KR20150037415A - 배전계통의 상태추정 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 계통을 축약하고 오류 데이터를 제거하여 구간부하를 명확하게 추정할 수 있는 배전계통의 상태추정 장치에 관한 것이다.
일례로, 개폐기와 인접한 노드의 전압과 전류의 크기 및 전압과 전류의 위상차이에 대한 측정치를 상기 개폐기로부터 취득하여 배전계통의 상태를 추정하는 배전계통 상태추정 장치에 있어서, 상기 배전계통을 축약하여 상기 배전계통의 구간부하를 추정하는 상태 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치를 개시한다.

Description

배전계통의 상태추정 장치{Device for state estimation of power distribution system}
본 발명은 배전계통의 상태추정 장치에 관한 것이다.
배전계통의 상태추정은 상태변수인 전압과 위상을 계산하여, 최종적으로 배전계통의 구간부하를 정밀하게 추정하는 것으로 매우 중요하다.
배전계통의 조류계산은 취약 개소를 파악하기 위한 기본적인 솔루션이다. 이러한 조류계산은 결국 부하량을 기준으로 현재 계통상태를 파악하는 기법으로 구간부하의 정확한 추정은 매우 중요하다. 따라서, 정확한 구간부하를 추정하기 위해서는 정확한 상태의 추정이 중요하다. 대표적인 배전계통의 계획 솔루션인 배전계통 재구성 역시 각 D/L(distribution line)의 부하량을 기준으로 부하평준화 및 조류계산 기반의 손실량을 계산하여 이를 최소화하는 것을 목적함수로 하고 있으므로 구간부하의 정확한 추정은 매우 중요한 요소이다. 또한, 전압 위배 및 선로 과부하 등을 그 제약조건으로 가지므로 이의 정확한 파악도 매우 중요하다 할 수 있다. 더불어, 배전계통의 고장발생 시 보호기기에 의한 고장차단, 자동화 개폐기에 의한 고장구간 고립 및 정전구간의 복구가 순차적으로 수행된다. 정전구간을 복구하기 위해서는 정전구간의 부하량과 절체가 가능한 인근선로들의 부하량에 대한 정보가 필요하며 이를 통해 정전구간의 복구여부 및 방법이 결정된다. 복구가 불가능한 경우에 대한 선로 및 자동화 개폐기의 신설이 검토되며 따라서 구간부하의 부 정확한 추정은 경제적인 손실을 발생시킨다.
한국공개특허공보 10-2006-0038527(2006.05.04)
본 발명은 계통을 축약하고 오류 데이터를 제거하여 구간부하를 명확하게 추정할 수 있는 배전계통의 상태추정 장치를 제공한다.
본 발명에 의한 개폐기와 인접한 노드의 전압과 전류의 크기 및 전압과 전류의 위상차이에 대한 측정치를 상기 개폐기로부터 취득하여 배전계통의 상태를 추정하는 배전계통 상태추정 장치에 있어서, 상기 배전계통을 축약하여 상기 배전계통의 구간부하를 추정하는 상태 추정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상태 추정부는 발전기, SVC(switched virtual connection), 변압기 및 shunt 설비가 연결된 노드는 축약하지 않을 수 있다.
또한, 상기 상태 추정부는 수동 개폐기는 축약하고 자동화 개폐기는 축약하지 않을 수 있다.
또한, 상기 상태 추정부는 상기 자동화 개폐기 중에서 측정치의 품질이 “Bad”인 것과 전류일관성 검사결과가 “Bad”인 것은 축약시킬 수 있다.
또한, 상기 상태 추정부는 서로 인접한 자동화 개폐기 사이의 분기점 노드는 축약하지 않을 수 있다.
또한, 상기 상태 추정부는 배전계통의 선로 말단은 축약시키지 않을 수 있다.
또한, 상기 상태 추정부는 상기 측정치의 전류 일관성을 검사하여 구간부하 의사 측정치를 계산하는 구간부하 계산부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 구간부하 계산부는 분산전원에 연결된 자동화 개폐기와 선로를 탐색하고, 노드와 자동화 개폐기의 개폐 상태 정보를 이용하여 선로의 가압 유무를 파악하고, 상기 상태 추정부의 현재 상태가 초기 상태인 경우 고압배전선의 인출단에 형성된 차단기와 상기 분산전원에 연결된 자동화 개폐기만을 이용하여 그룹을 구성할 수 있다.
