ○ - - -
OFC11 전류불평형 발생 ○ - - ○ -
OFC12 첨도 변동 - - - - ○
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 고장 이벤트의 발생 여부를 판단하는 과정을 보인 흐름도이다. 이하에서는 도 2를 참고하여 고장 이벤트의 발생 여부를 판단하는 과정을 살펴보도록 한다.
먼저, 프로세서(400)는 제1 고장 조건(OFC1)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전압 증가가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제1 고장 조건(OFC1)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제1 고장 조건(OFC1)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제2 고장 조건(OFC2)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전압 결상이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제2 고장 조건(OFC2)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제2 고장 조건(OFC2)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제3 고장 조건(OFC4)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전류 결상이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제3 고장 조건(OFC4)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제3 고장 조건(OFC4)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제4 고장 조건(OFC5)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 임피던스 변동이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제4 고장 조건(OFC5)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제4 고장 조건(OFC5)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제5 고장 조건(OFC11)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전류불평형이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제5 고장 조건(OFC11)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제5 고장 조건(OFC11)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 고장 이벤트가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 고장의 유형을 식별하는 과정을 보인 흐름도이다. 이하에서는 도 3을 참고하여 고장의 유형을 식별하는 과정을 살펴보도록 한다.
먼저, 프로세서(400)는 제1 지락 조건(OFC10)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 과전류가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제1 지락 조건(OFC10)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 지락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제1 지락 조건(OFC10)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제2 지락 조건(OFC3)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 건전상전압 증가가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제2 지락 조건(OFC3)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 지락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제2 지락 조건(OFC3)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제3 지락 조건(OFC7)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전류 증가가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제3 지락 조건(OFC7)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 지락이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제3 지락 조건(OFC7)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제1 단선 조건(OFC8)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전류 감소가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제1 단선 조건(OFC8)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제1 단선 조건(OFC8)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제2 단선 조건(OFC1)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전압 증가가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제2 단선 조건(OFC1)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제5 단선 조건(OFC5)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에 임피던스 변동이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 제5 단선 조건(OFC5)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제5 단선 조건(OFC5)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선 의심 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 여기서, 단선 의심 상황은 단선이 확실하지는 않지만 단선의 가능성이 있는 상황으로서, 사용자에 의한 추가 확인이 요구되는 상황을 의미할 수 있다.
한편, 제2 단선 조건(OFC1)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제3 단선 조건(OFC2)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전압 결상이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제3 단선 조건(OFC2)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제5 내지 제7 단선 조건(OFC4, OFC5 및 OFC6) 중 어느 하나가 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에 전류 결상, 임피던스 변동 또는 전류-전압 위상차 변동이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 제5 내지 제7 단선 조건(OFC4, OFC5 및 OFC6) 중 어느 하나가 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제5 내지 제7 단선 조건(OFC4, OFC5 및 OFC6)이 모두 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선 의심 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 제3 단선 조건(OFC2)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제4 단선 조건(OFC9)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전류 변동이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제4 단선 조건(OFC9)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제5 및 제7 단선 조건(OFC5 및 OFC6) 중 어느 하나가 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에 임피던스 변동 또는 전류-전압 위상차 변동이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 제5 및 제7 단선 조건(OFC5 및 OFC6) 중 어느 하나가 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제5 및 제7 단선 조건(OFC5 및 OFC6)이 모두 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선 의심 상황이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
한편, 제4 단선 조건(OFC9)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 배전선로에 단선이 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 즉, 고장 이벤트의 원인이 단선이 아닌 것으로 판단할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 전이 이벤트의 발생 여부를 판단하는 과정을 보인 흐름도이다. 이하에서는 도 4를 참고하여 전이 이벤트의 발생 여부를 판단하는 과정을 살펴보도록 한다.
먼저, 프로세서(400)는 배전선로의 3상 전압 모두에 결상이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다. 배전선로의 3상 전압 모두가 결상인 경우, 앞선 지락에 의해 보호기기가 트립(trip)된 후 재투입(재폐로)되기 전이므로 새로운 이벤트 판단을 유보할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예는 배전선로의 3상 전압 모두에 결상이 발생하지 않은 경우에만 다음 단계를 진행할 수 있다. 한편, 보호기기가 트립된 후 재투입되는 경우 배전선로의 상태를 다시 점검할 필요가 있다. 따라서, 본 실시예는 보호기기가 트립된 후 재투입된 경우로서 전루불평형이 발생하는 경우 별다른 징후가 없더라도 1회에 한하여 단선 발생 여부에 대한 판정이 이루어지도록 할 수 있다.
