KR102562667B1 - Fault Section Separation Method of Normally Multi-Connected Distribution L ines and Intelligent Control Apparatus for Circuit Breakers - Google Patents

Abstract

본 발명의 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법은, 모니터링 대상이 되는 배전 선로의 전압 및 전류를 계측하는 단계; 전압 및 전류의 계측값들로부터 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계; 고장으로 판정되면, 상기 배전 선로를 공유하는 타 보호 기기들에 전류 극성 공유를 요청하는 단계; 서로 마주보는 조류 방향을 가지도록 2개의 인접한 보호 기기들에서 측정된 전류의 극성들을 비교하는 단계; 및 상기 2개의 인접한 보호 기기들에서 측정된 전류의 극성들이 동일하면, 해당 보호 기기의 영역에서의 고장으로 판정하여, 고장 조치를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.A method for separating a fault section of an always-on multi-connection distribution line of the present invention includes the steps of measuring voltage and current of a distribution line to be monitored; determining a failure in the distribution line from measured values of voltage and current; requesting sharing of current polarity to other protection devices sharing the distribution line if it is determined to be a failure; comparing polarities of currents measured in two adjacent protection devices so as to have current directions facing each other; and if the polarities of the currents measured in the two adjacent protection devices are the same, determining that the protection device is faulty and taking a fault action.

Description

상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법 및 차단기용 지능형 제어 장치{Fault Section Separation Method of Normally Multi-Connected Distribution L ines and Intelligent Control Apparatus for Circuit Breakers}Fault Section Separation Method of Normally Multi-Connected Distribution Lines and Intelligent Control Apparatus for Circuit Breakers}

본 발명은 루프형 배전선로나 네트워크형 배전선로, 종단 배전 선로 등 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법 및 차단기용 지능형 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method for separating fault sections of always-multiple interconnected distribution lines, such as loop-type distribution lines, network-type distribution lines, and terminal distribution lines, and an intelligent control device for circuit breakers.

일반적으로, 전력회사의 배전망은 배전용 변전소로부터 부하수요지에 있는 배전 변압기까지의 개폐기, 전주, 피뢰기 등의 배전설비, 고압케이블 및 전선 등으로 구성되어 고압전력 공급을 담당하는 고압배전망과 배전용변압기 2차측으로부터 저압고객까지의 저압전력공급을 담당하는 저압배전망으로 구성된다.In general, the power distribution network of an electric power company consists of switchgear, poles, and distribution facilities such as lightning arresters, high-voltage cables and wires, from distribution substations to distribution transformers in demand areas, and is responsible for supplying high-voltage power to the high-voltage distribution networks and distribution networks. It consists of a low-voltage distribution network responsible for supplying low-voltage power from the secondary side of the dedicated transformer to low-voltage customers.

종래의 배전공급망은 국내를 포함하여 대부분의 나라에서 중요하지 않은 지역의 경우 수지상으로 구성되어 있으나, 최근 상시 다중 연계 배전선로의 보급이 증가하고 있다.Conventional power distribution supply networks consist of dendritic structures in unimportant areas in most countries, including Korea, but the supply of always-on multi-connection distribution lines is increasing recently.

수지상 배전계 통은 해당 선로의 연중 최대부하를 공급하기 위해 설계되는데, 최대부하가 걸리는 시간은 매우 짧기 때문에 선로 이용률이 매우 낮다.(ex ○○본부 직할 159개 선로의 평균 이용률은 약 30%로 분석되었음) 이러한 이용률 저하 문제는 최근 급증하고 있는 분산자원(태양광발전, 전기차 등)으로 인해 가속화 될 것으로 예상된다. 또한 선로에서 고장이 발생할 경우 고장 구간을 분리하고 정상구간에 전력을 공급하기 까지 약 3~5분 정도의 정전이 발생하고 있다.The dendritic distribution system is designed to supply the maximum load of the line throughout the year, but because the time required for the maximum load is very short, the line utilization rate is very low. Analyzed) This problem of deterioration in utilization rate is expected to accelerate due to the recent rapid increase in distributed resources (solar power generation, electric vehicles, etc.). In addition, when a fault occurs in a line, a power outage occurs for about 3 to 5 minutes until the faulty section is separated and power is supplied to the normal section.

이러한 수지상 배전계통의 단점을 보완하기 위해 상시 다중연계 배전선로에 대한 연구가 진행되고 있다. 상시 다중연계 배전선로는 기존에 수지상으로 운전하던 다수의 배전선로를 상시 상호 연계하는 방식이다. 상시 다중연계 배전선로는 선로간 부하공유(또는 분산자원)를 통해 설비이용률을 향상 시킬 수 있다. 또한 분산자원으로 인한 전압변동 문제도 해소할 수 있기 때문에 연계용량 향상도 가능하다. 하지만 고장발생시 고장전류가 다수의 선로를 통해 고장지점으로 유입되기 때문에 기존 수지상 선로의 보호방식으로는 고장구간을 적절하게 분리할 수 없다. 수지상 배전계통과 네트워크 배전방식을 비교하여 나타내면, 하기 표 1과 같다.In order to compensate for the disadvantages of such a dendritic distribution system, research on always-on multi-connected distribution lines is being conducted. The permanent multi-connected distribution line is a method in which a plurality of distribution lines, which were previously operated in a resin line, are mutually interconnected at all times. Continuously multi-connected distribution lines can improve facility utilization through load sharing (or distributed resources) between lines. In addition, since the voltage fluctuation problem caused by distributed resources can be solved, it is possible to improve the connection capacity. However, when a fault occurs, since the fault current flows into the fault point through a plurality of lines, it is not possible to properly separate the fault section with the existing protection method of the DC line. A comparison between the dendritic power distribution system and the network power distribution method is shown in Table 1 below.

도 1은 상시 다중 연계 배전선로 고장구간 차단을 위한 CLS 통신기반 보호협조 구조를 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram illustrating a CLS communication-based protection coordination structure for blocking a fault section of a multi-linked distribution line at all times.

상시 다중 연계 배전선로 고장구간 차단 알고리즘은 도 1에 도시한 바와 크게 3단계로써, [1]고장검출 → [2]고장전류 방향판단 → [3]고장구간 판단/차단 순서로 판별한다. 고장검출 후 고장전류 방향을 판단하여 고장전류가 정방향이면, 해당 방향에 연계된 차단기에 통신을 통해 트립 신호를 보내어 고장구간만 분리하게 된다. 세종 및 서귀포시에 실증된 4개(총 8회선)의 CLS(Closed-loop system)에서 방향성 판단 오류로 인한 오·부동작 사례가 발생하고 있으므로 정확한 방향성 판정이 매우 중요하다.The algorithm for blocking the fault section of the regular multi-connection distribution line is largely divided into three steps as shown in FIG. 1, in the order of [1] fault detection → [2] fault current direction determination → [3] fault section determination/blocking. After fault detection, the direction of the fault current is determined, and if the fault current is in the positive direction, a trip signal is sent to the circuit breaker associated with the corresponding direction through communication to isolate only the fault section. In Sejong and Seogwipo City, 4 CLS (Closed-loop systems) (total of 8 lines), which have been demonstrated in Sejong and Seogwipo, have cases of malfunction and malfunction due to errors in direction judgment, so accurate direction determination is very important.

상기 [1]고장검출 단계에서는, CLS차단기 ①, ④회로에서 설정값(Pick-up 전류) 이상 전류가 상(A, B, C) 또는 N상에서 발생되면 고장검출한다.In the [1] fault detection step, if a current greater than the set value (Pick-up current) is generated in phase (A, B, C) or N phase in the CLS circuit breaker ①, ④ circuit, a fault is detected.