또한, 상기 구간부하 계산부는 분산전원에 연결된 자동화 개폐기와 선로를 탐색하고, 노드와 자동화 개폐기의 개폐 상태 정보를 이용하여 선로의 가압 유무를 파악하고, 상기 상태 추정부의 현재 상태가 초기 상태가 아닌 경우 측정치의 품질이 동일한 자동화 개폐기들끼리 그룹을 구성할 수 있다.
또한, 상기 구간부하 계산부는 각 그룹별로 전류 일관성 검사를 수행한 후, 구간내의 총량 부하량을 계산하여 개별 구간의 부하량을 계산할 수 있다.
또한, 상기 구간부하 계산부는 각 그룹별로 전류 일관성 검사를 수행하여, 하나의 자동화 개폐기라도 이를 위배하면 그룹을 재구성할 수 있다.
또한, 상기 상태 추정부는 가중잔차를 이용하여 측정치의 오류 데이터를 검출하는 오류 처리부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 오류 처리부는 상태추정 연산을 통해 각 측정치의 공분산 행렬을 계산하여 측정오차를 계산한 뒤 가중잔차를 계산할 수 있다.
또한, 상기 오류 처리부는 상기 가중잔차 중에서 최대 가중잔차를 계산하여 상기 최대 가중잔차가 설정치 이상인 경우, 오류 데이터로 분류하고 해당 측정치를 삭제할 수 있다.
또한, 상기 오류 처리부는 상기 가중잔차의 표준편차를 계산하여 상기 표준편차가 설정치 이상인 경우, 오류 데이터로 분류하고 해당 측정치를 삭제할 수 있다.
또한, 상기 상태 추정부는 상기 측정치로부터 구간부하를 계산하고 계통 토폴로지를 축약하여 새로 생성된 축약 모선과 각 설비와의 연결 정보를 생성하고 계통 토폴로지의 정보를 생성한 다음, 계통 토폴로지 및 토폴로지 정보를 이용하여 어드미턴스 행렬인 Ybus행렬을 구성하여 가관측성 해석을 수행하고, 상기 상태 추정부는 가관측성 해석을 위해 측정치와 추정치 간의 편차의 제곱 합인 목적함수를 계산하고 자코비안 행렬을 구성하며, 상기 자코비안 행렬을 이용하여 이득행렬을 구성하고, 상태변수 변화량을 계산하여 변화량이 수렴한계 보다 작으면 가중잔차를 계산하고, 오류 데이터를 검출하여 오류 데이터가 없는 경우 상태변수 업그레이드 및 출력을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통의 상태추정 장치는 측정 데이터를 중심으로 계통을 축약하여 가관측성을 높이고 오류 데이터 처리 기준을 반복연산에 의해 가변시킴으로써 오류 데이터 검출 능력 및 시간을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통의 상태추정 장치를 도시한 블럭도이다.
도 2는 배전계통의 상태추정 장치의 상태 추정부를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명이 일 실시예에 따른 배전계통의 상태추정 장치의 상태추정 방법을 도시한 순서도이다.
도 4는 구간부하 계산부의 처리 방법을 도시한 순서도이다.
도 5a 내지 도 5d는 계통 축약부의 축약 방법을 설명하기 위한 배전계통의 계통도이다.
도 6은 오류 처리부의 오류 데이터 검출 방법을 도시한 순서도이다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통의 상태추정 장치를 도시한 블럭도이다. 도 2는 배전계통의 상태추정 장치의 상태 추정부를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통의 상태추정 장치(100)는 현장 데이터 취득장치(110), 현장 데이터 처리장치(120) 및 주장치(130)를 포함한다.