배전선로의 3상 전압 모두에서 결상이 발생한 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 결상 Flag를 1로 설정하고, 배전선로의 3상 전압 모두에서 결상이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계를 다시 수행할 수 있다.
배전선로의 3상 전압 모두에 결상이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제1 전이 조건(OFC11)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전류불평형이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제1 전이 조건(OFC11)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 배전선로의 3상 전압 모두에 결상이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계로 회귀할 수 있다. 반면, 제1 전이 조건(OFC11)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 결상 Flag가 1로 설정되어 있는지 여부를 판단할 수 있다.
결상 Flag가 1로 설정되어 있는 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 결상 Flag를 0으로 변경하고, 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 결상 Flag가 1로 설정되어 있지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제2 전이 조건(OFC1)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전압 증가가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제2 전이 조건(OFC1)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제2 전이 조건(OFC1)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제3 전이 조건(OFC5)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 임피던스 변동이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제3 전이 조건(OFC5)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제3 전이 조건(OFC5)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 제4 전이 조건(OFC9)이 만족되었는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 배전선로에서 전류 변동이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
제4 전이 조건(OFC9)이 만족된 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 제4 전이 조건(OFC9)이 만족되지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 전이 이벤트가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
전이 이벤트가 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 도 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 단선의 발생 여부를 재차 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서가 아크의 발생 여부를 판단하는 과정을 보인 흐름도이다. 이하에서는 도 5를 참고하여 아크의 발생 여부를 판단하는 과정을 살펴보도록 한다.
먼저, 프로세서(400)는 고장 이벤트의 발생 전후 간 전류의 첨도 변화율을 산출할 수 있다.
이어서, 프로세서(400)는 전류의 첨도 변화율이 기 설정된 기준 비율 이상인지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 프로세서(400)는 OFC12의 만족 여부를 판단할 수 있다.
전류의 첨도 변화율이 기 설정된 비율 이상인 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 아크가 발생한 것으로 판단할 수 있다. 반면, 전류의 첨도 변화율이 기 설정된 비율 이상이 아닌 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 아크가 발생하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
한편, 전술한 모든 과정들은 기 설정된 주기로 반복될 수 있으며, 프로세서(400)는 전술한 과정이 종료되면, 상태 정보를 업데이트하고, 업데이트된 상태 정보에 기반하여 전술한 과정을 다시 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 방법을 보인 흐름도이다. 이하에서는 도 6을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 방법을 살펴보도록 한다.
먼저, 프로세서(400)는 센서 모듈(100)을 통해 배전선로에 대한 주기별 상태 정보를 검출할 수 있다(S601).
이어서, 프로세서(400)는 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에 고장 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S603).
고장 이벤트가 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 S601 단계로 회귀할 수 있다. 반면, 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에 발생한 고장이 지락인지 여부를 판단할 수 있다(S605). 동시에, 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 주기별 상태 정보에 기반하여 배전선로에 아크가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
배전선로에 발생한 고장이 지락이 아닌 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 배전선로에 발생한 고장이 단선인지 여부를 판단할 수 있다(S607).
이어서, 프로세서(400)는 단선 또는 지락의 발생 여부에 대한 판단 결과와 아크의 발생 여부에 대한 판단 결과를 주장치로 전송하고(S609), 프로세스를 종료할 수 있다.
한편, 배전선로에 발생한 고장이 지락인 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 지락이 발생한 것으로 판단된 시점부터 소요된 시간이 설정 시간 이상인지 여부를 판단할 수 있다(S611). 즉, 프로세서(400)는 소정의 시간동안 지락의 파급으로 인해 단선이 발생하였는지 여부를 감시할 수 있다.
지락이 발생한 것으로 판단된 시점부터 소요된 시간이 설정 시간 이상인 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 프로세스를 종료할 수 있다.
반면, 지락이 발생한 것으로 판단된 시점부터 소요된 시간이 설정 시간 이상이 아닌 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 배전선로에 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다(S613).
