KR20190061143A - Apparatus for measuring harmonic impedance of electric power system and method for the same - Google Patents
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Abstract
본 출원은 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법은, 대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정단계; 상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정하여, 측정결과를 수집하는 측정결과수집단계; 및 상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산단계를 포함할 수 있다. The present invention relates to an apparatus and method for measuring a harmonic impedance of a power system, and a method of measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention is a method for measuring a harmonic impedance of a power system, An abbreviated system setting step of setting an abbreviated system; A measurement result collection step of measuring a current and a voltage of busbars included in the reduction system and collecting measurement results; And an arithmetic step of calculating an admittance or impedance of the abatement system using the collected measurement results.
Description
본 출원은 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기설비 등이 연계되는 지점에서의 전력계통의 하모닉 임피던스를 측정할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a harmonic impedance measurement device and a measurement method for a power system, and more particularly, to a harmonic impedance measurement device and a measurement method of a power system capable of measuring a harmonic impedance of a power system at a point where electric equipment or the like is connected .
전력계통(electric power system)은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템이다.An electric power system is a system in which a power plant, a substation, a transmission / distribution line, and a load are integrated to generate and utilize electric power.
전력계통에 발전소, 부하 등 전기기기를 추가하는 경우에는, 고조파(harmonics)에 의하여 계통 외란이나 기기의 오작동 등이 발생할 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위하여, 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 기반으로 설계된 필터 등을 적용할 수 있다. 즉, 필터를 이용하여 전기기기의 연계시 발생할 수 있는 과도 특성을 감쇄시킬 수 있다. When electrical equipment such as a power plant or a load is added to a power system, there is a risk that system disturbance or malfunction of the equipment may occur due to harmonics. In order to prevent this, a filter designed based on the harmonic impedance of the power system can be applied. That is, by using the filter, it is possible to attenuate transient characteristics that may occur when the electric devices are connected.
그러나, 필터 등을 설계하기 위해서는, 전력계통의 특성, 특히 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 정확히 측정할 필요가 있다. However, in order to design a filter or the like, it is necessary to accurately measure the characteristics of the power system, in particular, the harmonic impedance of the power system.
종래에는 전기기기를 설치하는 대상지점에 고조파 전류원을 투입하고, 투입한 전류에 대응하여 측정되는 전압을 이용하여 전력계통의 하모닉 임피던스를 추정하는 기법을 활용하였다. 고조파 전류원을 투입하는 방법은, 전력계통이 수동(passive) 소자만으로 이루어진 경우에 비교적 정확한 측정이 가능하지만, 발전기, FACTs(Flexible AC Transmission system), HVDC(High-Voltage Direct Current) 시스템 등 다양한 능동(Active) 설비를 포함하는 상용 전력계통(1)에서는 정확한 측정이 불가능한 문제가 있었다. Conventionally, a harmonic current source is applied to a target point where an electric device is installed, and a harmonic impedance of a power system is estimated by using a voltage measured corresponding to the input current. The method of applying a harmonic current source is relatively simple in that the power system is made up only of passive elements. However, it can be applied to various active systems such as generators, FACTs (Flexible AC Transmission System), HVDC (High- There is a problem in that accurate measurement can not be performed in a
본 출원은, 전기설비 등이 연계되는 지점에서의 전력계통의 하모닉 임피던스를 측정할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. The present application is intended to provide a harmonic impedance measurement device and a measurement method of a power system capable of measuring a harmonic impedance of a power system at a point where electric equipment or the like is connected.
본 출원은, 전력계통을 축약한 축약 시스템을 활용할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. The present application aims to provide a harmonic impedance measurement device and a measurement method of a power system that can utilize a reduction system in which a power system is shortened.
본 출원은, 칼만 필터를 이용하여 측정오차를 제거할 수 있는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법을 제공하고자 한다. The present application is intended to provide a harmonic impedance measurement device and a measurement method of a power system capable of eliminating measurement errors using a Kalman filter.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법은, 대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정단계; 상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정하여, 측정결과를 수집하는 측정결과수집단계; 및 상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산단계를 포함할 수 있다. A method of measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention includes: setting an abbreviated system by setting a power system connected to a target point on the basis of a target point; A measurement result collection step of measuring a current and a voltage of busbars included in the reduction system and collecting measurement results; And an arithmetic step of calculating an admittance or impedance of the abatement system using the collected measurement results.
여기서 상기 축약시스템은, 상기 전력계통의 토폴로지(topology)를 축약하여 설정한 것일 수 있다. 이때, 상기 축약시스템의 토폴로지는 상기 전력계통의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상 유사할 수 있다. In this case, the reduction system may be configured by abbreviating the topology of the power system. At this time, the topology of the reduction system may be similar to the topology of the power system by more than a predetermined degree of similarity.
여기서 상기 축약시스템설정단계는, 상기 전력계통을 축약하여 예비 축약시스템을 설정하는 단계; 상기 예비 축약시스템과 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출하는 단계; 및 상기 추출된 예비 축약시스템 중에서, 내부에 포함되는 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다. Here, the reducing system setting step may include: setting a preliminary reducing system by reducing the power system; Comparing the preliminary reduction system with a topology of the power system to extract a preliminary reduction system having a degree of similarity equal to or greater than a predetermined degree of similarity; And setting a preliminary reduction system having the smallest number of buses in the extracted preliminary reduction system as the reduction system.
여기서 상기 축약시스템설정단계는, 입력되는 제어신호에 따라 내부에 포함되는 모선의 개수를 설정하여, 예비 축약시스템을 설정하는 단계; 상기 예비 축약시스템의 토폴로지와 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상이면 상기 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계; 및 상기 기 설정된 유사도 미만이면, 상기 제어신호를 전송하여 상기 예비 축약시스템의 내부에 포함되는 상기 모선의 개수를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. Here, the setting of the reduction system may include setting a number of buses included in the internal bus according to an input control signal and setting a preliminary reduction system; Comparing the topology of the preliminary reduction system with the topology of the power system and setting the preliminary reduction system as the reduction system if the degree of similarity is greater than a predetermined degree of similarity; And increasing the number of the busbars included in the preliminary reduction system by transmitting the control signal if the predefined similarity is less than the predefined similarity.
여기서 상기 연산단계는, 칼만 필터(Kalman Filter)를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산할 수 있다. Here, the calculating step may apply a Kalman filter to remove noise included in the measurement result, and calculate the admittance.
여기서 상기 연산단계는, 상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정과정; 상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트(time update) 과정; 상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정업데이트(measurement update) 과정; 및 상기 타임 업데이트과정 및 측정 업데이트 과정을 반복하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산과정을 포함할 수 있다. Wherein the calculating step includes: a state equation setting step of setting a state equation of the reduction system using the admittance as a state variable, for application to the Kalman filter; A time update step of calculating a predicted value of the state variable with respect to the nth measurement result from the state variable value of the (n-1) th measurement result using the state equation; A measurement update process for correcting the predicted value to a Kalman gain and updating the corrected predicted value to a state variable value for an nth measurement result; And an admittance calculation process of repeating the time update process and the measurement update process to extract an admittance corresponding to the measurement result.
