전자화 배전반

1. 개요

• 지능형 수배전반은 기존의 수배전반에 정보통신 기술(ICT)을 융합하여 전력 시스템의 효율성과 안정성을 향상시킨 차세대 수배전반

• 기존 수배전반은 단순히 전력을 분배하고 차단하는 기능만 수행했지만, 지능형 수배전반은 센서, 통신 장치, 마이크로프로세서 등을 내장하여 전력 설비의 상태를 실시간으로 감시하고 분석

• 이를 통해 고장 예측, 자동 제어, 원격 감시 등의 기능을 제공하여 전력 시스템의 안정성을 높이고 운영 효율성을 극대화할 수 있습니다.

2. 특징

지능형 수배전반은 다음과 같은 특징을 갖습니다.

• 실시간 감시 및 진단:
  전력 설비의 전압, 전류, 전력, 온도 등을 실시간으로 감시하고, 이상 징후를 조기에 감지하여 사고를 예방합니다.
• 자동 제어:
  고장 발생 시 자동으로 전력을 차단하고, 예비 전원을 투입하는 등 신속한 대응을 통해 시스템의 안정성을 유지합니다.

• 원격 감시 및 제어:
  중앙 관제 시스템을 통해 전력 설비의 상태를 원격으로 감시하고 제어할 수 있어 효율적인 운영이 가능합니다.

• 데이터 분석:
  수집된 데이터를 분석하여 전력 시스템의 효율성을 평가하고 개선 방안을 도출합니다.

• 지능형 보호 기능:
  인공지능(AI) 기술을 활용하여 고장 유형을 분류하고, 맞춤형 보호 로직을 적용하여 사고를 최소화합니다.

3. 시스템 구성도

• 지능형 수배전반:
  센서, 통신 장치, 마이크로프로세서 등을 내장하여 전력 설비의 상태를 감시하고 제어하는 핵심 장치입니다.

• 중앙 관제 시스템:
  지능형 수배전반에서 수집된 데이터를 분석하고, 전력 시스템 전체를 감시 및 제어하는 시스템입니다.

• 통신 네트워크:
  지능형 수배전반과 중앙 관제 시스템 간의 데이터를 주고받는 역할을 수행합니다.

• 센서:
  전압, 전류, 전력, 온도 등 다양한 정보를 측정하는 장치입니다.

4. 집중 제어 표시 장치의 기능

• 전력 시스템의 실시간 상태 표시 (전압, 전류, 전력, 설비 상태 등)
• 고장 발생 시 경보 및 고장 위치 표시
• 설비 제어 기능 (전원 차단, 투입 등)
• 데이터 분석 결과 및 통계 정보 제공
• 사용자 인터페이스 (UI)를 통한 편리한 조작 환경 제공

❓전자화 배전반

• CPU를 이용하여 모든 기능을 집약한 것으로 계전, 제어, 계측기능 등이 일체화된 Digital형 집중원방 감시제어장치
• 주회로를 제외한 모든 부분을 전자화하여 설비의 간소화 및 통합감시제어 시스템을 달성하여 신뢰성과 안정성 및 자동화를 달성하기 위한 목적

1️⃣구성

1)DIPM(전력보호감지장치)

• 계전기부 : OCR, OCGR, OVR, UVR 등 전기량 검출
• 제어부 : CB, ON/OFF 등
• 계측, 계량부 : V, A, Pf, kW, VAR

2)감시반

• 전체를 총괄하는 주컴퓨터로 모든 결과와 정보 출력
• 집중원방 제어기능은 Real Time 처리

3)I/F처리

• 운영자와 컴퓨터와의 연결장치
• CRT, 프린터, 경보장치 등

4)전송장치

• 디지털 전송장치
• 모뎀, 교환기 등

2️⃣기능

1)데이터 통신기능

• 원격통신이 가능하다

2)제어기능

• Local Control 및 Remote Control이 가능하다

3)자기진단기능

• 자기진단프로그램을 이용해서 자체의 고장상태를 스스로 판단할 수 있는 기능
• 운전 중 발생한 모든 사고, 정정, 저전압, 과전류 등의 상태와 그것이 발생한 시간을 기록하는 기능

