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KR101995514B1 - Ａｍⅰ 기반의 스마트미터를 이용한 ｍｏｆ 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 ａｍⅰ 서버 - Google Patents

Ａｍⅰ 기반의 스마트미터를 이용한 ｍｏｆ 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 ａｍⅰ 서버 Download PDF

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KR101995514B1
KR101995514B1 KR1020170072697A KR20170072697A KR101995514B1 KR 101995514 B1 KR101995514 B1 KR 101995514B1 KR 1020170072697 A KR1020170072697 A KR 1020170072697A KR 20170072697 A KR20170072697 A KR 20170072697A KR 101995514 B1 KR101995514 B1 KR 101995514B1
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mof
ami
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김상준
김기홍
권오득
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 AMI 서버에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법은, 스마트미터로부터 전달된 계량정보를 통해 일정주기 동안 각 위상의 전압과 전류를 계산하는 단계; 일정주기 이후에, 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량을 계산하는 단계; 상기 계산된 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이를 기설정된 임계값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과로, 해당 상의 비오차 이상 발생이 판단되면, 해당 상의 계량오차율을 계산하여 MOF(Metering Out Fit)의 비오차율을 계산하는 단계;를 포함한다.

Description

ＡＭⅠ 기반의 스마트미터를 이용한 ＭＯＦ 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 ＡＭⅠ 서버{METHOD FOR TELE-CALCULATING MOF RATIO ERROR USING SMARTMETER BASED ON ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE AND AMI SERVER USING THE SAME}
본 발명은 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 AMI 서버에 관한 것으로, 구체적으로는 AMI 서버에서 원격지에 위치하는 스마트미터에 입력된 계량정보를 이용하여 각 상별 3상 3선 및 3상 4선에 대한 유효전력량을 계산한 후, 특정 상이 공통 기준일 때, 유효전력량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 해당 상에 대한 비오차 이상 발생을 판단하고, 해당 상의 비오차율을 계산함으로써 MOF의 비오차를 실시간으로 산정하기 위한, AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 AMI 서버에 관한 것이다.
일반적으로, 전압전류 변성기(Metering Out Fit: 이하 "MOF"라 함)는 어떤 전압값을 이에 비례하는 전압으로 변성하는 계기용변압기(Potential Transformer: PT)와, 임의의 전류값에 비례하는 전류값으로 변성하는 계기용변류기(Current Transformer: CT)를 하나의 케이스속에 조합한 것으로서, 최대수요조절전력량계 및 최대수요전력량계와 조합결선하여 수용가의 전력량을 계량하는 목적으로 사용한다.
고객의 수전설비가 델타-와이 결선(즉, △-Y 결선)의 변압기로 되어 있는 경우에, MOF의 비오차(ratio error)는 MOF의 정상 여부를 판별하기 위해 사용될 수 있다. 현장에서는 상별로 1차(고압측)와 2차(저압측) 변류비를 측정용 변류기(CT)를 통해 비교하여 MOF 비오차를 산정하고 있다.
또한, 종래에는 MOF에서 계측된 3상 전류합인 N상 전류(중성선 전류)를 측정하여 MOF 정상 여부를 판단할 수 있다.
전술한 방식들은 원격에서 MOF 비오차를 자동으로 측정하여 산출하고, 비오차 이상에 따른 전력계량 과부족을 산정하는 기술에 아직 이르지 못하고 있는 실정이다.
한편, MOF 비오차는 별도의 비오차 측정용 장비를 이용하여 인력에 의해 측정되고 있어 연간 수십억원의 점검비용이 소모되고 있다. 국내에서는 인력과 비용의 제약으로 인해 MOF를 이용하여 전력을 계량하는 특고압 고객 모두를 점검하는 것이 한계가 있다. 그런데 연간 평균 MOF 비오차 점검 호수는 전체고객의 4.1% 수준이다.
특히, MOF를 포함하여 변류기(CT)와 변압기(PT)는 법정계량기에서 제외되면서 검정유효기간의 의무를 준수할 필요가 없어졌다. 이러한 계량설비들은 노후화가 지속되고 경년변화로 인해 불량 MOF가 증가 추세에 있다. 이는 고전력공급 신뢰도가 요구되는데, MOF 고장으로 인한 정전시간 증가로 사회적인 문제로 파급될 수 있고, MOF의 본래의 목적인 공정한 전력거래를 저해하는 요인으로 작용될 수 있다.
또한, 종래에는 실시간으로 MOF 비오차를 측정하기 곤란하다. MOF를 설치 전에 제조결함이 있거나 설치된 이후 외부 서지, 버스트 등의 왜란 현상으로 고장이 발생하여 변류비에 정확한 변성이 되지 않을 경우가 항상 존재한다. 따라서, 실시간으로 MOF 비오차를 측정하는 방법이 필요하다.
