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[국내논문] 배전자동화시스템에서 전류방향성을 이용한 단말장치의 고장표시 오류 개선 방법
An Improved Algorithm of Fault Indicator Generation of FRTU in Distribution Automation System 원문보기

전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, v.63 no.10, 2014년, pp.1354 - 1363  

서정수 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Myongji University) ,  김형승 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Myongji University) ,  임성일 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Gyeongnam University) ,  최면송 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Myongji University) ,  이승재 (Dept. of Electrical and Electronic Engineering, Myongji University)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, an improved method of fault indicator generation algorithm in FRTUs is proposed for the present Distribution Automation System. In order to find fault area, correct FI information should be generated. But when a single line-to-ground fault occurs, FI information is generated in downsi...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 중성점 접지 계통의 배전자동화 시스템에서 사용되는 ‘Yes-No'방식 고장표시기의 오동작 원인을 해석적으로 밝히고, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 현재까지는 고장전류의 크기에 관한 정보만을 이용하였는데, 이 논문에서 현실적으로 측정되는 신뢰성이 있는 정보를 사용하여 고장전류의 방향까지 이용하여 고장표시 정보를 생성하는 알고리즘을 제시한다.
  • 본 논문에서는 현재 배전자동화시스템의 단말장치에서 생성하는 고장표시 정보의 오류를 분석하였으며, 이를 바탕으로 고장전류의 크기만이 아니라 위상까지 고려하는 방법을 사용하여 오류를 방지하는 개선된 고장표시 정보 생성 알고리즘을 개발하였다. 현재 배전계통에 보급 설치되어 있는 단말장치의 오류를 방지하려면 각 단말장치의 소프트웨어를 이 본 논문에서 개발한 개선된 알고리즘을 적용한 소프트웨어로 업그레이드 하면 되기 때문에 본 논문에서 제안한 방법은 용이하게 현장 적용이 가능하리라 사료된다.
  • 이러한 정전복구 기능을 수행하기 위해서 가장 중요한 것이 정확하게 고장구간을 검출해내는 것이다. 이를 위해서 고장표시정보를 종합하여 고장구간을 검출하게 되는데 바로 이 고장표시정보를 신뢰할 수 없다면 신속하고 정확한 고장복구가 불가능하며, 배전자동화 시스템의 자동 정전복구 기능 이 불가능하므로 무용지물이 될 것이다.

가설 설정

  • 먼저, 그림 5와 그림8(a)를 비교하면, 모든 것이 동일하나 그림 8(a)의 영상전류가 작기 때문에 고장상의 전류는 고장 전의 전류보다 크기가 작다. 따라서, 고장전의 전류와 고장 후의 각 상전류의 크기를 비교하여 고장 후에 어떤상의 전류의 크기가 감소하였다면, 고장점 하단이라고 판단할 수 있다.
  • 고장상의 전류크기는 고장전보다 작다. 그리고 그림 6(b)는 영상전류가 큰 경우의 전류 벡터도로서 고장상의 전류는 고장전의 전류방향과 반대이며 그 크기는 고장전 전류보다 작을 수도 있으며, 영상 전류가 매우 크면 고장전의 전류보다 커질 수 있다.
  • 따라서, 고장전의 전류와 고장 후의 각 상전류의 크기를 비교하여 고장 후에 어떤상의 전류의 크기가 감소하였다면, 고장점 하단이라고 판단할 수 있다. 그리고, 그림 5와 그림8(b)를 비교함에 있어 그림 8(b)의 영상전류가 클 때, 모든 상의 전류의 크기가 고장전보다 클 때가 있다. 그러면, 전류가 가장 큰 상을 고장상으로 보고 나머지를 건전상으로 보아 고장상과 건전상의 위상각 차의 합을 구하면 그림 5에서는 위상각 차의 합이 180이상이 되며, 그림 8(b)에서 위상각 차의 합이 180도 이하가 된다.
  • 잘못된 가정의 두 번째는 고장 시에도 정상 시에 마찬가지로 전원단에서만 전류를 공급한다는 것이다. 대부분의 경우, 정상상태나 고장 시에 전원단에서 전류를 공급한다.
  • 첫 번째 잘못된 가정은 배전계통은 3상계통인데, 단상해석이론을 적용한 것이다. 즉 고장시에 고장전류는 전원단에서만 공급한다는 단상해석이론을 가정한 것이다. 그러나, 3상계통에서 1선지락과 같은 불평형 고장에서 건전상의 전류가 부하단의 변압기 결선에 따라 고장상으로 공급될 수 있다.
  • 첫 번째 잘못된 가정은 배전계통은 3상계통인데, 단상해석이론을 적용한 것이다. 즉 고장시에 고장전류는 전원단에서만 공급한다는 단상해석이론을 가정한 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
‘Yes-No'방식이란 무엇인가? 중성점 접지방식을 사용하는 배전계통에서는 고장구간을 검출하기 위하여 ‘Yes-No'방식이라고 알려진 고장표시 정보 생성 알고리즘을 사용한다. 이 방법은 방사상 선로구조에서 고장점을 기준으로 하여 전원측에 설치된 단말장치들은 고장전류를 경험하고(Yes), 부하측에 설치된 단말장치들은 고장전류를 경험하지 않는다는(No)는 간단한 원리를 기반으로 한다. 즉, 보호계전기가 동작하여 고장발생이 확인되면 중앙 제어장치는 고장선로에 설치된 각 단말장치의 고장표시 정보를 수집하여 고장전류를 경험한 단말장치와 고장전류를 경함하지 못한 단말장치 사이에서 고장이 발생했다고 판단한다[2,3].
‘Yes-No'방식의 기본 가정은 무엇인가? 그런데 ‘Yes-No'방식 고장표시 알고리즘은 배전계통은 방사상계통으로 부하단에서 고장전류가 공급되지 않으며, 단상해석으로 배전계통이 해석가능하다는 기본가정을 하고 있다. 그러나 배전계통은 불평형부하를 갖는 3상계통이며, 분산전원이나 부하측의 전동기로 인하여 고장시에는 부하단에서 고장전류가 공급될 수도 있기 때문에, 이 ‘Yes-No'방식 고장표시 알고리즘의 기본 가정이 성립되지 않기 때문에 많은 오류가 있을 수 있다.
전력공급의 신뢰도가 중요한 이유는 무엇인가? 배전계통은 수용가와 직접 연결되어 있기 때문에 배전계통을 운영하는데 있어서 전력공급의 신뢰도는 가장 중요한 개념 중의 하나이다. 설비고장이 발생하였을 때 빨리 복구하는 것은 수용가의 정전시간을 줄여 전력공급신뢰도를 높이는 매우 중요한 요소가 된다. 따라서 수용가의 입장에서 배전자동화 시스템이 제공하는 기능 중에서 가장 유익한 기능은 빠른 정전복구기능이라고 할 수 있다.
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참고문헌 (13)

