배전망에서 부하스위치를 이용한 고객 설비 고장 자동 분리 방법

1 개요

배전망 안전성은 오랫동안 충분히 다루어지지 않았으며, 변전소 자동화보다 뒤처져 있다. 기존 변전소의 10kV 구간을 이용하여 선로 구간점을 설정하면 미래의 전력망 요구사항을 충족할 수 있다. 배전 스위치, 구간 스위치, 보호 장치는 신뢰성을 위해 변전소 출선 보호와 일치해야 한다. 고장 격리, 자가 복구, 재복구는 배전 자동화의 핵심이다.

학자들은 스마트 배전망 고장 복구 최적화(다중 전원, 간헐적 에너지원, 에너지 저장)를 연구하였지만, 부하 스위치 기반 사용자 장비 고장 격리는 연구되지 않았다. 예를 들어, 그림 1의 선로에서 구간 스위치 S3는 A, B, C를 관리한다. A의 고장이 발생하면 S3가 트립된다. 일시적인 고장은 재폐합에 성공하지만, 영구적인 고장은 B/C의 정전을 초래하여 생산에 손해를 주고 공급을 중단하며 문제 해결 작업을 증가시킨다(S3는 고장을 특정할 수 없으므로 하나씩 확인해야 함). 따라서, 부하 스위치 방법/장치가 필요하여 고장을 격리하고 고장된 사용자를 식별할 수 있어야 한다. S3가 고장이 없는 사용자에 대해 성공적으로 재폐합하도록 하여, 사용자 또는 고장 유형(일시적/영구적)과 상관없이 보장해야 한다.

2 부하 스위치를 사용한 전력 사용자 장비 고장 효과적인 격리 방법

부하 스위치는 회로 차단기와 절연 스위치 사이의 전환 장치로, 간단한 소멸 장치를 갖추고 있다. 이는 정격 부하 전류와 일부 과부하 전류를 차단할 수 있지만, 단락 고장 전류는 차단할 수 없다. 따라서 어떤 사용자 장비가 고장이 발생하면 구간 스위치 S3만이 보호를 위해 트립된다. 만약 장치가 고장된 사용자를 감지하고 S3가 재폐합하기 전에 해당 부하 스위치를 트립시키면, 고장된 사용자는 격리되고 S3는 성공적으로 재폐합된다. 고장된 사용자 정보를 텍스트 메시지를 통해 배전망 운영 및 유지보수(O&M) 담당자에게 보내면, 그들은 빠르게 고장을 처리하여 O&M 작업량을 줄이고 전력 공급 신뢰성을 향상시키며, 고장이 없는 사용자의 전력 공급을 보장할 수 있다.

3 부하 스위치를 사용한 전력 사용자 장비 고장 효과적인 격리 기술 경로
3.1 기술 논리 모듈 프로세스

사용자 A의 장비 고장 사례를 살펴보자. 그림 2와 같이 사용자의 부하 스위치에 고장 감지 장치를 설치한다. 부하 스위치와 입선 사이에 위치하며, 전압 감지 모듈, 전류 감지 모듈, 논리 판단 및 처리 모듈, 트립 접점, 신호 접점, 무선 신호 전송 모듈(그림 3의 논리 프로세스)을 갖추고 있다. 전압 및 전류 감지 모듈의 출력은 논리 모듈의 입력에 연결되며, 논리 모듈의 출력은 트립 접점 및 신호 접점의 한쪽 끝에 연결된다. 트립 접점의 다른 끝은 부하 스위치의 트립 코일을 통해 사용자의 기본 장비에 연결되고, 신호 접점의 다른 끝은 무선 모듈에 연결된다. 이를 통해 효과적인 고장 격리, 유지보수 인력의 빠른 고장 처리, 고장 찾기 작업량 감소, 작업 효율성 향상을 가능하게 한다.

3.2 물리적 배선 구현

사용자 A의 장비 고장 사례를 살펴보자(그림 4 참조). 전압 감지 모듈은 공용 전력 분배실의 버스 전압 변환기에 연결되고, 전류 감지 모듈은 CT1(사용자 A의 입선 전류 변환기)에 연결된다. 사용자 A의 논리 판단 모듈은 입력 전류 및 전압을 처리한다.

사용자 A가 단락 고장이 발생하면, 논리 판단 모듈을 통과하는 전류가 (예정된 고장 전류를 초과하여) 급증하여 "1"로 표시된다. 그 후, 구간 스위치 S3가 트립되어 공용 분배실 버스가 전압을 잃게 된다. 모든 사용자의 논리 모듈은 이 전압 손실("1")을 감지하지만, 오직 사용자 A의 모듈만 고장 전류와 전압 손실("1")을 모두 감지한다. 이러한 "1"들로 AND 게이트가 형성되어 사용자 A가 고장임을 식별한다.

사용자 A의 논리 모듈은 트립 접점 TJ1과 신호 접점 TJ2를 출력한다. TJ1이 닫히면 양극 전원과 부하 스위치 트립 코일에 연결되어 사용자 A의 부하 스위치를 트립시킨다. TJ2가 닫히면 무선으로 고장 정보를 배전망 O&M 담당자에게 전송한다. 이를 통해 고장된 사용자의 부하 스위치는 고장 전류를 차단하지 않으면서 고장을 격리한다. 고장이 없는 사용자는 전압 손실이 있더라도(고장 전류가 감지되지 않음), 부하 스위치가 트립되지 않는다(AND 게이트가 활성화되지 않음).

비슷하게, 입선 전류 변환기 CT2(사용자 B)와 CT3(사용자 C)의 2차 전류도 검출 장치에 연결된다. 고장 논리는 사용자 A의 원칙을 따르며, B/C의 고장을 격리하여 다른 사용자의 정상적인 전력 공급을 보장한다.

4 구간 스위치 보호와 오작동 방지 조치와의 조화

• 공중선: 고장 감지기는 S3의 재폐합 시간(일반적으로 트립 후 1.2초 지연)과 조화한다. 1.2초 내에 고장된 사용자의 부하 스위치를 트립시켜(S3가 고장 상태에서 재폐합되는 것을 방지) 고장 정보를 텍스트로 O&M 담당자에게 보내 빠른 수리를 가능하게 한다.

• 케이블선: S3에 재폐합 기능이 없으므로, 감지기가 고장된 부하 스위치를 트립시키고 고장 정보를 텍스트로 보내 O&M 담당자가 S3를 폐합하여 고장이 없는 사용자의 전력을 보장하고 정전 시간을 줄인다.

• S3가 재폐합된 후에 고장이 없는 부하 스위치가 잘못 트립되는 것을 방지하기 위해: 감지기의 논리는 먼저 고장 전류 급증을 감지한 후 전압 손실을 감지하여 AND 게이트를 형성한다. 전압 손실 판단에는 지연 시간을 추가하여(전압이 도달하기 전에 인입 전류가 도달하는 것을 방지).

5 결론

사용자의 입선 부하 스위치에 고장 감지기를 설치하고(구간 스위치 보호와 조화), 부하 스위치가 자동으로 고장을 격리하고 O&M 담당자에게 알림을 보내도록 하면, 공용 분배선의 신뢰성을 높이고 고장 진단 작업량을 줄이며 정전 범위를 제한할 수 있다. 이 장치는 또한 주 분배선 부하 스위치에도 사용될 수 있으며(상위 구간 스위치 보호와 조화), 부하 스위치 이후의 고장을 격리하고 스위치 사이의 사용자들에게 전력을 보장한다. 이를 통해 정전 범위를 줄이고 분배선의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.