상기 [2]고장전류 방향판단 단계에서는, 고장검출 시점에서 고장전류의 방향을 판정하는데, 정방향은 고장전류가 나가는 방향이고, 역방향은 고장전류가 들어오는 방향이다.In the [2] fault current direction determination step, the direction of the fault current is determined at the time of fault detection. The forward direction is the outgoing direction of the fault current, and the reverse direction is the incoming fault current direction.

상기 [3]고장구간 판단/차단에서는, 각 차단기가 통신을 통해 ‘트립 신호 송신’ 및 연계 차단기에서 ‘트립 신호 수신’을 하면, 고장구간으로 판단하여 Trip 시행한다. 예컨대, TS(Trip Signal)를 정방향 고장전류 검출시 상대 차단기 회로로 송신하거나, BS(Block Signal)를 역방향 고장전류 검출시 상대 차단기 회로로 송신할 수 있다.In the above [3] failure section determination/blocking, when each circuit breaker ‘transmits a trip signal’ through communication and ‘receives a trip signal’ from an interlocking circuit breaker, it is judged as a fault section and Trip is executed. For example, a TS (Trip Signal) may be transmitted to the partner circuit breaker circuit when a forward fault current is detected, or a BS (Block Signal) may be transmitted to a partner circuit breaker circuit when a reverse fault current is detected.

도 2는 방향 판정에 적용되는 MTA(Maximum torque angle)를 도시한 그래프이다.2 is a graph illustrating a maximum torque angle (MTA) applied to direction determination.

도 3은 방향 판정에 기준이 되는 기본 벡터도이다.3 is a basic vector diagram serving as a standard for direction determination.

도 4는 단락고장 방향판정의 벡터도이며, 도 5는 지락고장 방향판정의 벡터도이다.4 is a vector diagram of short-circuit fault direction determination, and FIG. 5 is a vector diagram of ground fault direction determination.

하기 표 2는 상술한 기존 보호협조 방식의 방향판단 요소 및 방향판단식을 정리한 것이다.Table 2 below summarizes the direction determination elements and direction determination formulas of the above-described existing protection cooperation method.

정방향 판단범위의 정밀도를 상승시키기 위해, φ와 MTA(Maximum torque angle)을 활용한다. 여기서, φ는 전압에 대한 전류의 위상(∠V-∠I)이며, 동작영역과 부동작 영역 사이의 경계부분을 정의하는 것으로 대체로 2∼8°의 값으로 설정한다. In order to increase the accuracy of the forward judgment range, φ and MTA (Maximum Torque Angle) are used. Here, φ is the phase of the current with respect to the voltage (∠V-∠I), and defines the boundary between the operating and non-operating regions, and is generally set at a value of 2 to 8°.

MTA는 도 2와 같이 기존 연구에 의해 국내계통에서는 60°의 값으로 설정한다. 계통에서는 도 3과 같이 선로의 및 부하의 임피던스에 의해 일반적으로 전류의 위상이 전압에 대해 뒤지게 된다. 기존 보호협조 알고리즘의 경우, 계통에 고장이 발생하여 고장전류(단락 : 정상분, 지락 : 영상분)가 검출되면 고장여부의 확실한 판단을 위해 고장 전압(단락 : 정상분, 지락 : 영상분)이 기준치(상전압의 10%) 이상인지 판별한다.As shown in FIG. 2, the MTA is set to a value of 60° in the domestic system by existing studies. In the system, as shown in FIG. 3, the phase of the current generally lags behind the voltage due to the impedance of the line and the load. In the case of the existing protection coordination algorithm, when a fault occurs in the system and a fault current (short: normal, ground: zero) is detected, the fault voltage (short: normal, ground: zero) Determine if it is higher than the standard value (10% of the phase voltage).

그 후 도 4 및 도 5와 같이 ‘계산된 고장전류의 위상’이 설정된 범위 안에 포함되면 정방향으로 판별한다.After that, as shown in FIGS. 4 and 5, if the 'phase of the calculated fault current' is within the set range, it is determined as a forward direction.

상술한 방향성 판정 방법은 2가지의 문제점이 있다. The above-described method for determining directionality has two problems.

첫째, 고장 저항의 크기가 작을 경우 방향성 판정이 불가능해 고장범위 넓어진다. 고장 저항의 크기가 작을 경우 고장전압이 ‘0V’에 가깝게 수렴(지락, 3상 단락)하기 때문에 방향판단이 곤란하고, 이 경우 3 사이클 전에 계측된 과거전압(Memory voltage) 위상을 이용하여 방향성을 판단한다. 그러나 과거전압 위상은 고장상태의 값이 아니라 정상상태의 값이므로, 영상전류의 위상으로 도출된 계산 값이 방향판단 경계선에 겹치는 경우 오동작이 발생한다. First, if the magnitude of the fault resistance is small, the directionality cannot be determined, and the fault range widens. When the size of the fault resistance is small, it is difficult to determine the direction because the fault voltage converges close to '0V' (ground fault, 3-phase short circuit). judge However, since the past voltage phase is not a value in a fault state but a value in a normal state, a malfunction occurs when the calculated value derived as the phase of the zero-phase current overlaps the direction determination boundary line.

둘째, CLS 선로에 분산형전원의 연계가 금지되고 있다. 고장발생시 고장전류가 분산형전원 연계용 변압기(Yg-Δ 결선)의 고압측으로 일부 나뉘어 흐르기 때문에 영상전압이 판단 기준치를 넘지 못해 방향판단에 실패하게 된다. 따라서 위 문제들을 해결하여 상시 다중 연계 배전선로에 분산전원을 접속할 수 있도록 새로운 고장구간 분리방법이 필요하다.Second, the connection of distributed power sources to CLS lines is prohibited. When a fault occurs, the fault current partially divides and flows to the high-voltage side of the distributed power supply linking transformer (Yg-Δ connection), so the zero-phase voltage does not exceed the criterion and the direction judgment fails. Therefore, a new fault section separation method is needed to solve the above problems and connect distributed power to multiple interconnection distribution lines at all times.

도 6a는 분산전원이 연계된 필드의 CLS의 고장모의를 위한 계통도이며, 도 6b는 고장모의를 위한 단선결선도이다.6A is a system diagram for fault simulation of CLS in a field linked to distributed power sources, and FIG. 6B is a single-line connection diagram for fault simulation.

상술한 두 번째 문제점에 대해 상세히 설명하기 위해, 고장발생 시 지락전류 경로를 도 6a 및 6b에 나타내었다. CLS에 분산전원이 연계되어 있을 때, 동일 주변압기의 일반선로(모선 9, 도 6(b))에서 고장이 발생하면, 지락전류는 모선 2~9, 모선11~8~9, 모선 11~8~7~6~5~4~3~9의 총 3가지 경로로 흐른다. 즉, 고장전류가 3가지 경로로 흐르기 때문에 각 차단기에서 계측되는 영상전류는 작아진다.To explain in detail the above-mentioned second problem, a ground fault current path when a fault occurs is shown in FIGS. 6A and 6B. When distributed power is connected to CLS, if a fault occurs in the general line (bus 9, Fig. 6(b)) of the same main voltage generator, the ground fault current is generated in bus 2~9, bus 11~8~9, bus 11~ It flows in a total of three routes: 8~7~6~5~4~3~9. That is, since the fault current flows in three paths, the zero-phase current measured in each circuit breaker becomes small.

감소한 영상전류로 인해 영상전압 역시 설정값 이하로 계측된다. 따라서 영상전류는 픽업되지만 영상전압이 작아서 방향판단에 실패하게 되고, 최종적으로 CB 혹은 CLS차단기가 오동작하게 된다. Due to the reduced zero-phase current, the zero-phase voltage is also measured below the set value. Therefore, although the sequence current is picked up, the direction determination fails because the sequence voltage is small, and finally the CB or CLS circuit breaker malfunctions.

