배전자동화 기술동향과 전망

기사 분류 > 특집/기획

배전자동화 기술동향과 전망

2006년 10월 2일 (월) 09:12:00 | 지면 발행 ( 2006년 9월호 - 전체 보기 )

한전의 배전자동화 추진현황1. 배전자동화 개념1) IEEE/PES에서는 전력회사가 원격지에서 배전설비의 원격감시와 원격조정 및 원격제어를 리얼타임으로 수행하는 기술을 말한다.2) 일본에서는 배전선로의 개폐기에 대한 원격감시와 제어를 수행하고, 고장구간을 자동으로 분리하여 정전시간을 최소화 시키는 시스템이다.3) 한전 전력연구원에서는 개폐장치에 대한 원격감시, 원격제어, 원격계측, 원격정정 기능을 수행하고, 고장처리 및 손실최소화 등 배전계통을 최적화 운전하는 시스템을 말한다.2. 종합자동화 시스템 구성도종합자동화 시스템 구성도를 <그림 1>에 보여준다.

3. 강남지점 IT 사령실한전 강남지점 IT 사령실의 내부의 모습을 <그림 2>에 보여준다.

4. 소규모 배전자동화 시스템1) 설치 : 138개 지점에서 운영 중2) 특징 : PC급 시스템으로 시스템 구성을 단순화하여 가격이 저렴하며, 중소규모 도시 이하 지방사업소에서 사용한다. 3) 기능 : 원격감시제어 기능 위주로 통신시간은 유선 2초, 무선 10초이다. 고장처리는 수동으로 하며, 스켈레톤 계통도 운영하고, 응용프로그램은 없다.5. 종합 배전자동화 시스템1) 설치 : 52개 지점(2006년도 15개 추가 설치)2) 특징 : 서버/클라이언트로 구성되었으며, 이중화 주장치로 대도시 및 대규모 설비 보유 사업소에서 사용한다.3) 기능 : 원격제어, 데이터 및 상태를 계측하며 통신시간은 유선 2초, 무선 10초이다. 3분 이내에 고장감지, 고장양단 분리, 건전구간을 복구한다. 지리정보 기반의 배전계통을 운영하며, 다양한 응용프로그램 구비로 배전계통을 최적으로 운영한다.6. 배전자동화 응용프로그램데이터 오류검출, 구간 부하관리, 과부하 해소, 회선별단선도 생성, 고장처리, 트랜드 그래프 생성, 상시개방점 최적화, 보호협조, 시뮬레이션, 계통해석 프로그램7. 배전계통 구성기준1) 한전의 전압계급 : 220/380V. 22.9kV, 154kV, 345kV, 765kV2) 배전용전선 규격 : 가공/ACSR 160㎟, 지중/CNCV 325㎟3) 배전손로 공급용량 : 정상/10,000KVA, 비상 14,000KVA4) 분할연계 : 6분할 3연계 (<그림 3> 참조.)

8. 배전선로 고장처리 절차1) 고장인지 : 고장감지 및 판단/FI(고장표시기) 정보 이용2) 고장구간 양단 분리3) 부하융통 계산 및 건전구간 부하절체4) 보수원 현장 출동 수리5) 고장 발생 전 계통으로 원상복귀(<그림 4>참조.)

9. 통신매체<표 1>참조

10. 배전자동화 확대 현황<표 2>참조

11. SCADA-DAS 연계1) 연계목적 배전자동화 운전에 필요한 변전소 실시간 데이터를 취득하고, 시스템 구성 단순화로 비용을 절감하는데 그 목적이 있다. 2) 전송데이터주변압기 부하(MW, MVar), 모선전압, 선로 인출전류, 차단기&Ry 상태3) 시스템 연계방안웹서버 연계, SCADA/RTU 직접 연결(<그림 5>참조.)배전자동화 기능 데모1. 배전자동화 기본 기능1) 원격제어 ·투입/개방, 잠금/풀림, 고장표시기, 배터리 시험· 단독제어, 프로그램 제어2) 원격계측 · 전류, 전압, 고장전류, P, Q, 역률 등3) 원격상태감시· 고장표시기, 투입/개방, 원격/현장, 잠금/풀림, 단선/결상, 위상불일치, 가스압력 저하, 배터리 불량4) 원격설정· 최소동작전류, T-C커브, 재폐로 시간, 재폐로 회수 등5) Alarm&Event2. 배전자동화 응용 프로그램데이터 오류 검출, 구간 부하관리, 과부하 해소, 회선별 단선도, 고장처리, 트랜드 그래프, 상시개방점 최적화, 보호협조, 시뮬레이션 프로그램3. 최적화 계통 재구성· 부하균등화를 <그림 6>에 보여준다.· 손실최소화를 <그림 7>에 보여준다.4. 보호협조 프로그램<그림 8>을 참조한다.