상기 배전계통의 상태추정 장치(100)는 현장 데이터 취득장치(110), 예를 들어 FRTU(feeder remote terminal unit)에 의해 계측이 수행되어 계통의 데이터를 취합하고, 상기 데이터는 현장 데이터 처리장치(120)에 의해 주장치(130)로 전송되며, 전송된 데이터는 상태 추정부(140)에서 연산처리하고 처리된 데이터를 데이터 베이스(150)에 저장한다. 상기 현장 데이터 취득장치(110)는 배전계통에 형성된 변압기(SVR) 또는 자동화 개폐기에 구비되어, 상기 현장 데이터 취득장치(110)가 연결된 노드의 전압과 전류의 크기 및 전압-전류의 위상차 등의 데이터를 취득한다. 상기 상태 추정부(140)는 배전계통을 축약하고 배전계통의 상태를 계산하여 베드 데이터(bad data)를 처리한다. 도 2를 참조하면, 상기 상태 추정부(140)는 구간부하 계산부(141), 계통 축약부(142), 계통 토폴로지 정보 생성부(143), 상태 변수 계산부(144) 및 오류 처리부(145)를 포함한다.
도 3은 본 발명이 일 실시예에 따른 배전계통의 상태추정 장치의 상태추정 방법을 도시한 순서도이다.
도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배전계통 상태추정 장치의 상태추정 방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 상기 구간부하 계산부(141)에서는 현장 데이터 취득장치(110)에서 취득된 현재 자동화 개폐기의 데이터(이하에서는 측정치라고 정의한다.)의 일관성을 검사하여 구간부하 의사 측정치(pseudo measurment)를 계산한다(S1). 상기 구간부하 계산부(141)의 처리 방법에 대해서는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
또한, 상기 계통 축약부(142)에서 상태추정에 필요한 측정치를 중심으로 계통 토폴로지를 축약한다(S2). 여기서, 상기 계통 축약부(142)는 상기 구간부하 계산부(141)에서 검사한 일관성 검사 결과를 적용하여 계통 토폴로지를 축약한다.
다음으로, 상기 계통 토폴로지 정보 생성부(143)에서는 상기 계통 축약부(142)에서 생성한 축약정보를 바탕으로 새로 생성된 축약 모선과 각 설비와의 연결 정보를 생성한다(S3). 예를 들어, 상기 계통 토폴로지 정보 생성부(143)는 축약 모선과 선로, 노드, 발전기 또는 부하와의 연결 정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 계통 토폴로지 정보 생성부(143)에서는 변압기 탭의 정보, 선로 전류, 주입전력 부하 및 발전량 등을 축약계통에 맞추어 생성한다(S4). 상기 계통 토폴로지 정보 생성부(143)는 측정치의 표준편차를 이용하여 가중치 행렬(S5)를 생성하고 측정치와 계통정보를 매칭하여 정리한다(S6). 이후부터는 각 독립 계통별로 수행한다.
다음으로, 상기 상태 변수 계산부(144)에서는 계통 임피던스 및 토폴로지 정보를 이용하여 어드미턴스 특성행렬인 Ybus 행렬을 구성하고(S7), 상기 측정치를 이용하여 계통의 상태추정 해를 구할 수 있는지 여부를 검사하는 가관측성 해석을 수행한다(S8).
먼저, 상기 가관측성 해석을 수행하기 위해, 상기 상태 변수 계산부(144)에서 측정치와 추정치 간의 편차의 제곱 합인 목적함수를 계산한다(S9). 상기 목적함수(J(x))는 다음 수학식 1에 의해 계산된다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, z는 측정치, h(x)는 상태추정 측정함수에 의한 추정치, W는 각 측정치에 대한 가중치이다. 상태추정은 이 목적함수의 값을 최소화하는 상태변수 x의 값을 찾아내는 것이다. 상기 상태추정 측정함수는 측정치를 전압과 위상으로 표현한 수식이며, 각 측정치에 대한 상태추정 측정함수 h(x)를 풀어서 쓰면 다음 수학식 2와 같다.
[수학식 2]
Figure pat00002
상기 수학식 2는 모선 i에서의 유효/무효 주입 전력에 대한 상태추정 측정함수를 나타낸다. 여기서, Gij는 어드미턴스 행렬의 유효분, Bij는 어드미턴스 행렬의 무효분, N은 모선 i에 연결된 모선 수이다.
상기 모선i,j에서 선로 조류전력에 대한 상태추정 측정함수는 다음 수학식 3과 같다.