즉, 고장전류에 의해 픽업됐지만, 고장전압이 기준치보다 아래 있어서, CLS차단기는 정해진 시간을 대기한 후에 무조건 개방하기 때문에 동시 다발적인 차단기 개방으로 광역 정전이 발생한다.That is, although it is picked up by the fault current, since the fault voltage is lower than the reference value, the CLS circuit breaker unconditionally opens after waiting for a predetermined time, so wide-area power outages occur due to simultaneous opening of the circuit breaker.

대한민국 등록공보 10-0920946호Republic of Korea Registration No. 10-0920946

본 발명은 상시 다중 연계 배전선로에 발생된 고장 및 고장 위치를 신속하고 정확하게 확인하여 조치할 수 있는 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법 및 차단기용 지능형 제어 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide an intelligent control device for a circuit breaker and a method for separating a fault section of a constantly multi-linked distribution line capable of quickly and accurately identifying and taking action on a fault occurring in a multi-linked distribution line and a fault location.

본 발명의 일 측면에 따른 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법은, 모니터링 대상이 되는 배전 선로의 전압 및 전류를 계측하는 단계; 전압 및 전류의 계측값들로부터 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계; 고장으로 판정되면, 상기 배전 선로를 공유하는 타 보호 기기들에 전류 극성 공유를 요청하는 단계; 서로 마주보는 조류 방향을 가지도록 2개의 인접한 보호 기기들에서 측정된 전류의 극성들을 비교하는 단계; 및 상기 2개의 인접한 보호 기기들에서 측정된 전류의 극성들이 동일하면, 해당 보호 기기의 영역에서의 고장으로 판정하여, 고장 조치를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.A method for separating a fault section of a regular multi-connection distribution line according to an aspect of the present invention includes measuring voltage and current of a distribution line to be monitored; determining a failure in the distribution line from measured values of voltage and current; requesting sharing of current polarity to other protection devices sharing the distribution line if it is determined to be a failure; comparing polarities of currents measured in two adjacent protection devices so as to have current directions facing each other; and if the polarities of the currents measured in the two adjacent protection devices are the same, determining that the protection device is faulty and taking a fault action.

여기서, 상기 고장 조치를 수행하는 단계에서는, 측정된 전류의 극성들이 동일한 2개의 인접한 보호 기기들을 개방할 수 있다.Here, in the step of performing the failure measures, two adjacent protection devices having the same polarities of the measured currents may be opened.

여기서, 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계는, 계측된 전류가 고장전류 설정값보다 큰지 여부를 확인하는 단계; 및 계측된 전압이 고장전압 설정값보다 작은지 여부를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of determining a failure in the distribution line may include checking whether the measured current is greater than a set value of the failure current; and checking whether the measured voltage is less than a set value of the fault voltage.

여기서, 상기 전류의 극성들을 비교하는 단계는, 인접한 타 보호 기기를 향하는 상기 배전 선로상의 방향과 동일한 조류 방향의 고장시 측정된 전류값이 0보다 크면 상기 인접한 타 보호 기기에 연계정보로서 '1'을 상기 인접한 타 보호 기기로 전송하는 단계; 상기 타 보호 기기가 동일한 방식으로 계산한 연계정보를 수신하는 단계; 및 계산된 연계정보와 수신된 연계정보의 합이 0이면, 자신과 상기 타 보호 기기 사이의 구간은 정상인 것으로 판정하고, 계산된 연계정보와 수신된 연계정보의 합이 2 또는 -2면, 자신과 상기 타 보호 기기 사이의 구간에서의 고장으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.Here, in the step of comparing the polarities of the current, if the current value measured in the event of a fault in the same current direction as the direction on the distribution line toward the other adjacent protection device is greater than 0, '1' as linkage information to the other adjacent protection device. transmitting to the adjacent other protection device; Receiving association information calculated by the other protection device in the same way; and if the sum of the calculated linkage information and the received linkage information is 0, it is determined that the interval between itself and the other protection device is normal, and if the sum of the calculated linkage information and the received linkage information is 2 or -2, and determining a failure in a section between the second protection device and the other protection device.

여기서, 상기 고장 조치를 수행하는 단계에서는, 고장구간에 속한 보호 기기를 개방하는 단계; 및 개방된 보호 기기에 적용된 재폐로 조건이 달성되면 재폐로를 수행하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of performing the failure measures may include opening a protection device belonging to a failure section; and performing re-closing when the re-closing condition applied to the opened protective device is achieved.

본 발명의 다른 측면에 따른 차단기용 지능형 제어 장치는, 제어 대상 차단기가 설치된 배전 선로의 전압 및 전류를 계측하는 계측부; 상기 차단기를 개방하거나 투입하도록 지시하는 차단 제어부; 상기 배전 선로상의 인접한 타 차단기들에 고장시 전류 극성 공유를 요청하여 전송받는 협조 통신부; 및 상기 계측부에서 계측한 전압 및 전류로부터 상기 배전 선로상의 고장 발생 여부를 판정하고, 서로 마주보는 조류 방향을 가지는 인접한 타 차단기에서 측정된 전류의 극성을 계측된 전류의 극성과 비교하여, 고장 위치를 판정하는 고장 판정부를 포함할 수 있다.An intelligent control device for a circuit breaker according to another aspect of the present invention includes a measurement unit for measuring voltage and current of a distribution line in which a circuit breaker to be controlled is installed; a blocking control unit instructing to open or close the circuit breaker; a cooperative communication unit for requesting and receiving current polarity sharing in case of failure of other circuit breakers adjacent to the distribution line; And it determines whether a fault has occurred on the distribution line from the voltage and current measured by the measuring unit, and compares the polarity of the current measured at another circuit breaker adjacent to each other having a current direction facing each other with the polarity of the measured current to determine the fault location. It may include a failure determination unit that determines.

여기서, 상기 계측부는, 상기 배전 선로상에 상기 차단기 부근의 선로에서 측정된 전류 및 전압을 입력받는 센서 수신 회로일 수 있다.Here, the measuring unit may be a sensor receiving circuit that receives current and voltage measured in a line near the circuit breaker on the distribution line.

여기서, 상기 고장 판정부는, 상기 전압 및 전류의 계측값들로부터 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계; 고장으로 판정되면, 상기 배전 선로를 공유하는 타 차단기들에 전류 극성 공유를 요청하는 단계; 서로 마주보는 조류 방향을 가지도록 인접한 타 차단기에서 측정된 전류의 극성들을 비교하는 단계; 및 상기 인접한 타 차단기에서 측정된 전류의 극성들이 동일하면, 상기 인접한 타 차단기와 공유하는 영역에서의 고장으로 판정하여, 고장 조치하는 단계를 수행할 수 있다.Here, the failure determining unit may include determining a failure in the distribution line from the measured values of the voltage and current; requesting sharing of current polarity to other circuit breakers sharing the distribution line if it is determined to be a failure; Comparing polarities of currents measured from other circuit breakers adjacent to each other so as to have current directions facing each other; and if the polarities of the currents measured in the other adjacent circuit breakers are the same, determining that it is a failure in a region shared with the other adjacent circuit breakers and taking action against the failure.

여기서, 상기 고장 조치하는 단계에서는, 상기 차단기를 개방하며, 상기 인접한 타 차단기에 대하여 개방을 요청할 수 있다.Here, in the step of taking the failure action, the circuit breaker is opened, and the opening of the adjacent circuit breaker may be requested.

여기서, 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계는, 계측된 전류가 고장전류 설정값보다 큰지 여부를 확인하는 단계; 및 계측된 전압이 고장전압 설정값보다 작은지 여부를 확인하는 단계를 포함할 수 있다.Here, the step of determining a failure in the distribution line may include checking whether the measured current is greater than a set value of the failure current; and checking whether the measured voltage is less than a set value of the fault voltage.