배전선로에 전이 이벤트가 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 S611 단계로 회귀할 수 있다. 반면, 배전선로에 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 다시 판단할 수 있다(S615).
배전선로에 단선이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 S611 단계로 회귀할 수 있다. 반면, 배전선로에 단선이 발생한 것으로 판단되는 경우, 프로세서(400)는 단선의 발생 사실을 주장치로 전송하고(S617), 프로세스를 종료할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치 및 방법은 배전선로에 대한 전압 및 전류의 파형으로부터 산출되는 다변량 요소(전압 및 전류의 변동, 결상, 불평형, 위상차 등)를 복합적으로 고려하여 배전선로에 발생한 지락 고장 또는 단선 고장을 검출함으로써 배전계통의 감시에 대한 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치 및 방법은 지락 고장 이후에 발생되는 배전선로에 대한 전압 및 전류의 파형을 분석함으로써 지락 고장의 파급으로 인해 발생하는 단선 고장을 검출할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 감시 장치 및 방법은 배전선로에 대한 전류의 파형을 분석함으로써 배전선로에서 지락 고장 또는 단선 고장 발생 시 아크가 동반되어 발생하였는지 여부를 확인할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로 등의 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)의 형태로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 설명된 구현은, 예컨대, 방법 또는 프로세스, 장치, 소프트웨어 프로그램, 데이터 스트림 또는 신호로 구현될 수 있다. 단일 형태의 구현의 맥락에서만 논의(예컨대, 방법으로서만 논의)되었더라도, 논의된 특징의 구현은 또한 다른 형태(예컨대, 장치 또는 프로그램)로도 구현될 수 있다. 장치는 적절한 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어 등으로 구현될 수 있다. 방법은, 예컨대, 컴퓨터, 마이크로프로세서, 집적 회로 또는 프로그래밍가능한 로직 디바이스 등을 포함하는 프로세싱 디바이스를 일반적으로 지칭하는 프로세서 등과 같은 장치에서 구현될 수 있다. 프로세서는 또한 최종-사용자 사이에 정보의 통신을 용이하게 하는 컴퓨터, 셀 폰, 휴대용/개인용 정보 단말기(personal digital assistant: "PDA") 및 다른 디바이스 등과 같은 통신 디바이스를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 센서 모듈 200: 메모리
300: 통신 모듈 400: 프로세서

Claims (28)

  1. 배전선로로부터 전압 및 전류의 파형을 포함하는 상태 정보를 검출하는 센서 모듈; 및
    상기 센서 모듈을 통해 검출되는 상태 정보를 주기별로 구분하여 저장하고, 상기 저장된 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에서 고장 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에 발생한 고장의 유형을 식별하는 프로세서;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제5 고장 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 제1 내지 제5 고장 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    제1 고장 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제2 고장 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제3 고장 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제4 고장 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 제5 고장 조건은 전류불평형이 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제3 지락 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 제1 내지 제3 지락 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 지락 조건은 과전류가 발생하는 조건이고, 상기 제2 지락 조건은 건전상전압(상기 고장 이벤트가 발생한 상을 제외한 나머지 상의 전압) 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 지락 조건은 전류 증가가 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 배전선로에 지락이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제7 단선 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 판단 결과에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제1 단선 조건은 전류 감소가 발생하는 조건이고, 상기 제2 단선 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 단선 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제4 단선 조건은 전류 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제5 단선 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제6 단선 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제7 단선 조건은 전압 및 전류 간의 위상차 변동이 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 단선 조건이 만족되는 경우, 상기 제2 및 제5 단선 조건이 만족되는 경우, 상기 제3 단선 조건과 상기 제5 내지 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 및 상기 제4 단선 조건과 상기 제5 및 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 상기 배전선로에 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제2 단선 조건이 만족되고 상기 제5 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 상기 제3 단선 조건이 만족되고 상기 제5 내지 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 및 상기 제4 단선 조건이 만족되고 상기 제5 및 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 상기 배전선로에 단선이 발생했을 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 지락 발생 이후로부터 소정의 시간 이내에 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하고, 상기 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제4 전이 조건의 만족 여부를 각각 판단하고, 상기 제1 전이 조건이 만족되고 상기 제2 내지 제4 전이 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제1 전이 조건은 전류불평형이 발생하는 조건이고, 상기 제2 전이 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 전이 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제4 전이 조건은 전류 변동이 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되었는지 여부를 판단하고, 상기 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 고장 이벤트의 발생 전후 간 전류의 첨도 변화율을 산출하고, 상기 산출된 첨도 변화율에 기반하여 아크의 발생 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 장치.