[수학식 3]
Figure pat00003
여기서, gij는 모선 i,j 사이의 선로 어드미턴스 유효분, bij는 모선 i,j 사이의 선로 어드미턴스 무효분, gsi는 선로의 병렬 어드미턴스 유효분, bsi는 선로 병렬 어드미턴스 무효분이다. 또한, gsi와 bsi는 배전선로의 경우 무시 가능하다.
상기 모선 i,j에서 선로 전류에 대한 상태추정 측정함수는 다음 수학식 4와 같다.
[수학식 4]
Figure pat00004
상기 수학식 4에서 선로 병렬 어드미턴스를 무시하면 선로 전류에 대한 상태추정 측정함수는 다음 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure pat00005
다음으로, 상기 상태 변수 계산부(144)는 자코비안 행렬을 구성한다(S10). 상기 자코비안 행렬은 상기 상태추정 측정함수를 이용하여 생성할 수 있다. 각 상태추정 측정함수에 대한 자코비안 행렬의 계산 수식은 다음 수학식 6과 같다.
[수학식 6]
Figure pat00006
또한, 무효 주입전력에 대한 자코비안 행렬의 계산 수식은 다음 수학식 7과 같다.
[수학식 7]
Figure pat00007
또한, 유효 조류전력에 대한 자코비안 행렬의 계산 수식은 다음 수학식 8과 같다.
[수학식 8]
Figure pat00008
또한, 무효 조류전력에 대한 자코비안 행렬의 계산 수식은 다음 수학식 9와 같다.
[수학식 9]
Figure pat00009
또한, 전압에 대한 자코비안 행렬의 계산 수식은 다음 수학식 10과 같다.
[수학식 10]
Figure pat00010
또한, 전류에 대한 자코비안 행렬의 계산 수식은 다음 수학식 11과 같다.
[수학식 11]
Figure pat00011
다음으로, 상기 상태 변수 계산부(144) 상기 자코비안 행렬을 이용하여 이득행렬을 구성한다(S11). 그리고 나서, 상태 변수 계산부(144)는 상태변수 변화량을 계산하여 변화량이 수렴한계 내에 도달하였는지를 검사한다(S12 내지 S13). 상기 상태 변수 계산부(144)는 상태변수 변화량이 수렴한계 보다 작으면 가중잔차를 계산하고(S14) 오류 데이터를 검출하여(S15) 오류 데이터가 없는 경우 상태변수 업데이트 및 출력을 수행하고(S16), 오류 데이터가 있는 경우 오류 데이터를 제거하고(S17) 목적함수를 재계산한다(S9).
도 4는 구간부하 계산부의 처리 방법을 도시한 순서도이다.
도 4를 참조하여, 상기 구간부하 계산부의 처리 방법을 살펴보면 다음과 같다.
상기 구간부하 계산부(141)는 분산전원이 존재하는 경우 분산전원에 연결된 자동화 개폐기와 선로를 탐색한다(S101). 그리고 나서, 상기 구간부하 계산부(141)는 노드와 자동화 개폐기의 개폐 상태 정보를 이용하여 선로의 가압 유무를 파악한다(S102). 이는 비가압된 선로들의 구간부하는 계산하지 않기 위한 것이다. 여기서, 선로의 가압유무는 선로에 전기가 통하는지의 여부를 파악하는 것이다.
다음으로 상기 구간부하 계산부(141)는 상태 추정부(140)의 현재 수행 상태를 판단한다(S103). 즉, 상기 구간부하 계산부(141)는 상기 상태 추정부(140)가 상태 추정을 처음으로 하는 것(초기상태)인지 아닌지를 판단한다. 예를 들어, 상기 구간부하 계산부(141)는 상태 추정부(140)의 현재 수행 상태가 초기상태인 경우 고압배전선(DL:distribution line)의 인출단에 형성된 차단기(CB: Circuit Breaker)와 앞서 찾아놓은 분산전원에 연결된 자동화 개폐기를 이용하여 자동화 개폐기 그룹을 구성한다(S104). 상기 구간부하 계산부(141)는 상기 자동화 개폐기 그룹의 총량 부하를 고압배전선의 인출단에 형성된 차단기와 분산전원에 연결된 자동화 개폐기를 이용하여 계산한다(S105). 여기서, 상기 자동화 개폐기 그룹의 총량 부하 계산 방법은 유입량과 유출량의 편차를 이용하며, 전압 측정치의 경우 앞서 언급한 바와 같이, 거의 모든 측정값에 베드 데이터(bad data)가 존재한다고 보고 공칭전압을 이용하여 계산한다. 그리고 나서, 상기 구간부하 계산부(141)는 최종적으로 배전계통의 개별 구간 부하량을 분배한다(S106).
