KR100777828B1 - Electronic wattmeter capable of power distribution line and the fault monitoring method thereby - Google Patents

Electronic wattmeter capable of power distribution line and the fault monitoring method thereby Download PDF

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Abstract

본 발명은 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계 및 고장감시 방법에 관한 것으로, 종래의 고장전류와 무전압을 이용하여 고장을 검출하던 방식을 이용하지 않고, 전자식 전력량계의 입력전류만을 이용하여 변전소 차단기의 고장에 의한 트립 동작을 감지함으로써 변전소 차단기와 배전선 첫 번째 자동화 개폐기 사이의 고장을 정확하게 감시할 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명의 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계는 배전선로의 전압 및 전류 신호를 계량기에서 받아들일 수 있는 신호로 변환하는 전류/전압 정합부; 전류/전압 정합부에서 출력된 아날로그 계측 신호를 상응하는 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부; 배전선로의 운용 및 고장감시와 관련한 각종 사항을 설정하는 설정부; 고장정보(FI)를 상위 시스템에 전달하는 통신 처리부; 및 A/D 변환부로부터 제공되는 디지털 계측 신호에 의거하여 고장전류를 인지한 후 차단기의 트립 상태를 판단하기 위해 단위 시간에 대한 전류의 변화를 이용하여 고장정보를 세트하는 중앙 제어부를 포함하여 이루어진다.The present invention relates to an electronic power meter having a distribution line fault monitoring function and a fault monitoring method. The present invention relates to a substation circuit breaker using only the input current of an electronic power meter without using a conventional fault current and a voltage-free method. The purpose is to detect fault trips and to accurately monitor faults between the substation breaker and the first automated switchgear of the distribution line. Electronic electricity meter having a distribution line fault monitoring function of the present invention configured for this purpose is a current / voltage matching unit for converting the voltage and current signal of the distribution line into a signal that can be accepted by the meter; An A / D converter converting the analog measurement signal output from the current / voltage matching unit into corresponding digital data; A setting unit for setting various items related to operation of the distribution line and failure monitoring; Communication processing unit for transmitting the failure information (FI) to the upper system; And a central controller configured to set fault information by using a change in current over a unit time to determine a tripping state of a circuit breaker after recognizing a fault current based on a digital measurement signal provided from an A / D converter. .

배전선, 고장, 감시, 전류, 트립, 차단기, 재폐로, 전력량계 Distribution line, breakdown, monitoring, current, trip, breaker, reclosing, electricity meter

Description

배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계 및 고장감시 방법{Electronic wattmeter capable of power distribution line and the fault monitoring method thereby}Electronic wattmeter capable of power distribution line and the fault monitoring method

도 1 은 종래의 배전계통 배전자동화 시스템의 사고처리 예를 설명하기 위한 배전계통 구성도.1 is a configuration of a distribution system for explaining an accident processing example of a conventional distribution system distribution automation system.

도 2 는 종래의 배전제어 단말장치의 블록 구성도.2 is a block diagram of a conventional power distribution control terminal device.

도 3 은 본 발명의 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계의 내부 블록 구성도.3 is an internal block diagram of an electronic power meter having a distribution line failure monitoring function of the present invention.

도 4 는 본 발명의 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계의 고장감시 방법을 설명하기 위한 흐름도.4 is a flowchart illustrating a failure monitoring method of an electronic electricity meter having a distribution line failure monitoring function of the present invention.

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]

10. 자동화 개폐기 20. 배전자동화용 단말장치10. Automatic switchgear 20. Terminal equipment for distribution automation

30. 선로 재폐로 차단기 PL. 배전선30. Line reclose breakers PL. Power distribution line

CL. 통신선 100. 배전제어 단말장치CL. Communication Line 100. Distribution Control Terminal

102. 전원부 104. 전류/전압 계측부102. Power supply unit 104. Current / voltage measurement unit

110. 디지털 입/출력부 112. 전면 표시부110. Digital inputs / outputs 112. Front display

114. 설정부 120. 통신 처리부114. Setting unit 120. Communication processing unit

122. 백업 메모리 124. 메모리122. Backup Memory 124. Memory

126. RTC 130. 중앙 제어부126. RTC 130. Central Control

132. 주처리부 134. 신호 연산부132. Main Processor 134. Signal Operator

136. 고장 검출부 200. 전력량계136. Failure Detection Unit 200. Power Meter

202. 전원부 204. 전류/전압 정합부202. Power supply unit 204. Current / voltage matching unit

206. 필터/증폭부 208. A/D 변환부206. Filter / Amplifier 208. A / D Converter

210. 디지털 입/출력부 211. 아날로그 입/출력부210. Digital I / O 211. Analog I / O

212. 전면 표시부 214. 설정부212.Front display 214.Setting

220. 통신 처리부 222. 백업 메모리220. Communication processing unit 222. Backup memory

224. 메모리 226. RTC224.Memory 226.RTC

230. 중앙 제어부 231. 주처리부230. Central control unit 231. Main processing unit

232. 신호 연산부 233. 고장 인지부232. Signal Computing Unit 233. Fault Recognition Unit

234. 델타Ⅰ 검출부 235. 고장 검출부234. Delta I detector 235. Failure detector

236. 에너지 누적부 237. 데이터 버스236. Energy accumulation 237. Data bus

본 발명은 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변전소 배전선 인출단에 설치되어 배전선의 고장정보를 배전자동화 시스템에 실시간으로 전달할 수 있도록 한 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic power meter having a distribution line fault monitoring function. More particularly, the present invention relates to an electronic power meter having a distribution line fault monitoring function installed in a substation distribution line withdrawal terminal to transmit fault information of a distribution line to a distribution automation system in real time. It is about.

