KR101720131B1 - 배전선로의 고장점 표시를 포함한 변전소 통합 자동화 시스템 - Google Patents

배전선로의 고장점 표시를 포함한 변전소 통합 자동화 시스템 Download PDF

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Abstract

배전선로의 고장점 표시를 포함한 변전소 통합 자동화 시스템이 개시된다. 본 발명의 장치는, 고장전류센서로부터 수신한 감지전류 데이터와 고유아이디를 바탕으로 고장전류센서의 위치를 결정하여, 지도데이터와 함께 보수 담당자의 이동단말로 전송하고, 분석부가 결정한 고장거리에 따라 배전선에 고장이 발생한 고장점을 결정하고, 지도데이터와 함께 이동단말로 전송한다.

Description

배전선로의 고장점 표시를 포함한 변전소 통합 자동화 시스템{SUBSTATION INTEGRATED AUTOMATION SYSTEM INCLUDING DISPLAY OF FAILURE POINT IN DISTRIBUTION LINE}
본 발명은 배전선로의 고장점 표시를 포함한 변전소 통합 자동화 시스템에 대한 것이다.
일반적으로, 정전 없는 양질의 전력공급을 위한 전력설비의 최적운전을 위하여, 대부분 국가의 전력회사에서는 변전소 원격감시 및 제어를 위한 SCADA(supervisory control and data aquisition) 시스템 등 자동화 부분에 많은 투자를 하고 있다.
우리나라의 전력가동화 시스템은 발전소의 경제적인 급전을 위하여 전력거래소에 설치 운전하고 있는 에너지 관리 시스템(energy management system, EMS)과 765kV, 345kV 및 154kV 변전소 및 전력선 송전망 등 전력계통의 원격감시제어를 위한 SCADA 설비를 설치하여 운전하고 있으며, 배전선로의 원격감시제어를 위하여는 배전자동화(distribution automation system, DAS) 설비를 설치하여 운영하고 있다.
우리나라에서 운용하는 배전자동화 시스템을 위한 통신방식은 대부분 광통신망을 이용하는 것이다. 이와 같은 방식은 도시밀집도가 높은 우리나라 실정에서는 소량의 광통신 케이블로 넓은 지역을 이용할 수 있으나, 동남아지역과 같이 도시밀집도가 높지 않고 투자 경제력이 낮은 나라의 경우, 전력자동화 시스템을 용도별로 투자할 여력이 부족하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 배전선로의 고장이나 사고를 효율적으로 관리자에게 제공하는 배전선로의 고장점 표시를 포함한 변전소 통합 자동화 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예의 배전선로의 고장점 표시장치는, 배전선의 경로 중 분기지점에 배치되며, 위치하는 지점에 정상전류보다 높은 고장전류가 감지되면 감지전류 데이터와 고유 아이디를 전송하는 고장전류센서; 배전선의 고장전압과 고장전류를 검출하는 변류기/변압기(CT/PT); 상기 CT/PT로부터 수신한 고장전압과 고장전류를 바탕으로 고장파형을 분석하여 고장이 발생한 고장거리를 결정하는 분석부; 배전선이 위치하는 지도데이터와, 상기 고장전류센서의 아이디에 대응하는 배치위치를 저장하는 저장부; 및 상기 고장전류센서로부터 수신한 감지전류 데이터와 고유아이디를 바탕으로 고장전류센서의 위치를 결정하여, 상기 지도데이터의 표시와 함께 보수 담당자의 이동단말로 전송하고, 상기 분석부가 결정한 고장거리에 따라 배전선에 고장이 발생한 고장점을 결정하고, 상기 지도데이터와 함께 상기 이동단말로 전송하는 HMI프로그램 및 데이터 저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 HMI프로그램 및 데이터 저장부는, 상기 이동단말의 디스플레이부가, 지도 데이터에 상기 고장전류센서의 위치를 나타내는 아이콘을 디스플레이하고, 상기 고장전류센서의 아이디를 나타내는 윈도우를 디스플레이하도록 하는 데이터를 상기 이동단말로 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 HMI프로그램 및 데이터 저장부는, 상기 이동단말의 디스플레이부가, 지도 데이터에 상기 고장점의 위치를 나타내는 아이콘을 디스플레이하고, 사고정보를 나타내는 윈도우를 디스플레이하도록 하는 데이터를 상기 이동단말로 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 분석부는, 상기 고장거리에 대응하는 고장전주의 아이디를 더 결정하여, 상기 HMI프로그램 및 데이터 저장부에 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 상기 HMI프로그램 및 데이터 저장부는, 상기 이동단말의 디스플레이부가, 지도 데이터에 상기 고장점의 위치를 나타내는 아이콘을 디스플레이하고, 사고위치와 고장전주의 아이디를 포함하는 사고정보를 나타내는 윈도우를 디스플레이하도록 하는 데이터를 상기 이동단말로 전송할 수 있다.