예를 들어, 상기 구간부하 계산부(141)는 상기 상태 추정부(140)의 현재 수행 상태가 초기상태가 아닌 경우 현재 자동화 개폐기의 측정 품질(QC)을 이용하여 자동화 개폐기 그룹 구성에 참여할 개폐기를 선택한다(S107). 여기서, 측정 품질은 전압, 전류, 위상의 측정 품질을 말하며, 자동화 개폐기 그룹 구성에 참여하는 자동화 개폐기는 측정 품질이 모두“Good”, “Manual”, 또는 “MGood”인 경우에만 해당된다. 다음으로, 선택된 자동화 개폐기를 이용하여 자동화 개폐기 그룹을 구성한다(S108). 예를 들어, 상기 구간부하 계산부(141)는 자동화 개폐기의 측정 품질이 모두 “Good”인 자동화 개폐기만을 선택하여 자동화 개폐기 그룹을 구성할 수 있다. 다음으로, 상기 구간부하 계산부(141)는 각각의 자동화 개폐기 그룹별로 전류 일관성 검사를 수행한다(S109). 여기서, 전류 일관성 검사는 각각의 자동화 개폐기 그룹의 유입 및 유출량의 비교를 통해 유입보다 유출이 많은 경우 해당 자동화 개폐기 그룹의 모든 자동화 개폐기의 전류 측정 품질을 “Bad”로 변경한다. 또한, 상기 전류 일관성 검사에서 어느 하나의 자동화 개폐기라도 전류 일관성 검사상에 위배로 검출되면(S110) 다시 자동화 개폐기 그룹 구성에 참여할 개폐기를 선택하여(S107) 개폐기 그룹을 구성하고(S108) 전류 일관성 검사를 반복하여 수행한다(S109). 상기 전류 일관성 검사상에 위배가 검출되지 않으면, 상기 구간부하 계산부는 최종적으로 구간내의 총량 부하량을 계산하여(S105) 개별 구간 부하량을 분배한다(S106).
상기 구간내의 총량 부하량의 계산 방법은 다음 수학식 12와 같다.
[수학식 12]
Figure pat00012
여기서, SWGPi와 SWGQi는 각각 i번째 자동화 개폐기 구간의 유효 및 무효 전력을 의미하며, αj는 i번째 구간의 j번째 자동화 개폐기의 유입 및 유출 전력방향이다. 여기서, 유입은 +이고, 유출은 -이다. Ij와 θj는 j번째 자동화 개폐기의 전류(Ij) 및 전압과 전류의 위상차(θj)이다.
또한, 상기 개별 구간 부하에 부하량을 분배하는 방법은 다음 수학식 13과 같다.
[수학식 13]
Figure pat00013
여기서, LDPij와 LDQij는 각각 i번째 자동화 개폐기 구간의 개별 부하의 유효 및 무효 전력을 의미하며, Ni는 구간 내의 개별 부하의 개수를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5d는 계통 축약부의 축약 방법을 설명하기 위한 배전계통의 계통도이다.
도 5a를 참조하면, S1 내지 S13은 개폐기를 나타내고, LD1 내지 LD32는 각 구간의 부하를 나타낸다. 또한, 개폐기의 종류에 따른 데이터의 측정 유무와 축약 여부를 나타내면 다음 표1과 같다.
[표 1]
Figure pat00014
도 5에 도시된 배전계통의 모든 노드들에 대하여 상태추정을 적용할 경우 측정치의 부족으로 인해 상태추정이 수렴하지 못하는 결과를 보일 수 있다. 도 5a에서 개폐기가 모두 닫혀있다고 가정하고 전기적인 모선의 형태로 표현하면, 도 5b와 같다.
