KR-20260061346-A - A simulated waveform generation device of a real system for protective relay including computer read command storage memory

Abstract

본 발명은 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치는, 실계통 고장사례에 대한 보호계전기 정상동작을 검증하기 위한 모의파형 생성하기 위해 필요한 모의파형 정보를 입력할 수 있는 인터페이스를 제공하기 위한 모의파형 입력부; EMTP(ElectroMagnetic Transients Program)을 이용하여 상기 모의파형 정보에 따른 실계통 고장사례에 대한 모의파형을 생성하기 위한 모의파형 생성부; 및 상기 생성된 모의파형을 시험전류/전압 인가장비에서 사용되는 파일 형태로 인가하여 보호계전기의 실계통 고장사례에 대한 모의시험을 수행하게 하기 위한 모의파형 출력부;를 포함한다.

Inventors

• 오세환
• 윤부현
• 이석창

Assignees

• 한국전력공사

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20260331

Claims (1)

1. 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치로서, 적어도 하나 이상의 프로세스; 및 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 저장하기 위한 메모리;를 포함하며, 상기 명령들은, 상기 적어도 하나의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치로 하여금, 실계통 고장사례에 대한 보호계전기 정상동작을 검증하기 위한 모의파형 생성하기 위해 필요한 모의파형 정보가 입력되게 하고, EMTP을 이용하여 상기 입력된 모의파형 정보에 따른 실계통 고장사례에 대한 모의파형을 생성하게 하고, 상기 생성된 모의파형을 시험전류/전압 인가장비에 인가하여 보호계전기의 모의시험을 시행하게 하며, 상기 모의파형 정보는, 전력계통 정보, 전력설비 정보, 해당 전력계통과 전력설비에서 임피던스 정보가 포함되며, 상기 모의파형은 실제 고장사례 파형과 유사하며, 과도적인 현상에 대한 분석을 위해 상기 EMTP를 통해 상기 모의파형이 생성되며, 상기 모의파형 정보는, 전력계통 정보, 전력설비 정보, 해당 전력계통과 전력설비에서 임피던스 정보를 포함하며, 상기 전력계통 정보는 154kV 또는 345kV이며, 상기 전력설비 정보는 송전선로, 모선, 변압기, 전력용 콘덴서, 분로 리액터의 정보인 컴퓨터 판독 명령 저장 메모리를 포함한 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치.

