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 동기상 위상 측정-μPMU를 기반으로 합니다.

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

기본 기능: • 위상: 진폭, 위상 각, • 주파수(f) 및 주파수 변화(△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:

공중 전류 센서 i-WCS - 단일 채널 전류 PMU

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

• 고정밀 고주파 전류 수집
• 광역 동기화, 전력 유도
• 현장 설치, IP67 보호
• 양방향 전력 흐름 또는 링 네트워크 운영 지원
• 3G/4G/5G 통신:
a. 각 고조파 주기적으로 보고
b. 로컬 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

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

버스 수집 장치 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 수집:
• 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 양성은 없습니다
• 제로 서퀀스 전압 수집, 접지 고장 기록 시작
• 기록 파형 수집 및 처리, 종합적인 고장 판단
• 주 전력 분배소에 안전하게 접근
a. 역 내 접지 절연 모니터링 장치로 사용
b. 역 내 접지 절연 모니터링 장치로 사용
c. 고장을 완료하기 위해 주 역에 의존하지 않음

PMU 측정을 기반으로 한 지능형 분배망 상태 모니터링 시스템 구성

분배망 사용 시나리오

PMU의 일반적인 사용 - 선로 상태 평가

PMU의 일반적인 사용 - 분산 파형 기록

선로 및 역의 모든 모니터링 포인트의 기록 데이터는 마이크로초 단위의 절대 시간으로 표시됩니다. 예약된 시작 조건을 충족할 때 어떤 장치든지 기록을 트리거할 수 있습니다. 모든 센서의 기록 데이터까지 어떠한 위치에서든 어떠한 이벤트의 시간 콜백을 기반으로 전체 네트워크의 "스냅샷"을 제공합니다. 이는 이벤트의 세부 분석을 위한 전역 데이터를 제공하고 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 등 다양한 전력 품질 지표를 계산하고, 오염원 부하를 위치 지정할 수 있습니다.

PMU의 일반적인 사용 - 전기 도난 방지

고압측 부하 데이터 및 전류 파형을 기반으로 부하 특성을 분석 및 식별하고, 최종 사용자의 전기 행동을 모니터링하여 원격 모니터링 및 전기 설비 상태 진단에 활용할 수 있습니다.

PMU의 일반적인 사용: 고장 경고, 추적 및 프로세스 역추적

경고：
• 2017-10-30 12:15:39：081719, 115번 선로, 1# 64# 기둥, A상 대 지면
• 2017-10-30 12:15:39：093125, 117번 선로, 29# 기둥, B상 접지 단락, 피크 흐름 1000A 초과
• 2017-10-30 12:15:39：115468, 115번 선로, 1#과 64# 기둥 사이, A상과 C상 단락, 1# 기둥 피크 전류 5000A 초과
현장 피드백 및 고장 프로세스 역추적:
• 115번 선로 52# 기둥에서 차량 충돌 사고 발생
• 117번 선로 29# 기둥 뒤 어딘가의 케이블 캐비닛에서 소각 흔적 발견
• 115번 선로 A상 도체가 크로스암에서 떨어져 접지되어 고장이 없는 상의 전압이 증가하여 117번 선로 29# 기둥 뒤의 절연 약점 B상이 붕괴되며, 다른 선로의 A상과 B상 사이에 단락이 형성되고 1000A 이상의 피크 전류 발생
• 수십 밀리초 후, 115번 선로 52# 기둥의 C상 도체도 크로스암에서 떨어져 A상과 C상 단락 발생. 단락 전류 피크가 5000A를 초과하면 선로 출구의 계전기 보호가 작동하여 스위치가 트립되고 시스템이 정상적으로 작동함. 이는 117번 선로 29# 기둥의 원래 붕괴 지점의 절연이 복구되었음을 나타냄

PMU의 일반적인 사용: 단락 접지 고장 위치 지정

• 2018-10-05, 15:27:45:395312, 첫 번째 경보, 할당 알림 수령
"할당 알림: 15:29에 10kV 2구간 A상이 지면에 연결됨"
"할당 알림: 15:47에 10kV 2구간 A상 접지 소멸"
• 순찰을 통해 121번 지선 127-1-28#의 단선 확인
• 단선 접촉을 즉시 발견하여 통과하는 사람들의 감전을 방지. 단열 도체의 지면 진동으로 인해 여러 번 접지되었다고 추측됨. 금속 핵이 절연층으로 다시 들어가면서 상 손실 운전으로 버스 전압이 정상으로 돌아감
• 이 기간 동안 태풍 "코니"가 지나갔으므로, 단선은 태풍으로 인해 발생했다고 추측됨

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

작은 저항 접지 시스템, PMU 센서 구성.