상기 계통 축약부(142)에서 계통축약을 위해 적용된 규칙은 다음과 같다. 먼저, 배전계통의 주요 설비들의 노드는 축약되지 않는다. 여기서, 주요 설비란 발전기, SVC, 변압기, shunt 설비를 말한다. 또한, 측정치가 존재하는 자동화 개폐기는 축약되지 않는다. 단, 측정치가 도 1의 현장 데이터 취득장치(110)에서 “Bad”로 측정 품질을 보낸 것과, 도 2의 구간부하 계산부(141)에서 일관성 검사결과 “Bad”로 검출된 자동화 개폐기는 축약대상에 포함된다. 또한, 자동화 개폐기와 자동화 개폐기 사이의 분기점 노드는 축약되지 않는다. 더불어, 선로 말단의 경우에도 축약에 포함시키지 않는다. 또한, 구간 부하의 겨우 축약되지 않는 노드 사이의 모든 부하를 합산한 부하로 적용한다.
상기와 같은 규칙을 적용하여 배전계통을 축약하면 도 5c와 같다. 또한, 상기 계통 축약부(142)에 의해 축약된 구간의 부하는 다음 표 2와 같으며, 이를 도시한 계통도는 도 5d와 같다.
[표 2]
Figure pat00015
도 5b 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 상기 계통 축약부(142)는 전체 배전계통의 모선을 26개에서 17개의 모선으로 축약하여 대략 35%정도의 모선 수를 감소시켰다. 따라서, 상기 계통 축약부(142)에 의해 상태변수의 수를 줄이고 배전계통의 상태추정 수렴과 오류데이터 검출에 있어서 연산 속도를 향상시킬 수 있다.
도 6은 오류 처리부의 오류 데이터 검출 방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하여, 상기 오류 처리부(145)가 가중 잔차(normalized residual)를 이용하여 오류 데이터를 검출하는 방법을 살펴보면 다음과 같다.
상기 오류 처리부(145)는 상태추정 연산을 통해서(S141) 각 측정치의 공분산 행렬을 계산한다(S142). 상기 공분산 행렬(Ωii)은 다음 수학식 14에 의해 계산된다.
[수학식 14]
Figure pat00016
여기서, Rii=1/σ2 이고, hi는 측정함수, G는 이득행렬, H는 자코비안 행렬이다. 상기 오류 처리부(145)는 다음 수학식 15에 의해 측정치와 추정치에 대하여 측정 오차(ri)를 계산한다(S143).
[수학식 15]
Figure pat00017
여기서, zi는 측정치,
Figure pat00018
는 측정치에 대한 측정 함수,
Figure pat00019
는 추정된 상태변수, m은 측정치의 수이다.
또한, 오류 처리부(145)는 다음 수학식 16에 의해 가중잔차(
Figure pat00020
)를 계산한다(S144).
[수학식 16]
Figure pat00021
여기서, ri는 측정오차, Ωii는 공분산 행렬이다. 측정치에 대하여
Figure pat00022
이 계산되면 이 값 중에서 가장 큰 값을 찾아서 가중잔차에 대한 표준편차를 계산한다(S145). 이는 베드 데이터의 분포가 많은 계통 상황에 대해서는 가중잔차의 표준편차 중 일정이상(보통은 2.5 내지 3.0 σ 이상인 것)의 표준편차를 가지는 모든 측정치를 오류 데이터로 처리하려는 것이며, 이에 대한 선택은 사용자의 선택 옵션에 의해 정해진다.
예를 들어, 사용자 옵션이 최대 가중잔차를 가지는 측정치만을 제거하도록 설정되었다면(S146), 최대 가중잔차를 계산하여(S147) 설정치 보다 큰가를 검사하여(S148) 설정치 보다 큰 최대 가중잔차를 갖는 측정치를 제거한다(S149). 여기서, 설정치는 오류 데이터로 분류하기 위한 기준치이며, 최대 가중잔차가 설정치 보다 작으면 해당 측정치를 제거하지 않는다. 이후에 상기 오류 처리부(145)는 상태 추정 연산(S141)으로 되돌아가서 상기와 같은 단계를 반복한다.
