일반기술

영상전류 위상비교방식을 이용한 배전계통 고장구간 판단장치 및 방법

일반적으로 배전자동화 시스템에서는 중앙제어장치가 단말장치의 정보를 취득하여 원격에서 고장구간을 판단하기 위하여 Yes/No 로직이라 불리는 방식을 사용하고 있다. 지역과 시간에 따라 다소 차이는 있지만, 배전선로에는 평상시 실효치가 대략 250 A를 넘지 않는 정도의 부하전류가 흐른다. 그러나 절연물이 파괴되거나 전력선이 끊어지는 등 여러 가지 원인에 의해 사고가 발생하면 수백에서 수천 A에 이르는 큰 고장전류가 흐르게 된다. 이러한 현상은 상전선과 상전성 또는 상전선과 중성선이 단락되어 임피던스가 급격히 작아짐에 기인한다.본 기술은 GPS를 이용한 시각동기화 기법을 사용한다. 즉, 각 단말장치에 GPS 수신기를설치하고 고장이 발생된 임의의 시점에서 영상전류위상을 측정한 후 GPS로 수신된 그시점의 정확한 시간을 측정된 영상전류 위상과 함께 중앙제어장치로 전송한다. 중앙제어장치는 여러 단말장치의 측정시간을 기준으로 영상전류위상을 보정하여 여러 단말장치가 동시에 영상전류위상을 측정한 것과 동일한 기술을 얻을 수 있다.본 기술은 배전선로의 전압을 측정하여 그 실효치가 미리 정해진 값 이하이면 선로가 차단되었다고 판단하여 무전압 신호를 출력하는 무전압 검출부와, 배전선로 N상의 전류의 순시치를 측정하고, 그 순시치를 디지털 값으로 변환하고, 그 디지털 값을 퓨리에 변환하여 기본파의 위상을 계산하는 영상전류 위상계산부와, 인공위성으로부터 시각 정보를 수신하고 그 시간을 1초당 10,000회로 나누어 세밀한 현재시간을 계산하는 시각동기화부와, 영상전류 위상계산부에서 출력된 영상전류 위상에, 시각동기화부에서 출력된 현재시간을 타임태그로 붙여 저장하고 있다가 무전압 검출부로부터 무전압신호가 입력되면 그 시점으로부터 30msec 전에 입력된 영상전류 위상과 상기 타임태그를 고장전류 저장기에 저장하였다가 통신부로부터 신호가 오면 고장전류 저장기에 저장된 영상전류위상과 타임태그를 출력하는 고장데이타 저장부와, 외부의 중앙제어장치로부터 영상전류 위상 전송신호가 오면 고장전류저장기에 저장된 영상전류 위상과 상기 타임태그를 전송하는 통신부을 포함한 구성으로 이루어진다.이와같은 구성으로 이루어진 본 기술은 23kV 특고압 배전선로의 배전자동화 시스템에서 종래의 Yes/No 로직의 고장구간 판단방식에 비하여 중앙 제어장치가 고장구간을 정확히 판단하여 지락에 따른 고장구간의 오판을 배제함으로써 배전자동화 시스템의 성능을 크게 향상시킬 수 있다.