Description

컴퓨터 판독 명령 저장 메모리를 포함한 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치{A simulated waveform generation device of a real system for protective relay including computer read command storage memory} 본 발명은 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실계통 고장사례에 대한 보호계전기의 정상동작에 대한 모의시험을 시행하기 위한 모의파형을 생성하여 제공함으로써 초보자가 사용하기 어려운 프로그램을 통한 모의시험을 가능하게 하기 위해, 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 전력계통은 계통의 안정도와 신뢰도 증진 및 정전시간의 최소화를 위하여 변전소와 변전소를 서로 연결하는 환상망을 이루고 있다. 즉, 765㎸ 계통은 기저발전력을 수용가로 가져오는 역할을 수행하며, 345㎸ 계통은 전국 환상망을 구성하고, 154㎸ 계통은 지역 환상망을 구성하여 보다 높은 전력품질을 유지하려 한다. 이와 같이, 전력계통은 서로 연결되어 있기 때문에 전력설비에 고장이 발생하면, 연쇄적으로 다른 전력설비도 피해를 입게 되어 광역정전이 발생할 수도 있다. 이를 방지하기 위해 전력회사들은 고장구간을 정확하고 신속하게 분리함으로써 광역정전을 방지하고 전력설비 피해를 최소화시키기 위해 보호계전기(protect relay)를 설치한다. 보호계전기는 전력계통 및 전력설비에 고장 발생시 전압, 전류가 변화하는 특징을 인지하여 고장구간을 포함하는 차단기로 개방신호를 전달함으로서 고장구간을 정상구간과 분리한다. 보호계전기가 보호하려는 구간에서 고장이 발생하는 경우에는 보호계전기에서 변화하는 전류와 전압의 특성이 분석되어 정확한 정정치가 입력되어야 한다. 일반적으로, 보호계전기 동작 정정치는 다양한 전력계통 해석 프로그램을 이용하여 수행할 수 있으나, Siemens社의 PTI에서 만든 PSS/E(Power System Simulator for Engineering) 프로그램을 주로 사용한다. 보호계전기 관리자는 PSS/E 프로그램을 통해 산출된 동작 정정치를 보호계전기에 입력한 후 보호계전기가 정상적으로 동작하는지를 시험한다. 그런데, 이러한 보호계전기 시험은 단순히 보호계전기 동작 정정치에서 보호계전기가 동작하는지만 보기 때문에, 전/후 상황 고려없이 정정치를 인가하여 동작여부를 시험한다. 도 1 및 도 2는 기존 보호계전기 시험방법을 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참고하면, 예를 들어 보호계전기 동작 정정치 5A라면 4.5A에서 0.1A 단위로 전류를 천천히 올리면서 시험전류를 인가하면서 시험전류가 5.0A가 되었을 때 보호계전기가 동작하는지를 확인한다. 즉, 보호계전기가 동작점에서 동작하는지를 확인한다. 도 2에서 보호계전기 시험전류/전압 인가장비(도블)로 시험전류를 천천히 증가시켜 보호계전기 동작 정정치에 도달하였을 때, 보호계전기 동작 정정치와 인가 시험전류와 오차가 적다면(보통 5% 이내), 보호계전기는 정상적으로 동작하는 것으로 판정된다. 이러한 시험방법은 고장 전 부하전류에서 고장순간 DC성분이 포함되는 큰 고장전류 및 전반적인 계통상황에 대한 시험에 대해 이루어지지 않기 때문에, 실계통에서 보호계전기가 정상 동작하는지를 확인하기 곤란하다. 또한, 기존의 보호계전기 시험방법은 실계통 고장사례에 대한 보호계전기 정상동작을 검증하기 곤란한다. 전력계통 고장시에는 전력계통의 리액턴스 성분으로 인한 DC 전류 뿐만이 아니라, 다양한 전력설비들로 인한 서지 또는 고조파 전류가 같이 발생한다. 보호계전기는 왜곡된 전류를 필터링하고 자체 연산과정을 통해 순수한 기본파 전류로 계산하여 정정치와 비교한다. 기존 보호계전기 시험방법은 시험전류로 정상적인 전류를 인가하므로 보호계전기 성능에 대한 시험을 정확히 다루지 못한다. 기존 보호계전기 시험방법은 이상적인 전류원을 인가한 보호계전기 시험이라 할 수 있다. 도 3은 실계통 고장사례에서 고장시 전류변화를 나타낸 도면이고, 도 4는 실계통 고장사례에서 고장시 전압변화를 나타낸 도면이며, 도 5 및 도 6은 변압기 내부 중성점 인근 고장을 설명하는 도면이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 실계통 고장사례에서 고장지속시간은 매우 짧으며, 고장파형 또한 완벽한 사인파 형태가 아닌 왜곡된 파형 형태가 나타난다. 고장시 전류번화는 지속시간 1~3사이클이고, 고장시 전압변화는 건전상 유도전압으로 인한 왜곡된 파형이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 변압기 내부 중성점 인근 고장과 같이 고장전류의 크기가 작은 경우에는 보호계전기가 이를 검출할지 미지수이다. 전력계통 동요현상과 같이 Power Swing하는 고장에 대한 검증은 시험장비에서 동작점을 비교하는 방법으로는 검증완료되었다고 보기 어렵다. 또한, 보호계전기는 최초 등록시 실계통 모의시험을 시행한 후 전력계통 과도현상에 대한 별도의 시험을 진행하지 않는다. 즉, 보호계전기는 불량인 경우에 이를 검증할 수 없기 때문에 실계통 고장시 동작하는지를 판단하기 어렵다. 따라서, 보호계전기 시험방법은 실계통 고장사례에 대해 동작하는지를 검증하는 방안이 마련될 필요가 있다. 도 1 및 도 2는 기존 보호계전기 시험방법을 나타낸 도면, 도 3은 실계통 고장사례에서 고장시 전류변화를 나타낸 도면, 도 4는 실계통 고장사례에서 고장시 전압변화를 나타낸 도면, 도 5 및 도 6은 변압기 내부 중성점 인근 고장을 설명하는 도면, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치를 나타낸 도면, 도 8은 전력계통의 전력설비를 선택하는 화면을 나타낸 도면, 도 9는 변압기의 모의파형을 생성하기 위해 필요한 파형정보 입력창을 나타낸 도면, 도 10은 실제 고장사례 파형을 나타낸 도면, 도 11은 EMTP 모의파형을 나타낸 도면, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 방법을 나타낸 도면이다. 이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부"는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다. 아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 보호계전기 시험용 실계통 모의파형 생성 장치를 나타낸 도면이고, 도 8은 전력계통의 전력설비를 선택하는 화면을 나타낸 도면이며, 도 9는 변압기의 모의파형을 생성하기 위해 필요한 파형정보 입력창을 나타낸 도면이고, 도 10은 실제 고장사례 파형을 나타낸 도면이며, 도 11은 EMTP 모의파형을 나타낸 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명