고장 식별 및 확인의 전 과정:
• 2020.11.25 - 2021.2.5, C28YC 선로에서 5회 접지 경보 발생, 모든 경보는 동일한 특성을 가졌으나 현장 조사에서는 고장 지점을 찾지 못함
• AI는 주기의 후반부 특성과 역사 데이터베이스의 특정 파형과 일치를 식별하고, 스위치 결함이라고 추론함
• 2021년 2월 5일, 현장 인력이 목표를 가지고 84# 기둥의 스위치 고장을 발견함

PMU의 일반적인 사용: 선로 절연 경고 - 이유: 기상 재해

선로 중성 접지 모드: 버스 1 아크 소멸 코일, 버스 2 접지되지 않음
PMU 센서 배치 세부 사항:

시스템 경고 횟수: 13회
고장 진행 과정: 2019년 8월 13일 오후, 13회의 교란이 있었으며, 모두 동일한 선로 구간에서 발생하였음. 경고 시작 시 20V였던 제로 서퀀스 전압이 마지막에는 30V로 계속 상승하였음. 제로 서퀀스 전류는 3A에서 5A로 증가하였으며, 선로의 절연이 악화되었음. 전날 태풍으로 인한 긴급 수리 작업의 밀려있음으로 인해 초기 경고와 수리 작업의 우선순위가 연기되었음. 9시간 후 단락으로 악화되어 보호 작동으로 인해 스위치가 트립되어 정전이 발생함

PMU의 일반적인 사용: 선로 절연 경고 - 원인: 나무와의 충돌

2020.5.25 21시부터 거의 100회의 약한 교란 이벤트가 감지되었으며, 모두 동일한 장소에서 발생함
역 내 아크 소멸 코일의 감쇠 저항이 심하게 발열됨
유지 관리 인력이 경고 정보에 따라 선로 순찰
나무 장애물 제거 및 결함 제거 후, 약 14개 지점의 선로 절연이 완전히 복원되고 시스템이 정상으로 돌아감

PMU의 일반적인 사용: 선로 고장 경고 - 원인: 새 때문에 생긴 선로 중성 접지

시스템 경고 횟수: 10
고장 진행 과정: 2018년 7월 7일 19:57:41부터 22:48:18까지, 동일한 장소에서 수십 건의 경보 발생
두 고장 사이의 시간 간격이 짧아지고 빈도가 높아짐, 영구적인 단일 상 접지 고장으로 발전하는 경향 있음. 10:50경, 유지 관리 인력이 현장에서 스위치를 수동으로 당겨 고장 구간의 새 둥지를 파괴하고 스위치를 닫아 전력 공급을 복원함, 고장 소멸

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

선로 중성 접지 모드: 아크 소멸 코일을 통한 중성 접지
SMS 경고 횟수: 1

고장 진행 과정: 2020년 4월 24일 15:22 이후, 여러 순간적인 접지가 발생하였고, 시스템은 여러 경고 정보를 발송함. 순간적인 교란으로 인한 SMS 경고의 빈번한 발생을 방지하기 위해, 시스템은 20분 내에 3회의 순간 접지가 발생하는 조건을 경고 SMS 발송 조건으로 설정함. 이 조건은 빅데이터의 누적과 학습을 통해 개선될 수 있음. 17:46에 영구적인 접지가 되어 55분 동안 지속됨

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 순간 접지와 1회의 영구 접지가 발생하였고, 결국 단락 고장으로 발전함. 시스템은 동일한 고장 간격, 유사한 파형, 명확한 아크 끊김 특성을 가진 5건의 접지 고장을 기록하였음, 이를 같은 위치의 절연 고장으로 판단함