상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법 및 차단기용 지능형 제어 장치를 실시하면, 상시 다중 연계 배전선로에 발생된 고장 및 고장 위치를 신속하고 정확하게 확인하여 조치할 수 있는 이점이 있다.If the method for separating the fault section of the always multi-connected distribution line and the intelligent control device for the circuit breaker according to the spirit of the present invention having the above configuration are implemented, it is possible to quickly and accurately check and take action on the fault and the location of the fault occurring in the always multi-connected distribution line. There are benefits to being able to

본 발명의 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법은, 기존 전력설비의 하드웨어 추가 없이 고압 네트워크 배전선로 상용화를 달성할 수 있는 이점이 있다.The fault section separation method of always-on multi-connection distribution lines of the present invention has the advantage of achieving commercialization of high-voltage network distribution lines without adding hardware to existing power facilities.

본 발명의 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법은, 적용에 제약이 적으며, 기존 보호협조 알고리즘을 대폭 삭제 및 축소하여 오/부동작 요소들이 제거되는 이점이 있다.The fault section separation method of the always-on multi-connection distribution line of the present invention has few restrictions on application, and has an advantage in that malfunction/non-operation elements are removed by drastically deleting or reducing the existing protection coordination algorithm.

본 발명의 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법은, 상시 다중연계 배전선로(CLS, 네트워크 배전계통)에 분산전원의 연계가 가능한 이점이 있다.The method for separating fault sections of always-on multi-connected distribution lines of the present invention has an advantage of being able to connect distributed power to a always-on multi-connected distribution line (CLS, network distribution system).

본 발명의 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법은, 상시 다중연계 배전선로를 구현함으로서 정전시간 획기적으로 단축시키며, 고품질·고신뢰 전력공급을 가능하게 하는 이점이 있다.The fault section separation method of the always-on multi-connected distribution line of the present invention has the advantage of dramatically reducing power outage time and enabling high-quality and highly reliable power supply by implementing the always-on multi-connected distribution line.

도 1은 상시 다중 연계 배전선로 고장구간 차단을 위한 CLS 통신기반 보호협조 구조를 도시한 개념도.
도 2는 방향 판정에 적용되는 MTA(Maximum torque angle)를 도시한 그래프.
도 3은 방향 판정에 기준이 되는 기본 벡터도.
도 4는 단락고장 방향판정의 벡터도.
도 5는 지락고장 방향판정의 벡터도.
도 6a는 분산전원이 연계된 필드의 CLS의 고장모의를 위한 계통도
도 6b는 분산전원이 연계된 필드의 CLS의 고장모의를 위한 단선결선도.
도 7은 상시 다중연계 배전선로에서의 지락고장시 동시간대의 각 보호 기기의 방향에 따른 고장전류 파형을 도시한 개념도.
도 8은 본 발명의 사상에 따른 고장시 고장구간 판별 알고리즘을 도시한 흐름도.
도 9a 내지 9c는 1선 지락시 고장파형을 나타낸 파형 기록들.
도 10은 본 발명의 사상에 따른 고장시 고장구간 판별 알고리즘을 수행하는 차단기용 지능형 제어 장치(IED)의 일 실시예를 도시한 블록도.
도 11은 본 발명의 사상의 검증을 위한 시뮬레이션 계통도.
도 12a 및 12b는 도 11에서 1선 지락 발생 시 A, B 양차단기의 전류 파형을 도시한 파형도.
도 13a 및 13b는 도 11에서 선간 단락 발생 시 A, B 양차단기의 전류 파형을 도시한 파형도.1 is a conceptual diagram illustrating a CLS communication-based protection coordination structure for blocking a fault section of a multi-linked distribution line at all times.
2 is a graph showing a maximum torque angle (MTA) applied to direction determination.
3 is a basic vector diagram serving as a standard for determining a direction;
4 is a vector diagram of short-circuit fault direction determination;
5 is a vector diagram of ground fault direction determination.
6a is a schematic diagram for simulating a failure of a CLS in a field in which distributed power is linked;
Figure 6b is a single-line connection diagram for failure simulation of the CLS in a field in which distributed power is linked.
7 is a conceptual diagram showing fault current waveforms according to the direction of each protection device in the same time zone in case of a ground fault in a multi-connected distribution line.
8 is a flowchart illustrating a failure section determination algorithm in case of a failure according to the spirit of the present invention.
9a to 9c are waveform records showing fault waveforms in case of a 1-line ground fault.
10 is a block diagram showing an embodiment of an intelligent control device (IED) for a circuit breaker that performs a fault section determination algorithm in case of a fault according to the spirit of the present invention.
11 is a simulation system diagram for verification of the idea of the present invention.
12a and 12b are waveform diagrams showing current waveforms of circuit breakers A and B when a 1-line ground fault occurs in FIG. 11;
13A and 13B are waveform diagrams showing current waveforms of circuit breakers A and B when a line-to-line short circuit occurs in FIG. 11;

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 발명은 상시 다중 연계 배전선로(Closed-Loop System, 네트워크 배전계통 등)에서 고장처리 시 고장방향 판단 오류로 인해 발생하는 보호 기기 오(부)동작을 방지하기 위하여 다음 조건들을 활용할 것을 제시한다. The present invention proposes to utilize the following conditions in order to prevent malfunctioning (false) operation of protective equipment that occurs due to an error in determining the direction of a fault when handling a fault in a always-multiple interconnection distribution line (closed-loop system, network distribution system, etc.).

① 상시 다중 연계 배전선로에 고장이 발생하면 고장지점의 양방향(전원측, 부하측)에서 고장전류가 공급된다.① When a fault occurs in a multi-linked distribution line, fault current is supplied from both directions (power side, load side) of the fault point.

② 고장점 기준 양측 보호 기기에서 계측된 고장전류의 매순간 피크치 극성은 서로 동일하며, 반대방향을 바라보는 보호 기기에서 측정되는 피크치의 극성은 반대이다.② Based on the fault point, the polarity of the peak value at every moment of the fault current measured by both protection devices is the same, and the polarity of the peak value measured by the protection device looking in the opposite direction is opposite.

③ 마주보는 두 보호 기기에서 측정되는 고장전류의 피크치 극성이 동일할 경우 해당 구간에서 고장이 발생한 것으로 판단한다.③ If the peak value polarity of the fault current measured in the two protection devices facing each other is the same, it is judged that the fault has occurred in the corresponding section.

이를 활용하면, 기존 ‘전압과 전류의 위상차’를 이용한 방향판단 방식을 사용하지 않아 기존의 오(부)동작이 발생하지 않고, 상시 다중 연계 배전선로에 분산전원 연계가 가능하다.If this is used, it is possible to link distributed power to multi-linked distribution lines at all times without using the existing direction determination method using 'phase difference between voltage and current', so that the existing erroneous (false) operation does not occur.

도 7은 상시 다중연계 배전선로에서의 지락고장시 동시간대의 각 보호 기기의 방향에 따른 고장전류 파형을 도시한 개념도이다.7 is a conceptual diagram showing fault current waveforms according to the direction of each protection device in the same time zone in case of a ground fault in a multi-connected distribution line.

상시 다중연계 배전선로에서 고장이 발생할 경우, 각 차단기별로 계측된 고장전류의 첫 사이클 모양을 도 7에 나타내었다. 지중 CLS선로에 사용되는 차단기(4회로 차단기)에는 각 회로별로 CT가 설치되어 있으며, 차단기 내부로부터 나가는 전류의 방향을 정방향으로 설정한다. 5번 차단기와 6번 차단기 사이에 지락고장이 발생하면 고장점 양단의 고장전류 피크치 극성은 같게 되고, 타 구간에서는 극성이 다르게 된다. 즉, 고장점 양단에서 계측된 고장전류의 파고치의 극성이 서로 동일하다는 원리를 이용하여 고장구간을 정확하게 판단할 수 있다.7 shows the shape of the first cycle of the fault current measured for each circuit breaker when a fault occurs in the always-multiple interconnection distribution line. A CT is installed for each circuit in the circuit breaker (4 circuit breaker) used in the underground CLS line, and the direction of the current going out from the inside of the circuit breaker is set to the forward direction. If a ground fault occurs between circuit breaker No. 5 and circuit breaker No. 6, the polarity of the peak value of the fault current at both ends of the fault point is the same, but the polarity is different in other sections. That is, the fault section can be accurately determined using the principle that the polarities of the peak values of the fault current measured at both ends of the fault point are the same.