또한, MOF 비오차 측정은 고객이 최초 설치한 이후 가동 중인 계량설비에 대해서 거의 이루어지지 않고 있다.
아울러, 종래에는 MOF 노후화나 외부 노이즈로 인해 소손되거나 비오차가 정상범위를 벗어나는 것에 대해 감지할 수 없기 때문에, 전력회사는 MOF 비오차의 차이만큼 계량 손실로 이어져 막대한 손해를 보고 있는 실정이다.
한국공개특허공보 제10-2011-0081008호 한국공개특허공보 제10-2009-0105779호
본 발명의 목적은 AMI 서버에서 원격지에 위치하는 스마트미터에 입력된 계량정보를 이용하여 각 상별 3상 3선 및 3상 4선에 대한 유효전력량을 계산한 후, 특정 상이 공통 기준일 때, 유효전력량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 해당 상에 대한 비오차 이상 발생을 판단하고, 해당 상의 비오차율을 계산함으로써 MOF의 비오차를 실시간으로 산정하기 위한, AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 AMI 서버를 제공하는데 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법은, 스마트미터로부터 전달된 계량정보를 통해 일정주기 동안 각 위상의 전압과 전류를 계산하는 단계; 일정주기 이후에, 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량을 계산하는 단계; 상기 계산된 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이를 기설정된 임계값과 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과로, 해당 상의 비오차 이상 발생이 판단되면, 해당 상의 계량오차율을 계산하여 MOF(Metering Out Fit)의 비오차율을 계산하는 단계;를 포함하고, 상기 유효전력량을 계산하는 단계는, 각 상별 3상 3선식 각각의 유효전력량을 역률이 1일 때 해당 상의 공통 기준시에 계산할 수 있다.
삭제
상기 MOF는, 특고압 수전설비의 변압기가 델타(1차측)-와이(2차측) 결선일 때 1차측에 부설될 수 있다.
상기 비교하는 단계는, 특정 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이가 기설정된 임계값 이상이면, 해당 상에서 비오차 이상이 발생하는 것으로 판단할 수 있다.
상기 비교하는 단계는, 특정 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이가 기설정된 임계값 미만이면, 해당 상에서 비오차 이상이 발생하지 않는 것으로 판단하고, 다른 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이와 기설정된 임계값을 비교할 수 있다.
상기 계량오차율은, 특정 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 유효전력량과 3상 4선식 유효전력량의 차이를 3상 3선식 유효전력량에 대한 백분율로 나타낸 값일 수 있다.
상기 비오차율은, 상기 계량오차율의 3배에 해당하는 값일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 프로세서를 포함하는 AMI 서버에 있어서, 상기 프로세서로 하여금, 스마트미터로부터 전달된 계량정보를 통해 일정주기 동안 각 위상의 전압과 전류를 계산하고, 일정주기 이후에, 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량을 계산하며, 상기 계산된 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이를 기설정된 임계값과 비교하고, 상기 비교 결과로, 해당 상의 비오차 이상 발생이 판단되면, 해당 상의 계량오차율을 계산하여 MOF(Metering Out Fit)의 비오차율을 계산하며, 상기 유효전력량의 계산은, 각 상별 3상 3선식 각각의 유효전력량을 역률이 1일 때 해당 상의 공통 기준시에 계산할 수 있다.
본 발명은 AMI 서버에서 원격지에 위치하는 스마트미터에 입력된 계량정보를 이용하여 각 상별 3상 3선 및 3상 4선에 대한 유효전력량을 계산한 후, 특정 상이 공통 기준일 때, 유효전력량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하여 해당 상에 대한 비오차 이상 발생을 판단하고, 해당 상의 비오차율을 계산함으로써 MOF의 비오차를 실시간으로 산정할 수 있다.
또한, 본 발명은 MOF에 대한 비오차로 인한 계량손실 및 MOF에 대한 점검비용을 줄일 수 있다. 즉, 본 발명은 MOF를 실시간으로 MOF의 이상과 비오차를 직접 측정하지 않고 AMI 기반에서 모든 고객을 실시간으로 검출하여 조치할 수 있기 때문에, 연간 수백억원의 잠재적 손실을 예방할 수 있다.
또한, 본 발명은 전세계적으로 우리나라 전력회사와 비슷한 여건을 감안한다면 예상 수요가 많을 것으로 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은 공정한 전력거래 환경을 조성하고, 전자식전력량계인 IOT 기술을 활용하여 MOF의 이상여부를 인력이 아닌 사물이 직접 점검하고 판단함으로써 4차 산업시대의 의미있는 기술로 판단된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법에 대한 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법에 대한 도면이다.
AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버는 원격지에 위치하는 스마트미터에 입력된 계량정보를 이용하여 MOF 비오차를 실시간으로 산정할 수 있다. 이때, AMI 서버는 프로세서에 의해 동작할 수 있다.
이외에도 AMI 서버는 산정된 MOF 비오차를 통해 MOF의 정상여부 판단, 비오차 초과 상(phase) 검출, 비오차 이상에 따른 전력사용량에 대한 과/부족량 추정 등을 진단할 수 있다.
특고압 고객의 수전설비의 변압기 결선 방식은 델타-와이 결선(△-Y 결선)이 적용되는데, 계량점이 1차측인 관계로 아래 수학식 1이 성립된다.
Figure 112017055224651-pat00001
상기 수학식 1에 따라, 스마트미터는 결국 3상 4선식과 3상 3선식 계량방식에 의해서도 계량법에서 정한 일정범위(일정주기, 일정간격) 내에서 계량할 수 있다.
이러한 특성을 착안하면, AMI 서버는 '3상 3선식의 각 상의 유효전력값'과 '3상 4선식의 유효전력값'을 비교하여 전력량의 차이를 확인할 수 있다. 이는 AMI 서버가 MOF를 직접 측정하지 않아도 알 수 있다.
여기서, 3상 3선식의 각 상의 유효전력값은 역률을 '1'로 가정할 때, B상 공통(common) 기준시
Figure 112017055224651-pat00002
이고, A상 공통 기준시
Figure 112017055224651-pat00003
이며, C상 공통 기준지
Figure 112017055224651-pat00004
이다. 3상 4선식의 유효전력값은
Figure 112017055224651-pat00005
이다.
이를 통해, AMI 서버는 스마트미터를 통해 확인된 전력량의 차이를 이용하여 해당 상의 비오차 이상을 확인함과 동시에, 해당 상의 비오차를 역산하여 비오차율을 산정할 수 있다.
이하, 도 1을 참조하여 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법에 대해 설명하기로 한다.
여기서는 다음 조건을 가정하여 설명하기로 한다. 22.9㎸ 수전설비의 변압기 결선방식은 델타(1차측)-와이(2차측) 결선(△-Y 결선)이 적용된다. 변압기 1차측에는 MOF와 전력량계가 부설된다. 그리고, MOF 변류비는 50/5(10:1)이고, MOF 변압비는 13,200:1이다. 전압은 Va=Vb=Vc=1이고, 전류는 Ia=Ib=Ic=1이다. 역률은 100%이고, 부하는 평형상태를 나타낸다. 또한, 비오차율은 B상 전류비 10%(10A:0.9A)로 발생한다.
먼저, AMI 서버는 스마트미터로부터 전달된 계량정보를 통해 일정주기 동안 각 위상의 전압과 전류를 계산한다(S101).
이후, AMI 서버는 일정주기 이후에, 각 상별 3상 3선식(3P3W) 및 3상 4선식(3P4W)에 대한 유효전력량을 계산한다(S102).
여기서, 각 상별 3상 3선식 유효전력은 B상 공통 기준일 때 'VabIacosθ＋VcbIccosθ'이고, A상 공통 기준일 때 'VbaIbcosθ＋VcaIccosθ'이며, C상 공통 기준일 때 'VacIacosθ＋VbcIbcosθ'으로 계산될 수 있다. 그리고, 3상 4선식 유효전력은 'VaIa＋VbIb＋VcIc'로 계산될 수 있다.
예를 들어, B상 공통 기준일 때 3상 3선식 유효전력은 아래 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.
Figure 112017055224651-pat00006
상기 수학식 2를 참조하여, A상 공통 기준인 경우와 C상 공통 기준인 경우에 대해서도 3상 3선식 유효전력이 계산될 수 있다.
그리고, 3상 4선식 유효전력은 아래 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.
Figure 112017055224651-pat00007
이후, AMI 서버는 각 상별 유효전력량의 차이를 기설정된 임계값과 비교하여 해당 상의 비오차 이상 발생을 판단한다.
구체적으로, AMI 서버는 B상 공통 기준인 경우에, 3상 3선식과 3상 4선식의 유효전력량 차이가 임계값 이상인지를 판단한다(S103).
다음으로, AMI 서버는 B상 공통 기준일 때 유효전력량 차이가 임계값 미만이면(S103), A상 공통 기준인 경우에 3상 3선식과 3상 4선식의 유효전력량 차이가 임계값 이상인지를 판단한다(S104).
다음으로, AMI 서버는 A상 공통 기준일 때 유효전력량 차이가 임계값 미만이면(S104), C상 공통 기준인 경우에 3상 3선식과 3상 4선식의 유효전력량 차이가 임계값 이상인지를 판단한다(S105).