예를 들어, 사용자 옵션이 가중잔차의 표준편차가 설정치 이상인 것을 모두 제거하도록 설정되었다면, 가중잔차의 표준편차가 설정치 보다 큰가를 검사하여(S150) 설정치보다 큰 표준편차를 갖는 측정치를 제거한다(S151). 이후에 상기 오류 처리부(145)는 상태 추정 연산으로 되돌아가서 상기와 같은 단계를 반복한다. 이와 같이, 상기 상태 추정부(140)는 대상 계통의 특성에 따라 오류 데이터 검출 프로세스의 시간을 단축시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 배전계통의 상태추정 장치는 배전계통에서 전압 문제가 발생하는 개소를 비교적 정확하게 산출할 수 있다. 또한, 본 발명은 측정치를 중심으로 계통을 축약하여 가관측성을 높이고 오류 데이터 처리 기준을 반복연산에 의해 가변 시킴으로써 오류 데이터 검출 능력 및 시간을 획기적으로 개선하였다.
더불어, 기존의 오류 데이터 처리 방식이 최대 오류 데이터를 제거하고 반복하는 연산인데 비해 본 발명은 다수의 베드 데이터가 섞여 있는 배전계통의 현황을 감안하여 오류 데이터 검출 기준인 가중잔차를 반복횟수에 대해 가변적으로 적용하도록 하여 오류 데이터 처리 시간을 단축하였다. 따라서, 본 발명은 배전계통의 상태 추정 결과와 오류 데이터 처리 결과를 이용하여 좀더 현실적인 구간 부하데이터의 산정이 가능하다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 배전계통의 상태추정 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 배전계통 상태추정 장치 110: 현장 데이터 취득장치
120: 현장 데이터 처리장치 130: 주장치
140: 상태 추정부 141: 구간부하 계산부
142: 계통 축약부 143: 계통 토폴로지 정보 생성부
144: 상태 변수 계산부 145: 오류 처리부
150: 데이터 베이스

Claims (16)

  1. 개폐기와 인접한 노드의 전압과 전류의 크기 및 전압과 전류의 위상차이에 대한 측정치를 상기 개폐기로부터 취득하여 배전계통의 상태를 추정하는 배전계통 상태추정 장치에 있어서,
    상기 배전계통을 축약하여 상기 배전계통의 구간부하를 추정하는 상태 추정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 발전기, SVC(switched virtual connection), 변압기 및 shunt 설비가 연결된 노드는 축약하지 않는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 수동 개폐기는 축약하고 자동화 개폐기는 축약하지 않는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 상기 자동화 개폐기 중에서 측정치의 품질이 “Bad”인 것과 전류일관성 검사결과가 “Bad”인 것은 축약시키는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 서로 인접한 자동화 개폐기 사이의 분기점 노드는 축약하지 않는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 배전계통의 선로 말단은 축약시키지 않는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 상기 측정치의 전류 일관성을 검사하여 구간부하 의사 측정치를 계산하는 구간부하 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 구간부하 계산부는 분산전원에 연결된 자동화 개폐기와 선로를 탐색하고, 노드와 자동화 개폐기의 개폐 상태 정보를 이용하여 선로의 가압 유무를 파악하고, 상기 상태 추정부의 현재 상태가 초기 상태인 경우 고압배전선의 인출단에 형성된 차단기와 상기 분산전원에 연결된 자동화 개폐기만을 이용하여 그룹을 구성하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 구간부하 계산부는 분산전원에 연결된 자동화 개폐기와 선로를 탐색하고, 노드와 자동화 개폐기의 개폐 상태 정보를 이용하여 선로의 가압 유무를 파악하고, 상기 상태 추정부의 현재 상태가 초기 상태가 아닌 경우 측정치의 품질이 동일한 자동화 개폐기들끼리 그룹을 구성하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 구간부하 계산부는 각 그룹별로 전류 일관성 검사를 수행한 후, 구간내의 총량 부하량을 계산하여 개별 구간의 부하량을 계산하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 구간부하 계산부는 각 그룹별로 전류 일관성 검사를 수행하여, 하나의 자동화 개폐기라도 이를 위배하면 그룹을 재구성하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 가중잔차를 이용하여 측정치의 오류 데이터를 검출하는 오류 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 