상기와 같은 본 발명은, 고장전류센서에 의해 배전선로의 분기점에 고장이 발생한 것을 먼저 알리고, 이후 고장파형을 분석하여 정확한 고장점의 위치를 결정함으로써 전력계통의 신뢰도 향상과 더불어 통합화된 자동화 설비를 건설하고, 운영 및 유지보수할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전력계통의 운전상황을 상황판과 SCADA를 통해 실시간으로 모니터링하게 하며, 고장구간을 신속하게 파악하여 정전시간을 단축시키고 고장구간을 축소하여 안정적으로 전력이 공급되도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 변전소 통합 시스템의 구성을 설명하기 위한 일예시도이다.
도 2는 고장전류센서의 고장을 나타내는 데이터를 수신한 보수 담당자의 휴대폰에 디스플레이되는 일예를 나타낸 것이다.
도 3은 고장점과 관련한 데이터를 수신한 보수 담당자의 이동단말에 디스플레이되는 일예를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 변전소 통합 시스템의 구성을 설명하기 위한 일예시도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 시스템은, HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300), 감시제어 데이터 수집 시스템(supervisory control and data acquisition system, SCADA) 통제센터(110), SCADA 통신부(120), 배전선 고장전류센서(220), 고장전류센서 통신부(210), 계전기용 변류기/변압기(current transformer(CT)/potential trnasformer(PT))(330), 배전선 고장파형 분석부(320), 변전소 상황판(510), 휴대폰 호출부(520), 송전선용 거리 계전기(420) 및 보호계전기 통신부(410)를 포함할 수 있다.
HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는, 예를 들어, 휴먼-기계 인터페이스(human-machine interface, HMI) 프로그램이 구동되는 장치를 운영하는 소프트웨어(software)일 수 있으며, 본 발명의 통합 자동화 시스템의 전반적인 제어를 수행할 수 있다.
배전선 고장전류센서(220)는 전력공급을 위한 배전선로의 경로 중 분기지점의 각 상별 전선에 설치되는 것으로서, 위치되는 배전선에 정상전류보다 높은 고장전류가 감지되면, 이를 고장전류센서 통신부(210)를 통해 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)로 전송할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 배전선 고장전류센서(220)는 하나만이 도시되어 있으나, 배전선의 복수의 위치에 배치되는 것임은 자명하다.
배전선 고장전류센서(220)는, 고장전류가 감지되는 경우, 자신의 아이디를 포함하는 신호를 고장전류센서 통신부(210)를 통해 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)로 전송할 수 있으며, HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는, HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 저장된 복수의 고장전류센서(220)의 위치 중 해당 아이디에 해당하는 고장전류센서(220)로부터 신호가 수신되고 있음을 파악하여, 현재 고장전류의 위치를 파악할 수 있다.