일반적으로 도시의 과밀화에 따른 수요의 고밀도화와 도시기능의 고도화 및 다양화에 수반하여 전력공급 신뢰도 향상의 필요성이 나날이 고조되고 있다. 더욱이, 근년의 전력전자 기술의 급속한 진보에 의해 가전제품이나 각종 사무용 전자기기로부터 산업용 기기에 이르기까지 반도체 응용기기의 보급이 확산되고 있다.In general, the necessity of improving the reliability of power supply is increasing day by day with the high density of demands and the enhancement and diversification of urban functions. Moreover, in recent years, with the rapid progress of power electronic technology, the spread of semiconductor application equipment is spreading from home appliances and various office electronic devices to industrial equipment.

전술한 바와 같은 반도체 응용기기의 일부는 특성상 계통사고의 인지에서 재폐로까지의 극히 짧은 시간 동안의 순시 전압강하에서도 그 기능이 정지되는 일이 있기 때문에 양질의 전력공급은 중요한 사회적 기반으로 앞으로도 그 중요성은 더욱 고조될 것으로 예상된다.As some of the semiconductor application devices described above, their function may be suspended even in the instantaneous voltage drop for a short time from the perception of system accident to the re-closure, so that high-quality power supply is an important social foundation and its importance in the future. Is expected to rise further.

따라서, 정전시간의 단축과 정전구간의 최소화, 사고파급방지가 중요한 과제로 대두되는데, 도시의 과밀도화와 수요의 고밀도화는 그 어느 것이나 사고파급방지, 정전시간의 단축을 위한 대책을 더욱 어렵게 만들고 있다. 이러한 현상에 대처하기 위해 제안된 것이 배전자동화 시스템이다.Therefore, shortening the blackout time, minimizing the blackout section, and preventing the spread of accidents have emerged as important tasks. The overdensity of the city and the high density of demands make it more difficult to prevent accidents and shorten the blackout time. . Proposed to cope with this phenomenon is a distribution automation system.

도 1 은 종래의 배전계통 배전자동화 시스템의 사고처리 예를 설명하기 위한 배전계통 구성도이다.1 is a configuration of a distribution system for explaining an accident processing example of a conventional distribution system distribution automation system.

도 1 에 도시된 바와 같이 종래 배전자동화 시스템은 배전 전주에 설치되는 자동화 개폐기(10, Fault Section Auto-Search Switch: FAS) 및 선로 재폐로 차단기(Recloser)(30)에 배전선(PL)의 고장 발생시 고장감시를 가능하게 하는 배전제어 단말장치(20, Feeder Remote Terminal Unit: FRTU)를 설치하고, 배전선(PL)의 고장 발생시 고장정보를 표시하게 한다.As shown in FIG. 1, a conventional distribution automation system has a failure of a distribution line PL in an automatic switch 10 (FAS) and a line recloser (30) installed in a distribution pole. A distribution control terminal device (FRTU) 20 is installed to enable fault monitoring and display fault information when a fault occurs in the distribution line PL.

전술한 바와 같이 구성된 배전자동화 시스템은 또한 통신선(CL)을 이용하여 배전제어 단말장치(20)로부터 고장정보를 수집하고, 영구고장 발생시 수집된 고장정보를 이용하여 고장구간을 판단한다. 다음으로, 고장구간의 판단이 완료되면 배전자동화 시스템은 원격에서 배전제어 단말장치(20)를 통해 자동화 개폐기(10)에 제어명령을 전송하여 고장구간을 분리한 후 변전소 차단기나 배전선(PL)의 선로 재폐로 차단기를 투입하여 배전선(PL)의 운전을 재개하여 정전을 복구한다.The distribution automation system configured as described above also collects fault information from the distribution control terminal device 20 using the communication line CL, and determines the fault section by using the fault information collected when a permanent fault occurs. Next, when the determination of the failure section is completed, the distribution automation system transmits a control command to the automatic switchgear 10 through the distribution control terminal device 20 remotely to separate the failure section, and then the substation breaker or the distribution line PL. The circuit breaker is closed to resume operation of the distribution line (PL) to restore power failure.

도 2 는 종래의 배전제어 단말장치의 블록 구성도이다.2 is a block diagram of a conventional power distribution control terminal device.

도 2 에 도시된 바와 같이 종래의 배전제어 단말장치(100)는 장치의 각 부에 전원을 공급하는 무정전 전원부(102), 배전선(PL)의 전압과 전류를 CT/PT(Current Transformer/Power Transformer)를 통해 계측하는 전압/전류 계측부(104), 자동화 개폐기 본체의 On/Off 상태와 GAS 압력 및 Battery 상태 등을 접점을 통해 입력받고 접점을 통해 제어 출력을 제공하기 위한 디지털 입/출력부(110), 단말장치(100)의 각종 동작 상태를 표시하는 전면 표시부(112) 및 각종 기준치를 설정하는 설정부(114), 계측된 정보를 통신선(CL)을 통해 중앙 사령실로 전송하기 위한 통신 처 리부(120), 장치의 동작을 총괄적으로 제어하는 중앙 제어부(130), 각종 설정치나 고장검출 정보를 저장하고 중앙 제어부(130)의 연산처리 과정에서 발생하는 데이터를 일시적으로 저장하는 메모리(124)와 전원이 없어진 후에도 설정치나 고장검출 정보 등을 저장하기 위한 백업 메모리(122) 및 고장검출 시각 등을 관리하기 위한 RTC(Real Time Clock)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 2, the conventional power distribution control terminal device 100 uses CT / PT (Current Transformer / Power Transformer) to adjust the voltage and current of the uninterruptible power supply unit 102 and the power distribution line PL to supply power to each part of the device. Digital input / output unit 110 for receiving the voltage / current measurement unit 104 and the on / off state of the auto switch body and the GAS pressure and the battery state through the contact point and providing the control output through the contact point). ), A front display unit 112 for displaying various operation states of the terminal device 100, a setting unit 114 for setting various reference values, and a communication processing unit for transmitting the measured information to the central command room via the communication line CL. 120, a central control unit 130 which collectively controls the operation of the device, a memory 124 that stores various setting values or fault detection information, and temporarily stores data generated during arithmetic processing of the central control unit 130; After power is lost Also, the present invention may include a backup memory 122 for storing a set value, fault detection information, and the like, and a real time clock (RTC) for managing fault detection time.