기존 수지상 선로에서는 각 차단기가 고장전류의 방향을 공유하지 않았지만, 상시 다중연계 배전선로에서는 각 차단기가 통신을 이용하여 고장방향을 공유하기 때문에 본 발명의 사상을 적용하기가 보다 용이하다.In the existing dendrite line, each circuit breaker does not share the direction of the fault current, but in the always-multiple interconnection distribution line, since each circuit breaker shares the fault direction using communication, it is easier to apply the concept of the present invention.

본 발명에서는 전압과 전류의 위상차를 고려하는 기존 기술들과는 달리, 전압과 전류를 독립적으로 적용하여 전압을 고장판단(무전압 계측)의 확정에 사용하고, 전류만으로 방향판단을 하기 때문에 앞서 언급한 두 문제를 해결할 수 있다.In the present invention, unlike existing technologies that consider the phase difference between voltage and current, voltage and current are applied independently, voltage is used to determine failure determination (no-voltage measurement), and direction determination is made only with current. can solve the problem

도 8은 본 발명의 사상에 따른 고장시 고장구간 판별 알고리즘을 도시한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a fault section determination algorithm in case of a fault according to the spirit of the present invention.

도시한 흐름도에 따른 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법은, 모니터링 대상이 되는 배전 선로의 전압 및 전류를 계측하는 단계(S100); 전압 및 전류의 계측값들로부터 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계(S220, S260); 고장으로 판정되면, 상기 배전 선로를 공유하는 타 보호 기기(예: 차단기)들에 전류 극성 공유를 요청하는 단계(S320); 서로 마주보는 조류 방향을 가지도록 2개의 인접한 보호 기기(차단기)들에서 측정된 전류의 극성들을 비교하는 단계(S360); 및 상기 2개의 인접한 보호 기기(차단기)들에서 측정된 전류의 극성들이 동일하면, 해당 보호 기기(차단기)의 영역에서의 고장으로 판정하여, 고장 조치를 수행하는 단계(S420, S460)를 포함할 수 있다.A method for separating a fault section of a regular multi-connection distribution line according to the illustrated flowchart includes measuring voltage and current of a distribution line to be monitored (S100); Determining a failure in the distribution line from measured values of voltage and current (S220, S260); If it is determined to be a failure, requesting sharing of the current polarity to other protection devices (eg, circuit breakers) sharing the distribution line (S320); Comparing the polarities of currents measured in two adjacent protection devices (breakers) so as to have current directions facing each other (S360); And if the polarities of the currents measured in the two adjacent protection devices (breakers) are the same, determining that it is a failure in the area of the protection device (breaker) and performing a failure action (S420, S460). can

도 8에 도시한 바와 같이, 상시 전류 계측을 통해 고장을 검출하면(S220), 고장의 확실한 판별을 위해 상전압(A,B,C,N) 상태를 판단한다(S260). 즉, 도시한 구현의 경우, 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계(S220, S260)는, 계측된 전류가 고장전류 설정값보다 큰지 여부를 확인하는 단계(S220); 및 계측된 전압이 고장전압 설정값보다 작은지 여부를 확인하는 단계(S260)를 포함할 수 있다. As shown in FIG. 8, when a failure is detected through constant current measurement (S220), the state of the phase voltages (A, B, C, and N) is determined (S260) to accurately determine the failure. That is, in the case of the illustrated implementation, the steps of determining a fault in the distribution line (S220, S260) include: checking whether the measured current is greater than the fault current set value (S220); and checking whether the measured voltage is smaller than the set voltage for failure (S260).

도시한 S220 단계에서는 상술한 방법 외에도 센서 관점이나 센싱 정보들을 수집한 장치 관점에서 다양한 방법으로 고장전류 여부를 1차적으로 판정할 수 있다. 예컨대, 다른 구현에서는 계측된 전류가 소정 기준 설정값 보다 크고 또한 기울기도 소정 기울기 기준 설정값 보다 큰 경우 고장전류로 판정할 수도 있다,. In the illustrated step S220, in addition to the above-described method, it is possible to primarily determine whether a fault current exists in various ways from the viewpoint of a sensor or a device that collects sensing information. For example, in another implementation, if the measured current is greater than a predetermined reference set value and the slope is also greater than a predetermined slope reference set value, it may be determined as a fault current.

다음, 고장상태로 판별되면 주변 연계 차단기와의 통신을 통해 동일 시간대의 극성을 비교한다. Next, if it is determined to be in a faulty state, the polarity of the same time zone is compared through communication with a nearby connection breaker.

하기 표 3은 이때 적용될 수 있는 통신기반 보호협조 방식의 방향판단 요소 및 방향판단식을 예시한 것이다.Table 3 below illustrates direction determination elements and direction determination formulas of the communication-based protection coordination scheme that can be applied at this time.

이때 비교하는 값의 기준은 표 3과 같이 통신 직전 반주기의 파고치를 기준으로 하며, 각 방향 별로 정보를 송수신한다. 극성 비교시 부호가 반대라면 알고리즘을 초기화하고 상시계측 상태로 귀환한다. 첫 파고치에서 정상적으로 계측 하지 못하더라도, 다음 반주기에서 수행해도 결과는 동일하다.At this time, the criterion for the value to be compared is based on the peak value of the half cycle immediately before communication as shown in Table 3, and information is transmitted and received for each direction. If the sign is opposite during polarity comparison, the algorithm is initialized and returned to the constant measurement state. Even if it is not normally measured at the first wave height, the result is the same even if it is performed in the next half cycle.

상기 전류의 극성들을 비교하는 단계(S360)를 상기 표 3에 따라 수행하는 경우, 인접한 타 보호 기기를 향하는 상기 배전 선로상의 방향과 동일한 조류 방향의 고장시 측정된 전류값이 0보다 크면 상기 인접한 타 보호 기기에 연계정보로서 '1'을 상기 인접한 타 보호 기기로 전송하는 단계; 상기 타 보호 기기가 동일한 방식으로 계산한 연계정보를 수신하는 단계; 계산된 연계정보와 수신된 연계정보의 합이 0이면, 자신과 상기 타 보호 기기 사이의 구간은 정상인 것으로 판정하고, 계산된 연계정보와 수신된 연계정보의 합이 2 또는 -2면, 자신과 상기 타 보호 기기 사이의 구간에서의 고장으로 판정하는 단계를 포함할 수 있다.When the step of comparing the polarities of the current (S360) is performed according to Table 3, if the current value measured in the event of a fault in the same current direction as the direction on the distribution line toward the other adjacent protection device is greater than 0, the adjacent other protection device Transmitting '1' as linkage information to the protection device to other adjacent protection devices; Receiving association information calculated by the other protection device in the same way; If the sum of the calculated linkage information and the received linkage information is 0, it is determined that the section between itself and the other protection device is normal, and if the sum of the calculated linkage information and the received linkage information is 2 or -2, A step of determining that a failure occurs in a section between the other protection devices may be included.