배전선 고장전류센서(220)는 무선 방식으로 고장전류센서 통신부(210)와 통신하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 유선으로 통신할 수도 있다. 무선 방식으로 고장전류센서 통신부(210)와 통신을 수행하는 경우, 도시되지는 않았지만, 통신장치를 포함할 수 있을 것이다.
고장전류센서 통신부(210)는 변전소에 배치되는 것으로서, 배전선 고장전류센서(220)로부터 수신한 감지전류 데이터와 고유 아이디를 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 제공할 수 있다.
CT/PT(330)는 배전선의 고장전압과 고장전류를 검출하여, 배전선 고장파형 분석부(320)에 제공할 수 있다. 배전선 고장파형 분석부(320)는 CT/PT(330)로부터 수신한 데이터를 바탕으로, 고장파형을 분석하여, 해당 고장이 발생한 고장거리를 결정할 수 있다. 이와 같이 결정된 고장거리는 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 제공될 수 있다.
송전선로용 송전선용 거리 계전기(420)는 송전선에 접지 및 단선 등 사고가 발생하는 경우, 송전선의 임피던스와 고장전류 및 고장전압을 계산하여 산출된 고장거리 정보를 보호계전기 통신부(410)를 통해 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)로 제공할 수 있다.
HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는, 배전선이 위치하는 지도데이터를 저장할 수 있고, 또한, 배전선 고장전류센서(220)의 고유번호에 대응하는 설치 위치를 저장할 수 있다. 또한, 본 발명의 동작을 위해 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)가 수신하는 다양한 데이터를 저장할 수 있다.
또한, 휴대폰 호출부(520)는 선로보수 담당자의 휴대폰(600)에 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)의 제어에 의해 소정 데이터를 전송할 수 있다.
휴대폰(600)는, 선로보수 담당자가 소지하는 것으로서, 휴대폰 호출부(520)로부터 수신한 데이터를 디스플레이할 수 있는 디스플레이부를 구비하는 것이다. 휴대폰(600)은 예를 들어, 휴대폰, 스마트폰(smartphone), 패드형 컴퓨터, 개인용 정보 단말기(personal digital assistant, PDA) 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 기술의 발전에 따라 다양한 이동단말이 사용될 수 있을 것이다.
SCADA 통제센터(110)는 각종 고장 또는 사고정보를 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)로부터 SCADA 통신부(120)를 통해 수신할 수 있다. SCADA 통제센터(110)는 본 발명의 일실시예의 시스템(1)을 원격으로 감시 및 제어하는 것으로서, 그 상세한 기능은 본 발명의 설명과 무관하다 할 것이므로 설명을 생략하는 것으로 하겠다.
이하에서는, 도면을 참조로 본 발명의 시스템의 동작을 설명하기로 한다.
배전선 고장전류센서(220)가 정상전류보다 높은 고장전류를 감지한 경우, 감지전류 데이터와 배전선 고장전류센서(220)의 고유 아이디를 고장전류센서 통신부(210)에 전송할 수 있다. 고장전류센서 통신부(210)는 수신된 감지전류 데이터와 고유 아이디를 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 제공할 수 있다.
배전선 고장전류센서(220)의 위치는 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 저장되어 있으며, HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는 고유 아이디에 대응하는 고장전류센서(300)의 위치를 결정하고, 해당 고장전류센서(300)에 대한 보수 담당자의 휴대폰(600)로 배전선 고장전류센서(220)가 고장전류를 감지하였음을 알리는 데이터를 휴대폰 호출부(520)를 통해 전송할 수 있을 것이다. 이때, HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는 배전선 고장전류센서(220)의 위치를 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 저장된 지도 데이터에 표시하여 휴대폰(600)이 디스플레이하도록 데이터를 전송할 수 있을 것이다.
도 2는 고장전류센서의 고장을 나타내는 데이터를 수신한 보수 담당자의 휴대폰에 디스플레이되는 일예를 나타낸 것이다.