그리고, 전술한 바와 같은 구성에서 중앙 제어부(130)는 다시 전류/전압 계측부(104)에서 계측된 전압 및 전류치 등을 연산하는 신호 연산부(134), 배전선(PL)에 고장이 발생하면 고장 전류와 전압을 감지하여 고장정보(Fault Indicator : FI)를 세팅(Setting)하는 고장 검출부(136) 및 중앙 사령실과의 통신 등 중앙 제어부(130)의 주된 동작을 처리하는 주처리부(132)로 이루어질 수 있다.In addition, in the above-described configuration, the central control unit 130 again generates a fault current when the failure occurs in the signal calculating unit 134 and the distribution line PL, which calculate the voltage and the current value measured by the current / voltage measuring unit 104. It may include a fault detection unit 136 for detecting a voltage and setting fault information (FI) and a main processor 132 for processing a main operation of the central control unit 130 such as communication with the central command room. .

전술한 구성에서 배전선로(PL)에서 고장이 발생하면 배전제어 단말장치(100)의 전압/전류계측부(104)는 배전선로(PL)에서 제공된 전압/전류 값을 계측하여 중앙 제어부(130)에 제공하게 되는데, 중앙 제어부(130)의 연산 제어부(134)는 이에 의해 전압과 전류를 연산하여 고장 검출부(136)에 제공하게 된다. 이어서, 고장 검출부(136)는 계측된 전류값이 고장전류 설정값보다 크고, 배전선로(PL)의 전압이 무전압이 된 후 미리 설정된 시간 동안 유지되면 배전선로(PL)에 고장이 발생한 것으로 판단하고, 이를 알리기 위한 고장정보(FI)를 세트(Set)하게 된다. 이후에, 상위 장치에서 배전제어 단말장치(100)의 상태계측 요구명령이 있으면 통신 처리부(120)에서 발생된 고장정보(FI)를 통신선(CL)을 통해 상위 장치로 전송하게 된다.In the above-described configuration, when a failure occurs in the distribution line PL, the voltage / current measuring unit 104 of the distribution control terminal 100 measures the voltage / current value provided by the distribution line PL to the central control unit 130. In this case, the calculation control unit 134 of the central control unit 130 calculates the voltage and the current and provides the calculation to the failure detection unit 136. Subsequently, the failure detection unit 136 determines that a failure has occurred in the distribution line PL when the measured current value is larger than the failure current setting value and is maintained for a predetermined time after the voltage of the distribution line PL becomes non-voltage. Then, the failure information (FI) for informing the set (Set). Subsequently, when the host device receives a status measurement request command from the power distribution control terminal device 100, the failure information FI generated by the communication processor 120 is transmitted to the host device through the communication line CL.

전술한 바와 같이 종래의 배전 전주에 설치되어 운영 중인 배전제어 단말장 치의 고장검출 방식은 고장전류를 경험하고 무전압을 검출하면 고장정보(FI)가 세트되는 구조, 즉 배전선 차단기의 동작에 연동하여 상위 차단기가 차단된 후 무전압이 되는 원리를 이용하여 고장정보를 발생시키는 알고리즘으로 설계되어 있다.As described above, a failure detection method of a distribution control terminal device installed and operated in a conventional power distribution pole has a structure in which failure information (FI) is set when experiencing a failure current and detecting no voltage, that is, in conjunction with an operation of a distribution line breaker. It is designed as an algorithm to generate fault information by using the principle that no voltage is applied after the upper circuit breaker is cut off.

그러나, 종래의 배전제어 단말장치가 변전소 배전선 인출단에 설치되는 경우에는 고장전류는 경험할 수 있으나 전압의 경우에는 변전소 버스(BUS)에서 인출되기 때문에 배전선로의 사고시 무전압을 검출할 수 없게 되고, 이에 따라 고장정보(FI)가 세트되지 않는 문제를 가지게 된다.However, when a conventional power distribution control terminal device is installed in a substation distribution line lead-out terminal, a fault current may be experienced, but in the case of voltage, the voltage is drawn from the substation bus, so that no voltage can be detected in an accident of a distribution line. Accordingly, there is a problem that the failure information FI is not set.

또한, 초기의 고장검출 방식 중에서 고장전류만 경험하면 고장정보(FI)가 세트되는 경우에는 계전기의 동작특성과 일치하지 않아 변전소 차단기와 배전선 재폐로 차단기의 상태를 항시 확인해야 하며, 나아가 고장정보의 오동작 우려가 있어서 고장구간의 탐색에서 정확한 구간을 찾는데 문제를 가지게 된다.In addition, if the fault information (FI) is set only when the fault current is experienced during the initial fault detection method, it is not consistent with the operation characteristics of the relay. Therefore, the state of the substation breaker and the distribution line recloser breaker should be checked at all times. There is a risk of malfunction, which leads to a problem in finding the correct section in the search for the fault section.