여기서 상기 상태방정식 설정과정은Here, the state equation setting process
를 상기 상태방정식으로 설정하는 것일 수 있다. 이때, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터일 수 있다. To the state equation. (N) is the current value of the actual bus line, z (n) is the current value of the measured bus line, and v (n) is the current value of the measured bus line. (n) is the measurement error, and c is the voltage vector at each busbar.
여기서 상기 타임 업데이트 과정은,Here,
를 이용하여 상기 상태변수의 예측값 을 계산할 수 있다. 이때, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값일 수 있다. The predicted value of the state variable Can be calculated. Where P (n) is the error covariance of the state variable, and P - (n) is the predicted value of the error covariance.
여기서 상기 측정 업데이트 단계는Wherein the measuring update step
을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값 및 P-(n)을 이용하여, 및 p(n)을 업데이트할 수 있다. (N) by using the Kalman gain k (n) and the estimated value k And P < - > (n) And p (n).
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상술한 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독가능한 기록매체가 있을 수 있다. According to an embodiment of the present invention, there may be a computer-readable recording medium on which a program for executing the above-described method is recorded.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치는, 대상지점을 기준으로, 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약시스템을 설정하는 축약시스템설정부; 상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수집하는 측정결과수집부; 및 상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산부를 포함할 수 있다. An apparatus for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention includes an abbreviated system setting unit for setting an abbreviation system by shortening a power system connected to a target point based on a target point; A measurement result collecting unit for collecting measurement results of current and voltage of busbars included in the reduction system; And an operation unit for calculating an admittance or impedance of the reduction system using the collected measurement results.
여기서 상기 축약시스템설정부는, 상기 축약시스템의 토폴로지가 상기 전력계통의 토롤로지와 기 설정된 유사도 이상 유사하도록 설정할 수 있다. Here, the reduced system setting unit may set the topology of the reduced system to be equal to or more similar to the predetermined threshold of the power system.
여기서 상기 축약시스템설정부는, 상기 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우, 상기 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택할 수 있다. Here, the abridged system setting unit may select an abbreviated system having the smallest number of buses included in the abridged system when there are a plurality of abridged systems having the predetermined degree of similarity or more.
여기서 상기 연산부는, 칼만 필터를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산할 수 있다. Here, the calculation unit may calculate the admittance by removing a noise included in the measurement result by applying a Kalman filter.
여기서 상기 연산부는, 상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정모듈; 상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트를 수행하는 타임업데이트모듈; 상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정업데이트(measurement update)를 수행하는 측정업데이트모듈; 및 상기 타임 업데이트 및 측정 업데이트를 반복하도록 제어하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산모듈을 포함할 수 있다. Here, the operation unit may include: a state equation setting module for setting a state equation of the reduction system using the admittance as a state variable, for application to the Kalman filter; A time update module for calculating a predicted value of the state variable for the nth measurement result from the state variable value for the (n-1) th measurement result using the state equation; A measurement update module for correcting the predicted value to a Kalman gain and performing a measurement update to update the corrected predicted value to a state variable value for an nth measurement result; And an admittance calculation module that controls the time update and measurement update to be repeated so as to extract an admittance corresponding to the measurement result.
여기서 상기 상태방정식 설정모듈은Here, the state equation setting module
를 상기 상태방정식으로 설정할 수 있다. 이때, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터일 수 있다. Can be set to the state equation. (N) is the current value of the actual bus line, z (n) is the current value of the measured bus line, and v (n) is the current value of the measured bus line. (n) is the measurement error, and c is the voltage vector at each busbar.
여기서 상기 타임 업데이트 모듈은Wherein the time update module
를 이용하여 상기 상태변수의 예측값 을 계산할 수 있다. 이때, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값일 수 있다. The predicted value of the state variable Can be calculated. Where P (n) is the error covariance of the state variable, and P - (n) is the predicted value of the error covariance.
여기서 상기 측정 업데이트 모듈은Wherein the measurement update module
을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값 및 P-(n)을 이용하여, 및 p(n)을 업데이트할 수 있다. (N) by using the Kalman gain k (n) and the estimated value k And P < - > (n) And p (n).
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것이 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.In addition, the means for solving the above-mentioned problems are not all enumerating the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof will be more fully understood by reference to the following specific embodiments.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 의하면, 전기설비 등이 연계되는 대상지점에서의 하모닉 임피던스를 측정할 수 있다. According to the apparatus and method for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention, harmonic impedance at a target point to which an electric equipment or the like is connected can be measured.
본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치 및 측정방법에 의하면, 전력계통을 축약한 축약시스템을 활용하여 효율적으로 하모닉 임피던스를 측정할 수 있다. 또한, 칼만 필터를 적용하여 연산하므로 보다 정확하게 하모닉 임피던스를 측정하는 것이 가능하다. According to the apparatus and method for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention, a harmonic impedance can be efficiently measured by using a reduction system in which a power system is shortened. In addition, since it is calculated by applying the Kalman filter, the harmonic impedance can be measured more accurately.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템을 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 장치를 나타내는 블록도이다.
도3 내지 도5는 본 발명의 일 실시예에 의한 축약시스템 설정을 설명하기 위한 개략도이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도7 내지 도8은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법을 나타내는 순서도이다. 1 is a schematic diagram showing a harmonic impedance measurement system for a power system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are schematic diagrams for explaining the setting of an abbreviated system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating a harmonic impedance measurement result of a power system according to an embodiment of the present invention.
7 to 8 are flowcharts illustrating a harmonic impedance measurement method of a power system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in order that those skilled in the art can easily carry out the present invention. In the following detailed description of the preferred embodiments of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. In the drawings, like reference numerals are used throughout the drawings.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "~부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. In addition, in the entire specification, when a part is referred to as being 'connected' to another part, it may be referred to as 'indirectly connected' not only with 'directly connected' . Also, to "include" an element means that it may include other elements, rather than excluding other elements, unless specifically stated otherwise. Also, the terms " module ", " module " and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or by a combination of hardware and software.
도1은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템을 나타내는 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a harmonic impedance measurement system for a power system according to an embodiment of the present invention.