도시한 고장 조치를 수행하는 단계(S420, S460)에서는, 극성이 동일하여 고장구간을 판단되면 개방을 하며, 가공 및 혼재선로의 경우 설정된 재폐로를 수행한다. 즉, 도시한 바와 같이, 고장구간에 속한 차단기(보호 기기)를 개방하는 단계(S420); 및 개방된 차단기(보호 기기)에 적용된 재폐로 조건이 달성되면 재폐로를 수행하는 단계(S460)를 포함할 수 있다.In the steps S420 and S460 of performing the illustrated failure measures, if the polarity is the same and the failure section is determined, the opening is performed, and in the case of overhead and mixed lines, set reclosing is performed. That is, as shown, opening the circuit breaker (protective device) belonging to the fault section (S420); and performing re-closing when the re-closing condition applied to the open circuit breaker (protective device) is achieved (S460).

이때, 상기 S420 단계에서는 판정된 고장구간 전력 선로를 공유하는 인접한 타 차단기(보호 기기)에도 개방을 요청할 수 있다. 이에 따라, 상기 고장 조치를 수행하는 단계(S420)에서는, 측정된 전류의 극성들이 동일한 2개의 인접한 보호 기기들을 개방하게 된다. At this time, in step S420, opening may be requested to other adjacent circuit breakers (protective devices) sharing the determined fault section power line. Accordingly, in the step of performing the failure action (S420), two adjacent protection devices having the same polarities of the measured current are opened.

도 9a 내지 9c는 1선 지락시 고장파형(제어단말장치의 고장 시 실제 파형 기록)을 나타낸 파형 기록으로서, 도 9a는 B상 1선지락 고장파형(적:A상, 황:B상, 백:C상, 자:N상)이며, 도 9b는 B상에 의한 픽업신호(주황선)이며, 도 9c는 N상에 의한 픽업신호(주황선)이다. 9A to 9C are waveform records showing fault waveforms (recording actual waveforms when a control terminal device fails) in case of a 1-line ground fault, and FIG. : C phase, purple: N phase), Fig. 9b is a pickup signal (orange line) by phase B, and Fig. 9c is a pickup signal (orange line) by phase N.

도 8의 S320 단계에서 동일 시간에서의 극성을 공유하는 세부방법을 예시하면 다음과 같다. 고장발생 후 제어단말기(Feeder remote terminal unit, FRTU)에서는 순시전류가 정해진 값을 넘으면 무전압(즉, 설정값보다 낮은 전압)을 확인 후 픽업신호(제어신호)를 발생시킨다. 제어신호는 일반적으로 고장 전류 반 사이클 이내에 발생되며, 통신에 의한 딜레이는 2ms미만이다.A detailed method of sharing polarity at the same time in step S320 of FIG. 8 is as follows. After a fault occurs, the feeder remote terminal unit (FRTU) generates a pickup signal (control signal) after checking no voltage (ie, a voltage lower than the set value) when the instantaneous current exceeds a set value. The control signal is generally generated within half a cycle of the fault current, and the delay by communication is less than 2 ms.

통신으로 인한 시간지연이 적기 때문에 동시간대에 극성을 비교(최근 반주기 파고값의 극성을 비교)할 수 있게 된다. 계측된 극성과 전달받은 극성이 같다면 개방동작을 하고, 극성이 다르면 알고리즘을 초기화한다. 국내 모 선로에서 발생한 B상 1선 지락 고장의 현장단말이력을 도 9에서 나타내었다. 고장 상전류 및 중성선에 의한 픽업신호가 첫 반주기에서 발생하는 것을 알 수 있다.Since the time delay due to communication is small, it is possible to compare the polarity (compare the polarity of the recent half-cycle peak value) at the same time. If the measured polarity and the received polarity are the same, open operation is performed, and if the polarity is different, the algorithm is initialized. The on-site terminal history of the B-phase 1-wire ground fault occurring on the domestic mother line is shown in FIG. 9. It can be seen that the pickup signal by the fault phase current and the neutral line occurs in the first half cycle.

픽업신호는 고장전류 파형의 영점에서 5ms(픽업 설정값에서 2~3ms) 후에 발생했음을 알 수 있다. 아크에 의해 전류파형이 찌그러지거나 계측장비의 오류로 첫 주기에 샘플링을 하지 못하더라도, 다음 사이클에서 동일 알고리즘을 진행하면 된다.It can be seen that the pickup signal occurred after 5 ms (2 to 3 ms from the pickup setting value) from the zero point of the fault current waveform. Even if the current waveform is distorted by an arc or sampling fails in the first cycle due to an error in the measurement equipment, the same algorithm can be performed in the next cycle.

도 10은 본 발명의 사상에 따른 고장시 고장구간 판별 알고리즘을 수행하는 차단기용 지능형 제어 장치(IED)의 일 실시예를 도시한 블록도이다. 즉, 도 10의 구현의 경우, 본 발명의 사상에 따른 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법을, 보호 기기로서 각 차단기의 동작을 제어하는 차단기용 IED(Intelligent Electronic Device)에서 수행하도록 배전 시스템을 구축한 것이다. 10 is a block diagram showing an embodiment of an intelligent control device (IED) for a circuit breaker that performs a fault section determination algorithm in case of a fault according to the spirit of the present invention. That is, in the case of the implementation of FIG. 10, the power distribution system so that the fault section separation method of the always multi-linked distribution line according to the spirit of the present invention is performed by the IED (Intelligent Electronic Device) for the circuit breaker that controls the operation of each circuit breaker as a protection device. is to build

도시한 차단기용 지능형 제어 장치(200)는, 제어 대상 차단기(100)가 설치된 배전 선로의 전압 및 전류를 계측하는 계측부(220); 상기 차단기(100)를 개방하거나 투입하도록 지시하는 차단 제어부(240); 상기 배전 선로상의 인접한 타 차단기(보호 기기)들의 IED들(200-1, 200-2)에 고장시 전류 극성 공유를 요청하여 전송받는 협조 통신부(280); 및 상기 계측부(220)에서 계측한 전압 및 전류로부터 상기 배전 선로상의 고장 발생 여부를 판정하고, 서로 마주보는 조류 방향을 가지는 인접한 타 차단기(보호 기기)(100-1, 100-2)에서 측정된 전류의 극성을 계측된 전류의 극성과 비교하여, 고장 위치를 판정하는 고장 판정부(260)를 포함할 수 있다.The illustrated circuit breaker intelligent control device 200 includes a measuring unit 220 for measuring voltage and current of a distribution line in which the control target circuit breaker 100 is installed; A blocking control unit 240 instructing to open or close the circuit breaker 100; a cooperative communication unit 280 that requests and receives current polarity sharing in case of a fault from the IEDs 200-1 and 200-2 of other circuit breakers (protection devices) adjacent to the distribution line; And it is determined whether a failure has occurred on the distribution line from the voltage and current measured by the measurement unit 220, and the measured current at the adjacent circuit breaker (protection device) 100-1, 100-2 having a current direction facing each other It may include a failure determining unit 260 that compares the polarity of the current with the measured polarity of the current and determines the location of the failure.

상기 계측부(220)는 상기 배전 선로상에 상기 차단기(100) 부근의 선로에 설치된 CT 및 PT로부터 센싱값을 입력받는 센서 수신 회로로 구현될 수 있다.The measurement unit 220 may be implemented as a sensor receiving circuit that receives sensing values from CTs and PTs installed on a line near the circuit breaker 100 on the distribution line.

상기 협조 통신부(280)는 인접한 타 차단기들들의 IED들(200-1, 200-2)과 전용 통신 선로를 구비할 수도 있으나, 비용 관점에서는 상기 배전 선로상의 모든 IED들과 공유하는 버스형 통신 채널에, 특정 보호 기기를 지정하는 패킷으로 통신을 수행하는 범용 통신 모듈(예: 광통신 모듈, 이더넷 통신 모듈)인 것이 유리하다.The cooperative communication unit 280 may have a dedicated communication line with the IEDs 200-1 and 200-2 of adjacent circuit breakers, but from a cost point of view, a bus type communication channel shared with all IEDs on the distribution line. In this case, it is advantageous to use a general-purpose communication module (eg, optical communication module, Ethernet communication module) that communicates with a packet specifying a specific protection device.