본 발명은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 고장전류와 무전압을 이용하여 고장을 검출하던 방식을 이용하지 않고, 전자식 전력량계의 입력전류만을 이용하여 변전소 차단기의 고장에 의한 트립 동작을 감지함으로써 변전소 차단기와 배전선 첫 번째 자동화 개폐기 사이의 고장을 정확하게 감시할 수 있도록 한 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was devised to solve various problems of the prior art, and does not use a method of detecting a fault by using a fault current and a no voltage, and trips due to a breakdown of a substation breaker using only an input current of an electronic wattmeter. The aim is to provide an electronic electricity meter with distribution line fault monitoring that can accurately monitor the failure between the substation breaker and the first automated switchgear for the distribution line.

아울러, 본 발명에 따른 기술은 종래기술에 따른 초기 배전자동화 시스템에서 고장전류만 경험하면 고장정보가 세트 됨에 따라 발생되는 각종 번거로움을 해 결할 수 있도록 한 배전선 고장감시 방법을 제공함에 그 목적이 있다.In addition, the technique according to the present invention is to provide a distribution line failure monitoring method that can solve various troubles generated when the failure information is set only when the failure current in the initial distribution automation system according to the prior art. .

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 본 발명에 따른 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계는 배전선로의 전압 및 전류 신호를 계량기에서 받아들일 수 있는 신호로 변환하는 전류/전압 정합부; 전류/전압 정합부에서 출력된 아날로그 계측 신호를 상응하는 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부; 배전선로의 운용 및 고장감시와 관련한 각종 사항을 설정하는 설정부; 고장정보(FI)를 상위 시스템에 전달하는 통신 처리부; 및 A/D 변환부로부터 제공되는 디지털 계측 신호에 의거하여 고장전류를 인지한 후 차단기의 트립 상태를 판단하기 위해 단위 시간에 대한 전류의 변화를 이용하여 고장정보를 세트하는 중앙 제어부를 포함하여 이루어진다.The present invention configured to achieve the above object is as follows. That is, the electronic wattmeter having a distribution line failure monitoring function according to the present invention includes a current / voltage matching unit for converting the voltage and current signals of the distribution line into a signal that can be accepted by the meter; An A / D converter converting the analog measurement signal output from the current / voltage matching unit into corresponding digital data; A setting unit for setting various items related to operation of the distribution line and failure monitoring; Communication processing unit for transmitting the failure information (FI) to the upper system; And a central controller configured to set fault information by using a change in current over a unit time to determine a tripping state of a circuit breaker after recognizing a fault current based on a digital measurement signal provided from an A / D converter. .

전술한 바와 같은 본 발명의 전류/전압 정합부에서 출력된 계측 신호에서 노이즈를 제거하고 다시 여러 단계의 게인으로 변환하는 필터/증폭부를 더 포함할 수 있다.The filter may further include a filter / amplifier for removing noise from the measurement signal output from the current / voltage matching unit of the present invention as described above and converting the noise into gains of various stages.

또한, 본 발명은 차단기의 접점 및 계전기 동작 접점 정보를 입력하고, 고장정보(FI) 및 진단정보를 출력하는 디지털 입/출력부를 더 포함할 수도 있다.In addition, the present invention may further include a digital input / output unit for inputting contact points and relay operation contact information of the circuit breaker and outputting fault information (FI) and diagnostic information.

전술한 중앙 제어부는 CPU로 구현되며, A/D 변환부를 통해 전달되는 디지털 계측 신호에 의거하여 전류값을 산출하여 중앙 제어부의 각 부에 실시간으로 전달하는 신호 연산부; 신호 연산부로부터 전달된 전류값이 미리 정해진 고장 설정값보다 큰 경우에 고장인지 신호를 발생시키는 고장 인지부; 고장인지 신호가 발생된 후 차단기의 트립 여부를 검출하는 델타Ⅰ 검출부; 차단기의 트립 후에 무전류 지속시간과 차단기 재폐로 종료시간을 비교한 결과에 따라 고장여부를 판단하는 고장 검출부; 및 중앙 제어부의 동작을 전반적으로 관리하는 주처리부를 포함하여 이루어질 수 있다.The above-described central control unit is implemented as a CPU, the signal calculation unit for calculating the current value based on the digital measurement signal transmitted through the A / D conversion unit for real-time transmission to each unit of the central control unit; A failure acknowledgment unit for generating a failure acknowledgment signal when a current value transmitted from the signal calculating unit is greater than a predetermined failure setting value; A delta I detector for detecting whether a breaker is tripped after a failure signal is generated; A fault detection unit for determining whether a fault occurs according to a result of comparing the breakdown time with no current duration after the breaker trips; And a main processor for overall management of the operation of the central controller.

그리고, 전술한 전자식 전력량계는 변전소 차단기와 배전선 첫 번째 자동화 개폐기 사이의 고장을 감시하기 위해 변전소의 배전선 인출단에 설치됨이 바람직하다.In addition, the above-described electronic electricity meter is preferably installed in the distribution line lead-out terminal of the substation to monitor the failure between the substation breaker and the first automatic switchgear of the distribution line.