도1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템은, 전력계통(1), 계측장비(10) 및 하모닉 임피던스 측정장치(100)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the harmonic impedance measurement system of a power system according to an embodiment of the present invention may include a
이하, 도1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정 시스템을 설명한다. Hereinafter, a harmonic impedance measurement system for a power system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
전력계통(electric power system, 1)은 발전소, 변전소, 송배전선 및 부하가 일체로 되어 전력의 발생 및 이용이 이루어지는 시스템이다. 전력계통(1)은 도1에 도시한 바와 같은 토폴로지(topology)를 가질 수 있으며, 토폴로지 내에는 각각의 모선(bus-bar)과, 모선을 연결하는 선로, 발전소, 변전소, 부하 등이 포함될 수 있다. An electric power system (1) is a system in which a power plant, a substation, a transmission / distribution line, and a load are integrated to generate and use electric power. The
전력계통(1)에 발전소, 부하 등 전기기기를 추가하는 경우에는, 과도상태(transient state)에서 발생하는 고조파(harmonics)에 의한 계통 외란이나 기기의 오작동 등이 발생할 위험이 존재한다. 이를 방지하기 위하여, 전력계통(1)의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 기반으로 설계된 필터 등을 적용할 수 있다. 즉, 필터를 이용하여 전기기기의 연계시 발생할 수 있는 과도 특성을 감쇄시킬 수 있다. 다만, 필터 등을 설계하기 위해서는, 전기기기가 연계되는 전력계통(1)의 특성, 특히 전력계통(1)의 하모닉 임피던스(harmonic impedance)를 정확히 측정할 필요가 있다. When electrical equipment such as a power plant or a load is added to the
종래에는 전기기기를 설치하는 대상지점(A)에 고조파 전류원을 투입하고, 투입한 전류에 대응하여 측정되는 전압을 이용하여 전력계통(1)의 하모닉 임피던스를 추정하는 기법을 활용하였다. 고조파 전류원을 투입하는 방법은, 전력계통이 수동(passive) 소자만으로 이루어진 경우에 비교적 정확한 측정이 가능하다. 그러나, 발전기, FACTs(Flexible AC Transmission system), HVDC(High-Voltage Direct Current) 시스템 등 다양한 능동(Active) 설비를 포함하는 상용 전력계통(1)에서는 정확한 측정이 불가능한 문제가 있었다. Conventionally, a harmonic current source is applied to a target point A where an electric device is installed, and a harmonic impedance of the
한편, 전기기기의 연계시 전력계통(1)이 발생할 수 있는 고조파에 의한 영향은, 전체 전력계통(1)을 모델링한 후 시뮬레이션하는 방식으로 분석하는 것도 가능하다. 이 경우, 전체 전력계통(1)의 특성이 모델링에 의해 반영될 수 있으므로, 대상지점(A)에 전기기기 등을 연계하는 경우에 발생할 수 있는 고조파에 의한 영향도 정확하게 확인할 수 있다. 다만, 전력계통(1)의 전체 특성을 고려하여 모델링하는 것은, 모델링을 위해 필요한 데이터의 양이나 소요되는 시간, 비용, 보안 등의 문제를 고려할 때 실제 적용하기는 매우 어려운 문제가 있다. On the other hand, the influence of the harmonics that can occur in the
하모닉 임피던스 측정장치(100)는 효율적인 측정을 위하여 전력계통(1)을 축약할 수 있으며, 축약된 축약시스템을 분석하는 방식으로 전체 전력계통(1)의 하모닉 임피던스를 추정할 수 있다. The harmonic
구체적으로, 도3에 도시한 바와 같이, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 전력계통(1)으로부터 다양한 범위의 축약 시스템으로 설정할 수 있다. 즉, 도3(a)와 같이 전체 전력계통(1)을 하나의 모선으로 축약시킬 수 있으며, 도3(b) 내지 도3(g)에 도시한 바와 같이, 해당 모선에 연계되는 모선들을 하나의 단계씩 증가시키는 방식으로 축약시스템을 설정할 수 있다. 여기서, 최종적으로는 도3(g)와 같이 전체 전력계통(1)으로 확장할 수 있다.Specifically, as shown in Fig. 3, the harmonic
도4 및 도5에는 각각의 축약된 축약시스템에 대응하는 하모닉 임피던스의 크기(amplitude)와 위상(phase)를 나타내는 그래프가 도시되어 있다. 즉, 도3(a)의 축약시스템에 대응하는 하모닉 임피던스의 크기는 도4(a), 위상은 도5(a)에 도시되며, 도3(b)의 축약시스템에 대응하는 하모닉 임피던스의 크기와 위상은 각각 도4(b) 및 도5(b)에 도시되어 있다. 나머지도 축약시스템들에 대하여도 동일한 방식으로 하모닉 임피던스의 크기 및 위상이 표시된다. 4 and 5 are graphs illustrating the amplitude and phase of the harmonic impedance corresponding to each abbreviated abbreviated system. That is, the magnitude of the harmonic impedance corresponding to the reduced system of FIG. 3A is shown in FIG. 4A, the phase is shown in FIG. 5A, and the magnitude of the harmonic impedance corresponding to the reduced system of FIG. And phase are shown in Figs. 4 (b) and 5 (b), respectively. The magnitude and phase of the harmonic impedance are displayed in the same manner for the restraining systems.
도3 내지 도5를 참조하면, 도3(e) 및 도3(f)의 축약시스템의 경우 전체 전력계통(1)에 대한 하모닉 임피던스를 계산하는 경우와 거의 동일한 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 축약을 많이 할수록 축약 시스템의 하모닉 임피던스가 실제 전력계통(1)의 하모닉 임피던스와의 차이가 발생할 수 있으며, 반면에 축약시스템 내에 포함되는 모선들의 토폴로지가 전체 전력계통(1)과 유사할수록 하모닉 임피던스가 유사해지는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 전체 전력계통(1) 대신에 축약 시스템을 활용하여 하모닉 임피던스를 구하는 것이 가능하다. 3 to 5, it can be confirmed that the reduced system shown in FIG. 3 (e) and FIG. 3 (f) shows almost the same result as the case of calculating the harmonic impedance for the
또한, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는, 축약 시스템에 대한 분석을 수행하기 위하여, 계측장비(10)로부터 축약시스템에 포함된 각각의 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수신할 수 있다. 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 이를 활용하여 축약시스템에서의 하모닉 임피던스를 추출할 수 있다. In addition, the harmonic
여기서 계측장치(10)는 전력계통(1)에 설정되는 각각의 계측지점에서 측정을 수행할 수 있으며, 유, 무선 통신을 통하여 측정결과를 하모닉 임피던스 측정장치(100)로 제공할 수 있다. 다만, 계측장비(1)가 측정한 전류 및 전압에는 측정오차 등이 포함될 수 있으므로, 오차에 대한 보정을 수행할 필요가 있다. 따라서, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 칼만 필터(kalman impedance)를 적용하여 측정결과에 포함되는 오차를 보정하고, 정확한 하모닉 임피던스를 구할 수 있다. Here, the
즉, 본 발명의 일 실시예에 의한 하모닉 임피던스 측정장치(100)는, 종래의 방법들과 비교할 때, 전력계통(1)의 하모닉 임피던스를 정확하고 효율적으로 측정하는 것이 가능하다. That is, the harmonic
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 하모닉 임피던스 측정장치(100)의 구체적인 동작을 설명한다. Hereinafter, a specific operation of the harmonic
도2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치를 나타내는 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating an apparatus for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention.