상기 고장 판정부(260)는 본 발명의 사상에 따라 고장여부 판정 및 고장구간(위치)를 판정을 수행할 수 있다.The failure determination unit 260 may perform failure determination and failure section (position) determination according to the idea of the present invention.

예컨대, 상기 고장 판정부(260)는, 도 8에 도시한 흐름도에 따라, 상기 CT 및 PT 등으로부터 입력받은 상기 전압 및 전류의 계측값들로부터 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계(S220, S260); 고장으로 판정되면, 상기 배전 선로를 공유하는 타 차단기들에 전류 극성 공유를 요청하는 단계(S320); 서로 마주보는 조류 방향을 가지도록 인접한 타 차단기에서 측정된 전류의 극성들을 비교하는 단계(S360); 및 상기 인접한 타 차단기에서 측정된 전류의 극성들이 동일하면, 상기 인접한 타 차단기와 공유하는 영역에서의 고장으로 판정하여, 고장 조치하는 단계(S420, S460)를 수행할 수 있다.For example, the failure determination unit 260 determines a failure in the distribution line from the measured values of the voltage and current input from the CT and PT according to the flowchart shown in FIG. 8 (S220, S260); If it is determined to be a failure, requesting sharing of the current polarity to other circuit breakers sharing the distribution line (S320); Comparing the polarities of currents measured from other circuit breakers adjacent to each other so as to have current flow directions facing each other (S360); And if the polarities of the currents measured in the other adjacent circuit breakers are the same, it is determined that it is a failure in the area shared with the other adjacent circuit breakers, and the steps of taking a fault action (S420 and S460) can be performed.

도 10의 경우, 본 발명의 사상에 따른 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법을, 차단기용 지능형 제어 장치(IED)에서 수행되지만, 다른 구현에서는 다수 개의 보호 기기들을 제어할 수 있는 로컬 또는 전체 배전 선로에 대한 차단 제어 장치 또는 서버(예: FRTU, 종합배전관리 서버)에서 수행될 수도 있다. 상기 FRTU나 지중선로에 대한 제어단말장치의 경우 1개의 제어단말장치(또는 FRTU)가 3~4개의 차단기를 관장하며, 각 차단기들을 상호 비교하는 방식 등으로 차단기 내부고장까지 판별이 가능하다. 상술한 경우의 구조들 또한 본 발명의 권리범위에 속함은 물론이다. In the case of FIG. 10, the fault section separation method of the always-multiple interconnection distribution line according to the spirit of the present invention is performed in an intelligent control device (IED) for a circuit breaker, but in other implementations, a local or total protection device capable of controlling a plurality of protection devices is performed. It may also be performed in a shut-off control device or server (eg FRTU, comprehensive distribution management server) for distribution lines. In the case of the control terminal device for the FRTU or underground line, one control terminal device (or FRTU) manages 3 to 4 circuit breakers, and it is possible to determine internal failure of the circuit breaker by comparing each circuit breaker with each other. Of course, the structures in the above case also belong to the scope of the present invention.

도 11은 본 발명의 사상의 검증을 위한 시뮬레이션 계통도(2회선 루프)이다.11 is a simulation schematic (two-line loop) for verification of the idea of the present invention.

도 12a 및 12b는 도 11에서 1선 지락 발생 시 A, B 양차단기의 전류 파형을 도시한 파형도이다.12A and 12B are waveform diagrams showing current waveforms of circuit breakers A and B when a 1-line ground fault occurs in FIG. 11 .

도 13a 및 13b는 도 11에서 선간 단락 발생 시 A, B 양차단기의 전류 파형을 도시한 파형도이다.13A and 13B are waveform diagrams showing current waveforms of circuit breakers A and B when a line short circuit occurs in FIG. 11 .

도 11내지 13b는 본 발명의 사상의 타당성을 검증하기 위하여 수행한 시뮬레이션 계통 구조 및 그 결과를 나타낸 것이다. 즉, 도 11에 도시한 바와 같이, A차단기 및 B차단기 사이에서 고장(지락 및 단락)이 발생했을 때, 고장점을 바라보는 CT에서 계측된 전류파형은 도 12a 내지 도 13b와 같다.11 to 13b show the simulation system structure and results performed to verify the validity of the concept of the present invention. That is, as shown in FIG. 11, when a fault (ground fault or short circuit) occurs between circuit breaker A and circuit breaker B, the current waveform measured by the CT looking at the fault point is shown in FIGS. 12A to 13B.

동일 상 기준으로 봤을 때, 고장점을 바라보는 양측 CT에서 계측된 고장전류의 첫주기 파고치의 극성이 동일함을 알 수 있다. 이때 고장전류의 크기가 서로 다른 이유는 변전소로부터 고장점에 이르는 두 경로(선로)의 임피던스가 다르기 때문이다. 원활한 예시를 위해 2회선 루프로 시뮬레이션을 진행하였으며, 다회선 루프시에도 동일한 양상을 보임을 확인할 수 있었다.On the basis of the same phase, it can be seen that the polarity of the peak value of the first cycle of the fault current measured at both CTs facing the fault point is the same. At this time, the reason why the size of the fault current is different is that the impedance of the two paths (lines) from the substation to the fault point is different. For a smooth example, the simulation was conducted with a two-line loop, and it was confirmed that the same aspect was shown even in a multi-line loop.

본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which the present invention pertains should understand that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting, since the present invention can be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential characteristics thereof. only do The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. .

예컨대, 가공선로에 사용되는 리클로저의 경우, 지중선로와 동일하게 차단기 내부로부터 나가는 방향을 정방향으로 기준을 하되, CT가 전원측(변전소 방향)에만 설치되어 있으므로 부하측으로 데이터 통신 시 계측 극성의 반전이 필요하다. 이를 통해 가공선로 혹은 지중선로로 구성된 상시 다중 연계 배전선로에서 전력조류의 방향판단 및 고장구간 분리가 가능하게 된다.For example, in the case of a recloser used for an overhead line, the direction going out from the inside of the circuit breaker is set as the forward direction as in the case of an underground line, but since the CT is installed only on the power side (toward the substation), reversal of the measurement polarity during data communication to the load side need. Through this, it is possible to determine the direction of the power flow and to separate the fault section in the always-multiple interconnection distribution line composed of an overhead line or an underground line.

100 : 차단기
100-1, 100-2 : 인접한 타 차단기
200 : 차단기용 지능형 제어 장치
200-1, 200-2 : 인접한 타 차단기의 IED
220 : 계측부
240 : 차단 제어부
260 : 고장 판정부
280 : 협조 통신부100: circuit breaker
100-1, 100-2: Other adjacent breakers
200: intelligent control device for circuit breakers
200-1, 200-2: IED of other circuit breakers adjacent
220: measurement unit
240: blocking control unit
260: failure determination unit
280: cooperation communication department

Claims (10)

