PMU 고정밀 분배선 보호 자동화 시스템

PMU 분배선 보호 자동화 시스템은 새로운 분배선 자동화 시스템입니다.

특히 접지 고장과 같은 현재 문제를 해결하기 위한 것입니다.

이는 분배망 동기 위상 측정-μPMU에 기반하고 있습니다.

PMU(위상 측정 장치)는 독립형 장치 또는 모듈입니다. 전압/전류 샘플링 데이터는 모두 BDS/GPS 타임스탬프로 미크로초 단위로 정확합니다.

기본 기능: • 위상: 진폭, 위상 각도, • 주파수(f) 및 주파수 변동(△f/△t)

μPMU 하드웨어 아키텍처 블록 다이어그램

광역 측정 시스템(WAMS)
• PMU 측정은 세계 표준 시간(UTC)과 완전히 동기화됩니다.
• 다양한 위치에 설치된 여러 PMU의 광역 측정 동기화
• 전압/전류 신호의 수학적 표현:

오버헤드 전류 센서 i-WCS - 단일 채널 전류 PMU

분배망 PMU와 광역 동기 위상 측정 기술을 기반으로 한 분배망 문제 해결 방안입니다.

• 고정밀 및 고주파 전류 획득
• 광역 동기화, 전력 유도
• 실시간 설치, IP67 보호
• 양방향 전력 흐름 또는 링 네트워크 운영 지원
• 3G/4G/5G 통신:
a. 주기적으로 각 고조파 보고
b. 현지 이벤트가 데이터 업로드 트리거
c. 원격 호출 및 특정 순간 데이터 테스트

• 1μs 광역 동기화
• 12.8kHz 샘플링 주파수
• 60분 파형 기록 및 재생
• 0.5 측정 정확도
• 3.5A 전체 기능 최소 작동 전류

케이블 형 전류 센서 RCMU - 다중 채널 전류 PMU

RCMU - 지하 케이블 전류 센서

• 1μs 광역 동기화
• 12.8kHz 샘플링 주파수
• 0.5 측정 정확도
• 60분 데이터 재생
• 3개의 전류 측정
• 무선/유선 원격 전송

• 3상 전류 수집, 오버헤드 타입 원칙과 동일, 링 메인 유닛, 스위칭 스테이션, 변전소에 적합
• 광역 동기화, 유도 전력, 또는 24V/48V DC 전원 공급
• 전류 기반 현지 고장 결정 알고리즘:
a. 단락 과전류
b. 제로 시퀀스 과전류
c. 비대칭 상 전류
• 측정 호출 파형 기록, 분산 고장 위치 지원
• 양방향 전력 흐름 또는 링 네트워크 운영 지원
• 3G/4G/5G 또는 네트워크 통신

버스 수집 유닛 BDCU - 단일/다중 전압 PMU

실내형 및 실외형

• 220V AC/24V DC 전원 공급 • 광섬유, 유선, 무선
• IEC 60870-5-101/104/DNP3 • 300개의 전류 센서 접근 가능
전압 획득:
• 1μs 광역 동기화
• 1.0 측정 정확도
• 12.8kHz 샘플링 주파수
• 60분 파형 기록 재생

지면 전류가 1A 이상인 단일 상 접지 고장의 경우, 검출 및 위치 정확도는 100%이며, 거짓 양성률은 0%입니다.
• 제로 시퀀스 전압 수집, 접지 고장 기록 시작
• 기록 파형 수집 및 처리, 종합적인 고장 판단
• 주요 전력 분배소에 안전하게 접근
a. 역내 접지 절연 모니터링 장치로 사용
b. 역내 접지 절연 모니터링 장치로 사용
c. 마스터 스테이션에 의존하지 않고 고장을 완료