도2를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치는, 축약시스템설정부(110), 측정결과수집부(120) 및 연산부(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, an apparatus for measuring a harmonic impedance of a power system according to an embodiment of the present invention may include a reduction
축약시스템설정부(110)는 대상지점(A)을 기준으로, 대상지점(A)에 연결되는 전력계통(1)을 축약하여 축약시스템으로 설정할 수 있다. 여기서, 대상지점(A)은 전기기기가 전력계통에 연결되는 지점일 수 있다. The reduction
축약시스템은 전체 전력계통(1)을 축약하여 설정하는 것으로서, 축약시스템을 설정할 때에는 전력계통(1)을 어느 정도의 범위에서 축약할 것인지가 중요하다. The reduction system sets the
하모닉 임피던스는 특성상 대상지점(A)으로부터 멀리 떨어진 모선은 영향을 적게 줄 수 있으며, 대상지점(A)과 근접하는 모선에 의한 영향을 많이 받을 수 있다. 따라서, 대상지점(A)으로부터 일정 범위 내에서, 전체 전력계통(1)과 축약시스템의 토폴로지가 동일하면, 각각의 경우에 대하여 측정한 하모닉 임피던스는 매우 유사하게 된다.The harmonic impedance is characterized in that the buses far from the target point (A) are less influential and can be influenced by the buses approaching the target point (A). Therefore, if the topology of the
즉, 하모닉 임피던스는 토폴로지에 영향을 받으므로, 축약시스템설정부(110)는 전체 전력계통의 토폴로지와 적어도 기 설정된 유사도 이상 유사한 축약시스템을 선택할 수 있다. 예를들어, 도3에 도시된 복수의 축약시스템 중에서, 전체 전력계통의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상 유사한 축약시스템을 선택하여 하모닉 임피더스를 측정하는데 활용할 수 있다. 이 경우, 도3(a) 내지 도3(d)의 축약 시스템은, 실제 전력계통(1)의 토폴로지와 상이하므로 제외될 수 있으며, 도3(e) 및 도3(f)는 기 설정된 유사도 이상이 유사한 것으로 판단할 수 있다. That is, since the harmonic impedance is influenced by the topology, the reduction
한편, 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우, 축약시스템설정부(110)는 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택할 수 있다. 모선의 개수가 많을수록 측정하고 연산할 인자들이 증가하므로, 이를 최소화하기 위하여 가장 적은 모선을 가지는 축약시스템을 선택할 수 있다. 여기서, 토폴로지의 유사도를 계산하는 방식은 다양하게 존재할 수 있으며, 본 발명은 유사도 계산방식에 의하여 한정되지 않는다. 유사도 계산방식은 공지되어 있으므로 여기서는 그 구체적인 계산 방식에 대한 설명은 생략한다. On the other hand, when there are a plurality of reduction systems having a predetermined degree of similarity or more, the reduction
구체적으로, 축약시스템설정부(110)는 전력계통을 축약하여 복수의 예비 축약시스템을 설정할 수 있으며, 복수의 예비 축약시스템들의 토폴로지를 전력계통(1)의 토폴로지와 비교할 수 있다. 이후, 전력계통(1)의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출할 수 있으며, 추출된 예비 축약시스템 중에서 내부에 포함된 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정할 수 있다. Specifically, the reduction
또한, 실시예에 따라서는, 축약시스템 내에 포함되는 모선의 개수를 증가시키면서 예비 축약 시스템을 설정하는 것도 가능하다. 즉, 제어신호에 따라 설정된 모선의 개수를 가지는 예비 축약 시스템을 설정하고, 전력계통의 토폴로지와 비교하여 기 설정된 유사도 이상 유사한지 확인할 수 있다. 여기서, 기 설정된 유사도 이상 유사한 경우에는 축약시스템으로 설정할 수 있으나, 기 설정된 유사도 미만인 경우에는, 제어신호를 전송하여 축약시스템에 포함되는 모선을 개수를 증가시켜 다시 예비 축약 시스템을 생성하도록 할 수 있다. Also, according to the embodiment, it is possible to set the preliminary reduction system while increasing the number of bus bars included in the reduction system. That is, it is possible to set a preliminary reduction system having the number of bus lines set according to the control signal, and compare the topology of the power system with the predetermined degree of similarity or more. In this case, if the similarity degree is more than the predetermined degree, the reduction system can be set. However, when the degree of similarity is less than the predetermined similarity degree, the control signal may be transmitted to increase the number of buses included in the reduction system to generate the preliminary reduction system.
이외에도, 실시예에 따라서는, 대상지점(A)이 포함되는 모선을 기준으로, 직접 연결되는 모선을 1단계, 1단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 2단계, 2단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 3단계 등으로 설정할 수 있다. 이 경우, 적어도 n단계 이상의 모선이 연결되는 축약 시스템을 선택하는 방식으로, 축약 시스템을 설정하는 것도 가능하다. In addition, according to the embodiment, the bus line directly connected to the bus line including the target point A may be referred to as a first step, the bus lines directly connected to the first bus line may be referred to as the second bus line, Three steps, and so on. In this case, it is also possible to set an abbreviated system by selecting a abbreviated system to which at least n bus lines are connected.
측정결과수집부(120)는 축약 시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수집할 수 있다. 도1에 도시한 바와 같이, 하모닉 임피던스 측정장치(100)는 계측장비(10)로부터 측정결과를 수신할 수 있으며, 계측장비(10)는 각각의 모선에 대한 전류 및 전압을 측정할 수 있다. 여기서, 계측장비(10)와 측정결과수집부(120) 사이에는 유, 무선 통신을 통하여 측정결과를 전송할 수 있다. The measurement
연산부(130)는 수집된 측정결과를 이용하여 축약 시스템의 어드미턴스 또는 임피던스를 계산할 수 있다. 계측장비(10)가 측정한 전류 및 전압에는 측정오차 등이 포함되어 있을 수 있으므로, 연산부(130)는 칼만필터(kalman filter)를 적용하여 측정결과에 포함된 노이즈를 제거할 수 있다. 이후, 하모닉 임피던스에 대응하는 축약시스템의 어드미턴스를 계산할 수 있다. The
구체적으로, 연산부(130)에는 상태방정식 설정모듈(131), 타임업데이트 모듈(132), 측정업데이트모듈(133) 및 어드미턴스 계산모듈(134) 등이 포함될 수 있다. Specifically, the
상태방정식 설정모듈(131)은 칼만 필터에 적용하기 위하여, 어드미턴스를 상태변수로 하는 축약 시스템의 상태방정식을 설정할 수 있다. 구체적으로, 상태방정식은 다음과 같이 설정할 수 있다. The state
여기서, x(n)은 상태변수로 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)이고, Φ는 어드미턴스(admittance)의 변화특성에 대한 모델링 함수, Г는 공정 노이즈(process noise) 계수이고, w(n)은 공정 노이즈 벡터(process noise vector)이다. y(n)은 참값(true value), z(n)은 측정값(measured value), ν(n)은 측정 오차(measurement error), c는 기저함수(bais function)이며, n은 계측장비(10)에서 전송하는 측정결과의 n번째 샘플을 의미한다.(N) is a state variable, which is the admittance of the reduction system, Φ is a modeling function for the admittance change characteristic, Γ is the process noise coefficient, and w (n) It is a process noise vector. where n (n) is the true value, z (n) is the measured value, v (n) is the measurement error, c is the bais function, 10) < / RTI >
Φ는 간단한 추정 등에서는 단위행렬로 치환할 수 있으며, 비선형성이 강한 발전기 등인 경우에는 발전기에 대응하는 수식 등이 반영될 수 있다. 상태변수 x(n)은 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)일 수 있으며, 이때 기저함수 c는 계측장비(10)에서 측정된 모선들의 전압일 수 있다. 이 경우, y(n)은 모선들의 전류에 대한 참값일수 있다. 실시예에 따라서는, 기저함수 c를 시간에 대한 함수 c(t)로 설정하는 것도 가능하다. 즉, 연계되는 전기기기가 발전기 등의 비선형 장치인 경우에는, 기저함수 c가 매순간 업데이트되므로, c(t)로 설정하여 계산할 수 있다. Φ can be replaced with a unit matrix in a simple estimation or the like, and in the case of a generator having a high nonlinearity, a formula corresponding to the generator can be reflected. The state variable x (n) may be the admittance of the reduced system, where the basis function c may be the voltage of the busbars measured in the
한편, 공정 노이즈 벡터 w(n)은 다음 상태로의 예측 과정에 생기는 오차로 측정오차에 비해 매우 작아 무시될 수 있다. 이 경우, 상태방정식은 다음과 같이 정리될 수 있다. On the other hand, the process noise vector w (n) can be ignored because it is very small compared to the measurement error due to the error in the prediction process to the next state. In this case, the state equations can be summarized as follows.