한편, 본 발명의 배전선 고장감시 방법은 (a) 미리 정해진 사이클마다 배전선로의 전류값을 계측하는 단계; (b) 전류값이 기설정된 고장인지 전류값보다 큰 값으로 유지되는 지속시간(tc)이 미리 정해진 고장인지 기준시간(tr)보다 큰 지를 판단하는 단계; (c) 단계 (b)에서 지속시간(tc)이 고장인지 기준시간(tr)보다 큰 경우에 고장인지 기준시간(tr)부터 전류값이 0이 되기까지의 무전류 도달시간(t0)을 체크하는 단계; (d) 무전류 도달시간(t0)이 미리 설정된 차단기 트립시간(tt)보다 작거나 같은 경우에는 무전류의 지속시간이 차단기 재폐로 종료시간보다 긴 지를 판단하는 단계; 및 (e) 단계 (d)에서의 판단 결과에 따라 순간고장인지 일시고장인지를 판단하는 한편 그 결과에 따라 해당하는 고장정보(FI)를 세트시키는 단계를 포함하여 이루어진다.On the other hand, the distribution line failure monitoring method of the present invention comprises the steps of (a) measuring the current value of the distribution line every predetermined cycle; (b) determining whether the duration t c at which the current value is maintained at a value larger than the preset failure or current value is greater than a predetermined failure or reference time t r ; (c) duration in step (b) (t c) a failure that the reference time (t r) than the failure that the reference time, if a large (t r) no current arrival time of from up to current value becomes 0 (t 0 ) checking; (d) determining whether the duration of the non-current is longer than the end time of reclosing the breaker when the non-current reaching time t 0 is less than or equal to a predetermined breaker trip time t t ; And (e) determining whether it is a momentary failure or a temporary failure according to the determination result in step (d) and setting the corresponding failure information FI according to the result.

전술한 구성에서 배전선로는 변전소의 배전선에서 인출된 배전선로이고, 방법은 전자식 전력량계에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In the above configuration, the distribution line is a distribution line drawn from the distribution line of the substation, and the method is characterized in that it is performed in an electronic wattmeter.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계 및 고장감시 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the electronic power meter and the failure monitoring method having a distribution line failure monitoring function according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3 은 본 발명의 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계의 내부 블록 구성도로 본 발명에서는 변전소 차단기와 배전선 첫 번째 자동화 개폐기 사이의 고장을 감시하기 위해 변전소의 배전선 인출단에 설치되는 전자식 전력량계에 배전선 고장감시 기능을 부여하고 있다.3 is an internal block diagram of an electronic power meter having a distribution line fault monitoring function according to the present invention. In the present invention, a distribution line failure is installed in an electrical power meter installed at a distribution line lead-out of a substation to monitor a failure between a substation breaker and a distribution line first automatic switchgear. It provides a monitoring function.

도 3 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전자식 전력량계(200)의 구성은 장치의 각 부에 전원을 공급하는 무정전 전원부(202), 배전선로(PL)의 전압/전류 신호를 계량기에서 받아들일 수 있는 신호로 변환하는 전류/전압 정합부(204), 전류/전압 정합부(204)에서 출력된 계측 신호에서 노이즈를 제거하고 다시 여러 단계의 게인으로 변환하는 필터/증폭부(206), 필터/증폭부(206)를 거쳐 전달되는 아날로그 계측 신호를 상응하는 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환부(208), 차단기의 접점 및 계전기 동작 접점과 같은 디지털 입력 데이터와 알람 접점(FI 상태, 진단정보) 및 전력량 계량펄스값과 같은 디지털 출력 데이터를 외부 시스템, 예를 들어 배전제어 단말장치(FRTU)로 전달하기 위한 디지털 출력부로 이루어진 디지털/입출력부(210), 배전반 설치위치의 온도나 변압기 압력 등의 아날로그 입력 데이터와 전류, 전압 및 전력 등과 같은 아날로그 출력 데이터를 외부 시스템, 예를 들어 배전제어 단말장치(FRTU)로 전달하기 위한 아날로그 입/출력부(211), 계측된 전압, 전류 및 전력 등의 전기값과 고장정보(FI)를 사용자에게 알려주기 위한 전면 표시 부(212), 고장인지 시간, 차단기 재폐로 시간, 차단기 트립 타임 등을 설정하기 위한 설정부(214), 전력량계의 전반적인 동작을 총괄적으로 제어하는 중앙 제어부(230), 고장검출정보와 에너지누적 데이터 등을 통신선(CL)을 통해 상위 시스템으로 전달하기 위한 통신 처리부(220), 각종 설정치나 고장검출 정보를 저장하고 중앙 제어부(230)의 연산처리 과정에서 발생하는 데이터를 일시적으로 저장하는 메모리(224)와 전원이 없어진 후에도 설정치나 고장검출 정보 등을 저장하기 위한 백업 메모리(222) 및 고장검출 시각 등을 관리하기 위한 RTC(226)를 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 3, the electronic power meter 200 according to the present invention can receive the voltage / current signals of the uninterruptible power supply unit 202 and the distribution line PL that supply power to each part of the apparatus. Current / voltage matching unit 204 for converting the signal to the signal present, filter / amplifying unit 206 for removing noise from the measurement signal output from the current / voltage matching unit 204, and converting it into gains of various stages, filter / Digital input data and alarm contacts (FI status, diagnostic information) such as the A / D converter 208 for converting the analog measurement signal transmitted through the amplifier 206 into a corresponding digital signal, the breaker contact point and the relay operation contact point. And digital / input / output unit 210 consisting of a digital output unit for transmitting digital output data such as electric power metering pulse value to an external system, for example, a power distribution control terminal device (FRTU) Analog input / output unit 211 for transmitting analog input data such as pressure and analog output data such as current, voltage and power to an external system, for example, a power distribution control terminal (FRTU), measured voltage, current and Front display unit 212 for notifying the user of electric values such as electric power and fault information (FI), setting unit 214 for setting fault recognition time, breaker reclosing time, breaker trip time, etc. The central control unit 230 for overall control of the operation, the communication processing unit 220 for transmitting fault detection information and energy accumulation data, etc. to the upper system through the communication line CL, storing various set values or fault detection information and storing the central control unit Memory 224 to temporarily store data generated during the operation process of the 230 and for storing the set value or fault detection information, even after the power is lost And a backup memory 222 and an RTC 226 for managing a failure detection time and the like.