5. 전류그래프· 동일 배전선로 내 전체 개폐기 전류 겹쳐 그리기(<그림 9>참조.)· 개폐기별 일부하, 월부하, 년부하 그래프 그리기(<그림 10>참조.)6. 배전선로 고장전류 계산고장전류 계산결과를 <표 3>에 나타낸다.7. 배전선로 손실 계산1) 방법 : 실시간 정격전압, 최대부하, 구간부하, 긍장, 선종을 고려한다.2) 활용 : 선로의 손실을 최소화하도록 배전계통 재구성하여 선로의 이용률 증가3) 종류 : 고압선로 손실보고서, D/L별 구간손실 보고서8. 배전선로 전압강하 계산1) 전체 D/L의 말단 전압강하 계산최대부하전류, 말단 긍장, 선로 임피던스 및 정격 전압을 이용하여 최대전압 강하율 계산2) 전압강하율을 지정하여 관리 가능(전체 및 1∼10%지정)9. 전기품질 감시· 감시항목(15개)Sag(Instantaneous, Momentary, Temporary), Swell(Instantaneous, Momentary, Temporary), 순간정전(Instantaneous, Temporary, Long-duration), 전압왜형율(THD), 전류왜형율(THD), Current TDD, 전류불평형율, 전압(저전압, 과전압)10. 고장전류 파형 감시1) 고장파형 종류고장전류, 고장전압2) 고장파형의 크기(<그림 11>참조.)정상분 2cycle, 고장 시 6cycle, 차단 후 2cycle향후 배전자동화 기술발전 전망1. 외국의 배전자동화 개념변전소 SCADA와 배전선로 자동화가 통합된 시스템으로 배전계통의 효율적인 운전을 위한 다양한 응용프로그램이 탑재되어있다.2. 배전자동화 Strategy Map<그림 12>참조.

3. 말레이시아 TNB의 배전망<그림 13>에 말레이시아의 TNB배전망을 보여준다.4. 리비아 GECOL의 배전망· SCADA와 DMS의 통합· 수백 개에 이르는 스위칭 스테이션 감시제어(<그림 14>참조.)5. 배전지능화 개발 기능1) SCADA-DAS-수용가-AMR 통합연계2) 손실최소화 및 부하균등화 계통 재구성3) 배전계통 전 영역 전기품질 온라인 감시4) M.Tr 뱅크 고장처리5) 비정상 전류파형 온라인 감시6) 전력선 통신기술 적용7) 고장점 위치 표정 기술8) 멀티 에이전트 기반의 분산형 정전 복구9) SCADA 기능의 업그레이드10) 상위 디지털변전소 및 하위 수용가 포탈과의 인터페이스6. 배전자동화 기술발전 전망1) AMR, Trouble Call 시스템까지 통합하여 SCADA/배전자동화 통합 시스템으로 발전2) 선진 응용기술의 적용· 복구능력, 시뮬레이션, 조류계산, 손실 최소화· 고장점 표정기능· 고장전류 파형검사, 전기품질 감시3) 정전관리, 전압관리, 작업자 관리 등 GIS 설비관리 기능 통합4) 인터넷을 이용하여 자료를 제공하는 웹 브라우징 시스템5) 배전용 변압기 및 스위칭 스테이션 감시 제어 등의 배전용 가공/지중 변압기 감시제어6) 수용가 감시제어기능, 분산전원 통합 감시기능7. 배전지능화 개발 방향현재 전력계통의 자동화 시스템 계층도를 <그림 15>에 보여준다.8. 배전기능화 개발목표국가별 개발 목표를 <표 4>로 나타낸다.9. 전력 IT 배전지능화 시스템배전지능화 시스템 모식도를 <그림 16>로 나타낸다.결론국내 배전자동화 기술 수준은 해외와 비교하여 적용범위와 기능상 일부 차이는 존재한다. 배전자동화 부가기능은 현재 세계적 수준으로 응용프로그램을 적극 활용하여 배전자동화의 경제적 효과를 추구하고 있다. 또한 수 년 내에 배전자동화를 전국으로 100% 확대할 예상이다. 한편 한전은 미래를 대비하여 배전자동화 시스템을 개발 중이다. 전력 IT 과제로 배전지능화 시스템을 개발 착수 중이며, SCADA, 배전자동화, 원격검침, 설비관리, 고객관리, Trouble Call System을 통합 및 연계한다. 특히 해외 시장 개척을 위해 노력을 가속화 하고 있고, 해외 공동연구를 통해 해외 현장 실증 적용에 추진한다.