타임 업데이트 모듈(132)은 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 계산하는 타임 업데이트(time update)를 수행할 수 있다. 칼만필터에서의 타임 업데이트는, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 n-1번째 측정결과에 대한 상태변수로부터 계산할 수 있다. 즉, The
를 이용하여 상태변수의 예측값 을 계산할 수 있다. 또한, 상태변수의 오차 공분산(error covariance)인 P(n)에 대하여도 예측값 P-(n)을 계산할 수 있다. 여기서 윗첨자 T는 전치행렬(Transposed matrix)을 의미할 수 있다. 한편, Q는 공정 노이즈의 공분산 행렬(process noise covariance matrix)이나, 여기서 공정오차와 측정오차는 상호 독립적이므로 0으로 둘 수 있다. The predicted value of the state variable Can be calculated. Also, the predicted value P - (n) can be calculated for the error covariance P (n) of the state variable. The superscript T may refer to a transposed matrix. On the other hand, Q is a process noise covariance matrix of the process noise, wherein the process error and the measurement error are independent of each other and can be set to zero.
따라서, 타임 업데이트 모듈(132)은 상태변수 및 오차 공분산의 예측값을 다음의 수식을 이용하여 계산할 수 있다. Accordingly, the
측정 업데이트 모듈(133)은 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하고, 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정 업데이트(measurement update)를 수행할 수 있다. 즉, The
을 이용하여 칼만 게인 k(n)을 계산할 수 있으며, 칼만 게인 k(n)과 예측값 및 P-(n)을 이용하여, 및 p(n)을 업데이트할 수 있다. 여기서, r은 측정오차 ν(n)의 공분산에 해당한다. 즉, 측정 업데이트 모듈(133)은 예측값 에 칼만 게인 k(n)과 측정오차를 적용하는 방식으로, 으로 업데이트할 수 있으며, 이를 통하여, 정확하게 을 계산할 수 있다. 여기서, 을 이용하면 으로 나타낼 수 있다.The Kalman gain k (n) can be calculated using the Kalman gain k (n) And P < - > (n) And p (n). Here, r corresponds to the covariance of the measurement error v (n). That is, the
어드미턴스 계산 모듈(134)는, 타임 업데이트 및 측정 업데이트를 반복하도록 제어할 수 있으며, 이를 통하여 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출할 수 있다. 즉, 상태변수 는 축약시스템의 어드미턴스에 대응하므로, 이를 활용하여 전기기기가 연계되는 대상지점의 축약 계통을 구성할 수 있다. 이때, 축약시스템의 어드미턴스 매트릭스는, 전기기기가 대상지점(A)에서 바라보는 전체 전력계통의 하모닉 임피던스를 반영하게 된다. 따라서, 이를 통하여 전력계통의 하모닉 임피던스를 계산하는 것이 가능하다. The
한편, 어드미턴스 계산 모듈(134)에서 추출한 어드미턴스는 매트릭스 형태로 제시되므로, 전력조류계산에 적용하여 그 정확성을 확인할 수 있다. 즉, 도6을 참조하면, 도6(a)는 축약 시스템의 실제 어드미턴스 매트릭스이고, 도6(b)는 어드미턴스 계산 모듈(134)에서 계산된 어드미턴스 매트릭스이며, 도6(c)는 측정오차를 나타내는 그래프이다. 도6을 참조하면, 어드미턴스 계산 모듈(134)에서 계산된 어드미턴스 매트릭스는, 실제 어드미턴스 매트릭스와의 오차가 거의 없이 유사한 것을 확인할 수 있다. On the other hand, since the admittance extracted by the
도7 및 도8은 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 추정방법을 나타내는 순서도이다. 7 and 8 are flowcharts illustrating a harmonic impedance estimation method of a power system according to an embodiment of the present invention.
도7 및 도8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 전력계통의 하모닉 임피던스 추정방법은, 축약시스템설정단계(S10), 측정결과수집단계(S20) 및 연산단계(S30)를 포함할 수 있다. 7 and 8, the harmonic impedance estimation method for a power system according to an embodiment of the present invention includes an abstraction system setting step (S10), a measurement result collection step (S20), and an operation step (S30) .
이하, 도7 및 도8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 하모닉 임피던스 추정장치에 의한 하모닉 임피던스 추정방법을 설명한다. Hereinafter, a harmonic impedance estimation method by a harmonic impedance estimation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG.
축약시스템설정단계(S10)에서는, 대상지점을 기준으로 상기 대상지점에 연결되는 전력계통을 축약하여 축약 시스템을 설정할 수 있다. 여기서, 대상지점은 전기기기가 전력계통에 연결되는 지점일 수 있다. In the reduction system setting step S10, the power system connected to the target point can be shortened based on the target point to set the reduction system. Here, the target point may be a point where the electric device is connected to the power system.
축약 시스템은 전체 전력계통을 축약하여 설정하는 것으로서, 축약 시스템을 설정할 때에는 전력계통을 어느 정도의 범위에서 축약할 것인지가 중요하다.An abbreviation system is a set of abbreviated total power systems. When setting abbreviated systems, it is important to reduce the power system to a certain extent.