휴대폰 호출부(520)를 통해 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)로부터 고장전류를 감지하였음을 알리는 데이터를 수신한 보수 담당자의 휴대폰(600)은, 도 2와 같이, 지도 상에서 배전선 고장전류센서(220)가 배치되는 위치에, 배전선 고장전류센서(220)에 대응하는 아이콘(2A)을 디스플레이하고, 배전선 고장전류센서(220)의 고유 아이디를 나타내는 윈도우(2B)를 디스플레이할 수 있을 것이다.
이와 같은 경우, 배전선 고장전류센서(220)는 배전선로의 분기점에 위치되는 것이므로, 배전선 고장전류센서(220)의 위치만으로는 정확한 고장이 발생한 위치를 검출하기는 어려울 수 있다.
본 발명의 시스템(1)에서는, 배전선의 고장전류를 검출하는 고장전류센서(220)가 고장전류를 검출하면 CT/PT(330) 역시 고장전압과 고장전류를 검출하게 된다. CT/PT(330)로부터 고장전압과 고장전류가 검출되는 경우, 고장전압과 고장전류 데이터를 배전선 고장파형 분석부(320)로 제공될 수 있다. 배전선 고장파형 분석부(320)는 고전전압과 고장전류 데이터로부터 고장파형을 분석하여, 고장거리와 관련된 데이터를 결정하고, 해당 고장거리에 대응하는 고장전주의 번호를 포함하는 고장전주와 관련된 데이터를 결정할 수 있다.
고장거리와 관련된 데이터와 고장전주에 관련된 데이터를 수신한 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는, 고장거리에 따라 배전선로상에 고장이 발생한 고장점을 결정하고, 고장점을 지도상에 표시하도록 보수 담당자의 휴대폰(600)로 휴대폰 호출부(520)를 통해 전송할 수 있을 것이다.
도 3은 고장점과 관련한 데이터를 수신한 보수 담당자의 이동단말에 디스플레이되는 일예를 나타낸 것이다.
도면에 도시된 바와 같이, 고장전류가 발생한 배전선 고장전류센서(220)의 위치에 배전선 고장전류센서(220)에 대응하는 아이콘(2A)이 디스플레이되고, 고장점의 위치에 고장점에 대응하는 아이콘(3A)이 디스플레이될 수 있다. 또한, 아이콘(2A, 3A)과 떨어진 디스플레이부의 소정 영역에, 사고위치, 전주번호, 고장시간 및 고장전류를 포함하는 고장점 정보를 알리는 윈도우(3B)를 팝업 형식으로 디스플레이할 수도 있을 것이다.
도 2와 도 3의 디스플레이는 순차적으로 표시될 수도 있고 동시에 표시될 수도 있다. 즉, 배전선 고장전류센서(220)가 고장전류를 확인하는 순간, 도 2의 정보가 디스플레이되고, 배전선 고장파형 분석부(320)에 의해 고장거리가 분석되고, HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 의해 고장점이 결정된 후 도 3의 정보가 디스플레이될 수 있을 것이다.
HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는 휴대폰 호출부(520)를 통해 보수 담당자의 휴대폰(600)에 데이터를 전송하는 것과 동시에 또는 순차적으로 변전소의 변전소 상황판(510)에 고장과 관련한 데이터를 전송하여, 변전소의 운전원이 이를 파악하도록 할 수 있으며, 해당 고장과 관련한 데이터를 SCADA 통신부(120)를 통해 SCADA 통제센터(110)에 전송할 수 있을 것이다. 변전소 상황판(510)과 SCADA 통제센터(110)는 운전원 및 운영자가 열람할 수 있도록 고장과 관련한 데이터를 소정 방식에 의해 디스플레이할 수 있을 것이다.
한편, 송전선용 거리 계전기(420)는 송전선에 접지 및 단선 등 사고가 발생한 경우, 송전선의 임피던스, 고장전류 및 고장전압을 계산하여 고장거리 정보를 결정하고, 이를 보호계전기 통신부(410)를 통해 HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 제공할 수 있다.
HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는 고장거리 정보를 수신하여 송전선 위치정보를 검색하고, HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)에 저장된 지도 데이터에 고장점을 결정할 수 있다. HMI 프로그램 및 데이터 저장부(300)는 송전선의 고장과 관련한 데이터를 변전소 상황판(510)에 전송하고, SCADA 통신부(120)를 통해 SCAD(110)에 전송할 수 있을 것이다. 변전소 상황판(510)과 SCADA 통제센터(110)는 운전원 및 운영자가 열람할 수 있도록 송전선의 고장과 관련한 데이터를 소정 방식에 의해 디스플레이할 수 있을 것이다.
근래 초고속 인터넷에 대한 통신기술이 고도로 발달한 것을 토대로, 본 발명의 일실시예는 이를 산업자동화에 적용하고 시스템의 기능도 통합하여 전력시스템에 대한 투자비를 줄일 수 있다.
또한, 운용 및 유지보수도 소수의 전문가로 수행이 가능하도록 시스템이 구성되므로, 지리적 특성상 도시밀집이 불가능한 지역에 전력 자동화 시스템의 수출기회를 확대할 수 있을 것이다.
상기와 같은 본 발명은, 고장전류센서에 의해 배전선로의 분기점에 고장이 발생한 것을 먼저 알리고, 이후 고장파형을 분석하여 정확한 고장점의 위치를 결정함으로써 전력계통의 신뢰도 향상과 더불어 통합화된 자동화 설비를 건설하고, 운영 및 유지보수할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은, 전력계통의 운전상황을 상황판과 SCADA를 통해 실시간으로 모니터링하게 하며, 고장구간을 신속하게 파악하여 정전시간을 단축시키고 고장구간을 축소하여 안정적으로 전력이 공급되도록 한다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
300: HMI 프로그램 및 데이터 저장부 110: SCADA 통제센터

Claims (5)

  1. 배전선로의 고장이나 사고에 관한 정보를 보수 담당자에게 제공하기 위한 배전선로의 고장점을 표시하는 시스템에 있어서,
    디스플레이부를 포함하는 보수 담당자의 이동단말;
    배전선의 경로 중 분기지점에 배치되며, 위치하는 지점에 정상전류보다 높은 고장전류가 감지되면 감지전류 데이터와 고유 아이디를 전송하는 고장전류센서;
    배전선의 고장전압과 고장전류를 검출하는 변류기/변압기(CT/PT);
    상기 CT/PT로부터 수신한 고장전압과 고장전류를 바탕으로 고장파형을 분석하여 고장이 발생한 고장거리를 결정하고, 고장거리에 대응하는 고장전주의 아이디를 결정하는 분석부;
    배전선이 위치하는 지도데이터와, 상기 고장전류센서의 아이디에 대응하는 배치위치를 저장하는 저장부; 및
    상기 고장전류센서로부터 수신한 감지전류 데이터와 고유아이디를 바탕으로 고장전류센서의 위치를 결정하여 상기 지도데이터와 함께 상기 이동단말로 먼저 전송하고, 상기 분석부가 결정한 고장거리에 따라 배전선에 고장이 발생한 고장점을 결정하여 상기 지도데이터와 함께 상기 이동단말로 전송하는 HMI프로그램 및 데이터 저장부를 포함하고,
    상기 이동단말의 상기 디스플레이부는,
    상기 지도 데이터에 상기 고장전류센서의 위치를 나타내는 아이콘과 상기 고장전류센서의 아이디를 나타내는 윈도우를 먼저 디스플레이하고, 상기 고장점의 위치를 나타내는 아이콘과 사고위치와 고장전주의 아이디를 포함하는 사고정보를 나타내는 윈도우를 상기 고장전류센서의 위치를 나타내는 아이콘과 함께 디스플레이하는 배전선로의 고장점을 표시하는 시스템.
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