PMU 측정을 기반으로 한 지능형 분배망 상태 모니터링 시스템 구성

분배망 사용 시나리오

PMU의 일반적인 사용 - 라인 상태 평가

PMU의 일반적인 사용 - 분산 파형 기록

라인과 역에서 모든 모니터링 포인트의 기록 데이터는 미크로초 단위의 절대 시간으로 표시됩니다. 사전 설정된 시작 조건을 충족할 때 어떤 장치든지 기록을 트리거할 수 있습니다. 모든 센서의 기록 데이터까지 임의의 위치에서 발생한 임의의 이벤트의 시간 콜백을 기반으로 전체 네트워크의 "스냅샷"을 제공합니다. 이는 이벤트의 세부 분석을 위한 전역 데이터를 제공하며, 프로세스 역추적, 추적 가능성, 이상 상태의 조기 경보 등을 용이하게 합니다.

PMU의 일반적인 사용 - 전력 품질 모니터링

센서는 실시간으로 고조파를 계산하고 보고할 수 있습니다. 광역 동기화 데이터를 기반으로 3상 불균형, 그리드 주파수 및 주파수 변화율 등의 다양한 전력 품질 지표를 계산하고, 오염원 부하를 위치할 수 있습니다.

PMU의 일반적인 사용 - 전기 도난 방지

사용자의 고압측 부하 데이터와 전류 파형을 기반으로 부하 특성을 분석하고 식별하여, 단말 사용자의 전기 행동을 모니터링할 수 있으며, 이를 통해 전기 장비의 상태를 원격으로 모니터링하고 진단할 수 있습니다.

PMU의 일반적인 사용: 고장 경고, 추적 및 프로세스 역추적

경고：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, 115번 라인, 1# 64# 기둥, A상 대 지면
• 2017-10-30 12:15:39：093125, 117번 라인, 29# 기둥, B상 접지 단락, 피크 흐름 1000A 초과
• 2017-10-30 12:15:39：115468, 115번 라인, 1#과 64# 기둥 사이, A상과 C상 단락, 1# 기둥 피크 전류 5000A 초과
현장 피드백 및 고장 프로세스 역추적:
• 115번 라인의 52# 기둥에서 차량 충돌 사고 발생
• 117번 라인의 29# 기둥 뒤 어딘가에서 케이블 캐비닛 내 화재 흔적 발견
• 115번 라인의 A상 도체가 가로보에서 떨어져 접지되며, 비고장 상의 전압이 증가하여 117번 라인의 29# 기둥 뒤의 절연 약점인 B상이 절연 파괴되어 다른 라인의 A상과 B상 사이의 단락이 발생, 1000A를 초과하는 피크 전류 생성
• 수십 밀리초 후, 115번 라인의 52# 기둥의 C상 도체도 가로보에서 떨어져 A상과 C상 사이 단락 발생. 단락 전류 피크가 5000A를 초과하면 라인 출구의 계전 보호장치가 작동하여 스위치가 트립되고, 시스템이 정상적으로 작동함. 이는 117번 라인의 29# 기둥의 원래 절연 파괴 지점의 절연이 복구됨을 나타냄.

PMU의 일반적인 사용: 분리 접지 고장 위치 확인

• 2018-10-05，15:27:45:395312，첫 번째 경고, 배정 통지 수신.
“배정 통지: 15:29에 10kV 구간 2 A상이 접지됨” “배정 통지: 15:47에 10kV 구간 2 A상 접지 소멸”
• 순찰을 통해 121번 라인의 127-1-28# 지점의 단선 확인
• 단선 접촉을 즉시 발견하여 통과하는 사람들의 감전을 방지. 단선된 절연 도체의 지면 진동으로 인해 다중 접지 발생. 금속 핵이 절연층으로 다시 들어가면서 상 손실 운전으로 버스 전압이 정상으로 돌아옴
• 이 기간 동안 태풍 "Connie"가 지나갔으므로, 단선된 라인이 태풍으로 인해 발생한 것으로 추정됨

PMU의 일반적인 사용: 빅데이터 + AI 식별 가이드를 통한 고장 스위치 찾기

작은 저항 접지 시스템, PMU 센서 구성.