하모닉 임피던스는 토폴로지에 영향을 받으므로, 정확한 결과를 얻기 위해서는, 전체 전력계통의 토폴로지와 적어도 기 설정된 유사도 이상 유사한 축약시스템을 선택할 수 있다. Harmonic impedances are influenced by the topology, so to get accurate results, you can choose a reduction system that is at least similar to the topology of the entire power system, at least over a predetermined similarity.
한편, 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우에는, 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택할 수 있다. 즉, 모선의 개수가 많을 수록 이후 측정하고 연산할 인자들이 많아지므로, 이를 최소화하기 위하여 가장 적은 모선을 가지는 축약시스템을 선택할 수 있다.On the other hand, when there are a plurality of reduction systems having a predetermined degree of similarity or more, it is possible to select the reduction system having the smallest number of buses included in the reduction system. In other words, as the number of buses increases, the number of factors to be measured and calculated increases. Therefore, in order to minimize the number of buses, an abbreviation system having the least number of buses can be selected.
축약시스템설정단계(S10)는, 전력계통을 축약하여 복수의 예비 축약시스템을 설정하는 단계를 포함할 수 있으며, 예비 축약시스템과 전력계통의 토폴로지를 비교하여 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출하는 단계를 수행할 수 있다. 이후, 추출된 예비 축약시스템 중에서 내부에 포함된 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계를 통하여 축약시스템을 설정할 수 있다. The reduction system setting step S10 may include setting a plurality of preliminary reduction systems by shrinking the power system and comparing the topology of the preliminary reduction system with the power system to obtain a preliminary reduction system Can be performed. Thereafter, the reduction system can be set up through the step of setting the preliminary reduction system having the smallest number of buses included in the extracted preliminary reduction system as the reduction system.
또한, 실시예에 따라서는, 입력되는 제어신호에 따라 축약시스템 내에 포함되는 모선의 개수를 설정하여 예비 축약 시스템을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 이후 예비 축약시스템의 토폴로지와 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상이면 예비 축약시스템을 축약시스템으로 설정하는 단계를 수행할 수 있다. 다만, 기 설정된 유사도 미만인 경우에는, 제어신호를 전송하여 축약시스템 내에 포함되는 모선의 개수를 증가시켜 다시 예비 축약 시스템을 생성하여 유사도를 확인하도록 하는 단계를 수행할 수 있다. According to an embodiment, it may include a step of generating a preliminary reduction system by setting the number of buses included in the reduction system according to an input control signal. Thereafter, the topology of the preliminary reduction system is compared with the topology of the power system, and if the preliminary reduction system is equal to or greater than the predetermined degree of similarity, the preliminary reduction system may be set as the reduction system. However, if the degree of similarity is less than the predetermined degree of similarity, a control signal may be transmitted to increase the number of buses included in the reduction system to generate a preliminary reduction system to confirm the degree of similarity.
이외에도, 실시예에 따라서는, 대상지점을 포함하는 모선을 기준으로, 직접 연결되는 모선을 1단계, 1단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 2단계, 2단계 모선에 직접 연결되는 모선들을 3단계 등으로 설정하고, 적어도 n단계 이상 연결되는 토폴로지를 가지는 축약 시스템을 선택하는 방식으로 축약 시스템을 설정하는 것도 가능하다. In addition, according to the embodiment, the bus line directly connected to the bus line including the target point is referred to as a first step, the bus lines directly connected to the first bus line in
측정결과수집단계(S20)에서는, 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정한 측정결과를 수집할 수 있다. 하모닉 임피던스 측정장치는 계측장비로부터 측정결과를 수신할 수 있으며, 계측장비는 각각의 모선에 대한 전류 및 전압을 측정할 수 있다. 이때, 계측장비는 유, 무선 통신을 통하여 측정결과를 전송할 수 있다. In the measurement result collection step (S20), the measurement result of measuring the current and voltage of the busbars included in the reduction system can be collected. The harmonic impedance measuring device can receive the measurement results from the measuring equipment, and the measuring equipment can measure the current and voltage for each bus. At this time, the measuring instrument can transmit measurement results through wired and wireless communication.
연산단계(S30)에서는, 수집된 측정결과를 이용하여, 축약 시스템의 어드미턴스 또는 임피던스를 계산할 수 있다. 연산단계(S30)에서는 칼만필터(kalman filter)를 적용하여 측정결과에 포함된 노이즈를 제거할 수 있으며, 이후 하모닉 임피던스에 대응하는 축약시스템의 어드미턴스를 계산할 수 있다. In the calculating step S30, the admittance or impedance of the reduction system can be calculated using the collected measurement results. In the calculation step S30, a Kalman filter may be applied to remove the noise included in the measurement result, and then the admittance of the reduction system corresponding to the harmonic impedance may be calculated.
구체적으로, 연산단계(S30)는 도8에 도시한 바와 같이, 상태방정식 설정과정(S31), 타임업데이트 과정(S32), 측정업데이트과정(S33) 및 어드미턴스 계산과정(S34) 등을 포함할 수 있다. Specifically, the calculation step S30 may include a state equation setting step S31, a time updating step S32, a measurement updating step S33, an admittance calculating step S34, and the like as shown in FIG. 8 have.
상태방정식 설정과정(S31)에서는 칼만 필터를 적용하기 위하여, 어드미턴스를 상태변수로 하는 축약 시스템의 상태방정식을 설정할 수 있다. 구체적으로, 상태방정식은 다음과 같이 설정할 수 있다. In the state equation setting process S31, the state equation of the reduction system using the admittance as the state variable can be set to apply the Kalman filter. Specifically, the state equation can be set as follows.
여기서, x(n)은 상태변수로, 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)이고, Φ는 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 참값(true value), z(n)은 측정값(measured value), ν(n)은 측정 오차(measurement error), c는 기저함수(bais function)이며, n은 계측장비에서 전송하는 측정결과의 n번째 샘플을 의미한다.Where y (n) is the true value and z (n) is the modeling function for the admittance change characteristics, where y (n) is the state variable and is the admittance of the reduction system, n is the measurement error, c is the bais function, and n is the nth sample of the measurement results transmitted by the measuring instrument.
Φ는 간단한 추정 등에서는 단위행렬로 치환할 수 있으며, 비선형성이 강한 발전기 등인 경우에는 발전기에 대응하는 수식 등이 반영될 수 있다. 상태변수 x(n)은 축약 시스템의 어드미턴스(admittance)일 수 있으며, 이때 기저함수 c는 측정된 모선들의 전압일 수 있다. 이 경우, y(n)은 모선의 전류의 참값일 수 있다. 실시예에 따라서는, 기저함수 c를 시간에 대한 함수 c(t)로 설정하는 것도 가능하다. 즉, 연계되는 전기기기가 발전기 등의 비선형 장치인 경우에는, 기저함수 c가 매순간 업데이트되므로, c(t)로 설정하여 계산할 수 있다. Φ can be replaced with a unit matrix in a simple estimation or the like, and in the case of a generator having a high nonlinearity, a formula corresponding to the generator can be reflected. The state variable x (n) may be the admittance of the reduction system, where the basis function c may be the voltage of the measured busbars. In this case, y (n) may be the true value of the current of the bus. Depending on the embodiment, it is also possible to set the basis function c to a function c (t) with respect to time. That is, when the associated electric device is a nonlinear device such as a generator, the base function c is updated every moment, so that it can be calculated by setting c (t).