모니터링 대상이 되는 배전 선로의 전압 및 전류를 계측하는 단계;
상시 전류 계측을 통해 고장을 검출하면, 고장의 확실한 판별을 위해 상전압(A,B,C,N) 상태를 판단하는 방식으로, 전압 및 전류의 계측값들로부터 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계;
고장으로 판정되면, 상기 배전 선로를 공유하는 타 보호 기기들에 전류 극성 공유를 요청하는 단계;
서로 마주보는 조류 방향을 가지도록 2개의 인접한 보호 기기들에서 동시간대의 최근 반주기 파고값으로서 측정된 전류의 극성들을 비교하는 단계; 및
상기 2개의 인접한 보호 기기들에서 측정된 전류의 극성들이 동일하면, 해당 보호 기기의 영역에서의 고장으로 판정하여, 고장 조치를 수행하는 단계
를 포함하는 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법.
Measuring voltage and current of a distribution line to be monitored;
If a fault is detected through constant current measurement, the fault in the distribution line is determined from the measured values of voltage and current in a manner that determines the state of the phase voltages (A, B, C, N) for reliable determination of the fault. doing;
requesting sharing of current polarity to other protection devices sharing the distribution line if it is determined to be a failure;
Comparing polarities of currents measured as current half-cycle peak values of the same time period in two adjacent protection devices so as to have current directions facing each other; and
If the polarities of the currents measured in the two adjacent protection devices are the same, determining that it is a failure in the area of the corresponding protection device and taking a failure action.
A method for separating fault sections of always-on multi-linked distribution lines that includes.
제1항에 있어서,
상기 고장 조치를 수행하는 단계에서는,
측정된 전류의 극성들이 동일한 2개의 인접한 보호 기기들을 개방하는 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법.
According to claim 1,
In the step of performing the failure action,
A method for separating fault sections of always-on multi-connected distribution lines that opens two adjacent protective devices having the same polarity of the measured current.
제1항에 있어서,
상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계는,
계측된 전류가 고장전류 설정값보다 큰지 여부를 확인하는 단계; 및
계측된 전압이 고장전압 설정값보다 작은지 여부를 확인하는 단계
를 포함하는 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법.
According to claim 1,
Determining the failure in the distribution line,
Checking whether the measured current is greater than the fault current set value; and
Step of checking whether the measured voltage is less than the set value of the fault voltage
A method for separating fault sections of always-on multi-linked distribution lines that includes.
제1항에 있어서,
상기 전류의 극성들을 비교하는 단계는,
인접한 타 보호 기기를 향하는 상기 배전 선로상의 방향과 동일한 조류 방향의 고장시 측정된 전류값이 0보다 크면 상기 인접한 타 보호 기기에 연계정보로서 '1'을 상기 인접한 타 보호 기기로 전송하는 단계;
상기 타 보호 기기가 동일한 방식으로 계산한 연계정보를 수신하는 단계; 및
계산된 연계정보와 수신된 연계정보의 합이 0이면, 자신과 상기 타 보호 기기 사이의 구간은 정상인 것으로 판정하고, 계산된 연계정보와 수신된 연계정보의 합이 2 또는 -2면, 자신과 상기 타 보호 기기 사이의 구간에서의 고장으로 판정하는 단계
를 포함하는 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법.
According to claim 1,
Comparing the polarities of the current,
Transmitting '1' as linkage information to other adjacent protection devices when the measured current value is greater than 0 in the event of a failure in the same current direction as the direction on the distribution line toward other adjacent protection devices;
Receiving association information calculated by the other protection device in the same way; and
If the sum of the calculated linkage information and the received linkage information is 0, it is determined that the section between itself and the other protection device is normal, and if the sum of the calculated linkage information and the received linkage information is 2 or -2, Determining a failure in a section between the other protection devices
A method for separating fault sections of always-on multi-linked distribution lines that includes.
제1항에 있어서,
상기 고장 조치를 수행하는 단계에서는,
고장구간에 속한 보호 기기를 개방하는 단계; 및
개방된 보호 기기에 적용된 재폐로 조건이 달성되면 재폐로를 수행하는 단계
를 포함하는 상시 다중 연계 배전선로의 고장구간 분리 방법.
According to claim 1,
In the step of performing the failure action,
opening a protection device belonging to a failure section; and
Performing reclosing when the reclosing condition applied to the open protective device is achieved
A method for separating fault sections of always-on multi-linked distribution lines that includes.
제어 대상 차단기가 설치된 배전 선로의 전압 및 전류를 계측하는 계측부;
상기 차단기를 개방하거나 투입하도록 지시하는 차단 제어부;
상기 배전 선로상의 인접한 타 차단기들에 고장시 전류 극성 공유를 요청하여 전송받는 협조 통신부; 및
상기 계측부에서 계측한 전압 및 전류로부터 상시 전류 계측을 통해 고장을 검출하면, 고장의 확실한 판별을 위해 상전압(A,B,C,N) 상태를 판단하는 방식으로, 상기 배전 선로상의 고장 발생 여부를 판정하고, 서로 마주보는 조류 방향을 가지는 인접한 타 차단기에서 동시간대의 최근 반주기 파고값으로서 측정된 전류의 극성을 계측된 전류의 극성과 비교하여, 고장 위치를 판정하는 고장 판정부
를 포함하는 차단기용 지능형 제어 장치.
a measurement unit for measuring voltage and current of a distribution line in which a circuit breaker to be controlled is installed;
a blocking control unit instructing to open or close the circuit breaker;
a cooperative communication unit for requesting and receiving current polarity sharing in case of failure of other circuit breakers adjacent to the distribution line; and
When a fault is detected through constant current measurement from the voltage and current measured by the measuring unit, the status of the phase voltages (A, B, C, N) is determined to accurately determine the fault, whether or not a fault has occurred on the distribution line. Fault judgment unit that determines the fault location by comparing the polarity of the current measured as the latest half-cycle crest value in the same time zone with the polarity of the current measured in other adjacent circuit breakers having current flow directions facing each other and determining the fault location.
An intelligent control device for a circuit breaker comprising a.
제6항에 있어서,
상기 계측부는,
상기 배전 선로상에 상기 차단기 부근의 선로에서 측정된 전류 및 전압을 입력받는 센서 수신 회로인 차단기용 지능형 제어 장치.
According to claim 6,
The measuring unit,
An intelligent control device for a circuit breaker, which is a sensor receiving circuit that receives current and voltage measured from a line near the circuit breaker on the distribution line.
제7항에 있어서,
상기 고장 판정부는,
상기 전압 및 전류의 계측값들로부터 상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계;
고장으로 판정되면, 상기 배전 선로를 공유하는 타 차단기들에 전류 극성 공유를 요청하는 단계;
서로 마주보는 조류 방향을 가지도록 인접한 타 차단기에서 측정된 전류의 극성들을 비교하는 단계; 및
상기 인접한 타 차단기에서 측정된 전류의 극성들이 동일하면, 상기 인접한 타 차단기와 공유하는 영역에서의 고장으로 판정하여, 고장 조치하는 단계
를 수행하는 차단기용 지능형 제어 장치.
According to claim 7,
The failure determination unit,
determining a failure in the distribution line from the measured values of the voltage and current;
requesting sharing of current polarity to other circuit breakers sharing the distribution line if it is determined to be a failure;
Comparing polarities of currents measured from other circuit breakers adjacent to each other so as to have current directions facing each other; and
If the polarities of the currents measured in the other adjacent circuit breakers are the same, determining that it is a failure in the area shared with the other adjacent circuit breakers and taking action against the failure
An intelligent control device for circuit breakers that performs
제8항에 있어서,
상기 고장 조치하는 단계에서는,
상기 차단기를 개방하며, 상기 인접한 타 차단기에 대하여 개방을 요청하는 차단기용 지능형 제어 장치.
According to claim 8,
In the failure action step,
An intelligent control device for a circuit breaker that opens the circuit breaker and requests the opening of the adjacent circuit breaker.
제8항에 있어서,
상기 배전 선로에서의 고장을 판정하는 단계는,
계측된 전류가 고장전류 설정값보다 큰지 여부를 확인하는 단계; 및
계측된 전압이 고장전압 설정값보다 작은지 여부를 확인하는 단계
를 포함하는 차단기용 지능형 제어 장치.







According to claim 8,
Determining the failure in the distribution line,
Checking whether the measured current is greater than the fault current set value; and
Step of checking whether the measured voltage is less than the set value of the fault voltage
An intelligent control device for a circuit breaker comprising a.

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