AMI 서버는 C상 공통 기준일 때 유효전력량 차이가 임계값 미만이면(S105), 모든 상에 비오차 이상이 발생하지 않은 것으로 판단한다. 이후, AMI 서버는 S101 단계를 다시 수행한다.
한편, AMI 서버는 B상 공통 기준일 때 유효전력량 차이가 임계값 이상이면(S103), B상에 비오차 이상이 발생한 것으로 판단한다(S106). 이후, AMI 서버는 B상의 계량오차율을 계산한 결과를 이용하여 B상의 비오차율을 계산한다(S109). 이때, AMI 서버는 B상의 비오차 발생을 관리자에게 알려준다(S112).
예를 들어, B상의 계량오차율은 아래 수학식 4와 같이 계산될 수 있다. 즉, B상의 계량오차율은 B상이 공통 기준일 때, 3상 4선식 유효전력량과 3상 3선식 유효전력량의 차이를 3상 3선식 유효전력량에 대한 백분율로 나타낸 값이다.
Figure 112017055224651-pat00008
아울러, B상의 비오차율은 아래 수학식 5와 같이 계산될 수 있다. 즉, B상의 비오차율은 B상의 계량오차율의 3배에 해당하는 값이다.
Figure 112017055224651-pat00009
마찬가지로, AMI 서버는 A상 공통 기준일 때 유효전력량 차이가 임계값 이상이면(S104), A상에 비오차 이상이 발생한 것으로 판단한다(S107). 이후, AMI 서버는 A상의 계량오차율을 계산한 결과를 이용하여 A상의 비오차율을 계산한다(S110). 이때, AMI 서버는 A상의 비오차 발생을 관리자에게 알려준다(S112).
그리고, AMI 서버는 C상 공통 기준일 때 유효전력량 차이가 임계값 이상이면(S105), C상에 비오차 이상이 발생한 것으로 판단한다(S108). 이후, AMI 서버는 C상의 계량오차율을 계산한 결과를 이용하여 C상의 비오차율을 계산한다(S111). 이때, AMI 서버는 C상의 비오차 발생을 관리자에게 알려준다(S112).
이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (8)

  1. 스마트미터로부터 전달된 계량정보를 통해 일정주기 동안 각 위상의 전압과 전류를 계산하는 단계;
    일정주기 이후에, 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량을 계산하는 단계;
    상기 계산된 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이를 기설정된 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과로, 해당 상의 비오차 이상 발생이 판단되면, 해당 상의 계량오차율을 계산하여 MOF(Metering Out Fit)의 비오차율을 계산하는 단계;를 포함하고,
    상기 유효전력량을 계산하는 단계는, 각 상별 3상 3선식 각각의 유효전력량을 역률이 1일 때 해당 상의 공통 기준시에 계산하는 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 MOF는, 특고압 수전설비의 변압기가 델타(1차측)-와이(2차측) 결선일 때 1차측에 부설되는 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    특정 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이가 기설정된 임계값 이상이면, 해당 상에서 비오차 이상이 발생하는 것으로 판단하는 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비교하는 단계는,
    특정 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이가 기설정된 임계값 미만이면, 해당 상에서 비오차 이상이 발생하지 않는 것으로 판단하고, 다른 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이와 기설정된 임계값을 비교하는 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 계량오차율은,
    특정 상이 공통 기준일 때, 3상 3선식 유효전력량과 3상 4선식 유효전력량의 차이를 3상 3선식 유효전력량에 대한 백분율로 나타낸 값인 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 비오차율은,
    상기 계량오차율의 3배에 해당하는 값인 AMI 기반의 스마트미터를 이용한 MOF 비오차의 원격 산정 방법.
  8. 프로세서를 포함하는 AMI 서버에 있어서,
    상기 프로세서로 하여금,
    스마트미터로부터 전달된 계량정보를 통해 일정주기 동안 각 위상의 전압과 전류를 계산하고,
    일정주기 이후에, 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량을 계산하며,
    상기 계산된 각 상별 3상 3선식 및 3상 4선식에 대한 유효전력량의 차이를 기설정된 임계값과 비교하고,
    상기 비교 결과로, 해당 상의 비오차 이상 발생이 판단되면, 해당 상의 계량오차율을 계산하여 MOF(Metering Out Fit)의 비오차율을 계산하며,
    상기 유효전력량의 계산은, 각 상별 3상 3선식 각각의 유효전력량을 역률이 1일 때 해당 상의 공통 기준시에 계산하는 AMI 서버.
KR1020170072697A 2017-06-09 2017-06-09 Ａｍⅰ 기반의 스마트미터를 이용한 ｍｏｆ 비오차의 원격 산정 방법 및 이를 이용한 ａｍⅰ 서버 Active KR101995514B1 (ko)

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