오류 처리부는 상태추정 연산을 통해 각 측정치의 공분산 행렬을 계산하여 측정오차를 계산한 뒤 가중잔차를 계산하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 오류 처리부는 상기 가중잔차 중에서 최대 가중잔차를 계산하여 상기 최대 가중잔차가 설정치 이상인 경우, 오류 데이터로 분류하고 해당 측정치를 삭제하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 오류 처리부는 상기 가중잔차의 표준편차를 계산하여 상기 표준편차가 설정치 이상인 경우, 오류 데이터로 분류하고 해당 측정치를 삭제하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 상태 추정부는 상기 측정치로부터 구간부하를 계산하고 계통 토폴로지를 축약하여 새로 생성된 축약 모선과 각 설비와의 연결 정보를 생성하고 계통 토폴로지의 정보를 생성한 다음, 계통 토폴로지 및 토폴로지 정보를 이용하여 어드미턴스 행렬인 Ybus행렬을 구성하여 가관측성 해석을 수행하고,
    상기 상태 추정부는 가관측성 해석을 위해 측정치와 추정치 간의 편차의 제곱 합인 목적함수를 계산하고 자코비안 행렬을 구성하며, 상기 자코비안 행렬을 이용하여 이득행렬을 구성하고, 상태변수 변화량을 계산하여 변화량이 수렴한계 보다 작으면 가중잔차를 계산하고, 오류 데이터를 검출하여 오류 데이터가 없는 경우 상태변수 업그레이드 및 출력을 수행하는 것을 특징으로 하는 배전계통 상태추정 장치.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10210291B2 (en) 2015-07-09 2019-02-19 Lsis Co., Ltd. Apparatus and method for analyzing power system
KR20210023128A (ko) * 2019-08-22 2021-03-04 한국전력공사 배전계통의 전압 및 구간 부하 추정 시스템 및 방법
KR102316990B1 (ko) * 2020-07-07 2021-10-26 한국지역난방공사 빅데이터를 이용한 계통 진단 장치, 방법 및 시스템
CN114123194A (zh) * 2021-12-07 2022-03-01 国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司 一种基于贝叶斯模型的中压配电网拓扑修正方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060038527A (ko) 2004-10-30 2006-05-04 한국전력공사 배전계통의 전기품질 실시간 감시기능을 갖는 배전자동화단말장치 및 방법
KR20130022760A (ko) * 2011-08-26 2013-03-07 한국전력공사 배전계통 관리 시스템 및 방법
KR101247088B1 (ko) * 2011-09-29 2013-03-25 한국전력공사 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060038527A (ko) 2004-10-30 2006-05-04 한국전력공사 배전계통의 전기품질 실시간 감시기능을 갖는 배전자동화단말장치 및 방법
KR20130022760A (ko) * 2011-08-26 2013-03-07 한국전력공사 배전계통 관리 시스템 및 방법
KR101247088B1 (ko) * 2011-09-29 2013-03-25 한국전력공사 스마트 배전 운영시스템의 보호기기 자동정정 장치 및 방법

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I. -K. Song et. al., "Design of Smart Distribution Management System for Obtaining Real-Time Security Analysis and Predictive Operation in Korea" (2012.12.28.) *
윤상윤 외 4명, "스마트배전 운영시스템용 구간부하 추정 프로그램 개발" (전기학회논문지 61(8), 2012.08.31.) *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10210291B2 (en) 2015-07-09 2019-02-19 Lsis Co., Ltd. Apparatus and method for analyzing power system
KR20210023128A (ko) * 2019-08-22 2021-03-04 한국전력공사 배전계통의 전압 및 구간 부하 추정 시스템 및 방법
KR102316990B1 (ko) * 2020-07-07 2021-10-26 한국지역난방공사 빅데이터를 이용한 계통 진단 장치, 방법 및 시스템
CN114123194A (zh) * 2021-12-07 2022-03-01 国网江苏省电力有限公司扬州供电分公司 一种基于贝叶斯模型的中压配电网拓扑修正方法

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