4)분석기능

• 저장된 데이터를 토대로 계통에 대한 각종 분석을 할 수 있다

5)계측기능

• 전압, 전류, 전력, 전력량, 회대전력, 유효전력, 무효전력, 열률 등을 계측한다

6)표시기능

• 각종 계측치와 분석된 자료를 표시한다

7)보호기능

• 차단기를 트립시키거나 필요한 스위치를 자동으로 On/Off시킨다

8)원방감시기능

• 각종 전력계통, 차단기, 보호계전기 등의 원방감시기능

9)원격제어기능

• 무인운전이 가능한 차단기의 원격투입 및 트립 조작기능, 변압기의 전압조정 등을 행하는 기능

10)원격계정 및 자동기록기능

• 일보, 월보의 측정기록 및 사고 시 자동기록기능

11)자동경보의 기능

• 전력계통의 이상사고 화재 및 보안사고를 분석하여 경보하는 기능

3️⃣기존 배전반과의 비교

4️⃣문제점 및 대책

1)고조파 억제

• 문제점
  설비의 과열 및 소손의 문제점
• 대책
  • 고조파가 보호계전기를 오동작시키고 각종 계기의 오차를 증대시킨다
  • 변압기의 경우 Δ결선하고, 고조파 부하에 수동 필터와 능동필터를 사용한다
  • 전력용 콘덴서는 직렬리액터를 설치하여 고조파를 억제한다

2)노이즈에 대한 대책

• 문제점
  • 전기 및 전자시스템 설비의 오동작, 설비의 소손 등
• 대책
  • 차폐케이블을 사용하여 케이블의 양단을 접지하고 유도전압을 차단시켜 오 부동작을 방지
  • 고전압 전원과 충분히 이격하여 제어케이블의 노이즈 방지를 유도전압 통로를 최소화
  • 제어선로 접지
    • 제어케이블의 접지에는 편단접지와 양단접지가 있는데 편단접지는 정정유도에 의한 노이즈 침임 방지에 효과적이고, 양단접지는 전자유도에 의한 노이즈 침입장지에 효과가 크다
    • 제어선로에 정전유도와 전자유도로 유도되는 노이즈방지를 위하여 양단접지를 실시
  • 계전기 자체의 접지
    • 디지털 계전기는 자체 복수 접지를 할 경우 외부 노이즈 전류가 접지의 한쪽으로 흘러 들어와 다른 접지점으로 흘러 나가기 때문에 계전기는 일점 접지를 시행
  • 외부 노이즈 중 차단기, 단로기 등에 의한 개폐 서지와 계통사고에 의한 접지점의 전압상승을 방지하기 위하여 피뢰기를 설치하여 변전소 내부의 접지저항을 저감한다
  • 트위스트 페어 선은 신호선의 불균형에 의해 노이즈 침입을 방지하고 평형도를 높이기 위한 것으로 노말모드에 의한 노이즈 침입 및 발생억제에 효과가 크다
  • 제어케이블 분리포설
    • 디지털 계전기에 연결되는 신호선, 제어선에는 근접병행포설된 전력제어 케이블로부터 노이즈가 이행된다. 이경우 노이즈 발생이 우려되는 다른 선로와 분리하여 포설

3)서지에 대한 대책

• 문제점
  설비의 절연파괴 및 소손, 설비의 오동작 등
• 대책
  • 외부서지를 방지하기 위한 피뢰기와 개폐서지를 방지하기 위한 SA를 설치
  • 디지털계전기는 서지에 약한 단점 가지고 있으므로 회로에 제너다이오드를 넣어 서지에 강한 회로를 구성
  • 접지저항이 높으면 낙뢰 또는 개폐서지 전압이 커져서 보호계전기의 오 부동작이나 소손의 원인

4)적정 온,습도 유지

• 문제점
  • 디지털보호계전기는 온 습도에 매우 민감하여 오 부동작의 원인

• 대책
  • 항온 및 항습장치로 적절한 온도와 습도를 유지