  1. Boknam Ha, Shinyeol Park, Changhoon Shin, Soyeong Park, "The Development of Intelligent Distribution Management System", The Korean Institute of Electrical Engineers, Summer Conference Proceedings, pp. 429-430, 2006 

  2. Kwang-Ho Jung, Myeon-Song Choi, et, al, "A Service Restoration Algorithm for Power Distribution Networks Applying the Multi-Agent System", Vol. 5-2, pp. 125-131, 2005 

  3. Yun-Seok Ko, Dae-Seung Hong, et, al, "Autonomous Separation Methodology of Faulted Section based on Multi-Agent Concept in Distribution System", Vol. 55, pp. 227-235, 2006 

  4. V. Susheela Devi, D. P. Sen Gupta and G. Anandalingam, "Optimal Restoration of Power Supply in Large Distribution Systems in Developing Countries", IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 10, No.1, pp. 430-438, January 1995. 

  5. K. Aoki, H. Kuwabara, T. Satoh, and M. Kanezashi, "Outage State Optimal Load Allocation by Automatic Sectionalizing Switching Operation in Distribution Systems", IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 4, No. 3, pp. 1177-1185, October 1987. 

  6. S. J. Lee, K. H. Kim, K. Y. Nam and J. K. Lee, Service Restoration Expert System Adopting Branch Pattern Based Grouping Strategy in Distribution Systems, pp. 273-278, 1994. 

  7. H. Fudo, et al., "An Expert System for Restoration of Distribution Network", 3rd Symposium on Expert System Application to Power Systems, April 1991. 

  8. Y. L. Ke, "Distribution feeder reconfiguration for load balancing and service restoration by using G-nets inference mechanism", IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 19, No. 3, pp. 1426-1433, 2004. 

  9. C. M. Huang, "Multi-objective service restoration of distribution systems using fuzzy cause-effect networks", IEEE Trans. on Power System, Vol. 18, No. 2, pp. 867-874, May 2003. 

  10. C. S. Chen, C. H. Lin, and H. Y. Tsai, "A rule-based expert system with colored Petri net models for distribution system service restoration", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 17, No. 4, pp. 1073-1080, November 2002. 

  11. W. H. Chen, M. S. Tsai, and H. L. Kuo, "Distribution System Restoration Using the Hybrid Fuzzy-Grey Method", IEEE Trans. on Power Systems, Vol. 20, No.1, pp. 199-255, February 2005. 

  12. Popovic, L.M, "A practical method for evaluation of ground fault current distribution on double circuit parallel lines", Vol 15, pp. 108-113, 2000 

  13. S. Sobral, V. Costa, M. Campos, and D. Mukhedkar, "Dimensioning of nearby substations interconnected ground system," IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 3, no. 4, pp. 1605-1614, 1988. 

저자의 다른 논문 :

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