타임 업데이트 과정(S32)에서는 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 계산하는 타임 업데이트(time update)를 수행할 수 있다. 칼만필터에서의 타임 업데이트는, n번째 측정결과에 대한 상태변수의 예측값을 n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산할 수 있다. 즉, In the time update process S32, a time update may be performed to calculate a predicted value of the state variable for the nth measurement result using the state equation. The time update in the Kalman filter can calculate the predicted value of the state variable for the nth measurement result from the state variable value for the n-1th measurement result. In other words,
를 이용하여 상태변수의 예측값 을 계산할 수 있다. 또한, 상태변수의 오차 공분산(error covariance)인 P(n)에 대하여도 예측값 P-(n)을 계산할 수 있다. The predicted value of the state variable Can be calculated. Also, the predicted value P - (n) can be calculated for the error covariance P (n) of the state variable.
측정 업데이트 과정(S33)에서는 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하고, 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정 업데이트(measurement update)를 수행할 수 있다. 즉, In the measurement update process S33, a measurement update may be performed to correct the predicted value to the Kalman gain and update the corrected predicted value to the state variable value for the n-th measurement result. In other words,
을 이용하여 칼만 게인 k(n)을 계산할 수 있으며, 칼만 게인 k(n)과 예측값 및 P-(n)을 이용하여, 및 p(n)을 업데이트할 수 있다. 여기서, r은 측정오차 ν(n)의 공분산에 해당한다. 측정 업데이트 과정(S33)에서는 예측값 에 칼만 게인 k(n)과 측정오차를 적용하는 방식으로 으로 업데이트할 수 있으며, 이를 통하여 을 정확하게 계산할 수 있다.The Kalman gain k (n) can be calculated using the Kalman gain k (n) And P < - > (n) And p (n). Here, r corresponds to the covariance of the measurement error v (n). In the measurement updating process (S33) (N) and the measurement error by applying the Kalman gain k Can be updated to Can be calculated accurately.
어드미턴스 계산 과정(S34)에서는, 타임 업데이트 과정(S32) 및 측정 업데이트 과정(S33)을 반복하여, 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출할 수 있다. 즉, 상태변수 는 축약시스템의 어드미턴스에 대응하므로, 이를 활용하여 전기기기가 연계되는 대상지점의 축약 계통을 구성할 수 있다. 이때, 축약시스템의 어드미턴스 매트릭스는, 전기기기가 대상지점(A)에서 바라보는 전체 전력계통의 하모닉 임피던스를 반영하게 된다. 따라서, 이를 통하여 전력계통의 하모닉 임피던스를 계산하는 것이 가능하다. In the admittance calculation process (S34), the time update process (S32) and the measurement update process (S33) are repeated to extract the admittance corresponding to the measurement result. That is, Corresponds to the admittance of the reduction system, so that it can be used to configure the reduction system of the target point to which the electric apparatus is connected. At this time, the admittance matrix of the reduction system reflects the harmonic impedance of the entire power system viewed from the target point (A) of the electric device. Hence, it is possible to calculate the harmonic impedance of the power system.
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The present invention described above can be embodied as computer-readable codes on a medium on which a program is recorded. The computer-readable medium may be a computer-executable program that is continuously stored or temporarily stored for execution or download. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in the form of a combination of a single hardware or a plurality of hardware, but is not limited to a medium directly connected to a computer system, but may be dispersed on a network. Examples of the medium include a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, an optical recording medium such as CD-ROM and DVD, a magneto-optical medium such as a floptical disk, And program instructions including ROM, RAM, flash memory, and the like. As another example of the medium, a recording medium or a storage medium managed by a site or a server that supplies or distributes an application store or various other software to distribute the application may be mentioned. Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1: 전력계통
10: 계측장비
100: 하모닉 임피던스 측정장치
110: 축약시스템설정부
120: 측정결과수집부
130: 연산부
131: 상태방정식 설정모듈
132: 타임업데이트모듈
133: 측정업데이트 모듈
134: 어드미턴스 계산모듈
S10: 축약시스템 설정단계
S20: 측정결과수집단계
S30: 연산단계
S31: 상태방정식 설정과정
S32: 타입업데이트과정
S33: 측정업데이트과정
S34: 어드미턴스 계산과정1: Power system 10: Measuring equipment
100: Harmonic impedance measuring apparatus 110: Abbreviation system setting unit
120: measurement result collecting unit 130:
131: State equation setting module 132: Time update module
133: Measurement update module 134: Admittance calculation module
S10: Abbreviation system setting step S20: Measurement result collecting step
S30: operation step S31: state equation setting process
S32: Type update process S33: Measurement update process
S34: Admittance calculation process
Claims (18)
상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압을 측정하여, 측정결과를 수집하는 측정결과수집단계; 및
상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산단계를 포함하는 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance) 측정방법.
An abridgement system setting step of abbreviating a power system connected to the target point on the basis of a target point to set an abbreviation system;
A measurement result collection step of measuring a current and a voltage of busbars included in the reduction system and collecting measurement results; And
And calculating an admittance or impedance of the reduction system using the collected measurement results. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
상기 전력계통의 토폴로지(topology)를 축약하여 설정하는 것으로, 상기 축약시스템의 토폴로지는 상기 전력계통의 토폴로지와 기 설정된 유사도 이상 유사한 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
The system of claim 1,
Wherein the topology of the power system is abbreviated and the topology of the power summation system is similar to the topology of the power system by more than a predetermined degree of similarity.
상기 전력계통을 축약하여 예비 축약시스템을 설정하는 단계;
상기 예비 축약시스템과 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상의 유사도를 가지는 예비 축약시스템을 추출하는 단계; 및
상기 추출된 예비 축약시스템 중에서, 내부에 포함되는 모선의 수가 가장 적은 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계를 포함하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
2. The method of claim 1,
Setting the preliminary reduction system by shortening the power system;
Comparing the preliminary reduction system with a topology of the power system to extract a preliminary reduction system having a degree of similarity equal to or greater than a predetermined degree of similarity; And
And setting a preliminary reduction system having the smallest number of buses included in the extracted preliminary reduction system as the reduction system.
입력되는 제어신호에 따라 내부에 포함되는 모선의 개수를 설정하여, 예비 축약시스템을 설정하는 단계;
상기 예비 축약시스템의 토폴로지와 상기 전력계통의 토폴로지를 비교하여, 기 설정된 유사도 이상이면 상기 예비 축약시스템을 상기 축약시스템으로 설정하는 단계; 및
상기 기 설정된 유사도 미만이면, 상기 제어신호를 전송하여 상기 예비 축약시스템의 내부에 포함되는 상기 모선의 개수를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
2. The method of claim 1,
Setting a preliminary reduction system by setting the number of busbars included in the system in accordance with an input control signal;
Comparing the topology of the preliminary reduction system with the topology of the power system and setting the preliminary reduction system as the reduction system if the degree of similarity is greater than a predetermined degree of similarity; And
And increasing the number of busbars included in the preliminary reduction system by transmitting the control signal if the predefined similarity is less than the predefined similarity.