전술한 구성에서 중앙 제어부(230)는 CPU로 구현될 수 있는데, 탑재된 프로그램에 의해 수행되는 기능에 따라 다시 A/D 변환부(208)를 통해 전달되는 디지털 계측 데이터에 의거하여 전압 및 전류값을 산출하여 중앙 제어부(230)의 각 부에 실시간으로 전달하는 신호 연산부(232), 신호 연산부(232)로부터 전달된 전류값이 고장 설정값보다 큰 경우에 고장인지 신호를 발생시키는 고장 인지부(233), 고장 인지부(233)로부터 고장인지 신호가 발생된 후 차단기의 트립 여부를 검출하는 델타Ⅰ(delta Ⅰ) 검출부(234), 무전류 지속시간과 차단기 재폐로 종료시간을 비교한 결과에 따라 고장여부를 최종적으로 판단, 즉 고장정보(FI)의 세트를 결정하는 고장 검출부(235), 전압 및 전류 신호에서 순시 전력값을 누적하여 시간당 사용 전력량(Wh, Varh값)을 산출하는 에너지 누적부(237), 중앙 제어부(230)의 동작을 전반적으로 관리하는 주처리부(231) 및 중앙 제어부(230) 내의 각 부의 데이터 전달통로인 데이터 버스(237)로 구분될 수 있다.In the above-described configuration, the central controller 230 may be implemented as a CPU, and the voltage and current values are based on digital measurement data transmitted through the A / D converter 208 again according to a function performed by the loaded program. A fault recognition unit for generating a signal indicating whether a fault is generated when the current value transmitted from the signal operation unit 232 and the signal operation unit 232 is greater than the failure setting value in real time and is transmitted to each unit of the central control unit 230 ( 233), a delta I detection unit 234 for detecting whether a breaker is tripped after a fault detection signal is generated from the fault recognition unit 233, and a result of comparing the non-current duration with the breaker reclosing end time. Finally, whether the failure is finally determined, that is, the failure detection unit 235 for determining a set of failure information FI, the energy accumulation for calculating the amount of power used per hour (Wh, Varh value) by accumulating instantaneous power values from voltage and current signals. part( 237, the main processor 231 managing overall operations of the central controller 230, and a data bus 237 which is a data transfer path of each unit in the central controller 230.

도 4 는 본 발명의 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계의 고장감시 방법을 설명하기 위한 흐름도로, 중앙 제어부(230)에 의해 수행된다. 이하에서는 본 발명의 전자식 전력량계의 동작을 고장감시 방법과 함께 설명한다.4 is a flowchart illustrating a failure monitoring method of an electronic electricity meter having a distribution line failure monitoring function of the present invention, which is performed by the central controller 230. Hereinafter, the operation of the electronic electricity meter of the present invention will be described together with a failure monitoring method.

도 4 에 도시된 바와 같이 먼저, 단계 S10에서는 매 사이클, 예를 들어 60㎐를 기준으로 초당 3840번(260㎲에 한 번)마다 신호 연산부(232)에서 산출된 전류값이 고장 인지부(233)로 전달된다. 다음으로, 고장 인지부(233)는 단계 S12에서 입력 전류값이 기설정된 고장인지 전류값보다 큰 지를 판단하는데, 큰 경우에는 단계 S14로 진행하여 고장인지 시간카운트(tc)를 증가시키고, 그렇지 않은 경우에는 단계 S10으로 복귀한다.As shown in FIG. 4, first, in step S10, the current value calculated by the signal calculating unit 232 every three cycles, for example, 3840 times per second (once at 260 Hz) based on 60 Hz is a fault recognition unit 233. Is delivered. Next, the failure recognizing unit 233 determines whether the input current value is greater than the preset failure or current value in step S12, and if it is large, the process proceeds to step S14 to increase the time count t c of failure. If no, the process returns to step S10.

다음으로, 고장 인지부(233)는 단계 S16에서 고장인지 시간카운트(tc)가 미리 정해진 고장인지 기준시간(tr)보다 큰 지를 판단하는데, 크지 않은 경우에는 문제가 없다고 판단하여 단계 S10으로 복귀하고 큰 경우에는 단계 S18로 진행하여 고장인지 플래그를 세트(Set)시킨 후에 이를 델타Ⅰ 검출부(234)에 전달한다. 그러면, 델타Ⅰ 검출부(234)는 단계 S20에서 신호 연산부(232)로부터 지속적으로 산출되어 전달되는 입력 전류값이 0이 되는지의 여부를 판단한다. 여기에서 고장인지 기준시간(tr)은 예를 들어, 30㎳~1s에서 정해질 수 있을 것이다.Next, the failure recognizing unit 233 determines whether the failure or time count t c is greater than the predetermined failure or the reference time t r in step S16, and if it is not large, determines that there is no problem and goes to step S10. If it returns, if it is large, the flow advances to step S18 to set a flag indicating whether a failure is made and delivers it to the delta I detection unit 234. Then, the delta I detector 234 determines whether the input current value continuously calculated and transmitted from the signal calculator 232 becomes 0 in step S20. Here, the failure time reference time t r may be determined, for example, from 30 ms to 1 s.