고장 식별 및 확인 전 과정:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, C28YC 라인에서 5번의 접지 경고가 있었으며, 모든 경고는 동일한 특징을 가지고 있었지만, 현장 점검 중 고장 지점을 찾지 못함
• AI가 주기의 후반부 특징과 역사적 데이터베이스의 특정 파형과 일치하는 것을 식별하고, 스위치 결함으로 추론함
• 2021년 2월 5일, 현장 인원이 목표를 가지고 84번 기둥에서 스위치 고장을 발견함

PMU의 일반적인 사용: 라인 절연 경고 - 이유: 기상 재해

라인 중성 접지 모드: 버스 1 소멸 코일, 버스 2 접지되지 않음
PMU 센서 배치 세부사항:

시스템 경고 횟수: 13회
고장 진행 과정: 2019년 8월 13일 오후, 13회의 교란이 있었으며, 모두 동일한 라인 구간에서 발생했다. 제로 시퀀스 전압은 경고 초기 20V에서 마지막 30V로 지속적으로 상승하였으며, 제로 시퀀스 전류는 3A에서 5A로 증가하였다. 라인의 절연 상태가 악화되었다. 전날 태풍으로 인한 긴급 수리 작업의 밀려 있는 탓에, 조기 경고 및 결함 제거 작업의 우선순위가 연기되었다. 9시간 후 단락으로 악화되어 보호 장치가 작동하여 스위치가 트립되어 정전이 발생하였다.

PMU의 일반적인 사용: 라인 절연 경고 - 원인: 나무와의 충돌

2020년 5월 25일 21시부터 거의 100회의 약한 교란 이벤트가 감지되었으며, 모두 동일한 장소에서 발생하였다.
역내 소멸 코일의 감쇠 저항이 심각하게 발열되었다.
유지 보수 인원이 경고 정보에 따라 라인을 순찰하였다.
나무 장애물을 제거하고 결함을 수정한 후, 라인의 약 14개 지점의 절연 상태가 완전히 복구되어 시스템이 정상으로 돌아왔다.

PMU의 일반적인 사용: 라인 고장 경고 - 원인: 새 때문에 발생한 중성 선 고장

시스템 경고 횟수: 10
고장 진행 과정: 2018년 7월 7일 19:57:41부터 22:48:18까지, 동일한 장소에서 수십 건의 경고가 발생하였다.
두 고장 사이의 시간 간격이 점점 짧아지고 빈도가 높아짐으로써, 영구적인 단일 상 접지 고장으로 발전하는 경향을 보였다. 10시 50분경, 유지 보수 인원이 현장에서 스위치를 수동으로 당겨 고장 구간의 새집을 파괴하고, 스위치를 닫아 전력 공급을 복구하여 고장이 사라졌다.

UCMU의 일반적인 사용: 장비 고장 경고 - 원인: 외부 힘으로 인한 케이블 손상

라인 중성 접지 모드: 소멸 코일을 통한 중성 접지
문자 메시지 경고 횟수: 1

고장 진행 과정: 2020년 4월 24일 15:22부터 여러 순간적인 접지가 발생하였으며, 시스템은 여러 경고 정보를 전송하였다. 순간적인 교란으로 인한 자주적인 문자 메시지 경고를 피하기 위해, 시스템은 20분 내에 3회의 순간적인 접지가 발생하는 것을 경고 문자 메시지 전송 조건으로 설정하였다. 이 조건은 빅데이터의 누적과 학습을 통해 개선될 수 있다. 17:46에는 영구적인 접지가 되었고, 55분 동안 지속되었다.

PMU의 일반적인 사용: 장비 고장 경고 - 원인: 스위치 기어 절연 악화

시스템 경고 횟수: 4
고장 진행 과정: 2020.11.21부터 2020.11.24까지, 4회의 순간적인 접지와 1회의 영구적인 접지가 있었으며, 결국 단락 고장으로 발전하였다. 시스템은 동일한 고장 간격, 유사한 파형, 명확한 아크 풀 특징을 가진 5회의 접지 고장을 기록하였으며, 동일한 위치의 절연 고장으로 판단되었다.