  15. 프로세서가, 센서 모듈을 통해 배전선로로부터 전압 및 전류의 파형을 포함하는 상태 정보를 검출하는 단계;
    상기 프로세서가, 상기 센서 모듈을 통해 검출되는 상기 상태 정보를 주기별로 구분하여 저장하는 단계;
    상기 프로세서가, 상기 저장된 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에서 고장 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에 발생한 고장의 유형을 식별하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는,
    상기 프로세서가, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제5 고장 조건의 만족 여부를 각각 판단하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 제1 내지 제5 고장 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    제1 고장 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제2 고장 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제3 고장 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제4 고장 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 제5 고장 조건은 전류불평형이 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 식별하는 단계는,
    상기 프로세서가, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제3 지락 조건의 만족 여부를 각각 판단하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 제1 내지 제3 지락 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1 지락 조건은 과전류가 발생하는 조건이고, 상기 제2 지락 조건은 건전상전압(상기 고장 이벤트가 발생한 상을 제외한 나머지 상의 전압) 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 지락 조건은 전류 증가가 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    상기 식별하는 단계는,
    상기 프로세서가, 상기 배전선로에 지락이 발생하지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제7 단선 조건의 만족 여부를 각각 판단하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 판단 결과에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 제1 단선 조건은 전류 감소가 발생하는 조건이고, 상기 제2 단선 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 단선 조건은 전압 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제4 단선 조건은 전류 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제5 단선 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제6 단선 조건은 전류 결상이 발생하는 조건이고, 상기 제7 단선 조건은 전압 및 전류 간의 위상차 변동이 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 판단 결과에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 프로세서는,
    상기 제1 단선 조건이 만족되는 경우, 상기 제2 및 제5 단선 조건이 만족되는 경우, 상기 제3 단선 조건과 상기 제5 내지 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 및 상기 제4 단선 조건과 상기 제5 및 제7 단선 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우, 상기 배전선로에 단선이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 판단 결과에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 판단하는 단계에서, 상기 프로세서는,
    상기 제2 단선 조건이 만족되고 상기 제5 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 상기 제3 단선 조건이 만족되고 상기 제5 내지 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 및 상기 제4 단선 조건이 만족되고 상기 제5 및 제7 단선 조건이 만족되지 않는 경우, 상기 배전선로에 단선이 발생했을 가능성이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  24. 제 15항에 있어서,
    상기 프로세서가, 상기 배전선로에 지락이 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 지락 발생 이후로부터 소정의 시간 이내에 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로에 단선이 발생하였는지 여부를 다시 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 프로세서가, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 제1 내지 제4 전이 조건의 만족 여부를 각각 판단하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 제1 전이 조건이 만족되고 상기 제2 내지 제4 전이 조건 중 적어도 하나가 만족되는 경우 상기 전이 이벤트가 발생한 것으로 판단하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제1 전이 조건은 전류불평형이 발생하는 조건이고, 상기 제2 전이 조건은 전압 증가가 발생하는 조건이고, 상기 제3 전이 조건은 임피던스 변동이 발생하는 조건이고, 상기 제4 전이 조건은 전류 변동이 발생하는 조건인 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  27. 제 24항에 있어서,
    상기 프로세서가, 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되었는지 여부를 판단하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 프로세서는, 상기 배전선로의 3상 전압 모두가 결상되지 않은 것으로 판단되는 경우 상기 전이 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
  28. 제 15항에 있어서,
    상기 프로세서가, 상기 고장 이벤트가 발생한 것으로 판단되는 경우 상기 주기별 상태 정보에 기반하여 상기 고장 이벤트의 발생 전후 간 전류의 첨도 변화율을 산출하는 단계; 및
    상기 프로세서가, 상기 산출된 첨도 변화율에 기반하여 아크의 발생 여부를 판단하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 감시 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN118449106A (zh) * 2024-07-08 2024-08-06 西安交通大学 一种面向多形态单相故障的柔性电压消弧控制方法及系统

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