단계 S20에서의 판단 결과 입력 전류값이 0이 되지 않는 경우에는 단계 S20으로 복귀하고, 0이 되는 경우에는 단계 S22로 진행하여 고장전류 발생시부터 입력 전류값이 0이 되기까지의 무전류 도달시간(t0)을 계산한다. 다음으로, 단계 S24에서 델타Ⅰ 검출부(234)는 무전류 도달시간(t0)이 미리 설정된 차단기 트립시간(tt)보다 큰 지를 판단하는데, 작거나 같은 경우에는 델타Ⅰ 동작이 만족하였으므로 차단기가 트립된 것으로 간주하고 단계 S26을 수행하여 이 정보를 고장 검출부(235)로 전달하고, 그렇지 아니한 경우에는 단계 S24를 반복 수행하게 된다. 여기에서, 차단기 트립시간(tt)은 고장전류 발생 후 입력 전류값이 0이 되기까지 걸리는 통상적인 시간보다 짧은 시간, 예를 들어 100㎳~1s에서 정해질 수 있을 것이다.As a result of the determination in step S20, if the input current value does not become zero, the process returns to step S20. If the input current value is 0, the process proceeds to step S22, where the non-current arrival time from the occurrence of the fault current until the input current value becomes zero ( t 0 ) Next, in step S24, the delta I detection unit 234 determines whether the non-current arrival time t 0 is greater than the preset breaker trip time t t . It is assumed that the trip is performed, and step S26 is performed to transmit this information to the failure detection unit 235, and if not, step S24 is repeated. Here, the breaker trip time t t may be determined at a time shorter than a normal time after the fault current occurs until the input current value becomes 0, for example, 100 μs to 1 s.

다음으로, 고장 검출부(235)는 트립차단 정보가 전달되면 단계 S28을 수행하여 무전류의 지속시간이 차단기 재폐로 종료시간보다 긴 지를 판단하는데, 길거나 같은 경우에는 순간고장(최대 15초 이내에 재폐로에 성공하는 고장인 경우에 해당)가 발생한 것으로 판단하고, 단계 S30에서 고장정보(FI)를 세트하여 통신 처리부(220)를 통해 상위 배전자동화 시스템에 전달함과 동시에 이를 정보를 전면 표시부(212)에 표시한다.Next, the fault detection unit 235 performs step S28 when the trip blocking information is transmitted to determine whether the duration of the non-current is longer than the end time of the circuit breaker reclosing. In case of failure in succession), it is determined that a) has occurred, the failure information (FI) is set in step S30 and delivered to the upper power distribution automation system through the communication processing unit 220 and at the same time the front display unit 212 Mark on.

단계 S28에서의 판단 결과 무전류 지속시간이 차단기 재폐로 종료시간보다 짧은 경우에는 일시고장(15초 이내에 재폐로에 성공하지 못한 고장인 경우에 해당)이 발생한 것으로 판단하고, 단계 S32에서 고장정보(FI)를 세트하여 통신 처리부(220)를 통해 상위 배전자동화 시스템에 전달함과 동시에 이를 전면 표시부(212)에 표시한다. 그러면, 상위 배전자동화 시스템에서는 배전선로(PL)의 고장점을 찾기 위한 알고리즘을 구동하며, 고장분석을 위해 고장파형을 업로드 한다.If the non-current duration is shorter than the breaker reclosing end time as a result of the determination in step S28, it is determined that a temporary failure (corresponding to a failure in which reclosing was not successful within 15 seconds) occurred, and the fault information ( FI) is set and transmitted to the upper distribution automation system through the communication processing unit 220 and displayed on the front display unit 212. Then, the higher power distribution automation system drives an algorithm for finding the fault point of the distribution line PL and uploads the fault waveform for fault analysis.

본 발명의 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계 및 고장감시 방법은 전술한 실시 예에 국한되지 않고, 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The electronic wattmeter and the failure monitoring method having the distribution line failure monitoring function of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the range permitted by the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계 및 고장감시 방법에 따르면 배전 변전소의 전압이 피더의 사고 시에도 무전압이 되지 않는 조건, 즉 변전소의 배전선 인출단에서 배전선의 고장여부를 판단할 수가 있어서 최적의 배전계통을 운용할 수 있는 효과가 발현된다.According to the electronic wattmeter and the failure monitoring method having a distribution line failure monitoring function of the present invention as described above, if the voltage of the distribution substation does not become voltageless even in the event of an accident of the feeder, that is, whether the distribution line is broken at the distribution line lead-out of the substation. Since it can determine the effect that can operate the optimal distribution system is expressed.

나아가. 본 발명에 따른 기술은 종래기술의 초기 배전자동화 시스템에서 고장전류만 경험하면 고장정보가 세트됨에 따라 발생되는 각종 번거로움, 즉 변전소 차단기와 배전선 재폐로 차단기의 상태를 항시 확인해야 하는 번거로움을 해소할 수가 있다.Furthermore. The technology according to the present invention eliminates the hassle of having to check the state of the substation breaker and the distribution line recloser at all times, which are generated when fault information is set only when the fault current is experienced in the initial distribution automation system of the prior art. You can do it.

Claims (8)