칼만 필터(Kalman Filter)를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
2. The method according to claim 1,
A method for measuring a harmonic impedance of a power system, comprising: applying a Kalman filter to remove noise included in the measurement result; and calculating the admittance.
상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정과정;
상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트(time update) 과정;
상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정업데이트(measurement update) 과정; 및
상기 타임 업데이트과정 및 측정 업데이트 과정을 반복하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
6. The method according to claim 5,
A state equation setting step of setting a state equation of the reduction system using the admittance as a state variable, for application to the Kalman filter;
A time update step of calculating a predicted value of the state variable with respect to the nth measurement result from the state variable value of the (n-1) th measurement result using the state equation;
A measurement update process for correcting the predicted value to a Kalman gain and updating the corrected predicted value to a state variable value for an nth measurement result; And
And an admittance calculation process of repeating the time update process and the measurement update process to extract an admittance corresponding to the measurement result.
를 상기 상태방정식으로 설정하는 것으로, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터인 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
7. The method of claim 6,
(N) is a current value of an actual bus line, and z (n) is a measurement value of the admittance of the system. (N) is a measurement error, and c is a voltage vector at each bus line. A method for measuring a harmonic impedance of a power system, comprising:
를 이용하여 상기 상태변수의 예측값 을 계산하며, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값인 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
7. The method of claim 6,
The predicted value of the state variable , Wherein P (n) is an error covariance of the state variable and P - (n) is a predicted value of the error covariance.
을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값 및 P-(n)을 이용하여, 및 p(n)을 업데이트하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정방법.
7. The method of claim 6,
(N) by using the Kalman gain k (n) and the estimated value k And P < - > (n) And p (n). ≪ / RTI >
A computer-readable recording medium on which a program for executing the method according to any one of claims 1 to 9 is recorded.
상기 축약시스템 내에 포함된 모선들의 전류 및 전압의 측정결과를 수집하는 측정결과수집부; 및
상기 수집된 측정결과를 이용하여, 상기 축약 시스템의 어드미턴스(admittance) 또는 임피던스(impedance)를 계산하는 연산부를 포함하는 전력계통의 하모닉 임피던스(harmonic impedance) 측정장치.
An abbreviation system setting unit for abbreviating a power system connected to the target point on the basis of a target point to set an abbreviation system;
A measurement result collecting unit for collecting measurement results of current and voltage of busbars included in the reduction system; And
And an operation unit for calculating admittance or impedance of the reduction system using the collected measurement result. 2. The harmonic impedance measurement apparatus of claim 1, further comprising:
상기 축약시스템의 토폴로지가 상기 전력계통의 토롤로지와 기 설정된 유사도 이상 유사하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
12. The apparatus of claim 11, wherein the reduced system setting unit
And sets the topology of the reduction system so that the topology of the reduction system resembles a predetermined similarity or more to the toroid of the power system.
상기 기 설정된 유사도 이상인 축약시스템이 복수개인 경우, 상기 축약시스템 내에 포함된 모선의 수가 가장 적은 축약시스템을 선택하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
12. The apparatus of claim 11, wherein the reduced system setting unit
And selects an abbreviation system having the least number of busbars included in the abbreviated system when the abbreviated abbreviated system has a plurality of abbreviated abbreviated systems.
칼만 필터를 적용하여 상기 측정결과에 포함된 노이즈(noise)를 제거하고, 상기 어드미턴스를 계산하는 것을 특징으로 하는 하모닉 임피던스 측정장치.
12. The image processing apparatus according to claim 11,
And applying the Kalman filter to remove noise included in the measurement result and calculate the admittance.
상기 칼만 필터에 적용하기 위하여, 상기 어드미턴스를 상태변수로 하는 상기 축약 시스템의 상태방정식을 설정하는 상태방정식 설정모듈;
상기 상태방정식을 이용하여, n번째 측정결과에 대한 상기 상태변수의 예측값을, n-1번째 측정결과에 대한 상태변수값으로부터 계산하는 타임 업데이트를 수행하는 타임업데이트모듈;
상기 예측값을 칼만 게인(Kalman gain)으로 보정하여, 상기 보정된 예측값을 n번째 측정결과에 대한 상태변수값으로 업데이트하는 측정업데이트(measurement update)를 수행하는 측정업데이트모듈; 및
상기 타임 업데이트 및 측정 업데이트를 반복하도록 제어하여, 상기 측정결과에 대응하는 어드미턴스를 추출하는 어드미턴스 계산모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
15. The apparatus of claim 14, wherein the calculating unit
A state equation setting module for setting the state equation of the reduction system using the admittance as a state variable so as to be applied to the Kalman filter;
A time update module for calculating a predicted value of the state variable for the nth measurement result from the state variable value for the (n-1) th measurement result using the state equation;
A measurement update module for correcting the predicted value to a Kalman gain and performing a measurement update to update the corrected predicted value to a state variable value for an nth measurement result; And
And an admittance calculation module that controls the time update and measurement update to be repeated so as to extract an admittance corresponding to the measurement result.
를 상기 상태방정식으로 설정하는 것으로, 상기 x(n)은 상기 축약 시스템의 어드미턴스, Φ는 상기 어드미턴스의 변화특성에 대한 모델링 함수, y(n)은 실제 모선의 전류값, z(n)은 측정된 모선의 전류값, ν(n)은 측정오차, c는 각 모선에서의 전압 벡터인 것을 특징으로 하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
16. The system of claim 15, wherein the state equation setting module
(N) is a current value of an actual bus line, and z (n) is a measurement value of the admittance of the system. (N) is a measurement error, and c is a voltage vector at each bus line.
를 이용하여 상기 상태변수의 예측값 을 계산하며, P(n)은 상기 상태변수의 오차 공분산이고, P-(n)는 상기 오차 공분산의 예측값인 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치.
16. The apparatus of claim 15, wherein the time update module
The predicted value of the state variable , Wherein P (n) is an error covariance of the state variable and P - (n) is a predicted value of the error covariance.
을 이용하여 상기 칼만 게인 k(n)을 계산하고, 상기 칼만 게인 k(n)과 상기 예측값 및 P-(n)을 이용하여, 및 p(n)을 업데이트하는 전력계통의 하모닉 임피던스 측정장치. 16. The system of claim 15, wherein the measurement update module
(N) by using the Kalman gain k (n) and the estimated value k And P < - > (n) And p (n) of the harmonic impedance of the power system.
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| KR102226677B1 (en) | 2021-03-12 |
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Legal Events
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Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20210218 |
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20210305 Patent event code: PR07011E01D |
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