배전선로의 전압 및 전류 신호를 계량기에서 받아들일 수 있는 신호로 변환하는 전류/전압 정합부;A current / voltage matching unit for converting a voltage and a current signal of a distribution line into a signal that can be received by a meter; 상기 전류/전압 정합부에서 출력된 아날로그 계측 신호를 상응하는 디지털 데이터로 변환하는 A/D 변환부;An A / D converter converting the analog measurement signal output from the current / voltage matching unit into corresponding digital data; 상기 배전선로의 운용 및 고장감시와 관련한 각종 사항을 설정하는 설정부;A setting unit for setting various items related to the operation and failure monitoring of the distribution line; 상기 A/D 변환부로부터 제공되는 디지털 계측 신호에 의거하여 고장전류를 인지한 후 차단기의 트립 상태를 판단하기 위해 단위 시간에 대한 전류의 변화를 이용하여 고장정보를 세트하는 중앙 제어부;A central controller configured to set fault information by using a change in current with respect to a unit time to determine a tripping state of a circuit breaker after recognizing a fault current based on a digital measurement signal provided from the A / D converter; 상기 중앙 제어부는 상기 A/D 변환부를 통해 전달되는 디지털 계측 신호에 의거하여 전류값을 산출하여 중앙 제어부의 각 부에 실시간으로 전달하는 신호 연산부, 상기 신호 연산부로부터 전달된 전류값이 미리 정해진 고장 설정값보다 큰 경우에 고장인지 신호를 발생시키는 고장 인지부, 상기 고장인지 신호가 발생된 후 차단기의 트립 여부를 검출하는 델타Ⅰ 검출부, 상기 차단기의 트립 후에 무전류 지속시간과 차단기 재폐로 종료시간을 비교한 결과에 따라 고장여부를 판단하는 고장 검출부 및 상기 중앙 제어부의 동작을 전반적으로 관리하는 주처리부로 이루어진 CPU로 구현되며,The central controller calculates a current value based on the digital measurement signal transmitted through the A / D converter, and transmits the current value to each unit of the central controller in real time. If the value is greater than the fault detection unit for generating a fault signal, the delta I detection unit for detecting whether the breaker is tripped after the fault signal is generated, the breakdown time after the breaker and the closing time of the breaker According to the result of the comparison is implemented as a CPU consisting of a failure detection unit for determining whether the failure and the main processor for overall management of the operation of the central control unit, 상기 중앙 제어부의 고장 검출부에 의해 검출된 고장정보(FI)를 중앙 사령실의 배전자동화 시스템에 전달하는 통신 처리부; 및A communication processor for transmitting fault information (FI) detected by the fault detector of the central controller to a distribution automation system of the central command room; And 상기 계측된 각종 전기값 이외에 상기 고장정보(FI)를 사용자에게 알려주는 전면 표시부를 포함하여 이루어진 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계.An electric power meter having a distribution line fault monitoring function including a front display unit for informing the user of the fault information (FI) in addition to the various measured electric values. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 전류/전압 정합부에서 출력된 계측 신호에서 노이즈를 제거하고 증폭하는 필터/증폭부를 더 포함한 것을 특징으로 하는 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계.The electronic watt-hour meter of claim 1, further comprising a filter / amplifier that removes and amplifies noise from the measurement signal output from the current / voltage matching unit. 제 3 항에 있어서, 차단기의 접점 및 계전기 동작 접점 정보를 입력하고, 상기 고장정보(FI) 및 진단정보를 출력하는 디지털 입/출력부를 더 포함하여 이루어진 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계.The electric power meter of claim 3, further comprising a digital input / output unit configured to input contact information of a breaker and relay operation contact information, and output the fault information (FI) and diagnostic information. 삭제delete 제 1 항, 제 3 항 및 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자식 전력량계는 변전소 차단기와 배전선 첫 번째 자동화 개폐기 사이의 고장을 감시하기 위해 변전소의 배전선 인출단에 설치되는 것을 특징으로 하는 배전선 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계.5. The power distribution line of any one of claims 1, 3 and 4, wherein the electronic electricity meter is installed at the distribution line lead-out of the substation to monitor the failure between the substation breaker and the distribution line first automated switchgear. Electronic electricity meter with fault monitoring function. (a) 미리 정해진 사이클마다 배전선로의 전류값을 계측하는 단계;(a) measuring a current value of the distribution line at each predetermined cycle; (b) 상기 전류값이 기설정된 고장인지 전류값보다 큰 값으로 유지되는 지속시간(tc)이 미리 정해진 고장인지 기준시간(tr)보다 큰 지를 판단하는 단계;(b) determining whether the duration t c during which the current value is a predetermined fault or greater than the current value is greater than a predetermined fault or reference time t r ; (c) 상기 단계 (b)에서 상기 지속시간(tc)이 상기 고장인지 기준시간(tr)보다 큰 경우에 상기 고장인지 기준시간(tr)부터 상기 전류값이 0이 되기까지의 무전류 도달시간(t0)을 체크하는 단계;(c) the duration (t c) in step (b) is free from the trouble that the reference time (t r) the reference time (t r) whether the failure in the case is greater than to the value of the electric current is zero Checking the current arrival time t 0 ; (d) 상기 무전류 도달시간(t0)이 미리 설정된 차단기 트립시간(tt)보다 작거나 같은 경우에는 무전류의 지속시간이 차단기 재폐로 종료시간보다 긴 지를 판단하는 단계; 및(d) determining whether the duration of the non-current is longer than the end time of reclosing the breaker when the non-current reaching time t 0 is less than or equal to a preset breaker trip time t t ; And (e) 상기 단계 (d)에서의 판단 결과에 따라 순간고장인지 일시고장인지를 판단하고, 그 결과에 따라 해당하는 고장정보(FI)를 세트시키는 단계를 포함하여 이루어진 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계의 배전선 고장감시 방법.(e) an electronic power meter having a failure monitoring function comprising determining whether the failure is a temporary failure or a temporary failure according to the determination result in step (d), and setting the corresponding failure information FI according to the result. Distribution line monitoring method. 제 7 항에 있어서, 상기 배전선로는 변전소의 배전선에서 인출된 배전선로이고, 상기 방법은 전자식 전력량계에서 수행되는 것을 특징으로 하는 고장감시 기능을 갖는 전자식 전력량계의 배전선 고장감시 방법.The method of claim 7, wherein the distribution line is a distribution line drawn from the distribution line of the substation, and the method is performed by an electronic electricity meter.
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